[发明专利]太阳能电池的背面接触设计及其制造方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及太阳能电池，更具体地，涉及薄膜光伏电池及其制造方法。

背景技术

光伏电池或太阳能电池是利用太阳光直接生成电流的光伏组件。由于对清洁能源需求的不断增强，近年来，太阳能电池的制造业大幅扩张并且仍将继续扩大。太阳能电池包括衬底、衬底上的背面接触层、背面接触层上的吸收层、吸收层上的缓冲层以及缓冲层上方的正面接触层。在沉积工艺期间，例如使用喷溅和/或共蒸，可以将这些层应用到衬底上。

在一些太阳能电池的吸收层的至少一部分中可以使用半导体材料。例如，在沉积工艺之后，使用诸如铜铟镓硒化合物（CIGS）（也称为薄膜太阳能电池材料）的黄铜矿基半导体材料来形成吸收层。

在半导体材料中，术语“复合”指电子与空穴复合，向第二电子释放多余能量而不是作为光子释放能量。然后，第二电子（以及接连的电子）在一系列的碰撞中释放附加的能量，返回到（relaxing back）能带的边缘。因此，产生的效果是多个粒子（包括多个电子和空穴）之间的相互作用的结果。净效果是会另外产生有用功率的多个电子-空穴对复合，并且消除载流子。

因为复合是基于载流子交换能量的能力，所以复合的概率随着的载流子的浓度变高而提高。

在高强度的太阳光下，复合大幅降低了太阳能电池的效率。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种方法，包括：在直接位于太阳能电池衬底上方的背面接触层上的多个位置处沉积间隔件；在所述背面接触层和所述间隔件的上方形成吸收层，所述吸收层部分地与所述间隔件接触且部分地与所述背面接触层直接接触；以及加热所述太阳能电池衬底，以在所述吸收层和所述背面接触层之间的所述间隔件的位置处形成空隙。

在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括在所述背面接触层上喷射间隔件材料粒子。

在该方法中，所述间隔件材料包括金属氧化物。

在该方法中，所述间隔件材料包括二氧化硅或高电阻化合物半导体。

在该方法中，所述间隔件材料粒子的尺寸介于约100nm至约500nm之间。

在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括：在所述背面接触层上喷射纳米粒子。

在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括：在所述背面接触层上沉积二氧化硅膜或绝缘膜；以及使用光刻工艺去除所述二氧化硅膜或绝缘膜的位于所述间隔件的位置外侧的部分。

在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括：用间隔件材料覆盖所述背面接触层的约70%至约80%。

在该方法中，加热步骤包括：将所述衬底加热至约400℃至约600℃的温度。

在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括在约70%至80%的所述背面接触层上喷射尺寸介于约100nm至约500nm之间的二氧化硅粒子；以及加热步骤包括将所述衬底加热至约400℃至约600℃之间的温度。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：在直接位于太阳能电池衬底上方的背面接触层上的多个位置处喷射间隔件材料；以及在所述背面接触层和所述间隔件材料的上方形成吸收层，使得约10%至约80%的所述吸收层与所述间隔件材料直接接触，以及约90%至约20%的所述吸收层与所述背面接触层直接接触。

该方法还包括：加热所述太阳能电池衬底，以在所述吸收层和所述背面接触层之间的所述间隔件的位置处形成空隙。

在该方法中，所述间隔件材料包括二氧化硅。

在该方法中，所述间隔件材料包括尺寸介于约100nm至约500nm之间的粒子。

根据本发明的又一方面，提供了一种太阳能电池，包括：太阳能电池衬底；背面接触层，位于所述太阳能电池衬底的上方；吸收层，包括吸收层材料且位于所述背面接触层上方，所述吸收层材料部分地与所述背面接触层直接接触，所述吸收层材料其中具有多个空隙，所述空隙直接位于所述背面接触层上；缓冲层，位于所述吸收层的上方；以及正面接触层，位于所述缓冲层的上方。

该太阳能电池还包括：直接位于所述背面接触层上并且在所述多个空隙内的间隔件。

在该太阳能电池中，所述间隔件包括绝缘材料。

在该太阳能电池中，所述间隔件包括尺寸介于约100nm至约500nm之间的粒子。

在该太阳能电池中，所述吸收层的约20%至约90%的底面与所述背面接触层直接接触，并且所述吸收层的其余部分面对由所述空隙和所述空隙内的绝缘间隔件所构成的组中的至少一个。

在该太阳能电池中，所述空隙随意地分布在所述背面接触层上。

附图说明