[发明专利]导电膜基板、具有该基板的光伏电池及制造该基板的方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2012年2月21日递交的韩国专利申请第10-2012-0017481号的优先权，该申请的全部内容为所有目的通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及导电膜基板、具有该基板的光伏电池及制造该基板的方法，更具体地，涉及包括由氧化锌（ZnO）构成的透明导电膜的导电膜基板、具有该基板的光伏电池及制造该基板的方法。

背景技术

光伏电池是用于直接将太阳能转变为电能的光伏发电的关键装置。目前，光伏电池应用于各个领域，包括向电气产品和电子产品、住宅和建筑物供电以及工业发电。光伏电池最基本的结构为p-n结二极管。根据用于光吸收层中的材料，光伏电池分为多种类型，例如，硅（Si）光伏电池，其将硅用于光吸收层；化学光伏电池，其将CuInSe₂（CIS）或碲化镉（CdTe）用于光吸收层；染料敏化光伏电池，其中光敏染料分子吸附在多孔膜的纳米颗粒表面上，以便在光敏染料分子吸收可见光时将电子激活；以及串联式光伏电池，其具有多个彼此堆叠的非晶Si层。此外，光伏电池还分为堆积型光伏电池（包括单晶型和多晶型）和薄膜型光伏电池（包括非晶型和多晶型)。

串联式光伏电池具有的优点在于它能提高其开路电压并改善入射光的转换率。

图1为显示现有技术的串联式薄膜光伏电池结构的示意性截面视图。

如图2所示，现有技术的串联式薄膜光伏电池110通常包括基板111、透明导电膜112、第一p-n结层113、隧道p-n结层114、第二p-n结层115和背反射器116。具有预定带隙（例如Eg=1.9eV）的第一p-n结层113位于具有较小带隙（例如=1.42eV）的第二p-n结层115上，以便第一p-n结层113吸收能量大于1.9eV的光子，而第二p-n结层115吸收在1.42eV＜hv＜1.9eV能量范围内的光子。

这里，透明导电膜112需要高透光率、导电率和光散射效应。具体而言，由于非晶硅的光吸收率低，因此为了通过增加经由光散射的入射光路径（光阱作用）而提高光伏电池的发电效率，透明导电膜的表面具有纹理。

光伏电池的透明导电膜是使用氧化锡（SnO₂）或氧化锌（ZnO）制造的。然而，氧化锡被等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺（PECVD工艺用于制造薄膜光伏电池的光吸收层）中产生的氢等离子体所还原，从而减小了透明导电膜的透光率而产生问题。虽然非晶硅具有400nm至800nm的光响应范围，但是硅串联式光伏电池具有400nm至1100nm的光响应范围。因此，由于在近红外（NIR）范围内氧化锌的透光率优于氧化锡的透光率，所以对于使用氧化锌的透明导电膜的各种研究都在进行。

为了改善光伏电池的发电效率，短路电流、开路电压和填充因子必需要高。此外，透明导电膜需要低电阻特性，以降低光伏电池的串联电阻。特别地，透明导电膜需要具有高的电荷迁移率。

但是，现有技术的透明导电膜具有缺陷在于其电荷迁移率和低电阻特性不令人满意。

本发明的背景部分中公开的信息仅用于增强对发明背景的理解，而不应该被当作是对于该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的认可或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各个方面提供了具有改善的电荷迁移率和低电阻特性的导电膜基板、具有该基板的光伏电池及制造该基板的方法。

在本发明的一方面，提供了导电膜基板，所述导电膜基板包括基底基板；和在所述基底基板上形成的透明导电膜。所述透明导电膜为具有同时形成于其表面上的第一纹理结构和第二纹理结构的氧化锌薄膜。所述第二纹理结构小于所述第一纹理结构。

在示例性实施方式中，所述第一纹理结构的分布密度可在2/μm²至20/μm²的范围内，而所述第二纹理结构的分布密度可在50/μm²至500/μm²的范围内。

当从所述基底基板的上方垂直观察时，所述第一纹理结构可具有0.15至0.70范围内的短轴与长轴的长度比。优选地，当从所述基底基板的上方垂直观察时，所述第一纹理结构的每个长轴的长度可在200nm至500nm的范围内，而所述第一纹理结构的每个短轴的长度可在80nm至200nm的范围内。

当从所述基底基板的上方垂直观察时，所述第一纹理结构可具有六边形的形状。

当从所述基底基板的上方垂直观察时，所述第二纹理结构的每个轴的长度可在30nm至150nm的范围内。