用于增加薄膜光伏电池效率的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于增加薄膜光伏电池效率的方法和装置。
【背景技术】
[0002]本发明涉及薄膜光伏电池。
[0003]光伏器件(也称为光伏电池或太阳能电池)吸收阳光并将光子能量转化为电能。不断地改进光伏器件及其制造方法以在具有更薄设计的情况下提供更高的转化效率。薄膜太阳能电池基于沉积在衬底上的光伏材料的一层或多层薄膜。光伏材料的膜厚介于若干纳米至数十微米的范围内。这种光伏材料的实例包括碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒化物(CIGS)和非晶硅(α-Si)。这些材料用作光吸收体。光伏器件可以进一步包括其他薄膜，诸如缓冲层、背面接触层和正面接触层。缓冲层和吸收层均包括半导体材料，从而提供P-η或n-p结。当吸收层吸收阳光时，可以在p-n或n-p结处产生电流。
[0004]太阳能电池的量子效率(QE)或入射光子与转化电子(IPCE)的比率是到达器件的光敏表面(产生载流子)的入射光子的百分比。QE表示器件对于光的电敏感性。外量子效率(EQE)表示通过太阳能电池收集的载流子的数量与给定能量的入射光子(S卩，从外部入射到太阳能电池上)的数量的比率。效率的其他测量方法包括内量子效率(IQE)，IQE为通过太阳能电池收集的载流子的数量与通过太阳能电池吸收的给定能量的入射光子的数量的比率。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种制造光伏电池的方法，所述方法包括:在衬底之上形成背面接触层；在所述背面接触层之上形成吸收层；在所述吸收层之上形成缓冲层；在所述缓冲层之上形成透明导电层；以及利用酸处理所述透明导电层的表面以增加所述表面的粗糙度。
[0006]在上述方法中，其中，处理所述透明导电层的表面包括:在液体酸溶液中浸泡至少所述透明导电层的表面。
[0007]在上述方法中，其中，处理所述透明导电层的表面包括:在液体酸溶液中浸泡至少所述透明导电层的表面，其中，在所述液体酸溶液中浸泡所述表面的持续时间介于约I秒和约60秒之间。
[0008]在上述方法中，其中，处理所述透明导电层的表面包括:在液体酸溶液中浸泡至少所述透明导电层的表面，其中，在介于约20°C和约40°C之间的温度下处理所述透明导电层的表面。
[0009]在上述方法中，其中，处理所述透明导电层的表面包括:在液体酸溶液中浸泡至少所述透明导电层的表面，其中，所述液体酸溶液包括HN03。
[0010]在上述方法中，其中，处理所述透明导电层的表面包括:在液体酸溶液中浸泡至少所述透明导电层的表面，其中，所述液体酸溶液包括HCl。
[0011]在上述方法中，其中，处理所述透明导电层的表面包括:在液体酸溶液中浸泡至少所述透明导电层的表面，其中，所述液体酸溶液是浓度介于约0.1%和约5%之间的酸水溶液。
[0012]在上述方法中，其中，处理所述透明导电层的表面包括将所述表面暴露于酸蒸汽。
[0013]在上述方法中，其中，处理所述透明导电层的表面包括将所述表面暴露于酸蒸汽，其中，将所述表面暴露于所述酸蒸汽包括:在包含液体酸溶液的罐的盖上方传送所述表面，所述盖限定了允许蒸汽从中穿过的多个孔。
[0014]在上述方法中，其中，处理所述透明导电层的表面包括将所述表面暴露于酸蒸汽，其中，将所述表面暴露于所述酸蒸汽包括:在包含液体酸溶液的罐的盖上方传送所述表面，所述盖限定了允许蒸汽从中穿过的多个孔，其中，每个孔的尺寸均介于约Imm和约1cm之间。
[0015]根据本发明的另一方面，提供了一种处理光伏电池的透明导电层的方法，所述方法包括:在缓冲层之上形成所述透明导电层；以及利用酸蚀刻所述透明导电层的表面。
[0016]在上述方法中，其中，蚀刻所述透明导电层的表面包括:至少将所述透明导电层的表面浸泡在液体酸溶液中。
[0017]在上述方法中，其中，蚀刻所述透明导电层的表面包括:至少将所述透明导电层的表面浸泡在液体酸溶液中，其中，将所述表面浸泡在所述液体酸溶液中的持续时间介于约I秒和约60秒之间。
[0018]在上述方法中，其中，蚀刻所述透明导电层的表面包括:至少将所述透明导电层的表面浸泡在液体酸溶液中，其中，在介于约20°C和约40°C之间的温度下蚀刻所述透明导电层的表面。
[0019]在上述方法中，其中，蚀刻所述透明导电层的表面包括:至少将所述透明导电层的表面浸泡在液体酸溶液中，其中，所述液体酸溶液包括HN03。
[0020]在上述方法中，其中，蚀刻所述透明导电层的表面包括:至少将所述透明导电层的表面浸泡在液体酸溶液中，其中，所述液体酸溶液包括HCl。
[0021]在上述方法中，其中，蚀刻所述透明导电层的表面包括:至少将所述透明导电层的表面浸泡在液体酸溶液中，其中，所述液体酸溶液为浓度介于约0.1%和约5%之间的酸水溶液。
[0022]在上述方法中，其中，蚀刻所述透明导电层的表面包括:将所述表面暴露于酸蒸汽。
[0023]在上述方法中，其中，蚀刻所述透明导电层的表面包括:将所述表面暴露于酸蒸汽，其中，将所述表面暴露于所述酸蒸汽包括:在包含液体酸溶液的罐的盖上方传送所述表面，所述盖限定了允许蒸汽从中穿过的多个孔。
[0024]根据本发明的又一方面，还提供了一种光伏器件，包括:衬底；背面接触层，设置在所述衬底之上；吸收层，设置在所述背面接触层之上；缓冲层，设置在所述吸收层之上；以及透明导电层，设置在所述缓冲层之上，所述透明导电层的表面具有介于约300nm至约600nm的范围内的均方根粗糙度。
【附图说明】
[0025]当结合附图进行阅读时，根据下面的详细描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘出。
[0026]事实上,为了清楚的讨论,各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0027]图1A是根据本发明的一些实施例的在酸处理透明导电层的表面之前的太阳能电池的层的截面图。
[0028]图1B是根据一些实施例的在酸处理透明导电层之后的太阳能电池的层的截面图。
[0029]图2是根据一些实施例的用于制造太阳能电池的工艺的流程图。
[0030]图3A和图3B是未经历透明导电层的酸处理和经历透明导电层的酸处理的光通路的截面图。
[0031]图4是对均方根表面粗糙度计算的描述。
[0032]图5是根据一些实施例的利用酸蒸汽处理透明导电层的表面的示意图。
[0033]图6是根据一些实施例的由于酸浸而导致的外量子效率增加对光波长的实验性曲线图。
【具体实施方式】
[0034]以下公开内容提供了许多用于实施主题的不同特征的不同实施例或实例。以下描述部件和配置的具体实例以简化本发明。当然，这仅仅是实例，
[0035]并不用于限制本发明。例如，在以下描述中，第一部件形成在第二部件上方或者之上可以包括其中第一部件和第二部件直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间形成附加部件，从而使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可以在各个实施例中重复参考标号和/或字符。这种重复用于简化和清楚的目的，并且其本身不表示所述的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0036]此外，为了便于描述，在本文中可以使用诸如“在…下面”、“在…下方”、“下”、“在…之上”、“上”等空间相对位置术语以便于在说明书中描述如附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。这些空间相对位置术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位(除了附图中示出的方位之外)。器件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并因此对本文中使用的空间相对位置描述符可以进行相应的解释。
[0037]图1A至图1B是根据一些实施例的示例性光伏器件100的一部分的截面图。图2根据一些实施例示出了制造示例性光伏器件100的示例性方法200。
[0038]在步骤202中，在衬底102之上形成背面接触层104。由任何适用于薄膜光伏器件中的这些层的材料制成衬底102和背面接触层104。适用于衬底102的材料的实例包括但不限于玻璃(例如，钠钙玻璃)、聚合物(例如，聚酰亚胺)膜和金属箔(诸如，不锈钢)。衬底102的膜厚为任何合适的范围，例如，在一些实施例中介于0.1mm至5_的范围内。
[0039]在一些实施例中，衬底102本身可以