具有至少一个改进的透明导电氧化物层的光伏电池的制作方法

本公开涉及光伏电池领域和用于提高其效率的方法，并提出了一种具有至少一个改进的透明导电氧化物层的光伏电池。

背景技术：

1、已知在光伏半导体结上产生至少一个由电透明导电材料层构成的电极，其使得将来自该结点的电荷输送出该结点成为可能，同时允许光朝向该结点通过。

2、该透明导电材料层的基础是其透明度(以便不减少由结点接收的光)与其导电性(其确定结点的电流提取)之间的折衷，其中这两个量以相反的方式变化。

3、在寻求提高光伏电池效率的过程中，提高透明导电层的导电性而不降低其透明度是一个挑战。

4、由透明导电层产生的这种电极的导电性增加可以通过向所述层添加金属网格来实现，该网格通常通过溅射或丝网印刷沉积在透明导电层的表面上。这种金属网格不允许太阳光谱通过其沉积的地方，因此由于遮蔽效应限制了太阳能电池可收集的电流。与遮蔽相关的损耗可以是太阳能电池产生的电流的2％至5％。此外，产生这种网格最常用的金属是银，这是一种昂贵的金属，可能在几年内变得至关重要。

5、另一技术解决方案是改善透明导电层的导电/透明度性能。对于透明导电氧化物类型(tco)的透明导电层，最常用的透明导电氧化物是：

6、sno2：f或fto表示掺氟氧化锡(法语：dioxyde d‘étain dopéfluor)；

7、ito表示铟锡氧化物(法语：oxyde d’indium dopéetain)；

8、zno表示氧化锌，有时为铝掺杂(法语：oxyde de zinc)。

9、从工业角度来看，fto、ito和/或zno材料是以可接受的成本在透明度/导电性方面表现出最佳折衷的材料。其他材料，例如铟锌氧化物izo(法语：oxyde de zinc dopé à l’indium)、氢化氧化铟io:h(法语：oxyde d’indium hydrogéné)、掺杂锆的氧化铟in2o3:zr(法语：oxyde d’indium dopé zirconium)是用于改善这些层的光电性能的候选材料，然而铟是一种昂贵的金属，如果光伏以及其他使用这种金属的行业根据预测扩张，最终会造成耐久性问题，从而导致全球资源可能低于需求。

10、因此，希望限制透明导电氧化物层的厚度和表面积，而不降低它们的导电性。

技术实现思路

1、本发明改善了这种情况。

2、为此，本发明提供了一种光伏电池，其包括至少一个用于光电转换的半导体结点，其至少一个表面上覆盖有至少一个透明导电层，用于从该结点提取电荷，使得所述透明导电层包括条带的交替，该条带具有比第一阈值更高的电阻率，被称为高电阻率条带，以及具有比第二阈值更低的电阻率，被称为低电阻率条带，适合于便于传输所述电荷。

3、根据该实施例，低电阻率条带虽然具有降低的透明度，但可以在高电阻率条带的水平上减小层厚度，从而增加其透明度，以改善层导电性/透明度折衷。

4、以下段落中列出的特征可以独立实现，也可以相互结合实现：

5、优选地，该光伏电池包括至少一个用于光电转换的半导体结点，其至少一个表面上覆盖有至少一个透明导电层，用于从该结点提取电荷，所述透明导电层包括条带的交替，该条带具有比第一阈值更高的电阻率，被称为高电阻率条带，以及具有比第二阈值更低的电阻率，被称为低电阻率条带，以便于传输所述电荷。

6、有利地，所述第二阈值小于或等于所述第一阈值。对于降低电阻率的条带，阈值为20欧姆/平方到30欧姆/平方，对于高电阻率条带，阈值为40欧姆/平方到50欧姆/平方，其例如是可接受的极限。

7、根据第一实施例，所述低电阻率条带由局部增强构成，其由所述透明导电层的透明导电材料厚度相对于该高电阻率条带的厚度制成。

8、该实施例使得可以通过局部作用于透明层的厚度来适应低电阻率条带的电阻率。

9、有利地，低电阻率条带的厚度为所述高电阻率条带的厚度的2至10倍。

10、低电阻率尤其可以由透明导电材料的次级层组成，该次级层具有形成所述局部增强的第二厚度，该透明导电材料沉积在初级层上，以便在所述局部增强下与所述初级层一起形成所述低电阻率条带。

11、所述透明导电层可以有利地是透明导电氧化物层。

12、所述透明导电氧化物可以是铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物(izo)或铝锌氧化物(azo)。

13、根据可与第一实施例结合的第二实施例，低电阻率条带包括相对于该高电阻率条带使用导电掺杂剂对透明导电氧化物层进行局部过掺杂。

14、在由透明导电氧化物类型的材料产生的透明导电层的情况下，掺杂剂可以与所述材料的掺杂剂类型相同。

15、有利地，所述低电阻率条带可以占据所述透明导电层的总表面积的5％至20％的表面积。这允许根据电池类型调整透明度/导电率。

16、根据特定的实施例，低电阻率条带沿着从所述电池到相邻电池的电流传输方向定向。该条带也可以垂直于所述方向定向，其中金属连接线横向于所述条带收集电池中产生的电流。

17、本发明还涉及一种用于产生光伏模块的方法，该光伏模块具有一个或多个电池。

18、在第一实施例中，该方法包括：

19、a.通过溅射将透明导电材料的第一初级层沉积到诸如玻璃载玻片的衬底上，或者通过掩模在所述第一初级层上沉积透明导电氧化物的第一次级层，以形成具有增加厚度的所述低电阻率条带，或者通过选自扩散、离子注入、在所述第一初级层的外延生长期间使用掩模原位掺杂、汽-液-固(vls)传输中的一种方法使用导电掺杂剂对所述第一初级层的条带进行局部过掺杂，以产生具有交替的低电阻率条带和高电阻率条带的第一透明导电层，

20、b.使用交替的低电阻率条带和高电阻率条带蚀刻所述第一透明导电层，以形成用于所述电池之间的连接的第一连接电极；

21、c.在所述第一连接电极上沉积一个或多个光伏结点层；

22、d.蚀刻所述一个或多个光伏结点层以在所述第一电极上形成所述电池的结点；

23、e.在所述结点上沉积至少第二透明导电初级层或由不透明导电材料层构成，并蚀刻所述第二层以产生用于电池之间的连接的第二连接电极。

24、该方法可以包括，在蚀刻所述第二初级层之前，或者通过形成掩模将第二透明导电次级层沉积到所述第二初级层上，以形成具有增加厚度的所述低电阻率条带，或者通过选自扩散、离子注入、在所述第二初级层的外延生长期间使用掩模原位掺杂、汽-液-固(vls)传输中的一种方法对该第二初级层的条带进行局部过掺杂，以产生交替的低电阻率条带和高电阻率条带。

25、在第二实施例中，该方法包括：

26、a.制造不具有上电极和下电极的第一光伏结点；

27、b.溅射沉积至少一个上透明导电层到所述电池的上表面上，以及至少一个下透明导电层到所述电池的下表面上；

28、c.使用掩模通过溅射将具有增加厚度的第一平行透明导电条带局部沉积到所述下透明导电层和上透明导电层中的至少一个的外表面上。

29、为了实现与另一个电池或模块外部的耦合，该方法可以包括通过溅射穿过掩模，垂直于所述透明导电平行条带，在所述上透明导电层(61)和下透明导电层中的至少一个的至少所述外表面上沉积金属网格。

30、在产生串联光伏电池的情况下，该方法还可以包括：

31、a.在由所述第一透明导电层形成的前表面上沉积第二光伏结点；

32、b.通过溅射在所述第二光伏结点的自由表面上沉积第三透明导电层；

33、c.将具有增加厚度的第二平行透明导电条带局部沉积到所述第三层上；

34、d.通过溅射，垂直于所述第三层上具有增加厚度的透明导电条带沉积第二金属网格。

35、根据特别有利的实施例，透明导电层是透明导电氧化物层。