[发明专利]光伏窗口层

说明书

要求优先权

本申请要求于2009年12月15日提交的第61/286,630号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及一种具有不连续的或厚度减小的窗口层的太阳能电池。

背景技术

光伏装置可以包括透明薄膜，透明薄膜也是电荷的导体。例如，光伏装置可以包括半导体窗口层和半导体吸收层，以将太阳能转换成电能。光伏装置在将太阳能转换成电能方面可能效率低。

附图说明

图1是具有多层半导体层和金属背部接触件的光伏装置的示意图。

图2是在吸收层和透明导电氧化物层之间具有一个或多于一个的接合点的光伏装置的示意图。

图3是示出不连续性增加且厚度减小的硫化镉窗口层的扫描电子显微镜（SEM）图像。

图4是示出由吸收层掺杂导致的不连续性增加且厚度明显减小的硫化镉窗口层的扫描电子显微镜（SEM）图像。

具体实施方式

太阳能电池装置可以包括各种层，所述各种层包括例如阻挡层、透明导电氧化物（TCO）层/缓冲层、半导体窗口层、半导体吸收层和背部接触件，这些层全部被沉积成与基底相邻。每个层可以包括合适材料的一层或多层沉积物。例如，光伏装置可以包括半导体层，半导体层包括两层半导体层（半导体窗口层和半导体吸收层）。光伏装置层可以覆盖光伏装置层被沉积的区域的部分或全部。一般经验认为，半导体窗口层可以是连续的以获得优异的太阳能电池性能。例如，在目前的技术装置设计中，半导体窗口层通常比750埃更厚，并且高度连续地提供对下面的TCO的80-90%的覆盖。

高性能太阳能电池装置可以包括可以是薄的或非共形或不连续的半导体窗口层，并且可以提供对下面的TCO层仅30%至70%的覆盖。半导体窗口层厚度的减小可以提高在光的蓝色光谱中的量子效率，并且因此提高太阳能电池或光伏模块的短路电流密度。由于使用较少的半导体窗口层材料，所以该装置设计也可以实现生产成本的降低，并且使太阳能电池的转换效率和量子效率得以总体提高。该设计也可以包括通过在窗口层中引入开口来提高薄膜光伏装置的转换效率同时避免TCO/吸收层分流的问题的方法。

通过窗口层对光的吸收可以是限制光伏装置的转换效率的现象之一。通常，期望保持尽可能薄的窗口层，以允许更多的能量高于其带隙的光子到达吸收层。然而，对于多数薄膜光伏装置，如果窗口层太薄，则因较低的开路电压（V_oc）/填充系数（FF），可以观察到性能的损失。

光伏装置可以包括：基底；透明导电氧化物层，与基底相邻；不连续半导体窗口层，与透明导电氧化物层相邻；半导体吸收层，与半导体窗口层相邻；以及接合点，形成在半导体吸收层和透明导电氧化物层之间。不连续半导体窗口层可以提供对相邻的透明导电氧化物层的20%至80%或者30%至70%的覆盖。相比于与透明导电氧化物层不具有任何接合点的相同的吸收层，所述半导体吸收层可以多吸收5%至45%的波长小于520nm的光子。相比于与透明导电氧化物层不具有接合点的相同的吸收层，所述半导体吸收层可以多吸收10%至25%的波长小于520nm的光子。相比于与透明导电氧化物层不具有接合点的相同的吸收层，所述半导体吸收层可以多吸收至少10%的蓝光。半导体窗口层的等效均匀厚度可以是任何合适的厚度。半导体窗口层的等效均匀厚度可以小于2500埃，例如，在200埃至2500埃的范围内。半导体窗口层的等效均匀厚度可以小于1200埃。半导体窗口层的等效均匀厚度可以在150埃至1200埃或者400埃至1200埃的范围内，或者可以是任何其他合适的厚度。半导体窗口层的等效均匀厚度可以小于750埃。半导体窗口层的等效均匀厚度可以在150埃至500埃或者250埃至400埃的范围内。

基底可以包括玻璃。半导体窗口层可以包括硫化镉、硫化锌、硫化镉与硫化锌的合金或者任何其他合适的材料。半导体吸收层可以包括碲化镉或碲化镉锌或任何其他合适的材料。光伏装置还可以包括位于基底和透明导电氧化物层之间的阻挡层。阻挡层可以包括氧化硅或任何其他合适的材料。光伏装置还可以包括位于透明导电氧化物层和半导体窗口层之间的缓冲层。缓冲层可以包括氧化锡、氧化锌、氧化锌锡、氧化镉锌或任何其他合适的材料。透明导电氧化物层可以包括氧化锌、氧化锡、锡酸镉或任何其他合适的材料。