[发明专利]包括微透镜的太阳能电池及其制造方法

说明书

本申请要求于2010年4月27日提交的韩国专利申请No.10-2010-0039076的权益，据此通过援引该专利申请的全部内容而将其结合在此。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种包括用于改善光捕获特性的微透镜的太阳能电池，以及制造该太阳能电池的方法。

背景技术

一般地，太阳能电池是一种将太阳能转换成电能的半导体器件，包括正(P)型半导体和负(N)型半导体的结，且具有与二极管相同的基本结构。大部分典型太阳能电池具有正-负(PN)结半导体层的结构，这里P型半导体层和N型半导体层在相面对的两个电极之间。

为了改善光电效率的目的，太阳能电池包括聚光装置，该聚光装置聚集太阳光并将该光照射到太阳能电池表面上。例如，该聚光装置是微透镜。

微透镜通过各种方法制造，诸如使用激光脉冲的蚀刻方法、使用光刻胶的回流方法，干法蚀刻方法、使用二氧化碳(CO₂)激光的玻璃表面处理方法、使用液化玻璃表面张力的方法、用于通过激光沉积的聚合物的离子束处理方法、喷墨方法、用于光刻胶的加热方法、灰度级掩模方法以及压印成型(embossing molding)方法。

图1A至1C是示出使用制造根据现有技术的微透镜的光刻胶实施的回流方法的截面图。在图1A中，用于微透镜的树脂层20形成在基板10上，并且光掩模90设置在树脂层20之上。通过包括曝光和显影步骤的光刻工艺对树脂层20进行图案化，从而成为对应于透镜弯曲表面的树脂图案25，如图1B中所示。在图1C中，树脂图案25(图1B)在热处理装置中被加热并回流以成为微透镜30。

但是，通过光刻工艺执行制造根据现有技术的微透镜的方法，需要多个步骤诸如光刻胶涂覆步骤、曝光步骤和显影步骤。具体地，曝光步骤需要昂贵的光掩模和昂贵的曝光装置。结果，根据现有技术的微透镜以高制造成本通过复杂步骤而制造。

发明内容

因此，本发明涉及一种包括微透镜的太阳能电池以及制造该太阳能电池的方法，基本上消除了由于现有技术的局限性和缺陷而导致的一个或多个问题。

本发明的优势在于提供一种制造包括微透镜的太阳能电池的方法，这里，可简单且精确地形成微透镜且减少了制造时间和制造成本。

本发明的另一优势在于提供一种包括微透镜作为聚光装置的太阳能电池，这里，聚光效率提高且制造成本降低。

在以下描述中将列出本发明的其他特征和优势，且根据该描述其一部分是显而易见的，或者可通过实践本发明获知。可通过在所撰写的说明书及其权利要求书以及所附附图中特别指出的结构理解和获得本发明的这些和其他优势。

为了达到这些和其他优势，并根据本发明的目的，如具体表达的和广义描述的，一种太阳能电池，包括：基板；在基板上的第一透明电极；在第一透明电极上的第一正-本征-负(PIN)结半导体层，其中第一PIN结半导体层包括在第一透明电极上的负(N)型半导体层，在N型半导体层上的本征半导体层和在本征半导体层上的正(P)型半导体层，其中N型和P型半导体层分别包括掺杂有N型和P型杂质的硅，以及本征半导体层包括氢化硅(hydrogenated silicon)；在第一PIN结半导体层上的第二透明电极；和在第二透明电极上的聚光装置，其中该聚光装置包括具有强疏水性的自组装单层和在该自组装单层上的具有亲水性的多个微透镜。

在另一方面，一种制造太阳能电池的方法，包括：在第一基板上形成第一透明电极；在基板上形成具有强疏水性的第一自组装单层；在第一透明电极上形成第一正-本征-负(PIN)结半导体层，其中第一PIN结半导体层包括在第一透明电极上的负(N)型半导体层，在N型半导体层上的本征半导体层和在本征半导体层上的正(P)型半导体层，其中N型和P型半导体层分别包括掺杂有N型和P型杂质的硅，以及本征半导体层包括氢化硅；在第一PIN结半导体层上形成第二透明电极；和在第二透明电极上形成聚光装置，其中该聚光装置包括第二基板、在第二基板上具有强疏水性的自组装单层、和在该自组装单层上具有亲水性的多个微透镜。

在另一方面，一种制造微透镜的方法包括：在基板上形成具有强疏水性的自组装单层；通过喷射具有亲水性的透明墨在自组装单层上形成多个墨滴(ink droplet)，该透明墨包括具有第一沸点的第一溶剂、具有低于第一沸点的第二沸点的第二溶剂、和分散在第一和第二溶剂中的硅氧化物(SiOx)固体材料；和干燥该多个墨滴。

应当理解，前述一般描述和以下具体描述都是示例性和说明性的，且意在提供如所要求保护的本发明的进一步说明。

附图说明