[发明专利]太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

实施例涉及一种太阳能电池及其制造方法。

背景技术

太阳能电池可以定义为一种利用当光入射到P-N结二极管上时产生电子的光伏效应将光能转换成电能的装置。根据构成结二极管的材料不同，可以将太阳能电池分成：硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池(主要包括I-III-VI族化合物或III-V族化合物)、染料敏化太阳能电池，以及有机太阳能电池。

由基于黄铜矿的I-III-VI族化合物半导体之一CIGS(CuInGaSe)制得的太阳能电池表现出优越的光吸收性、在厚度薄的情况下具有较高的光电转换效率，以及优越的电-光稳定性，所以CIGS太阳能电池作为对传统的硅太阳能电池的替代而广受关注。

一般而言，传统的CIGS薄膜太阳能电池具有钙钠玻璃/Mo/CIGS/CdS(ZnS)/ZnO/ITO/Al的结构。在上述结构中，CdS层用作缓冲层，用来在通过溅镀工艺沉积ZnO层时最小化对CIGS层的损坏，以及用来减小CIGS层与ZnO层之间的晶格常数和带隙的差异，由此增大CIGS薄膜太阳能电池的效率。

然而，Cd具有很强的毒性并且表现出2.4eV的较低带隙，因此CIGS层中的光吸收性减小。因此，需要一种新颖的替代CdS的缓冲层。替代地，已经研究了ZnS、Zn(O,S,OH)、(Zn,Mg)O以及In₂S₃等材料。然而，ZnS的带隙很高，约为3.7eV。

发明内容

技术问题

实施例提供一种具有提高了光电转换效率的太阳能电池以及其制造方法。

技术方案

根据实施例，提供一种太阳能电池，包括在支撑衬底上的背电极层，在所述背电极层上的光吸收层，在所述光吸收层上的缓冲层，以及在所述缓冲层上的前电极层。所述缓冲层具有朝着其底表面逐渐减小的带隙能量。

根据实施例，提供一种太阳能电池的制造方法，包括：在支撑衬底上形成背电极层，在所述背电极层上形成光吸收层，在所述光吸收层上形成缓冲层，以及在所述缓冲层上形成前电极层。所述缓冲层具有朝着其底表面逐渐减小的带隙能量。

有益效果

如上所述，根据实施例，所述太阳能电池包括具有逐渐变化的带隙能量的缓冲层。因此，根据实施例的太阳能电池可以容易地将外部太阳光所形成的电子和/或空穴传输到背电极层和前电极层，因此可以表现出提高了的发电效率。此外，因为根据实施例的缓冲层的带隙高于传统的缓冲层的带隙，所以可以提高太阳光的透光率。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的太阳能电池的截面图；

图2是示出根据第一实施例的每一层的带隙能量的曲线图；

图3是示出依据氧(O)和硫(S)含量的缓冲层带隙能量的变化的曲线图；

图4是示出根据第一实施例的缓冲层中硫(S)含量的曲线图；

图5是示出根据第二实施例的太阳能电池的截面图；以及

图6到图10是示出根据实施例的太阳能电池的制造方法的截面图。

具体实施方式

在实施例的描述中，应当理解，当衬底、层、薄膜或电极被称作在另一个衬底、另一个层、另一薄膜或另一电极“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在另一个衬底、另一个层、另一薄膜或另一电极上，也可以存在一个或多个中间层。已经参照附图描述了这种部件的位置。为了方便的目的，附图中示出的每个部件的厚度和大小可能被夸示、省略或示意性地绘制。此外，元件的大小并非完全反映实际的大小。

本公开中所使用的术语“HOMO(最高占有分子轨道)能级”是指价带最高能级。公开案中所使用的术语“LUMO(最低占有分子轨道)能级”是指导带最低能级。本公开中所使用的术语“带隙”是指HOMO级的能量与LUMO级的能量之间的差值。

图1是示出根据第一实施例的太阳能电池的截面图。参见图1，根据实施例的太阳能电池包括支撑衬底100、背电极层200、光吸收层300、缓冲层400、高阻缓冲层500，以及前电极层600。

支撑衬底100具有板形并且支撑背电极层200、光吸收层300、缓冲层400、高阻缓冲层500以及前电极层600。

支撑衬底100可以包括绝缘体。支撑衬底100可以包括玻璃衬底、塑料衬底或金属衬底。更具体而言，支撑衬底100可以包括钙钠玻璃衬底。