[发明专利]薄膜太阳能电池中的中间反射结构

说明书

技术领域

光伏器件或太阳能电池为将光转换成电能的器件。当今薄膜太阳能电池由于其具有以低成本大量生产的巨大潜力而变得特别重要。特别是多结太阳能电池中的非晶硅与微晶或纳米晶硅的组合由于与例如非晶硅单结太阳能电池相比更好地利用了太阳辐射而提供了实现超过10％的能量转换效率的前景。由于使用不同带隙的两个或更多个光伏结，所以可以更加有效地利用具有宽光谱分布的入射光(例如太阳辐射)。此外，高质量微晶硅不像非晶硅那样经受光致衰退(Staebler-Wronski效应)；因此，与“纯”非晶硅单结太阳能电池相比，非晶-微晶硅多结太阳能电池呈现出其初始转换效率的较小衰退。

定义

本发明意义上的处理包括作用于衬底的任意化学作用、物理作用或机械作用。

本发明意义上的衬底为待在处理装置中进行处理的部件、零件或工件。衬底包括但是不限于具有三角形、正方形或圆形形状的平坦、片状的零件。在优选的实施方案中，本发明处理尺寸>1m²的基本平坦的衬底，如薄玻璃板。

真空处理或真空加工系统或设备包括用于使衬底在低于环境大气压力的压力下被处理的至少一个壳体。

CVD(化学气相沉积)是一种使层能够在经加热的衬底上沉积的公知的技术。将通常液态或气态的前体材料供应到处理系统中，在该处理系统中，所述前体的热反应导致所述层的沉积。LPCVD为低压CVD的常用术语。

TCO代表透明导电氧化物，因此TCO层为透明导电层。

在本公开内容中可互换地使用术语层、涂层、沉积物和膜用于在真空处理设备中沉积的膜，该真空处理设备为CVD、LPCVD(低压CVD)、等离子增强CVD(PECVD)或PVD(物理气相沉积)。

太阳能电池或光伏电池(PV电池)为能够通过光电效应将光(基本上是太阳光)直接转变成电能的电子部件。

薄膜太阳能电池一般意义上包括：在支承衬底上、通过半导体化合物的薄膜沉积产生的夹在两个电极或两个电极层之间的至少一个p-i-n结。p-i-n结或薄膜光电转换单元包括夹在p掺杂半导体化合物层和n掺杂半导体化合物层之间的本征半导体化合物层。术语薄膜是指层通过类似PECVD、CVD、PVD等的工艺而沉积成薄层或膜。薄层基本上意指厚度为10μm或更小，特别地小于2μm的层。

在本公开内容中描述的任何层厚是指垂直于各个层基底测量、在足够规模数量的计量点上取平均的平均厚度。

背景技术

在图1中示出了工作中的非晶硅(a-Si)/微晶硅(μc-Si)串结薄膜太阳能电池的基本类型。这样的薄膜太阳能电池50通常包括依次堆叠在衬底41上的第一电极或前电极42、一个或更多个半导体薄膜p-i-n结(52-54、51、44-46、43)以及第二电极或背电极47。各个p-i-n结51、43或薄膜光电转换单元包括夹在p型层52、44与n型层54、46(p型＝正掺杂，n型＝负掺杂)之间的i型层53、45。在本文中基本上将本征理解为非有意掺杂或基本未呈现最终掺杂。光电转换主要发生在该i型层中，因此i型层也称为吸收层。

根据i型层53、45的晶化率(结晶度)，太阳能电池或光电(转换)器件被称作非晶(a-Si，53)或微晶(μc-Si，45)太阳能电池，与相邻的p层和n层的结晶度的种类无关。作为本领域的常识，微晶层应理解为在非晶母体中包括显著部分的晶体硅(所谓的微晶)的层。p-i-n结的堆叠体称为串结或三结光伏电池。如图1所示，非晶p-i-n结和微晶p-i-n结的组合也称为非晶微晶叠层电池(micromorph tandem cell)。

前电极42层和背电极47层优选地由例如通过LPCVD沉积在工业Oerlikon TCO系统中制备的ZnO:B(硼掺杂的氧化锌)制成。然而，也可以使用其他透明导电层，例如SnO₂、ITO等。背反射体48优选为层叠在背电极上的白色塑料薄膜。然而，下面更加详细描述的本发明也可以成功使用其他类型的镜面反射层或漫反射层，例如金属反射体，白色涂料等。

以上和在下面的发明中所述的所有Si层可以在以1200mm×1400mm电极为特征的工业KAI沉积系统中被制备在1100mm×1300mm的玻璃上。然而，本发明不限于这种特定的衬底尺寸也不限于这种特定的沉积系统。也可以在没有创造性努力的情况下在其他PECVD沉积系统上实现本发明。