專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜光伏電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種薄膜光伏電池。
背景技術(shù)：
在光伏系統(tǒng)中，如何增加光電轉(zhuǎn)換效率始終為一重要議題。一種方式為增強(qiáng)光伏 系統(tǒng)的光捕獲(light trppping)效應(yīng)。光捕獲效應(yīng)為通過(guò)在臨界角處折射及反射光來(lái)將光 捕獲于半導(dǎo)體材料內(nèi)。經(jīng)捕獲的光將在半導(dǎo)體材料中進(jìn)一步傳播以大幅增加光吸收機(jī)率， 而因此增加電荷載子的產(chǎn)生機(jī)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜光伏電池。根據(jù)一實(shí)施例，提供一種覆板(superstrate)類(lèi)型的薄膜光伏電池。該薄膜光伏 電池依次包含透明基板、共形透明導(dǎo)電氧化層、共形半導(dǎo)體層及共形金屬層。微突起安置于 該透明基板或該透明導(dǎo)電氧化層的表面上。微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長(zhǎng)的 十倍且小于該光伏電池的寬度。根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種薄膜光伏電池。該薄膜光伏電池包含一透明基板；一 透明導(dǎo)電氧化層，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長(zhǎng)的 十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一半導(dǎo)體層，其位于該透明導(dǎo)電氧化層上；及共形 的一金屬層，其位于該半導(dǎo)體層上。根據(jù)又一實(shí)施例，提供一種基板(substrate)類(lèi)型的薄膜光伏電池。該薄膜光伏 電池依次包含金屬基板、共形半導(dǎo)體層及共形透明導(dǎo)電氧化層。微突起安置于該金屬基板 的表面上。微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長(zhǎng)的十倍且小于該光伏電池的寬度。本發(fā)明提供一種具有恒定的光電轉(zhuǎn)換效率的光伏電池，在光伏電池的表面上，制 造大小在微米級(jí)的微突起，讓入射光產(chǎn)生散射效應(yīng)及多次反射效應(yīng)。上述發(fā)明內(nèi)容旨在提供本揭示內(nèi)容的簡(jiǎn)化摘要，以使閱讀者對(duì)本揭示內(nèi)容具備基 本的理解。此發(fā)明內(nèi)容并非本揭示內(nèi)容的完整概述，且其用意并非在指出本發(fā)明實(shí)施例的 重要/關(guān)鍵組件或界定本發(fā)明的范圍。在參閱下文實(shí)施方式后，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具 有通常知識(shí)者當(dāng)可輕易了解本發(fā)明的基本精神及其它發(fā)明目的，以及本發(fā)明所采用的技術(shù) 手段與實(shí)施方式。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附附圖的說(shuō) 明如下圖1為具有覆板結(jié)構(gòu)的已知薄膜光伏電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為根據(jù)一實(shí)施例的光伏模塊的表面的透視圖；圖2B為根據(jù)另一實(shí)施例的光伏模塊的俯視圖3A為根據(jù)另一實(shí)施例的具有覆板類(lèi)型結(jié)構(gòu)的光伏電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖;3B為根據(jù)另一實(shí)施例的具有覆板類(lèi)型結(jié)構(gòu)的光伏電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3C為根據(jù)另一實(shí)施例的具有基板類(lèi)型結(jié)構(gòu)的光伏電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明100:透明基板110 透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層120:半導(dǎo)體層130 金屬層200a、200b 光伏模塊210a、210b 光伏電池220a、220b 微突起300a、300b 透明基板310a,310b,310c :TC0 層320a,320b,320c 半導(dǎo)體層330a,330b,330c :金屬層340a,340b,340c :微突起
具體實(shí)施例方式在以下詳細(xì)描述中，為達(dá)成解釋的目的，闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)所揭示實(shí)施 例的徹底理解。然而顯而易見(jiàn)地，在無(wú)此等具體細(xì)節(jié)的情況下仍可實(shí)踐一或多個(gè)實(shí)施例。在 其它情況下，將示意性地繪出熟知結(jié)構(gòu)及設(shè)備以簡(jiǎn)化附圖。圖1為具有覆板(superstrate)類(lèi)型結(jié)構(gòu)的已知薄膜光伏電池的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖。在圖1中，透明導(dǎo)電氧化物(transparent conductive oxide ；TC0)層110、半導(dǎo)體層 120及金屬層130依次形成于透明基板100上，且光線(xiàn)自透明基板100側(cè)入射。在圖1中， TCO層110的上表面在納米范圍內(nèi)是不均勻的以散射入射光。因此，當(dāng)入射光進(jìn)入半導(dǎo)體 層120時(shí)，可讓入射角發(fā)生變化。最終，可增加半導(dǎo)體層120中的光路徑長(zhǎng)度，以增加半導(dǎo) 體層120的光吸收機(jī)率。然而，入射光的光散射百分比隨該入射光的各種波長(zhǎng)而變化。其意謂光伏電池的 光電轉(zhuǎn)換效率隨入射光的波長(zhǎng)而變化。因此，提供一種具有恒定的光電轉(zhuǎn)換效率的光伏電池，在光伏電池的表面上，制造 大小在微米級(jí)的微突起，讓入射光產(chǎn)生散射效應(yīng)及多次反射效應(yīng)。根據(jù)一實(shí)施例，微突起的 高度、寬度及間隔大于入射光波長(zhǎng)的10倍，且小于光伏電池的電池寬度。因?yàn)槲⑼黄鸬母?度、寬度及間隔大于入射光波長(zhǎng)的約10倍，所以由微突起所引起的光散射百分比并不隨入 射光波長(zhǎng)而變化。舉例而言，微突起的高度、寬度及間隔可分別為0. 1 μ m至10 μ m、0. 1 μ m 至 ΙΟμ 及 0· Ιμ 至 20μπ ο圖2Α為根據(jù)一實(shí)施例的光伏模塊表面的立體透視圖。在圖2Α中，光伏模塊200a 具有許多光伏電池210a。在光伏電池210a的表面上，形成有許多微突起220a，且該些微突 起220a排成2維陣列。微突起的形狀在俯視時(shí)可為各種形狀，諸如正方形、六邊形、圓形或 任何其它適合的形狀，但其不限制本發(fā)明的范疇。
圖2B為根據(jù)另一實(shí)施例的光伏模塊的俯視圖。在圖2B中，光伏模塊200b亦具有 許多光伏電池210b。然而，微突起220b是條狀的且排成平行陣列。圖3A為根據(jù)另一實(shí)施例的具有覆板類(lèi)型結(jié)構(gòu)的光伏電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。在 圖3A中，TCO層310a、半導(dǎo)體層320a及金屬層330a依次形成于透明基板300a上。在上述 結(jié)構(gòu)中，TCO層320a經(jīng)處理以形成微突起340a，且半導(dǎo)體層320a及金屬層330a共形地覆 蓋TCO層320a。在圖3A中，光線(xiàn)自透明基板310a處入射。圖;3B為根據(jù)另一實(shí)施例的具有覆板類(lèi)型結(jié)構(gòu)的光伏電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖 3B中的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于圖3A中的結(jié)構(gòu)，T⑶層310b、半導(dǎo)體層320b及金屬層330b依次形成于 透明基板300b上。然而，在此是對(duì)透明基板300b而非TCO層310b進(jìn)行處理以形成微突起 340b。在圖:3B中，光線(xiàn)自透明基板310b處入射。圖3C為根據(jù)另一實(shí)施例的具有基板(substrate)類(lèi)型結(jié)構(gòu)的光伏電池的剖面結(jié) 構(gòu)示意圖。在圖3C中，半導(dǎo)體層320c及TCO層310c依次形成于金屬基板330c上。金屬 基板330c經(jīng)處理以形成微突起340c。在圖3C中，光線(xiàn)自TCO層310c處入射。TCO 層 310a、310b 及 310c 的厚度例如可為 0. Ιμπι 至 3μπι。TCO 層 310a、310b 及310c的材料可為金屬氧化物或復(fù)合金屬氧化物。舉例而言，金屬氧化物可為此02、CdO, T1203、Ga2O3> ZnPb2O6^ Cdln204、Mgln204、ZnGaO4^ AgSb03、CuA102、CuGaO2 或 Cd0_Ge02。復(fù)合金 屬氧化物可為 AZO (Ζη0:Α1)、GZO (ZnO:Ga)、ATO (SnO2: Sb)、FTO (SnO2:F)、ITO (In2O3: Sn)或 BaTi O3。上述半導(dǎo)體層320a、320b及320c的材料例如可為非晶硅、多晶硅、CdTe或CIGS。上述金屬層330a、金屬層330b及金屬層330c的材料可(例如)為Al、Ag、Ti或 Cu。上述形成微突起340a、340b及340c的方法可為任何可用方法。根據(jù)一實(shí)施例，可 使用微影蝕刻法來(lái)形成上述的微突起。根據(jù)另一實(shí)施例，亦可使用滾筒印刷法來(lái)形成上述 的微突起。舉例而言，若圖3A中的微突起340a是通過(guò)滾筒印刷而形成，則依據(jù)TCO層的材料 不同，涂布于滾筒上的蝕刻膏可選擇酸或堿。舉例而言，酸可為H3P04、HC1、CH3C00H、HN03或 H2SO4。堿可為 NaOH、KOH、Na2CO3 或 NH3。下表中列出了滾筒印刷的其它參數(shù)，包括輸送帶速度、滾筒的滾動(dòng)速度、筒的按壓 深度、蝕刻溫度、清潔溫度及干燥溫度。
參數(shù)范圍輸送帶速度0. 5m/s 至 6m/s滾筒滾動(dòng)速度IOrpm 至 300rpm滾筒的按壓深度Omm 至 2mm蝕刻溫度25°C至 60°C
權(quán)利要求
1.一種薄膜光伏電池，其特征在于，其包含一透明基板，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長(zhǎng)的 十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一透明導(dǎo)電氧化層，其位于該透明基板上； 共形的一半導(dǎo)體層，其位于該透明導(dǎo)電氧化層上；及 共形的一金屬層，其位于該半導(dǎo)體層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜光伏電池，其特征在于，該些微突起的該高度、該寬度及 該間隔分另Ij 為 0. IymM ΙΟμπκΟ. 1 μ m 至 10 μ m 及 0. 1 μ m 至 20 μ m。
3.一種薄膜光伏電池，其特征在于，其包含 一透明基板；一透明導(dǎo)電氧化層，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光 波長(zhǎng)的十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一半導(dǎo)體層，其位于該透明導(dǎo)電氧化層上；及 共形的一金屬層，其位于該半導(dǎo)體層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜光伏電池，其特征在于，該些微突起的該高度、該寬度及 該間隔分另U 為 0. IymM ΙΟμπκΟ. 1 μ m 至 10 μ m 及 0. 1 μ m 至 20 μ m。
5.一種薄膜光伏電池，其特征在于，其包含一金屬基板，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長(zhǎng)的 十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一半導(dǎo)體層，其位于該金屬基板上；及 共形的一透明導(dǎo)電氧化層，其位于該半導(dǎo)體層上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜光伏電池，其特征在于，該些微突起的該高度、該寬度及 該間隔分另Ij 為 0. IymM ΙΟμπκΟ. 1 μ m 至 10 μ m 及 0. 1 μ m 至 20 μ m。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜光伏電池，其包含一透明基板，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長(zhǎng)的十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一透明導(dǎo)電氧化層，其位于該透明基板上；共形的一半導(dǎo)體層，其位于該透明導(dǎo)電氧化層上；及共形的一金屬層，其位于該半導(dǎo)體層上。在光伏電池的表面上產(chǎn)生大小在微米等級(jí)的微突起，讓入射光產(chǎn)生散射效應(yīng)及多次反射效應(yīng)。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK102088039SQ201010557838
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月22日
發(fā)明者徐文凱, 林于庭, 黃士哲 申請(qǐng)人:杜邦太陽(yáng)能有限公司