[发明专利]太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种太阳能电池(solar cell)，且特别是有关于一种以纳米金属作为透明导电膜的太阳能电池及其制造方法。

背景技术

太阳能是一种干净无污染且取之不尽的能源，因此在遭遇石化能源所面临的污染与短缺的问题时，如何有效利用太阳能源已经成为最受瞩目的焦点。其中，因太阳能电池(solar cell)可直接将太阳能转换为电能，而成为目前运用太阳能源的发展重点。

硅基太阳电池为业界常见的一种太阳能电池，硅基太阳能电池的原理是将高纯度的半导体材料(硅)加入一些不纯物使其呈现不同的性质。当太阳光照射到太阳能电池的半导体材料时，光子所提供的能量可能会把半导体中的电子激发出来，产生电子-电洞对，电子与电洞均会受到内建电位的影响，电洞往电场的方向移动，而电子则往相反的方向移动。如果以导线将此太阳能电池与一负载(load)连接起来，形成一个回路(loop)就会有电流流过负载，这就是太阳能电池发电的原理。

硅基太阳电池大致可分为硅晶太阳能电池与硅薄膜太阳能电池。其中，由于薄膜太阳能电池(thin film solar cell)具有低成本、容易大面积生产且模块化制程简单等优点，因此薄膜太阳能电池的研发乃成为目前新的发展方向。一般而言，依照太阳光的入射方向，太阳能电池大致上又可分为覆板式(superstrate)太阳能电池与基板式(substrate)太阳能电池。在覆板式的硅薄膜太阳能电池中，光进入基板后经由主动层的吸收，而剩余的光穿过背电极后会被背反射层所反射，再被主动层利用。基于反射光的多寡将影响元件效率表现，若要使更多反射光能再被主动层所利用，背电极的透光度特性会显著地影响太阳能电池的吸光效率。

目前Oerlikon公司所生产的太阳能电池是以透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TCO)当作背电极并以白漆(white paint)当作背反射层，而为了能够从背电极拉出电流，势必要将透明导电氧化物的厚度增厚到约0.5μm至5μm之间，以获得较佳的导电性。然而，在使用如此厚的透明导电氧化物的情况下，背电极的光穿透度会显著下降许多，而影响反射层的反射率。此外，为了制作太阳能电池的前电极与背电极，通常必须利用两组低压化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition，LPCVD)的真空系统来分别制作这两层透明导电氧化物，其材料成本较高且制程方式较为繁杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能电池及其制造方法，利用纳米金属透明导电层作为背电极材料，具有高透光率与低电阻的特性，进而可有助于提升反射层的反射率并增进太阳能电池的效率表现。

为实现本发明的目的而提供一种太阳能电池，其包括第一电极、第二电极、光电转换层以及非导电性反射层。第一电极配置于一透明基板上。第一电极包括纳米金属透明导电层，其中纳米金属透明导电层与光电转换层实质上相接触。第二电极配置于光电转换层与透明基板之间。光电转换层配置于第一电极与第二电极之间。非导电性反射层配置于第一电极上。

在本发明的一实施例中，该纳米金属透明导电层具有一网状结构。

在本发明的一实施例中，该纳米金属透明导电层是由多条纳米金属线交错所构成。

在本发明的一实施例中，该纳米金属透明导电层的材料包括银、金、铜、铝或镍。

在本发明的一实施例中，该纳米金属透明导电层的厚度介于0.1μm至1μm之间。

在本发明的一实施例中，该纳米金属透明导电层的片电阻值介于0.01欧姆/平方至50欧姆/平方之间。

在本发明的一实施例中，该纳米金属透明导电层的穿透率介于70％至90％之间。

在本发明的一实施例中，该非导电性反射层包括一白色非导电性材料。

在本发明的一实施例中，该白色非导电性材料为有机高分子材料或白色非导电性涂料。

在本发明的一实施例中，该第二电极具有凹凸结构。

在本发明的一实施例中，该第二电极的材料包括一透明导电氧化物。

在本发明的一实施例中，该透明导电氧化物为ITO、IZO、AZO、GZO、In₂O₃、ZnO、TiO₂或SnO₂。