[发明专利]薄膜太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据主权项的前序部分所述的薄膜太阳能电池、以及制造薄膜太阳能电池的方法。

背景技术

薄膜太阳能电池通常包括透明衬底，在所述衬底上沉积层，所述层依次包括：透明的前电极层；光电活性层体系，其通常由一个或多个半导体层组成；透明的导电阻挡层；以及金属背电极层，其同时作为反射层并具有将在第一次通过光电活性层体系中未被吸收的入射辐射反射回半导体层的任务。例如，通过向前电极和背电极的层状体系和分段电连接中引入分离线，所述薄膜太阳能电池通常能够实现分段串联连接。例如，利用埋入式膜和最后的玻璃板，随后使所述薄膜太阳能电池接触并密封，最终得到光电模块。

与光电活性层体系邻接的薄膜太阳能电池的后侧层状结构，通常包括具有高透明度和电导率的氧化阻挡层、以及同时充当薄膜太阳能电池后触点的金属反射层。随后能是其它保护反射体免受外部环境如水汽的影响，或者提高焊接性能的层。所述氧化阻挡层尤其具有阻挡扩散的功能，并防止来自背电极层的金属原子扩散或迁移入硅层中，这会导致太阳能电池的效率大大下降。

通常将在可见光谱区(VIS)和近红外光谱区(NIR)具有良好反射性能的金属膜用作金属反射体层。此处，在NIR至约1100nm波长内的反射特别重要，因为由于半导体层的吸收行为，所以在第一次通过半导体层期间，特别是能够通过元件进行光电利用的这种辐射到达反射体且同时波长在约700nm以下的辐射大部分被吸收。金属Al相对较为适合用作反射体材料，但是在近红外区域具有更高反射能力的Ag以及Au在理论上更适合。所述金属反射体层的厚度通常为100～500nm。因为成本原因而通常将Au排除在反射体层之外。虽然Al的成本较低，但在特定的相关NIR中，Al仅具有中等程度的反射。

尽管与Al层相比，在合理成本下Ag的反射率高，但是通常Ag层与氧化阻挡层仅具有较差的附着力。然而，反射体层的附着力差，导致光电模块的长期稳定性存在风险。尤其是在水汽侵入之后，反射层能与中间层分离并由此导致光电模块的功能故障。类似地，在接触连接器上通过焊接而接触背电极之后，会发生所述层的开裂，或者在引入分离线而进行串联连接时会形成金属片，且这些金属片会在串联连接的区域之间导致短路。因此在透明的导电阻挡层上直接使用Ag反射体是不可取的。

因此根据现有技术，为了提高银反射体层的附着力，在Ag层和透明的导电阻挡层之间另外使用薄的金属接合，如Ti、Cr、Ni或Mo。然而，这种粘合层通常导致反射体的反射率明显恶化，特别是因为在氧化阻挡层和粘合层之间以及在粘合层和反射体层之间新产生的界面，还因为发生了吸收。在太阳光谱范围内，平均由金属粘合层造成的反射体反射率的下降大约为2～5％。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种基于薄膜太阳能电池用Ag反射体的后侧层体系、以及制造薄膜太阳能电池的方法，所述体系以Ag反射体为基础，不仅具有非常好的反射性能，尤其是在NIR内，而且还具有足够高的层状体系附着力。

通过独立权利要求实现了所述目的。在从属权利要求中指出了优选的实施方案。

主权项涉及具有透明衬底的薄膜太阳能电池，在所述衬底上安置有透明的前电极层、光电活性层体系、透明的导电阻挡层和后侧层状体系，所述后侧层状体系是指后侧电极和反射体，并且其包括金属粘合层和含Ag反射体层。

用于本发明的目的，术语薄膜太阳能电池包括各种不同形式的太阳能电池，其光电活性层体系的层厚度通常不超过约10μm，且直接在方便可用的衬底上制造光电活性层体系，因此不需要晶片。所述电池能够为例如由无定形和/或微晶半导体材料构成的单或多堆叠电池(例如级联或三结堆叠电池)。将光能转换成电能的光电活性层体系，能够以半导体材料Si为基础，也能以其它体系如CdTe或Cu(In、Ga)(S、Se)₂为基础。所述薄膜太阳能电池还能包括例如用于接触和后侧密封的其它元件。