[发明专利]薄膜太阳能电池及其制造方法

说明书

本申请要求2011年1月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2011-0003850的优先权和权益，在此通过引用的方式并入其全部内容。

技术领域

本发明的实施例涉及薄膜太阳能电池及其制造方法。

背景技术

太阳能电池使用无限能源(即，太阳)，且在发电过程中几乎不产生污染物，并具有等于或大于20年的很长寿命。此外，太阳能电池已被特别关注，因为其对太阳能相关产业有较强的连锁效应。因此，许多国家已致力于将太阳能电池作为下一代产业。

大部分太阳能电池都基于单晶硅晶片或多晶硅晶片来制造。另外，使用硅的薄膜太阳能电池已被越来越少地批量生产。

与其他能源相比，太阳能电池存在的问题是其发电成本非常高。因此，必须大幅降低太阳能电池的发电成本，以便满足清洁能源的未来需求。

然而，因为当前基于单晶硅晶片或多晶硅晶片制造的体相太阳能电池(bulk solar cell)使用厚度至少为150μm的原料，所以原料(即，硅)的成本占体相太阳能电池制造成本的绝大部分。此外，因为原料供给不能满足快速增长的需求，所以难以降低体相太阳能电池的生产成本。

另一方面，因为薄膜太阳能电池的厚度小于2μm，所以在薄膜太阳能电池中使用的原料量远小于在体相太阳能电池中使用的原料量。因此，在发电成本(即，生产成本)方面，薄膜太阳能电池比体相太阳能电池更具优势。然而，对于给定面积来说，薄膜太阳能电池的发电性能仅为体相太阳能电池的发电性能的一半。

太阳能电池的效率通常由100mW/cm²的光强度下获得的电力的百分比量值来表示。体相太阳能电池的效率约为12％至20％，而薄膜太阳能电池的效率约为8％至9％。换言之，体相太阳能电池的效率大于薄膜太阳能电池的效率。因此，正不断加紧攻关以提高薄膜太阳能电池的效率。

薄膜太阳能电池最基本的结构是单结结构。单结薄膜太阳能电池具有如下结构：其中包括用于光吸收的本征半导体层的光电转换单元、p型掺杂层以及n型掺杂层形成于衬底上。p型掺杂层和n型掺杂层分别形成在本征半导体层的上和下，由此形成内部电场以分离由太阳光产生的载流子。

增加薄膜太阳能电池的效率需要增加在薄膜太阳能电池中流动的电流密度。因此，薄膜太阳能电池必须被配置为使得穿过本征半导体层的太阳光被反射回本征半导体层，并且然后在本征半导体层中吸收。因此，薄膜太阳能电池包括背反射层，用于增加本征半导体层的光吸收率，由此增加电流密度。

发明内容

在一个方面中，存在一种薄膜太阳能电池，包括设置于衬底上的多个电池，其中多个电池中的每一个都包括设置在衬底的一个表面上的第一电极；设置在第一电极上的至少一个光电转换单元；背反射层，其包括接触至少一个光电转换单元的第一反射层以及具有暴露第一反射层的一部分的开口的第二反射层，该第二反射层接触第一反射层；以及设置在背反射层上的第二电极，该第二电极通过该开口电连接至该第一反射层。

第一反射层可包含具有导电性的铝掺杂氧化锌(AZO)或具有导电性的硼掺杂氧化锌(BZO)。第二电极可包含通过开口接触第一反射层的铝。

第一反射层可具有等于或小于约100nm的厚度。

第二反射层可由通过将介质与具有反射等于或大于约600nm的长波长带的光的白色颜料混合而获得的材料形成。该白色颜料可包含诸如二氧化钛(TiO₂)和硫酸钡(BaSO₄)的氧化物、氮化物以及碳化物中的至少一种。第二反射层可包括含有白色颜料的白漆、白箔以及乙烯醋酸乙烯酯(EVA)箔中的一种。

开口可具有圆形、四边形或矩形形状。可以在一个第二电极上设置至少一个开口。

开口的宽度可小于第二电极的宽度。开口的长度可小于第二电极的长度。

在另一方面中，存在一种制造薄膜太阳能电池的方法，包括：在衬底上形成第一电极；在第一电极上形成至少一个光电转换单元；在至少一个光电转换单元上形成具有导电性的第一反射层并且在第一反射层上形成具有暴露第一反射层一部分的开口的第二反射层，以由此形成背反射层；以及在第二反射层上形成第二电极，其通过开口电连接至第一反射层。

根据上述特性，因为可通过在第二反射层中包含的白色颜料来获得优良的散射效果，所以可以有效地实现光俘获，并可降低光电转换单元的厚度。

此外，因为第二电极通过第二反射层的开口电连接至第一反射层，所以仅使用通常比银廉价的铝形成的第二电极的导电性可类似于使用银和铝两者形成的第二电极的导电性。