[发明专利]增强导电氧化物层雾度的方法及透明导电氧化物透明基底

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜太阳能电池，尤其涉及一种通过增强透明导电氧化物层雾度而提高光电转化效率的薄膜太阳能电池、透明导电氧化物透明基底。本发明还涉及一种增强透明导电氧化物层雾度的方法。

背景技术

对作为重要的清洁能量源的太阳能电池的研究已进行了许多年。太阳能电池通常以为固态晶体结构为特征，所述固态晶体结构在它们的价电子带和它们的传导电子带之间具有能带隙。当光为材料所吸收时，占据低能态的电子受激发而穿过能带隙至较高能态。例如，当半导体价带中的电子从太阳辐射的光子吸收足够的能量时，它们可跃过能带隙至更高能量的导带。激发至较高能态的电子留下未占据的低能量位置或者空穴。和导带中的自由电子一样，这种空穴可在晶格中在原子间移动并由此作为电荷载流子，并有助于晶体的导电性。半导体中吸收的大多数光子产生这种电子空穴对，这种电子空穴对产生光电流并进而产生由太阳能电池显示出的光电压。半导体掺杂有不同的材料以产生使用作电荷载流子的空穴和电子分离的空间电荷层（space charge layer）。一旦分离，这些收集的空穴和电子电荷载流子产生空间电荷，该空间电荷引起作为光电压的横跨结区的电压。如果这些空穴和电荷载流子允许流过外部负载，那么它们构成光电流。

对于太阳能电池，特别是薄膜太阳能电池来讲，使其性能优良的关键是优化半导体光电转换层对光能的吸收，并同时减少器件中的光损耗。在很薄的吸收层里能够最大限度的吸收光能，是高转换效率的必备条件。包括氢化非晶硅和纳米晶硅的氢化薄膜硅所构成的太阳能电池通常具有p-i-n结构，其中p层和n层是不活跃的“死层”，它们在非掺杂的i层（吸收层）中建立一个内置电场，从而使得光致载流子被有效的收集。其吸收层的厚度一般只有几百个微米，最多不超过大约2000微米。而且氢化硅薄膜的红光和红外光的吸收系数都比较低，所以有很大部分的阳光不能被有效的利用起来。通常基于氢化硅薄膜的p-i-n结构被夹在前后两个电极（电接触层）中，而形成完整的光伏元件。通常使用的前电极必须具有良好的透明度和导电性，它通常是由透明导电氧化物（TCO）构成，譬如厚度为600至900纳米的被掺杂的氧化锡或氧化锌薄膜。后电极通常由一个透明导电氧化物层和不透光的金属薄膜共同组成，其一个重要作用就是将未被吸收的光反射回p-i-n结构之中。已经尝试过各种各样的办法来改善对光的吸收，其中包括使用粗糙，即较高雾度（haze）的透明前电极，以增强光的散射。另外，也使用过反光率较高的背电极，使得未被吸收的光再一次被投回到电池中。

在现有技术中，通常会采用一次或多次单独的刻蚀工艺以提高透明前电极透明导电氧化物层的雾度。

发明内容

本发明的目的是提供一种增强透明导电氧化物层雾度的方法，其不需要单独的刻蚀工艺来提高透明导电氧化物层的雾度，从而减少制作环节、降低成本。

本发明的另一目的是提供一种透明导电氧化物基底，其具有较高雾度，以提高太阳能电池的光电转化效率。

为实现上述目的，本发明提供一种增强透明导电氧化物层雾度的方法，包括：

提供透明基底；

在透明基底上形成材质为透明氧化物晶体的中间层；

利用物理气相沉积工艺，在所述中间层上沉积氧化锌基材质的透明导电氧化物层；

其中，作为中间层的透明氧化物晶体在形成过程中，至少在部分区域内所述透明氧化物晶体提供与氧化锌基的（11-20）面晶格匹配的晶向，以使得对应区域内的透明导电氧化物层的（11-20）面外露。

可选的，该透明基底于形成透明氧化物晶体的中间层前，以碱性溶液进行清洗，再以去离子水进行清洗。

可选的，利用溶胶凝胶法、原子层沉积法或化学气相沉积法形成所述中间层。

可选的，所述原子层沉积法或化学气相沉积法通过调节温度、靶材、气压参数中的一个或多个来控制中间层的晶向；

可选的，所述溶胶凝胶法通过调节温度来控制中间层的晶向。

可选的，所述中间层的形成过程中，温度控制在300到500摄氏度。

可选的，通过温度控制所述中间层透明氧化物晶体的结晶比率，来调节透明导电氧化物层雾度。

可选的，所述物理气相沉积工艺中，温度控制在200到400摄氏度，压力控制在0.2-1Pa，O₂占O₂与Ar混合气体总流量的0%到50%。

为实现上述目的，本发明还提供一种透明导电氧化物透明基底，包括：

透明基底；