[发明专利]太阳能电池及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月23日提交的美国临时申请No.61/729,513和2013年1月10日提交的美国临时申请No.61/751,219的优先权和权益。将这些临时申请两者的全部内容都通过参考引入本文。另外，本申请通过参考将与此同日提交的代理人案号为No.72190/S744的美国专利申请No.14/033,390的全部内容引入本文。

技术领域

本发明涉及太阳能电池，和更具体地，涉及背电极太阳能电池。

背景技术

近来，能量资源的枯竭和关于地球环境的问题使清洁能源的发展加快。在各种类型的清洁能源之中，(使用太阳能电池的)太阳能发电将太阳光直接转化为电，且因此作为新能源正聚焦在太阳能发电上。

然而，与热力发电相比，使用目前的工业太阳能电池的发电成本仍是相对高的。为了太阳能电池的广泛应用，必须改善太阳能电池的发电效率。

发明内容

本公开内容的实施方式的方面涉及具有改善的发电效率的太阳能电池及其制造方法。

在实施方式中，提供太阳能电池。所述太阳能电池包括基底、在所述基底上的第一电极层、在所述第一电极层上的光吸收层和在所述光吸收层上的缓冲层。所述光吸收层包括具有渐变带隙能量分布(profile)的第一区域、具有渐变带隙能量分布的第二区域、以及在所述第一区域和所述第二区域之间的具有基本上平坦的带隙能量分布的第三区域。

在一个实施方式中，所述太阳能电池进一步包括在所述缓冲层上的第二电极层。

在一个实施方式中，所述第二电极层为透明电极。

在一个实施方式中，所述太阳能电池进一步包括在所述第二电极层上的抗反射层。

在一个实施方式中，所述第一区域的渐变带隙能量分布朝向所述第一电极层和所述光吸收层之间的界面升高。

在一个实施方式中，所述第二区域的渐变带隙能量分布朝向所述光吸收层和所述缓冲层之间的界面升高。

在一个实施方式中，所述第一区域的渐变带隙能量分布和所述第二区域的渐变带隙能量分布在所述渐变带隙能量分布的各自的最低点与所述第三区域的基本上平坦的带隙能量分布汇合。

在一个实施方式中，平均起来，所述第三区域的基本上平坦的带隙能量分布低于所述第一区域的渐变带隙能量分布和所述第二区域的渐变带隙能量分布。

在一个实施方式中，所述第三区域中的基本上平坦的带隙能量分布的最高带隙能量和最低带隙能量之间的差小于或等于0.2eV。

在一个实施方式中，所述光吸收层包括IIIA族原子和VIA族原子的至少一种。

在一个实施方式中，所述IIIA族原子包括Ga和In的至少一种，和所述VIA族原子包括S和Se的至少一种。

在一个实施方式中，所述光吸收层的带隙能量根据所述IIIA族原子和所述VIA族原子的至少一种在所述光吸收层中的浓度分布状态而改变。

在一个实施方式中，所述VIA族原子的浓度在所述光吸收层中的所述第一区域和第二区域中比在所述第三区域中高。

在一个实施方式中，贯穿所述光吸收层，所述IIIA族原子的浓度改变小于10%。

在一个实施方式中，所述光吸收层包括化学式Cu(In_xGa_1-x)(Se_yS_1-y)₂的化合物。

在另一实施方式中，提供制备太阳能电池的方法。所述方法包括在基底上形成第一电极、在所述第一电极上形成光吸收层、和在所述光吸收层上形成缓冲层。所述形成光吸收层包括：在所述第一电极上形成前体层，所述前体层包括Cu、Ga和In；用含Se气体对所述前体层进行第一热处理以形成Cu(In_xGa_1-x)Se₂层；和用含S气体对所述Cu(In_xGa_1-x)Se₂层进行第二热处理以形成Cu(In_xGa_1-x)(Se_yS_1-y)₂层，从而提供所述光吸收层。

在一个实施方式中，所述方法进一步包括在所述缓冲层上形成第二电极层。

在一个实施方式中，所述方法进一步包括在所述第二电极层上形成抗反射层。

在一个实施方式中，所述形成前体层包括在所述第一电极层上形成Cu-Ga-In层。