[发明专利]光伏器件的生产方法

说明书

本发明涉及光伏器件的制造方法，其包括：‑在多孔绝缘基材的一侧上形成多孔第一导电层，‑用掺杂半导体材料的晶粒的层涂覆第一导电层以形成结构体，‑进行结构体的第一热处理以将晶粒接合至第一导电层，‑在第一导电层的表面上形成电绝缘层，‑在多孔绝缘基材的相对侧上形成第二导电层，‑将电荷导电材料施加至晶粒的表面上、第一导电层的孔内部和绝缘基材的孔内部，和‑将电荷导电材料电连接至第二导电层。

技术领域

本发明涉及包括光吸收层的光伏器件(photovoltaic devices)如太阳能电池的领域。更具体地，本发明涉及光伏器件的生产方法。

背景技术

光伏器件使用展现光伏效应(photovoltaic effect)的半导体材料提供光向电的转换。

典型的光伏系统采用各自包括产生电力的许多太阳能电池的太阳能电池板。太阳能电池或光伏器件为直接将阳光转换成电的装置。入射于太阳能电池的表面上的光产生电力。太阳能电池具有光吸收层。当光子的能量等于或大于光吸收层中的材料的带隙时，光子被材料吸收且产生光激发电子。以与基底(base)不同的另一方式掺杂前表面，产生PN结。在照明下，光子被吸收，从而产生在PN结中分离的电子-空穴对(electron-hole pair)。在太阳能电池的背侧上，金属板从基底收集过量的电荷载流子，且在前侧上金属线从发射极(emitter)收集过量的电荷载流子。

硅为太阳能电池中最常用的半导体材料。硅具有若干优点，例如，其为化学稳定的且由于其高的吸收光的能力而提供高效率。标准硅太阳能电池由掺杂硅的薄晶片(wafer)制成。硅晶片的缺点在于其昂贵。

以与基底不同的另一方式掺杂硅晶片的前表面，产生PN结。在生产太阳能电池期间，必须从硅锭切割或锯割掺杂的硅晶片的许多样品，然后将硅晶片的样品电组装至太阳能电池。因为硅锭必须具有极高的纯度并且因为锯割耗时且产生大量废料，所以此类太阳能电池的生产是昂贵的。

在常规的太阳能电池的背侧上，金属板从基底收集过量的电荷载流子，并且在前侧上金属栅格和金属线从发射极收集过量的电荷载流子。因此，常规的硅太阳能电池具有前侧接触发射极。在太阳能电池的前侧上使用电流收集栅格和电线的问题在于，在良好的电流收集与光捕获之间存在取舍。通过增大金属线的尺寸，导电性提高并且电流收集得到改进。然而，通过增大金属栅格和电线的尺寸，遮蔽了更多太阳捕获区域，引起太阳能电池的降低的效率。

此问题的已知解决方案为后接触太阳能电池(rear contact solar cells)。US2014166095A1描述了如何制作背接触背结硅太阳能电池。后接触太阳能电池通过将前侧接触发射极移动至太阳能电池的后侧来实现较高的效率。较高的效率源自对太阳能电池的前侧上的减小的遮蔽。存在后接触太阳能电池的若干配置。例如，在背接触背结(BC-BJ)硅太阳能电池中，发射极区域(area)及所有布线放置于太阳能电池的背侧上，从而导致从太阳能电池的前侧有效地移除任何遮蔽组件。然而，这些BC-BJ硅太阳能电池的生产既复杂又昂贵。

WO 2013/149787A1公开了一种具有后触点(rear contact)的染料敏化太阳能电池。该太阳能电池包括：多孔绝缘层、包括形成于多孔绝缘层的顶部上的多孔导电金属层的工作电极、和设置于多孔导电金属层的顶部上以面向太阳的包含吸附染料的光吸收层。光吸收层包含由TiO₂颗粒的表面上的光吸附染料分子染色的TiO₂金属氧化物颗粒。染料敏化太阳能电池进一步包括对电极(counter electrode)，该对电极包括设置在多孔绝缘层的相对侧上的导电层。电解质填充在工作电极与对电极之间。此太阳能电池的优点在于，其制造容易且快速，因此其生产具有成本效益。此类型的太阳能电池与硅太阳能电池相比的缺点在于，其最大效率较低，这是由于染料分子与硅相比具有较低的吸收光能力的事实。