專利名稱：基板具有紋理表面的太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏器件領(lǐng)域，特別涉及到使用玻璃作為蓋板和基板的薄膜光伏器件。
技術(shù)背景最近幾年，光伏電池和大面積光伏模塊的發(fā)展引起了世人的廣泛關(guān)注。尤其是氫化非晶 硅和納米晶硅，它們隨著光伏器件在商業(yè)和住宅設(shè)施中的廣泛應(yīng)用，顯示出巨大的潛力。在260°C以下這樣較低的溫度下生產(chǎn)薄膜硅光伏器件一個(gè)顯著特點(diǎn)是，大面積沉積的與硅相關(guān) 的半導(dǎo)體膜層和電接觸膜層具有優(yōu)良性能。同時(shí)，使用良好成熟的鍍膜設(shè)備和程序，可以工 業(yè)化地制成低成本的模板。施加在同一玻璃基板上的不同薄膜的激光劃線成型工藝(laser patterning)允許多個(gè)太陽能電池元件在薄膜沉積過程中直接形成集成式的大面積光伏模塊。對(duì)于光伏器件，特別是薄膜光伏器件來講，使其性能優(yōu)良的關(guān)鍵是優(yōu)化半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換 層對(duì)光能的吸收，并同時(shí)減少器件中的光損耗。在很薄的吸收層里能夠最大限度的吸收光能， 是高轉(zhuǎn)換效率的必備條件。氫化薄膜硅所構(gòu)成的太陽能電池，其吸收層的厚度一般只有幾百 個(gè)微米，最多不超過大約2000微米。而且氫化硅薄膜的紅光和紅外光的吸收系數(shù)都比較低， 所以有很大部分的陽光不能被有效的利用起來。各種各樣的辦法被嘗試過，來改善對(duì)光的吸 收。其中包括使用粗糙的透明前電極，另外，使用反光率很高的背電極，使得未被吸收的光 再一次被投回到電池中。對(duì)于非晶硅電池來講吸收層i層也不能做得很厚，原因是該材料具 有光質(zhì)衰減的缺陷。所以光學(xué)工程的辦法在制造薄膜硅電池過程中起很重要的作用。當(dāng)今市場上絕大多數(shù)的太陽能組件或模板都是使用平滑的玻璃基板或玻璃蓋板而制成 的，入射的太陽光在進(jìn)入太陽能電池時(shí)在玻璃表面不受到散射。為了改善薄膜光電池對(duì)弱吸 收光的反應(yīng)，就必須增加其在半導(dǎo)體薄膜中的光程長度，達(dá)到此目的的做法之一就是使玻璃 表面具有光散射的能力。發(fā)明內(nèi)容基于上述考慮，申請(qǐng)人擬訂了本發(fā)明的首要目的提供一種具有紋理外表面的太陽能電 池玻璃基板，從而增加其光電流和光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的進(jìn)一個(gè)目的是，提供一個(gè)使玻璃基板具有散射太陽光特性的技術(shù)手段。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明對(duì)玻璃基板的外表面進(jìn)行處理，使其具有紋理化和對(duì)可見光的散射能力。在p-i-n型氫化硅光伏器件的玻璃基板的外表面，使用機(jī)械或化學(xué)的方法使得玻璃基板的外表面具有微米尺寸的紋理狀態(tài)。這是一個(gè)很有效的增強(qiáng)半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換層的光吸收的辦法。 因?yàn)樘柟獗淮植诘牟ＡП砻嬲凵?散射)開來，使其以較大的角度進(jìn)入到薄膜太陽能電池 中，這樣可以增長光與轉(zhuǎn)換層的相互作用的路徑，同時(shí)也增加了未被吸收光在背電極反射回 來后被吸收的機(jī)率。這種散射太陽光的手段，可以有效的增加光伏器件的光電流，從而提高 其光電轉(zhuǎn)換效率。我們的實(shí)驗(yàn)表明，這種使玻璃表面變粗糙的做法，確實(shí)可以增加薄膜太陽能電池對(duì)光的 吸收，特別是當(dāng)這種辦法和其他傳統(tǒng)的增強(qiáng)光吸收的辦法結(jié)合在一起使用時(shí)，這種效果更為 明顯。本發(fā)明的最大優(yōu)勢在于，將對(duì)光的折射施加于光進(jìn)入太陽能電池的第一個(gè)界面上，這 個(gè)界面也是對(duì)光造成折射的最佳界面。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一歩說明。附圖顯示了一個(gè)具有粗糙表面的玻璃基板的薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，我們所最關(guān)心的使用玻璃基板的p-i-n型薄膜光伏器件，包含如下部分一個(gè)玻璃基板l; 一個(gè)透明前電極(氧化錫)2; p層6; i層8; II層9;具有反射性的背電極，是由氧化鋅22和金屬薄膜45構(gòu)成。本發(fā)明的意圖是使玻璃基板1具有粗糙的表面11。有數(shù)種方法可以對(duì)基板玻璃的表層進(jìn)行處理，使其變得粗糙，粗糙的尺寸應(yīng)該在微米范 圍內(nèi)，且與光的波長相接近。從而使其具有對(duì)可見光，特別是紅光和紅外光折射的能力。使 玻璃基板具有可控制的預(yù)先設(shè)計(jì)好的紋理的最佳途徑，是在生產(chǎn)玻璃的浮法線上，當(dāng)玻璃還 處在半融化狀態(tài)時(shí)，在其表面施加具有紋理的模具板，使得冷卻后的玻璃具有模板所帶來的 表面紋理結(jié)構(gòu)。其它使玻璃表面變粗糙的方法還包括，用機(jī)械的辦法將細(xì)砂束噴擊在玻璃表面上(噴沙處理)，使其外表面產(chǎn)生很多均勻的坑狀結(jié)構(gòu)；用砂紙摩擦的辦法，使玻璃變得粗糙；用化學(xué)處理的辦法使玻璃變粗糙，包括將玻璃侵蝕于某類酸性液體。當(dāng)然還有一種辦法就是在玻璃 的表面鍍上另外一層具有散光能力的薄膜。
權(quán)利要求
1. 一個(gè)薄膜光伏器件的玻璃基板，其特征在于它的面向太陽光的外表面是非光滑的、紋理的、對(duì)可見光有散射作用的具有微米結(jié)構(gòu)的粗糙表面。所述薄膜光伏器件的構(gòu)成包含如下部分一個(gè)玻璃基板；一個(gè)透明前電極；一系列的半導(dǎo)體薄膜，包括基于氫化硅的p-i-n結(jié)構(gòu)；具有反射性的背電極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜光伏器件的玻璃基板，其特征在于其非平滑的具有散光 特性的表面結(jié)構(gòu)是在生產(chǎn)玻璃基板的浮法線上形成的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜光伏器件的玻璃基板，其特征在于其非平滑的具有散光 特性的表面結(jié)構(gòu)是由機(jī)械或化學(xué)處理方法獲得的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用具有紋理化表面基板的薄膜光伏器件。在p-i-n型氫化硅光伏器件的玻璃基板的外表面，使用機(jī)械或化學(xué)的方法使得玻璃基板的外表面具有紋理狀態(tài)，可以有效的散射太陽光，從而增加光電流，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/075GK101246924SQ20071000497
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者李沅民, 昕 馬 申請(qǐng)人:北京行者多媒體科技有限公司