專利名稱：用于制造透明的電極的方法，用于制造光伏電池的方法以及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在襯底上制造尤其用于光伏電池的透明的電極的方法。此夕卜，本發(fā)明涉及用于制造光伏電池的方法。本發(fā)明還涉及一種用于光伏電池的裝置以及帶有光伏電池的裝置。
背景技術(shù)：
此外，為了利用包含在陽光中的能量，使用其他的光伏模塊，所述光伏模塊也稱作太陽能模塊。光伏模塊通常包括多個彼此電耦合的光伏電池，所述光伏電池在工作時通過光電效應(yīng)將包含在光中的輻射能至少部分地轉(zhuǎn)化成電能。光伏電池具有一個或多個pn結(jié)。所述pn結(jié)分別由P型層和η型層構(gòu)成。在ρ層和η層之間能夠設(shè)置有i層，也就是沒有被摻雜或者與P層和η層相比僅被非常少量地?fù)诫s的基本上本征的層。P層是正摻雜的層，η層是負(fù)摻雜的層。光伏電池例如包括微晶硅層、無定形硅層、多晶硅層和/或其他半導(dǎo)體。為了將半導(dǎo)體層電接觸，在光伏電池中使用透明的能導(dǎo)電的層(TC0，透明的能導(dǎo)電的氧化物)。由于所述接觸層的結(jié)構(gòu)化的和粗糙的表面，入射的陽光能夠散射在該層上，并且因此輻射能的較大部分轉(zhuǎn)化成電能。因此，提升了光伏電池的效率。

發(fā)明內(nèi)容
期望的是，提出一種用于在透明襯底上制造透明電極的方法，所述透明電極能夠?qū)崿F(xiàn)光伏電池的良好的效率。此外期望的是，提出用于制造光伏電池的方法，通過所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)具有良好的效率的光伏電池。此外期望的是，提出一種用于光伏電池的裝置，所述裝置可實現(xiàn)光伏電池的良好的效率。此外，期望的是，提出具有良好的效率的帶有光伏電池的裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式，用于在襯底上制造透明的電極的方法包括提供襯底。將第一透明的能導(dǎo)電的層沉積到襯底上。將金屬氧化物層沉積到能導(dǎo)電的層的背離襯底的表面上。通過熱分解將金屬氧化物層分裂成多個金屬顆粒。將第二透明的能導(dǎo)電的層沉積到金屬顆粒上。這種帶有具有金屬顆粒的透明的電極的襯底尤其作為具有前電極的載體襯底用于薄層光伏電池或薄膜光伏電池。那么，隨后將光伏電池的光敏層堆疊的P層、i層和η層沉積到第二能導(dǎo)電的層上。根據(jù)多個方面，襯底是透明的，例如由玻璃制成。根據(jù)其他方面，襯底是不透明的，例如由金屬片制成。尤其地，用于在襯底上制造透明電極的方法能夠用在大于1.4m2、尤其大于5.5m2、例如為5.72m2的大面積的襯底中，使得能夠?qū)崿F(xiàn)金屬顆粒在襯底的整個面積上的均勻分布。此外，通過所述方法，可在襯底的整個面積上制造大小幾乎相等的金屬顆粒。金屬顆粒的平均大小僅具有輕微波動。此外，通過所述方法可制造相對小的金屬顆粒，尤其地，多個金屬顆粒具有小于150nm的平均直徑，尤其具有小于lOOnm、例如小于70nm的平均直徑。根據(jù)其他方面，通過濺射來沉積金屬氧化物層。因此，通過陰極濺射(濺射沉積)來沉積金屬氧化物層，其中將金屬用作靶，使得金屬氧化物層例如包含銀、金和/或鉬。根據(jù)其他方面，在用于將金屬氧化物層分裂成多個金屬顆粒的熱分解期間的溫度為小于或等于500°c。尤其地，用于熱分解的溫度大于200°C，尤其大于250°C。根據(jù)其他實施形式，用于熱分解的溫度大于300°C并且小于或等于400°C。根據(jù)其他方面，用于熱分解的溫度小于或等于450°C，例如小于或等于380°C，尤其小于或等于350°C。根據(jù)其他方面，在沉積金屬氧化物層期間輸入氧氣。通過氧氣的關(guān)于金屬的比例來控制金屬氧化物層的密度。根據(jù)多個方面，通過氧氣關(guān)于金屬的比例能夠控制金屬顆粒的大小。因此，能夠制造平均直徑小于或等于IOOnm的金屬顆粒。金屬顆粒的大小尤其與氧氣與金屬的比例相關(guān)。此外，金屬顆粒的大小與熱分解中的溫度相關(guān)，由此金屬氧化物層離解成金屬顆粒。根據(jù)其他方面，在熱分解之后，在沉積第二透明的能導(dǎo)電的層之前進(jìn)行退火工藝(英語:退火(annealing)),通過所述退火工藝能夠繼續(xù)對金屬顆粒的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。金屬顆粒被加溫，并且被維持在恒定的溫度中，隨后被冷卻。因此，實現(xiàn)金屬顆粒的限定的預(yù)設(shè)特性。改變金屬氧化物層的材料特性，使得金屬顆粒具有不同于最初的金屬氧化物層的材料特性。由于在電極中的金屬顆粒，在工作時在電極中吸收落到襯底上并且通過襯底到達(dá)電極的光。尤其地，所述吸收發(fā)生在金屬顆粒上。通過吸收，在光擊中金屬顆粒時形成等離子體振子。到達(dá)的光激發(fā)金屬顆粒上的等離子體振子。半導(dǎo)體、金屬和絕緣體中載流子的量化的密度起伏被稱作等離子體振子。等離子體振子也能夠被看作是相對于正離子振蕩的電子。電子例如以等離子體頻率振蕩。等離子體振子是該固有頻率的量化。根據(jù)多個方面，已激發(fā)的等離子體振子在工作時將其能量重新傳遞到設(shè)置在電極上的光敏層堆疊上。在光敏層堆疊中，能量轉(zhuǎn)化成電能。在等離子體振子和光敏層堆疊之間能夠以多種方式進(jìn)行能量傳遞。例如，等離子體振子的能量重新以發(fā)射和放射的方式傳遞到光敏層堆疊上。例如，尤其通過將等離子體振子的波導(dǎo)模耦合輸入到光敏層堆疊中，進(jìn)行非放射性的能量傳遞。例如將能量作為所謂的受限的波導(dǎo)模(英語:trapped waveguide mode)傳遞。根據(jù)其他方面，根據(jù)光敏層堆疊、例如根據(jù)光敏層堆疊的材料和/或與光敏層堆疊的吸收的波長范圍來預(yù)設(shè)金屬顆粒的大小。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的能量傳遞。根據(jù)其他方面，根據(jù)光敏層堆疊、例如根據(jù)光敏層堆疊的材料和/或與光敏層堆疊的吸收的波長范圍預(yù)設(shè)金屬顆粒的材料。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的能量傳遞。如果將襯底和設(shè)置在襯底上的電極用于光伏電池，那么在光電流中引起從等離子體振子到設(shè)置在電極上的光敏層堆疊的能量傳遞。因此，由于金屬顆粒，光伏電池的效率或光電流相對于不具有金屬顆粒的傳統(tǒng)光伏電池而言有所提升。尤其地，由于金屬顆粒，可以棄用通常用于光散射的電極噴砂，因為金屬顆粒確保到達(dá)的光足夠高的輸出。根據(jù)其他方面，為了制造光伏電池將尤其為光敏層堆疊、后反射層和/或后電極層的其他層施加到透明的第二能導(dǎo)電的層上。
根據(jù)其他方面，替選于或附加于前電極，將金屬氧化物層沉積到后反射層的第一子層上，所述第一子層施加在光敏層堆疊上。金屬氧化物層通過熱分解分裂成多個金屬顆粒，并且施加后反射層的第二子層。因此，將金屬顆粒設(shè)置在后反射層中。在具有兩個帶有各自的p-1-n層的光敏層堆疊的所謂的雙結(jié)疊加式光伏電池中，根據(jù)其他方面，在沉積第二光敏層堆疊之前，將中間層的第一子層沉積到第一光敏層堆疊上。將金屬氧化物層沉積到中間層的第一子層上。金屬氧化物層通過熱分解分裂成多個金屬顆粒，并且將中間層的第二子層施加到金屬顆粒上。將第二光敏層堆疊施加到金屬顆粒上。因此可能的是，金屬顆粒包含在下述層的至少一個中:前電極、中間層或后電極層。也可能的是，金屬顆粒包含在所述層中的兩個或全部中。在具有三個相疊的光敏層堆疊的所謂的三層式電池中，兩個中間層尤其設(shè)有各自的金屬顆粒，所述中間層分別設(shè)置在三個光敏層堆疊中的兩個之間。根據(jù)其他方面，設(shè)置多于三個的光敏層堆疊。金屬顆粒在工作時入射的光的主入射方向上能夠定位在第一光敏層堆疊之前、第一和第二光敏層堆疊之間、第二和第三光敏層堆疊之間直至第(η-1)和第η光敏層堆疊之間以及在第η光敏層堆疊之后。金屬顆粒分別通過薄層與光敏層堆疊隔開，所述薄層例如具有小于或等于50nm的厚度。因此，避免了光敏層堆疊和金屬顆粒之間的直接接觸。因此，尤其實現(xiàn)了從金屬顆?；虻入x子體振子到光敏層堆疊的良好的能量傳遞。


其他的優(yōu)點(diǎn)、特征和改進(jìn)方案從以下結(jié)合圖1至8闡明的實例中得出。附圖示出了:圖1示出根據(jù)一個實施形式的光電子裝置的示意剖面圖，圖2A和2B不出等尚子體振子效應(yīng)的不意圖，圖3示出等離子體振子效應(yīng)的示意圖，圖4示出根據(jù)一個實施形式的用于制造光伏電池的方法的流程圖，圖5示出制造中的一個時間點(diǎn)的裝置的示意剖面圖，圖6示出根據(jù)一個實施形式的裝置的示意剖面圖，圖7示出根據(jù)一個實施形式的裝置的示意剖面圖，以及圖8示出根據(jù)一個實施形式的裝置的示意剖面圖。
具體實施例方式相同的、相同類型的和起相同作用的元件能夠在圖中設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。示出的層和區(qū)域和其彼此間的大小比例原則上不能夠視作是合乎比例的，相反地，為了更好的可示出性和/或為了更好的理解，能夠以過厚的或過大的尺寸示出各個元件。圖1示出光伏電池100的剖面圖的示意圖。在平面地伸展的襯底101的表面102上設(shè)置同樣也平面地伸展的透明電極110。透明的能導(dǎo)電的電極110在工作期間入射的輻射的主方向上呈層狀地設(shè)置在襯底101上。在工作期間入射的輻射的主方向與圖1的X方向相同。
在透明的能導(dǎo)電的電極110上設(shè)置有光敏層堆疊120，所述光敏層堆疊設(shè)為通過光電效應(yīng)將輻射能轉(zhuǎn)化成電能。在光敏層堆疊120上設(shè)置后反射層130。通過后反射層130能夠?qū)⑼ㄟ^光敏層堆疊120到達(dá)卻沒有轉(zhuǎn)化成電能的輻射朝光敏層堆疊120的方向反射回來。在后反射層130上設(shè)置有另一個電極140，即所謂的后電極。根據(jù)實施形式，襯底101是對于陽光盡可能透明的。尤其地，襯底101對在可見光譜中的和在紅外范圍內(nèi)的光是尤其可穿透的并且在從400nm到1200nm的波長范圍內(nèi)具有大于85%的透明度。襯底例如包括玻璃，尤其是鐵含量少的平板玻璃、硅酸鹽玻璃或軋制玻璃。襯底101構(gòu)成為用于承載設(shè)置在襯底101上的層堆疊。根據(jù)實施形式，光電層堆疊120包括P摻雜層和η摻雜層以及設(shè)置在ρ摻雜層和η摻雜層之間的基本上本征的層。光敏層堆疊平面地伸展。根據(jù)實施形式，P摻雜層在X方向上設(shè)置在透明電極110的表面116上。根據(jù)其他的實施形式，η摻雜層設(shè)置在表面116上?；旧媳菊鞯膶邮俏磽诫s的，或與鄰接的ρ摻雜的或η摻雜的層相比是非常少量地?fù)诫s的?；旧媳菊鞯膶釉O(shè)為用于吸收光并且對其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化?；旧媳菊鞯膶釉O(shè)為用于吸收能量并且將其轉(zhuǎn)化成電能。所述光電的裝置設(shè)為用于尤其吸收在從400nm至1200nm的波長范圍內(nèi)的光。根據(jù)其他的實施形式，襯底101是不透明的，也就是說對于在從400nm至1200nm的波長范圍內(nèi)的光而言是基本上不可穿透的。根據(jù)實施形式的層序列是不透明的襯底、設(shè)置在襯底上的可選的電絕緣層、設(shè)置在電絕緣層上的可選的后反射層、設(shè)置在后反射層上的可選的金屬的后接觸部、設(shè)置在后接觸部上的具有金屬顆粒的能導(dǎo)電的層、設(shè)置在能導(dǎo)電的層上的光敏層堆疊120、設(shè)置在光敏層堆疊上的具有金屬顆粒的能導(dǎo)電的層110。根據(jù)其他的實施形式，將另一個光敏層堆疊160(圖7)設(shè)置在能導(dǎo)電的層130和能導(dǎo)電的層110之間。尤其地，將三個或更多的光敏層堆疊設(shè)置在能導(dǎo)電的層130和能導(dǎo)電的層110之間。在X方向上，在光敏層堆疊120上設(shè)置后反射層130并且在后反射層上設(shè)置后電極140，所述后電極設(shè)為用于將電流或電壓從光敏層堆疊120中導(dǎo)出。根據(jù)其他方面，至少將另一個光敏層堆疊160 (圖7)設(shè)置在電極110和后反射層130或電極140之間。透明的能導(dǎo)電的層110例如包括氧化鋅。根據(jù)其他的實施形式，透明電極110包括其他透明的能導(dǎo)電的氧化物，例如ITO或Sn02。透明的能導(dǎo)電的層110具有良好的透光性以及良好的導(dǎo)電性。光敏層堆疊120尤其包括硅，例如為微晶硅和/或無定形硅。光伏電池100實現(xiàn)為所謂的薄膜或薄層太陽能電池。光伏電池100的層具有在從幾十納米至幾微米的范圍內(nèi)的在X方向上的厚度。通常，將光敏層與電極以及必要時與反射層一起大面積地施加到襯底101上。借助于一個或多個結(jié)構(gòu)化步驟，形成多個電串聯(lián)的單獨(dú)的帶狀的太陽能電池。也稱作電池帶的，帶狀的太陽能電池的寬度處于從毫米到厘米的范圍內(nèi)。因此，構(gòu)成具有多個光伏電池100的太陽能模塊。通常將集電器施加到外部的電池帶上，經(jīng)由所述外部的電池帶連接薄層太陽能模塊并且能夠?qū)a(chǎn)生的電功率導(dǎo)出。根據(jù)實施形式，透明電極110的背離襯底的表面116具有盡可能均勻地構(gòu)成的粗糙的結(jié)構(gòu)，使得表面116對在從400nm至1200nm的波長范圍內(nèi)的入射的光具有良好的散射能力。因此，能夠提升光敏層堆疊120的效率，因為延長入射的輻射通過光敏層堆疊120的平均路徑，入射的光更好地耦合輸入到光敏層堆疊120中，并且實現(xiàn)入射的輻射的更高的吸收概率。根據(jù)其他的實施形式，透明電極100的表面116構(gòu)成為光滑的。在該實施形式中放棄對表面116進(jìn)行粗糙結(jié)構(gòu)化。然而，如同以下進(jìn)一步闡明的，根據(jù)本發(fā)明可實現(xiàn)到達(dá)的輻射在光敏層堆疊120中的高的吸收概率，進(jìn)而實現(xiàn)高的效率。透明電極具有多個金屬顆粒112。金屬顆粒112沿著表面116設(shè)置。金屬顆粒112與光電層堆疊120間隔并且沒有與光敏層堆疊120直接接觸。在金屬顆粒112和光敏層堆疊120之間設(shè)置有透明電極110的透明的能導(dǎo)電的子層113。透明的能導(dǎo)電的子層113具有在X方向上小于50nm的厚度117 (圖6)，厚度117尤其小于或等于40nm，例如小于或等于 35nm。在金屬顆粒112和襯底101之間構(gòu)成電極110的透明的能導(dǎo)電的子層111。金屬顆粒112被能導(dǎo)電的層110的材料包圍。能導(dǎo)電的子層111和能導(dǎo)電的子層113分別具有透明的能導(dǎo)電的氧化物并且共同包圍金屬顆粒112。設(shè)置有金屬顆粒112的平面地伸展的區(qū)域的主擴(kuò)展方向基本上與表面102和表面116的平面伸展方向相同。金屬顆粒112基本上是球形的。金屬顆粒也能夠具有其他的形狀，例如是圓盤形的。金屬顆粒112具有小于或等于IOOnm的平均直徑。在橫截面中，金屬顆粒的各自的大小分別為小于或等于120nm，例如小于或等于80nm，尤其小于或等于70nm。金屬顆粒112設(shè)置在電極110處，使得金屬顆粒與距表面102相比，進(jìn)而與距襯底101相比，設(shè)置為距表面116更近，進(jìn)而距光敏層堆疊120更近。金屬顆粒112例如分別具有銀。在其他的實施形式中，金屬顆粒分別具有金。根據(jù)其他方面，金屬顆粒112分別具有鉬。在工作時到達(dá)的輻射R擊中金屬顆粒112。到達(dá)的輻射在金屬顆粒112處被改性，進(jìn)而能量從射線中傳遞到光敏層堆疊120上。通過對到達(dá)金屬顆粒112處的輻射R進(jìn)行改性來增加輻射通過光敏層堆疊120的平均路徑，進(jìn)而實現(xiàn)太陽能電池效率的提升，因為吸收概率增加。例如，通過等離子體振子效應(yīng)對到達(dá)金屬顆粒112處的輻射R進(jìn)行改性。圖2A示意地示出到達(dá)的輻射R，所述輻射分別激發(fā)局部限定在金屬顆粒112上的表面等離子體振子。所述激發(fā)引起場E，所述場在時間點(diǎn)t與在時間點(diǎn)t+At是不同的。對輻射R的吸收造成等離子體振子的形成。等離子體振子的能量傳遞到光敏層堆疊120中，并且在所述光敏層堆疊中轉(zhuǎn)化成電能。因此，在工作時提高效率，這是因為與傳統(tǒng)情況相比，更大份額的到達(dá)的輻射R轉(zhuǎn)化成電能。與傳統(tǒng)的光伏電池相比，吸收概率通過金屬顆粒112的設(shè)置和由此造成的等離子體振子效應(yīng)得到提高。圖2B示出非放射的能量傳遞的形式。到達(dá)的輻射R例如激發(fā)金屬顆粒112處的表面等離子體共振。所述共振、進(jìn)而等離子體振子的能量隨后作為受限的波導(dǎo)模M傳遞到光敏層堆疊上。所述能量又在光敏層堆疊120中轉(zhuǎn)化成電能。因此，與沒有金屬顆粒112的情況相比，通過金屬顆粒112，到達(dá)的輻射R的更大份額轉(zhuǎn)化成電能。圖3A示出由銀構(gòu)成的具有低密度的金屬顆粒112的近場分布。圖3B示出由銀構(gòu)成的金屬顆粒112的具有金屬顆粒112的高密度的近場分布。圖4示意地示出根據(jù)實施形式的用于制造光伏電池的方法的流程圖。在步驟201中提供襯底101，并且將能導(dǎo)電的透明的子層111沉積到襯底101上。
根據(jù)實施形式構(gòu)成子層111的粗糙的表面。根據(jù)其他的實施形式，構(gòu)成子層111的盡可能平的和均勻平坦的表面114 (圖5)。隨后在步驟202中，將金屬氧化物層115(圖5)沉積到子層111的表面114上。金屬氧化物層115通過濺射沉積法來沉積。因此，也可在例如為大于5平方米的大面積上均勻地沉積金屬氧化物層。根據(jù)實施形式，金屬氧化物層115包括金、銀和鉬中的至少一種。在步驟202中，根據(jù)實施形式，在沉積金屬氧化物層115期間，將氣態(tài)的氧氣導(dǎo)入到沉積腔中。借助于供給的氧氣的量，能夠控制金屬氧化物層的每單位面積的金屬密度。此夕卜，在步驟202中，根據(jù)預(yù)設(shè)值來控制層115在X方向上的厚度。在步驟202中控制金屬密度和厚度，使得隨后在步驟203中構(gòu)成的金屬顆粒102具有小于或等于IOOnm的平均直徑。在步驟203中進(jìn)行熱分解(英語:thermal decomposition)。根據(jù)其他方面,在步驟203中進(jìn)行退火工藝(英語:annealing)。在步驟203中加熱并且重新冷卻金屬氧化物層115。在步驟203中，將金屬氧化物層115分裂成多個金屬顆粒112。在步驟203中，金屬氧化物層115離解成多個金屬顆粒112。金屬顆粒由金屬氧化物層115構(gòu)成。金屬氧化物層115的分裂和金屬顆粒112的構(gòu)成在小于或等于500°C的溫度下出現(xiàn)。金屬氧化物層115在一定溫度下發(fā)生分裂，使得金屬顆粒112的平均直徑為小于或等于lOOnm。隨后在步驟204中沉積透明的能導(dǎo)電的層113。尤其地，借助于濺射沉積來沉積層113。將層113這樣沉積，使得所述層覆蓋金屬顆粒112。層113的表面116 (圖6)與金屬顆粒112隔開，使得金屬顆粒112不到達(dá)電極110之外。金屬顆粒112不與表面116接觸。隨后在步驟205中尤其是借助于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)，將光敏層堆疊120沉積到表面116上。圖5示出在圖4的方法步驟202之后的根據(jù)一個實施形式的帶有層111和層115的襯底101的示意圖。在第一透明的能導(dǎo)電的層111的背離襯底101的表面114上施加平面地伸展的金屬氧化物層115。施加金屬氧化物層115，使得所述金屬氧化物層通過熱分解、尤其通過加熱和冷卻而離解成金屬顆粒112，所述金屬顆粒具有小于或等于IOOnm的平均直徑。圖6示出在圖4的方法步驟204之后的帶有層111和層113以及金屬顆粒112的襯底101的剖面圖的示意圖。金屬顆粒112由金屬氧化物層115構(gòu)成，并且被第二透明的能導(dǎo)電的層113覆蓋。層113覆蓋金屬顆粒112，使得層113在X方向上具有大約為50nm的厚度117。圖6的裝置包括襯底101和具有金屬顆粒112的電極110。隨后能夠?qū)⒐饷魧佣询B120沉積到圖6的裝置上、尤其沉積到表面116上。圖5的表面114和圖6的表面116在層111或113的整個平面的伸展上是光滑的和盡可能平坦的。根據(jù)其他實施形式，表面分別被粗糙地結(jié)構(gòu)化。層111在X方向上比層113更厚，使得設(shè)置有金屬顆粒120的平面地伸展的區(qū)域與距襯底101的表面102相比，距表面116更近地設(shè)置。圖7示出雙結(jié)疊加式光伏電池的剖面圖的示意圖，所述雙結(jié)疊加式光伏電池具有在X方向上堆疊的兩個光敏層堆疊120和160。在光敏層堆疊120的背離襯底的表面121上設(shè)置有中間層150。將第二光敏層堆疊160設(shè)置在中間層150的背離光敏層堆疊120的表面上。中間層150在X方向上設(shè)置在兩個光敏層堆疊120和160之間。中間層150包括鄰接于光敏層堆疊120的第一子層151。中間層150的第二子層152鄰接于第二光敏層堆疊160。中間層150尤其包括摻雜的SiOx、SiCO, SiNx, SiCxOy,SiCxOyNz、ZnO、ITO 和 Sn02 中的一種。根據(jù)實施形式，在第二光敏層堆疊160上設(shè)置有后反射層130。根據(jù)實施形式，在第二光敏層堆疊160上設(shè)置有另一中間層，所述另一中間層在其功能方面與中間層150相符。在所述另一中間層上設(shè)置有另一光敏層堆疊，使得構(gòu)成所謂的三層式電池。根據(jù)其他方面，兩個光敏層堆疊120和160分別在不同的波長范圍內(nèi)特別好地吸收，使得整體來看在很大的波長范圍內(nèi)特別好地吸收。中間層150在實施形式中是半透明的，這尤其能夠通過將金屬顆粒112設(shè)置在中間層150中實現(xiàn)。中間層150將在光敏層堆疊120中被特別好地吸收的波長范圍的輻射反射回光敏層堆疊120中。中間層150對在光敏層堆疊160中被特別好地吸收的波長范圍的輻射而言是透明的。中間層150包括多個金屬顆粒112。金屬顆粒112在沿著表面121平面地伸展的區(qū)域中設(shè)置在兩個光敏層堆疊120和160之間。金屬顆粒112在形狀和功能方面與圖1至6的實施方案相符。在制造中，在沉積光敏層堆置120之后將子層151沉積到表面121上。因此，將金屬氧化物層115沉積到子層151上并且借助于加熱和冷卻在低于500°C的溫度下離解成金屬顆粒112。因此，沉積第二子層152。然后，將第二光敏層堆疊160沉積到子層152上。金屬顆粒112被子層151和152覆蓋，使得所述金屬顆粒沒有與光敏層堆疊120和160直接地接觸。因此，避免兩個光敏層堆疊120和160通過金屬顆粒112的不期望的電連接。此外，因此能夠?qū)崿F(xiàn)從中間層到光敏層堆疊120和160的良好的能量傳遞。尤其根據(jù)兩個光敏層堆疊120和160的材料和吸收的波長范圍，對中間層150中的金屬顆粒112的材料和大小進(jìn)行預(yù)設(shè)。圖8示出根據(jù)其他實施形式的帶有襯底101的光伏電池剖面圖的示意圖。后反射層130具有第一子層131，所述第一子層設(shè)置在光敏層堆疊120的表面121上并且與之鄰接。后反射層130具有背離光敏層堆疊120的第二子層132。第一子層131和第二子層132包圍多個金屬顆粒112。設(shè)置有金屬顆粒112的平面地伸展的區(qū)域基本上沿著表面121延伸。在表面121和金屬顆粒112之間的子層131的厚度133小于或等于50nm。由于后反射層130中具有金屬顆粒112，未被吸收的通過光敏層堆疊120到達(dá)后反射層130的輻射被朝著光敏層堆疊120的方向向回引導(dǎo)，從而能夠吸收所述輻射。根據(jù)其他方面，不僅在前電極110中、而且在后反射器130中設(shè)置多個金屬顆粒112。又根據(jù)其他實施形式，在例如在圖7中示出的雙結(jié)疊加式電池中，金屬顆粒112不僅設(shè)置在中間層150中、而且設(shè)置在前電極110中。又根據(jù)其他實施形式，在雙結(jié)疊加式電池中金屬顆粒112也設(shè)置在前電極110和后電極130中。根據(jù)實施形式，在雙結(jié)疊加式太陽能電池中，金屬顆粒在沒有中間層的情況下也設(shè)置在前電極中和/或在后電極中。根據(jù)實施形式，金屬顆粒112在X方向上設(shè)置在離襯底101最近的光敏層堆疊120之前。替選地或附加地，將金屬顆粒112根據(jù)實施形式分別設(shè)置在兩個直接相鄰的光敏層堆疊之間。替選地或附加地，將金屬顆粒112根據(jù)實施形式設(shè)置在背離襯底101設(shè)置的光敏層堆疊之后。根據(jù)實施形式，金屬顆粒112分別設(shè)置在光敏層堆疊中的每一個的之前和/或之后。尤其地，根據(jù)設(shè)有金屬顆粒的層來預(yù)設(shè)金屬顆粒112的平均大小和/或材料。例如，與用于后反射層130的金屬顆粒112的平均大小和/或材料不同地對用于電極110的金屬顆粒112的平均大小和/或材料進(jìn)行預(yù)設(shè)。例如，與用于中間層150的金屬顆粒112的平均大小和/或材料不同地對用于電極110的和/或用于后反射層130的金屬顆粒112的平均大小和/或材料進(jìn)行預(yù)設(shè)。在實施形式中，在雙結(jié)疊加式電池中構(gòu)成金屬顆粒112，使得在光敏層堆疊120中被特別好地吸收的波長范圍的輻射被反射回到光敏層堆疊120中，并且使得在光敏層堆疊160中被特別好地吸收的波長范圍的輻射不被反射。對在光敏層堆疊120中被特別好地吸收的波長范圍的輻射的吸收和緊接著將其非放射性地傳回到光敏層堆疊120中是可能的。根據(jù)其他方面，在雙結(jié)疊加式電池中構(gòu)成金屬顆粒112，使得在光敏層堆疊160中被特別好地吸收的波長范圍的輻射在中間層150中激發(fā)等離子體振子，所述等離子體振子的能量傳遞到光敏層堆疊160中。通過將金屬顆粒112設(shè)置在光伏電池110中來提高到達(dá)的輻射的吸收概率，進(jìn)而提高太陽能電池的效率。因此，能夠減少光敏層堆疊120的或光敏層堆疊160的厚度，尤其能夠減少基本上本征的層的厚度，由此尤其降低了制造成本。通過借助于濺射沉積施加金屬氧化物層115，即使在具有大于5m2、尤其大于5.7m2的尺寸的大面積的光伏模塊中也能夠使用金屬顆粒，因為所述金屬顆粒即使在該大面積的太陽能模塊中在太陽能模塊的或太陽能模塊的電池的整個面積上也是均勻分布的。此外，濺射沉積工藝和隨后的加熱和冷卻能夠簡單地結(jié)合在薄I吳太陽能電池中的現(xiàn)有制造工藝中。通過使用金屬顆粒112，能夠放棄將電極或中間層結(jié)構(gòu)化，因為在不進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)高的吸收概率。因此，能夠增大太陽能電池的電壓，因為在不進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)化的情況下，在濺射的/刻蝕的氧化鋅中出現(xiàn)較小的串聯(lián)電阻。此外，根據(jù)實施形式，通過將金屬顆粒112設(shè)置在后反射層130中能夠棄用附加的后電極140。
權(quán)利要求
1.用于在襯底(101)上制造透明的電極(110)的方法，包括: -提供所述襯底(101)， -將第一透明的能導(dǎo)電的層(111)沉積到所述襯底(101)上， -將金屬氧化物層(115)沉積到所述能導(dǎo)電的層(111)的背離所述襯底(101)的表面(114)上， -通過熱分解將所述金屬氧化物層(115)分裂成多個金屬顆粒(112)， -將第二透明的能導(dǎo)電的層(113)沉積到所述金屬顆粒(112)上。
2.用于制造光伏電池(100)的方法，包括: -提供襯底(101)， -將第一透明的能導(dǎo)電的層(111)沉積到所述襯底(101)上， -將金屬氧化物層(115)沉積到所述能導(dǎo)電的層(111)的背離所述襯底(101)的表面(114)上， -通過熱分解將所述金屬氧化物層(115)分裂成多個金屬顆粒(112)， -將第二透明的能導(dǎo)電的層(113)沉積到所述金屬顆粒(112)上， -將層(120，130，140)施加到所述第二透明的能導(dǎo)電的層(113)上以用于完成所述光伏電池。
3.用于制造光伏電池 (100)的方法，包括: -提供襯底(101)， -將透明的能導(dǎo)電的電極(110)沉積到所述襯底(101)上， -將第一光敏層堆疊(120)施加到所述透明的能導(dǎo)電的電極(110)上， -將第一中間層(151)施加到所述第一光敏層堆疊(120)上， -將金屬氧化物層(115)沉積到所述第一中間層(151)的背離所述襯底(101)的表面上， -通過熱分解將所述金屬氧化物層(115)分裂成多個金屬顆粒(112)， -將第二中間層(152)施加到所述金屬顆粒(112)上， -將第二光敏層堆疊(160)施加到所述第二中間層(152)上。
4.用于制造光伏電池(100)的方法，包括: -提供襯底(101)， -將透明的能導(dǎo)電的電極(110)沉積到所述襯底(101)上， -將光敏層堆疊(120)施加到所述透明的能導(dǎo)電的電極(110)上， -將第一后反射層(131)施加到所述光敏層堆疊(120)上， -將金屬氧化物層(115)沉積到所述第一后反射層(131)的背離所述襯底(101)的表面上， -通過熱分解將所述金屬氧化物層(115)分裂成多個金屬顆粒(112)， -將第二后反射層(132)施加到所述金屬顆粒(112)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中所述金屬氧化物層(115)通過濺射來沉積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中所述金屬氧化物層(115)包含銀、金和/或鉬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中用于所述熱分解的溫度小于或等于500攝氏度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其中所述金屬氧化物層(115)離解成使得所述金屬顆粒(122)具有小于或等于100納米的平均直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其中在沉積所述金屬氧化物層(115)期間輸入氣態(tài)的氧氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第二透明的能導(dǎo)電的層(113)的厚度(117)小于或等于50納米。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一后反射層(131)的厚度(133)小于或等于50納米。
12.用于光伏電池的裝置， 包括: -襯底(101)， -在所述襯底(101)上的透明的能導(dǎo)電的電極(110)，所述透明的能導(dǎo)電的電極包括兩個透明的能導(dǎo)電的子層(111，113)以及在兩個所述子層(111，113)之間平面地伸展的區(qū)域，所述區(qū)域包括由金屬氧化物構(gòu)成的多個金屬顆粒(112)。
13.裝置，包括: -襯底(101)， -在所述襯底(101)上的透明的能導(dǎo)電的電極(110)，所述透明的能導(dǎo)電的電極包括兩個透明的能導(dǎo)電的子層(111，113)以及在兩個所述子層(111，113)之間平面地伸展的區(qū)域，所述區(qū)域包括由金屬氧化物構(gòu)成的多個金屬顆粒(112)， -在所述能導(dǎo)電的電極(110 )上的光敏層堆疊(120 )。
14.裝置,包括: -襯底(101)， -在所述襯底(101)上的透明的能導(dǎo)電的電極(110)， -在所述透明的能導(dǎo)電的電極(110)上的第一光敏層堆疊(120)， -在所述光敏層堆疊(120)上的中間層(150)，所述中間層包括兩個子層(151，152)以及在所述兩個子層(151，152)之間平面地伸展的區(qū)域，所述區(qū)域包括由金屬氧化物構(gòu)成的多個金屬顆粒(112)， -在所述中間層(150)上的第二光敏層堆疊(160)。
15.裝置,包括: -襯底(101)， -在所述襯底(101)上的透明的能導(dǎo)電的電極(110)， -在所述透明的能導(dǎo)電的電極(110)上的第一光敏層堆疊(120)， -在所述光敏層堆疊(120)上的后反射層(130)，所述后反射層包括兩個子層(131，132)以及在所述兩個子層(131，132)之間平面地伸展的區(qū)域，所述區(qū)域包括由金屬氧化物構(gòu)成的多個金屬顆粒(112)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15之一所述的裝置，其中所述金屬顆粒(112)分別包含銀、金和/或鉬。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的裝置，其中朝向所述光敏層堆疊(120，160)的子層(113，131)的厚度(117，133 )小于或等于50納米。
全文摘要
一種用于在襯底(101)上制造透明的電極(110)的方法，包括提供襯底(101)，將第一透明的能導(dǎo)電的層(111)沉積到襯底(101)上，將金屬氧化物層(115)沉積到能導(dǎo)電的層(111)的背離襯底(101)的表面(114)上，通過熱分解將金屬氧化物層(115)分裂成多個金屬顆粒(112)，將第二透明的能導(dǎo)電的層(113)沉積到金屬顆粒(112)上。為制造光伏電池將光敏層堆疊(120)沉積到第二透明的能導(dǎo)電的層(113)上。這樣制造的光伏電池具有多個由金屬氧化物構(gòu)成的金屬顆粒(112)。
文檔編號H01L31/18GK103190001SQ201180037662
公開日2013年7月3日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者安坤浩 申請人:旭格門窗有限公司