太陽能電池設(shè)備及其制造方法
【專利摘要】公開了一種太陽能電池設(shè)備及其制造方法。所述太陽能電池設(shè)備包括：基板；在所述基板上的背電極層；在所述背電極層上的光吸收層；以及，在所述光吸收層上的前電極層，其中，所述背電極層包括：具有在所述前電極的方向上逐漸增大的帶隙能量的第一區(qū)域；在所述第一區(qū)域上的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小的帶隙能量；在所述第二區(qū)域上的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸增大的帶隙能量；以及，在所述第一區(qū)域上的第四區(qū)域，所述第四區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小的帶隙能量。
【專利說明】太陽能電池設(shè)備及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)施例涉及太陽能電池設(shè)備及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] -種用于太陽光能發(fā)電的太陽能電池的制造方法如下。首先，在制備基板后，在基 板上形成背電極層。其后，在背電極層上依序形成光吸收層、緩沖層和高電阻緩沖層。已經(jīng) 廣泛使用例如下述方案的各種方案來形成光吸收層：通過同時(shí)或分別蒸發(fā)Cu、In、Ga和Se 來形成基于Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)的光吸收層的方案；以及，在已經(jīng)形成金屬前體膜后執(zhí)行 硒化工藝的方案。光吸收層的帶隙能量在約leV至1. 8eV的范圍內(nèi)。
[0003] 然后，通過濺射工藝來在光吸收層上形成包括硫化鎘（CdS)的緩沖層。該緩沖層 的帶隙能量可以在約2. 2eV至2. 4eV的范圍內(nèi)。其后，通過濺射工藝在緩沖層上形成包括氧 化鋅（ZnO)的高電阻緩沖層。高電阻緩沖層的帶隙能量在約3. leV至約3. 3eV的范圍內(nèi)。
[0004] 然后，透明的導(dǎo)電材料被層疊在高電阻緩沖層上，并且在高電阻緩沖層上形成透 明電極層。構(gòu)成該透明電極層的材料可以包括摻雜鋁的氧化鋅（ΑΖ0)。該透明電極層的帶 隙能量可以在約3. leV至約3. 3eV的范圍內(nèi)。
[0005] 在這樣的太陽能電池設(shè)備中，已經(jīng)進(jìn)行了各種通過控制在光吸收層中的帶隙能量 來改善光電轉(zhuǎn)換效率的研究。
[0006] 如上所述，為了將太陽光轉(zhuǎn)換為電能，已經(jīng)制造和使用了各種太陽能電池設(shè)備。在 韓國未審查專利公布No. 10-2008-0088744中公開了一種這樣的太陽能電池設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 【技術(shù)問題】
[0008] 本實(shí)施例提供了一種太陽能電池設(shè)備及其制造方法，該太陽能電池能夠減少電子 和空穴之間的再結(jié)合以改善光電轉(zhuǎn)換效率。
[0009] 【技術(shù)方案】
[0010] 一種根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備包括：基板；在所述基板上的背電極層；在所 述背電極層上的光吸收層；以及，在所述光吸收層上的前電極層，其中，所述背電極層包括： 具有在所述前電極的方向上逐漸增大的帶隙能量的第一區(qū)域；在所述第一區(qū)域上的第二區(qū) 域，所述第二區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小的帶隙能量；在所述第二區(qū)域上 的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小的帶隙能量；以及，在所 述第一區(qū)域上的第四區(qū)域，所述第四區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小的帶隙能 量。
[0011] 一種根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備包括：基板；在所述基板上的背電極層；在所 述背電極層上的光吸收層；以及，在所述背電極層上的前電極層，其中，所述背電極層包括： 具有在所述前電極的方向上逐漸增大的導(dǎo)帶的第一區(qū)域；在所述第一區(qū)域上的第二區(qū)域， 所述第二區(qū)域具有在所述前電極的方向上逐漸減小的導(dǎo)帶；在所述第二區(qū)域上的第三區(qū) 域，所述第三區(qū)域具有在所述前電極的方向上逐漸增大的導(dǎo)帶；以及，在所述第三區(qū)域上的 第四區(qū)域，所述第四區(qū)域具有在所述前電極的方向上逐漸減小的導(dǎo)帶。
[0012] 一種根據(jù)實(shí)施例的制造太陽能電池設(shè)備的方法包括：在基板上形成背電極層；在 所述背電極層上形成光吸收層；并且，在所述光吸收層上形成前電極層，其中，所述背電極 層包括：具有在所述前電極的方向上逐漸增大的帶隙能量的第一區(qū)域；在所述第一區(qū)域上 的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小的帶隙能量；在所述第 二區(qū)域上的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小的帶隙能量； 以及，在所述第一區(qū)域上的第四區(qū)域，所述第四區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減 小的帶隙能量。
[0013] 【有益效果】
[0014] 根據(jù)實(shí)施例，太陽能電池設(shè)備可以通過使用第一至第四區(qū)域來將光吸收層的帶隙 能量控制為諧波形狀（harmonic shape)。
[0015] 即，因?yàn)榈谝恢恋谒膮^(qū)域的帶隙能量具有諧波形狀，特別是導(dǎo)帶具有諧波形狀，所 以通過在場中的Poole-Frenkel效應(yīng)來隧穿在最低點(diǎn)處捕獲的電子。因此，根據(jù)實(shí)施例的 太陽能電池設(shè)備可以防止電子的再結(jié)合。
[0016] 因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備可以具有改善的光電轉(zhuǎn)換效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備的截面圖；
[0018] 圖2是示出圖1的A部分的放大截面圖；
[0019] 圖3是示出光吸收層的帶隙能量的視圖；
[0020] 圖4是示出在光吸收層中的帶隙控制材料的含量的視圖；以及
[0021] 圖5至8是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備的制造方法的視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 在實(shí)施例的描述中，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)基板、膜、層或電極被稱為在另一個(gè)基板、膜、層 或電極上或下時(shí)，它可以直接或間接地在該另一個(gè)基板、膜、層或電極上，或者也可以存在 一個(gè)或多個(gè)介入層。參考附圖描述了元件的這樣的位置。為了方便或清楚的目的，可能夸 大、省略或示意地示出在附圖中所示的每一個(gè)元件的厚度和大小。另外，元件的大小不完全 反映實(shí)際大小。
[0023] 圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備的截面圖。圖2是示出圖1的A部分的 放大截面圖。圖3是示出光吸收層的帶隙能量的視圖。圖4是示出在光吸收層中的帶隙控 制材料的含量的視圖。
[0024] 參見圖1至4,根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池包括：支撐基板100、背電極層200、光吸 收層300、緩沖層400、高電阻緩沖層500和前電極層600。
[0025] 支撐基板100具有平板形狀，并且支撐背電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高 電阻緩沖層500和前電極層600。
[0026] 支撐基板100可以包括絕緣體。支撐基板100可以是玻璃基板、塑料基板或金屬 基板。更詳細(xì)地，支撐基板100可以包括鈉鈣玻璃基板。支撐基板100可以是透明的。支 撐基板100可以是柔性的或剛性的。
[0027] 背電極層200被設(shè)置在支撐基板100上。背電極層200是導(dǎo)電層。例如，用于背 電極層200的材料可以包括例如鑰（Mo)的金屬。
[0028] 另外，背電極層200可以包括至少兩層。在這種情況下，上述至少兩層可以通過使 用同種金屬或不同種金屬來形成。
[0029] 在背電極層200上設(shè)置了光吸收層300。光吸收層300可以包括I-III-VI族化 合物。例如，光吸收層300可以包括Cu(In，Ga)Se 2(CIGS)晶體結(jié)構(gòu)、Cu(In)Se2晶體結(jié)構(gòu)或 Cu(Ga)Se2晶體結(jié)構(gòu)。
[0030] 光吸收層300的帶隙能量可以在約leV至1. 8eV的范圍內(nèi)。
[0031] 光吸收層300包括諧波區(qū)域HR。諧波區(qū)域HR可以形成在光吸收層300的上部。 艮P，諧波區(qū)域HR可以與前電極層600相鄰。更詳細(xì)地，諧波區(qū)域HR可以與緩沖層400相鄰。
[0032] 如圖3中所示，諧波區(qū)域HR可以具有諧波形狀的帶隙能量，即，帶隙能量可以在前 電極層600的方向上重復(fù)地逐漸增大和減小。更詳細(xì)地，諧波區(qū)域HR的帶隙能量在前電極 層600的方向上重復(fù)地逐漸增大和減小約4次至約10次。
[0033] 更詳細(xì)地，諧波區(qū)域HR可以具有諧波形狀的導(dǎo)帶。即，諧波區(qū)域HR的導(dǎo)帶在前電 極層600的方向上重復(fù)地逐漸增大和減小。更詳細(xì)地，諧波區(qū)域HR的導(dǎo)帶在前電極層600 的方向上重復(fù)地逐漸增大和減小約4次至約10次。在諧波區(qū)域HR中的帶隙能量的振幅度 可以在約0. leV至約0. 6eV的范圍內(nèi)。S卩，當(dāng)諧波區(qū)域HR的帶隙能量減小到最低點(diǎn)并且然 后增大到最高點(diǎn)時(shí)，在帶隙能量的最底點(diǎn)和最高點(diǎn)之差可以在約〇. leV至約0. 6eV的范圍 內(nèi)。更詳細(xì)地，在諧波區(qū)域HR中的導(dǎo)帶的幅度可以在約O.leV至約0.6eV的范圍內(nèi)。更詳 細(xì)地，在諧波區(qū)域HR中的導(dǎo)帶的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)之差可以在約0. leV至約0. 6eV的范圍 內(nèi)。
[0034] 諧波區(qū)域HR的厚度可以在約0. 4至約0. 6的范圍內(nèi)。諧波區(qū)域HR可以包括第一 至第八區(qū)域311至318。
[0035] 如圖2和3中所示，可以在光吸收層300的中間部分處限定第一區(qū)域311。第一區(qū) 域311的帶隙能量可以在前電極層600的方向上逐漸增大。即，第一區(qū)域311的帶隙能量 可以在緩沖層400的方向上逐漸增大。
[0036] 而且，第一區(qū)域311的導(dǎo)帶可以在前電極層600的方向上逐漸增大。S卩，第一區(qū)域 311的導(dǎo)帶可以在緩沖層400的方向上逐漸增大。
[0037] 在第一區(qū)域311上限定第二區(qū)域312。第二區(qū)域312與第一區(qū)域311相鄰。第二 區(qū)域312可以直接與第一區(qū)域311相鄰。第二區(qū)域312的帶隙能量可以在前電極層600的 方向上逐漸減小。即，第二區(qū)域312的帶隙能量可以在緩沖層400的方向上逐漸減小。
[0038] 第二區(qū)域312的導(dǎo)帶可以在前電極層600的方向上逐漸減小。即，第二區(qū)域312 的導(dǎo)帶可以在緩沖層400的方向上逐漸減小。
[0039] 在第二區(qū)域312上布置了第三區(qū)域313。第三區(qū)域313與第二區(qū)域312相鄰。第 三區(qū)域313可以被限定為直接與第二區(qū)域312相鄰。第三區(qū)域313的帶隙能量可以在前電 極層600的方向上逐漸增大。即，第三區(qū)域313的帶隙能量可以在緩沖層400的方向上逐 漸增大。
[0040] 而且，第三區(qū)域313的導(dǎo)帶可以在前電極層600的方向上逐漸增大。即，第三區(qū)域 313的導(dǎo)帶可以在緩沖層400的方向上逐漸增大。
[0041] 在第三區(qū)域313上布置了第四區(qū)域314。第四區(qū)域314與第三區(qū)域313相鄰。第 四區(qū)域314可以被限定為與第三區(qū)域313直接相鄰。第四區(qū)域314的帶隙能量可以在前電 極層600的方向上逐漸減小。即，第四區(qū)域314的帶隙能量可以在緩沖層400的方向上逐 漸減小。
[0042] 而且，第四區(qū)域314的導(dǎo)帶可以在前電極層600的方向上逐漸減小。即，第四區(qū)域 314的導(dǎo)帶可以在緩沖層400的方向上逐漸減小。
[0043] 在第四區(qū)域314上布置了第五區(qū)域315。第五區(qū)域315與第四區(qū)域314相鄰。第 五區(qū)域315可以被限定為直接與第四區(qū)域314相鄰。第五區(qū)域315的帶隙能量可以在前電 極層600的方向上逐漸增大。即，第五區(qū)域315的帶隙能量可以在緩沖層400的方向上逐 漸增大。
[0044] 而且，第五區(qū)域315的導(dǎo)帶可以在前電極層600的方向上逐漸增大。即，第五區(qū)域 315的導(dǎo)帶可以在緩沖層400的方向上逐漸增大。
[0045] 在第五區(qū)域315上布置了第六區(qū)域316。第六區(qū)域316與第五區(qū)域315相鄰。第 六區(qū)域316可以被限定為直接與第五區(qū)域315相鄰。第六區(qū)域316的帶隙能量可以在前電 極層600的方向上逐漸減小。即，第六區(qū)域316的帶隙能量可以在緩沖層400的方向上逐 漸減小。
[0046] 而且，第六區(qū)域316的導(dǎo)帶可以在前電極層600的方向上逐漸減小。即，第六區(qū)域 316的導(dǎo)帶可以在緩沖層400的方向上逐漸減小。
[0047] 在第六區(qū)域316上布置了第七區(qū)域317。第七區(qū)域317與第六區(qū)域316相鄰。第 七區(qū)域317可以被限定為直接與第六區(qū)域316相鄰。第七區(qū)域317的帶隙能量可以在前電 極層600的方向上逐漸增大。即，第七區(qū)域317的帶隙能量可以在緩沖層400的方向上逐 漸增大。
[0048] 而且，第七區(qū)域317的導(dǎo)帶可以在前電極層600的方向上逐漸增大。即，第七區(qū)域 317的導(dǎo)帶可以在緩沖層400的方向上逐漸增大。
[0049] 在第七區(qū)域317上布置了第八區(qū)域318?？梢栽诠馕諏?00的最上部上限定第 八區(qū)域318。第八區(qū)域318與第七區(qū)域317相鄰。第八區(qū)域318可以被限定為直接與第七 區(qū)域317相鄰。第八區(qū)域318的帶隙能量可以在前電極層600的方向上逐漸減小。即，第 八區(qū)域318的帶隙能量可以在緩沖層400的方向上逐漸減小。
[0050] 而且，第八區(qū)域318的導(dǎo)帶可以在前電極層600的方向上逐漸減小。即，第八區(qū)域 318的導(dǎo)帶可以在緩沖層400的方向上逐漸減小。
[0051] 另外，如圖4中所示，可以通過帶隙控制材料的含量來控制在第一至第八區(qū)域311 至318中的帶隙能量（即導(dǎo)帶）。更詳細(xì)地，可以通過帶隙控制材料的含量來控制導(dǎo)帶。更 詳細(xì)地，當(dāng)帶隙控制材料的含量在第一至第八區(qū)域311至318中增大時(shí)，帶隙能量可以逐漸 增大。而且，當(dāng)帶隙控制材料的含量在第一至第八區(qū)域311至318中減小時(shí)，帶隙能量可以 逐漸減小。
[0052] 相反，當(dāng)帶隙控制材料的含量在第一至第八區(qū)域311至318中增大時(shí)，帶隙能量可 以逐漸減小。另外，當(dāng)帶隙控制材料的含量在第一至第八區(qū)域311至318的中減小時(shí)，帶隙 能量可以逐漸增大。
[0053] 帶隙控制材料可以包括鎵（Ga)、銀（Ag)、硫（S)或鋁（A1)。
[0054] 例如，當(dāng)帶隙控制材料是鎵時(shí)，第一至第八區(qū)域311至318可以包括下面的化學(xué)式 1所表示的半導(dǎo)體化合物：
[0055]【化學(xué)式1】
[0056] CuY(In1_x, Gax) Sez
[0057] 其中，Y、Z 和 X 為 0· 9〈Υ〈1· 1，1· 8〈Ζ〈2· 2,并且 0 彡 X 彡 0· 4。
[0058] 而且，X可以在前電極層600的方向上在第一、第三、第五和第七區(qū)域311、313、315 和317中逐漸增大。更詳細(xì)地，X可以在前電極層600的方向上在第一、第三、第五和第七 區(qū)域311、313、315和317中從0逐漸增大為0. 4。
[0059] 另外，X可以在前電極層600的方向上在第二、第四、第六和第八區(qū)域312、314、316 和318中逐漸減小。更詳細(xì)地，X可以在前電極層600的方向上在第二、第四、第六和第八 區(qū)域312、314、316和318中從0. 4逐漸減小為0。
[0060] 例如，當(dāng)帶隙控制材料是銀時(shí)，第一至第八區(qū)域311至318可以包括下面的化學(xué)式 2所表示的半導(dǎo)體化合物：
[0061] 【化學(xué)式2】
[0062] (Cu卜γ, AgY) (In, Ga)xSez
[0063] 其中，X、Y和 Z 為 0· 9〈Χ〈1· 1，1· 8〈Ζ〈2· 2,并且0 彡 Y 彡 0· 5。
[0064] 而且，Υ可以在前電極層600的方向上在第一、第三、第五和第七區(qū)域311、313、315 和317中逐漸增大。
[0065] 另外，Υ可以在前電極層600的方向上在第二、第四、第六和第八區(qū)域312、314、316 和318中逐漸減小。
[0066] 例如，當(dāng)帶隙控制材料是鋁時(shí)，第一至第八區(qū)域311至318可以包括下面的化學(xué)式 3所表示的半導(dǎo)體化合物：
[0067] 【化學(xué)式3】
[0068] CuY ((In, Ga)卜x, Alx) Sez
[0069] 其中，Y、Z 和 X 為 0· 9〈Υ〈1· 1，1· 8〈Ζ〈2· 2,并且 0 彡 X 彡 0· 5。
[0070] 而且，X可以在前電極層600的方向上在第一、第三、第五和第七區(qū)域311、313、315 和317中逐漸增大。
[0071] 另外，X可以在前電極層600的方向上在第二、第四、第六和第八區(qū)域312、314、316 和318中逐漸減小。
[0072] 例如，當(dāng)帶隙控制材料是硫時(shí)，第一至第八區(qū)域311至318可以包括下面的化學(xué)式 4所表示的半導(dǎo)體化合物：
[0073] 【化學(xué)式4】
[0074] CuY(In, Ga)x(Se1_z, Sz)2
[0075] 其中，Y、X 和 Z 為 0· 9〈Υ〈1· 1，0· 9〈Χ〈1· 1，并且 0 彡 Z 彡 0· 5。
[0076] 而且，Z可以在前電極層600的方向上在第一、第三、第五和第七區(qū)域311、313、315 和317中逐漸增大。
[0077] 另外，Z可以在前電極層600的方向上在第二、第四、第六和第八區(qū)域312、314、316 和318中逐漸減小。
[0078] 第一至第八區(qū)域311至318可以分別具有在約20nm至40nm的范圍內(nèi)的厚度。
[0079] 在光吸收層300上設(shè)置了緩沖層400。更詳細(xì)地，緩沖層400可以直接布置在第八 區(qū)域318上。緩沖層400與光吸收層300直接接觸。緩沖層400包括硫化鎘（CdS)。緩沖 層400可以具有在約1. 9eV至約2. 3eV的范圍內(nèi)的帶隙能量。
[0080] 可以在緩沖層400上設(shè)置高電阻緩沖層500。高電阻緩沖層500包括未摻雜質(zhì)的 氧化鋅（i-ZnO)。高電阻緩沖層500的帶隙能量可以在約3. leV至約3. 3eV的范圍內(nèi)。
[0081] 在光吸收層300上設(shè)置前電極層600。更詳細(xì)地，前電極層600被設(shè)置在高電阻緩 沖層500上。
[0082] 在高電阻緩沖層500上設(shè)置了前電極層600。前電極層600是透明的。例如，用于 電極層600的材料可以包括摻雜A1的氧化鋅（ΑΖ0)、氧化銦鋅（ΙΖ0)或氧化銦錫（ΙΤ0)。
[0083] 前電極層600的厚度可以在約500至約1. 5的范圍內(nèi)。當(dāng)前電極層600由摻雜鋁 的氧化鋅（ΑΖ0)形成時(shí)，可以以約2. 5wt%至約3. 5wt%的量來摻雜鋁（A1)。前電極層600 是導(dǎo)電層。
[0084] 如上所述，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備可以通過使用第一至第八區(qū)域311至 318來控制光吸收層300的帶隙能量，使得帶隙能量具有諧波形狀。
[0085] 因?yàn)閹赌芰浚貏e是在第一至第八區(qū)域311至318中的導(dǎo)帶具有諧波形狀，所以 通過Poole-Frenkel效應(yīng)來隧穿在導(dǎo)帶的最低點(diǎn)處捕獲的電子。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽 能電池設(shè)備可以防止電子的再結(jié)合。
[0086] 因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備可以具有改善的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0087] 圖5至8是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備的制造方法的視圖。將參考上述太 陽能電池來說明該制造方法。上述對太陽能電池的說明將通過引用被實(shí)質(zhì)性地被并入于 此。
[0088] 參見圖5,通過濺射工藝在支撐基板100上沉積例如鑰的金屬，以形成背電極層 200?？梢酝ㄟ^在不同的條件下執(zhí)行兩次工藝來形成背電極層200。
[0089] 可以在支撐基板100和背電極層200之間插入例如擴(kuò)散阻擋層的另一層。
[0090] 參見圖3,在背電極層200上形成下光吸收層300。
[0091] 下光吸收層300可以通過濺射工藝或蒸發(fā)工藝來形成。
[0092] 例如，已經(jīng)廣泛使用例如下述方法的各種方案以形成下光吸收層300 :通過同時(shí) 或分別蒸發(fā)Cu、In、Ga和Se來形成基于Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)的光吸收層300的方案；以 及，在已經(jīng)形成金屬前體膜后執(zhí)行硒化工藝的方案。
[0093] 關(guān)于在金屬前體層的形成后的硒化工藝的細(xì)節(jié)，通過使用Cu靶、In靶或Ga靶的 濺射工藝來在背電極層200上形成金屬前體層。
[0094] 其后，對金屬前體層進(jìn)行硒化工藝，使得形成基于Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)的光吸收 層 300。
[0095] 另外，可以同時(shí)執(zhí)行使用Cu靶、In靶或Ga靶的濺射工藝和硒化工藝。
[0096] 而且，可以通過僅使用Cu靶和In靶或僅使用Cu靶和Ga靶的濺射工藝和硒化工 藝來形成基于CIS或CIG的光吸收層300。
[0097] 參見圖7,在下光吸收層300處形成諧波區(qū)域HR。在下光吸收層300上在沉積 I-III-VI族半導(dǎo)體化合物的同時(shí)，可以控制在I-III-VI族半導(dǎo)體化合物中的帶隙控制材 料的含量。因此，可以控制在諧波區(qū)域HR中的帶隙能量。更詳細(xì)地，在諧波區(qū)域HR中的導(dǎo) 帶可以具有諧波結(jié)構(gòu)。
[0098] 更詳細(xì)地，為了形成諧波區(qū)域HR，在背電極層200上提供I、III和VI族的元素。 更詳細(xì)地，在光吸收層300的上表面上提供I、III和VI族的元素。同時(shí)，也提供帶隙能量 控制材料。此時(shí)，控制帶隙能量控制材料的量，使得可以控制諧波區(qū)域HR的每一個(gè)區(qū)域的 帶隙能量。
[0099] 在形成諧波區(qū)域HR時(shí)的處理溫度可以小于形成光吸收層300的處理的處理溫度。 下光吸收層300可以在約500至約600的范圍內(nèi)的溫度下形成，并且諧波區(qū)域HR可以在 400至約460的范圍內(nèi)的溫度下形成。
[0100] 詳細(xì)而言，在下光吸收層300上在提供I、III和VI族的元素的同時(shí)，可以同時(shí)提 供帶隙能量控制材料。此時(shí)，當(dāng)形成第一區(qū)域311時(shí)，可以逐漸增大供應(yīng)帶隙能量控制材料 的速率。
[0101] 然后，在已經(jīng)形成第第一區(qū)域311后，向第一區(qū)域311供應(yīng)I、III和VI族的元素。 同時(shí)，當(dāng)形成第二區(qū)域312時(shí)，可以逐漸減小供應(yīng)帶隙能量控制材料的速率。
[0102] 然后，在已經(jīng)形成第第二區(qū)域312后，向第二區(qū)域312供應(yīng)I、III和VI族的元素。 同時(shí)，當(dāng)形成第三區(qū)域313時(shí)，可以逐漸增大供應(yīng)帶隙能量控制材料的速率。
[0103] 然后，在已經(jīng)形成第三區(qū)域313后，向第三區(qū)域313供應(yīng)I、III和VI族的元素。 同時(shí)，當(dāng)形成第四區(qū)域314時(shí)，可以逐漸減小供應(yīng)帶隙能量控制材料的速率。
[0104] 然后，在已經(jīng)形成第四區(qū)域314后，向第四區(qū)域314供應(yīng)I、III和VI族的元素。 同時(shí)，當(dāng)形成第五區(qū)域315時(shí)，可以逐漸增大供應(yīng)帶隙能量控制材料的速率。
[0105] 然后，在已經(jīng)形成第五區(qū)域315后，向第五區(qū)域315供應(yīng)I、III和VI族的元素。 同時(shí)，當(dāng)形成第六區(qū)域316時(shí)，可以逐漸減小供應(yīng)帶隙能量控制材料的速率。
[0106] 然后,在已經(jīng)形成第六區(qū)域316后，向第六區(qū)域316供應(yīng)I、III和VI族的元素。 同時(shí)，當(dāng)形成第七區(qū)域317時(shí)，可以逐漸增大供應(yīng)帶隙能量控制材料的速率。
[0107] 然后，在形成第七區(qū)域317后，當(dāng)在第七區(qū)域317上供應(yīng)I、III和VI族的元素同 時(shí)形成第八區(qū)域318時(shí)，供應(yīng)帶隙能量控制材料的速率可以同時(shí)逐漸減小。然后，在已經(jīng)形 成第七區(qū)域317后，向第七區(qū)域317供應(yīng)I、III和VI族元素。同時(shí)，當(dāng)形成第八區(qū)域318 時(shí)，供應(yīng)帶隙能量控制材料的速率可以逐漸減小。
[0108] 當(dāng)通過濺射工藝來沉積帶隙能量控制材料時(shí)，可以通過向?yàn)R射目標(biāo)施加的功率來 控制供應(yīng)帶隙能量控制材料的速率。
[0109] 當(dāng)通過蒸鍍工藝來沉積帶隙能量控制材料時(shí)，可以通過調(diào)整帶隙能量控制材料所 通過的入口的面積來控制帶隙能量控制材料，帶隙能量控制材料通過該入口輸出。
[0110] 因此，諧波區(qū)域HR可以控制帶隙能量，具體地，具有諧波形狀的導(dǎo)帶。
[0111] 參見圖8,在光吸收層300上形成緩沖層400和高電阻緩沖層500。
[0112] 可以通過CBD (化學(xué)浴沉積）工藝來形成緩沖層400。例如，在已經(jīng)形成光吸收層 300后，將光吸收層300浸入包括用于形成硫化鎘（CdS)的材料的溶液內(nèi)，來在光吸收層 300上形成包括CdS的緩沖層400。
[0113] 其后，通過濺射工藝在緩沖層400上沉積氧化鋅，由此形成高電阻緩沖層500。
[0114] 然后，在高電阻緩沖層500上形成前電極層600。在高電阻緩沖層500上堆疊透明 導(dǎo)電材料以形成前電極層600。例如，該透明導(dǎo)電材料包括摻雜鋁（A1)的氧化鋅（AZO)、氧 化銦鋅（IZ0)或氧化銦錫（IT0)。
[0115] 如上所述，可以容易地形成具有諧波結(jié)構(gòu)的帶隙能量的光吸收層300。
[0116] 在本說明書中對于一個(gè)實(shí)施例、實(shí)施例、示例實(shí)施例等的任何引用表示在本發(fā)明 的至少一個(gè)實(shí)施例中包括結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中的各個(gè) 位置中的這樣的短語的出現(xiàn)不必然全部指同一個(gè)實(shí)施例。而且，當(dāng)結(jié)合任何實(shí)施例描述特 定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，認(rèn)為它在本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)與實(shí)施例的其他一些相關(guān)的這 樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性的范圍內(nèi)。
[0117] 雖然已經(jīng)參考其多個(gè)說明性實(shí)施例而描述了實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)明白，在本公開的 精神和原理范圍內(nèi)，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)多種其他修改和實(shí)施例。更具體地，在本 公開、附圖和所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的主組合布置的部件部分和/或布置中，各種改變 和修改是可能的。除了在部件部分和/或布置中的改變和修改之外，替代使用也對于本領(lǐng) 域內(nèi)的技術(shù)人員是顯然的。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電池設(shè)備，包括： 基板； 在所述基板上的背電極層； 在所述背電極層上的光吸收層；以及， 在所述光吸收層上的前電極層， 其中，所述背電極層包括： 第一區(qū)域，所述第一區(qū)域具有在所述前電極的方向上逐漸增大的帶隙能量； 在所述第一區(qū)域上的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小 的帶隙能量； 在所述第二區(qū)域上的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸增大 的帶隙能量；以及， 在所述第一區(qū)域上的第四區(qū)域，所述第四區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小 的帶隙能量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述光吸收層包括： 在所述第四區(qū)域上的第五區(qū)域，所述第五區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸增大 的帶隙能量；以及 在所述第五區(qū)域上的第六區(qū)域，所述第六區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小 的帶隙能量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述光吸收層包括： 在所述第六區(qū)域上的第七區(qū)域，所述第七區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸增大 的帶隙能量；以及 在所述第七區(qū)域上的第八區(qū)域，所述第八區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小 的帶隙能量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述光吸收層包括： 在所述第八區(qū)域上的第九區(qū)域，所述第九區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸增大 的帶隙能量；以及 在所述第九區(qū)域上的第十區(qū)域，所述第十區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小 的帶隙能量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述光吸收層包括帶隙控制材料，并 且 其中，在所述第一區(qū)域中的所述帶隙控制材料的含量在所述前電極層的方向上逐漸增 大， 在所述第二區(qū)域中的所述帶隙控制材料的含量在所述前電極層的方向上逐漸減小， 在所述第三區(qū)域中的所述帶隙控制材料的含量在所述前電極層的方向上逐漸增大，并 且 在所述第四區(qū)域中的所述帶隙控制材料的含量在所述前電極層的方向上逐漸減小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述帶隙控制材料選自硫、銀、鎵和 錯(cuò)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述第一至第四區(qū)域中的每一個(gè)厚 度在范圍20至40的范圍內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，在所述第一區(qū)域中的導(dǎo)帶在所述前 電極層的方向上逐漸增大， 在所述第二區(qū)域中的導(dǎo)帶在所述前電極層的方向上逐漸增大， 在所述第三區(qū)域中的導(dǎo)帶在所述前電極層的方向上逐漸增大，并且 在所述第四區(qū)域中的導(dǎo)帶在所述前電極層的方向上逐漸增大。
9. 一種太陽能電池設(shè)備包括： 基板； 在所述基板上的背電極層； 在所述背電極層上的光吸收層；以及， 在所述背電極層上的前電極層， 其中，所述背電極層包括： 第一區(qū)域，所述第一區(qū)域具有在所述前電極的方向上逐漸增大的導(dǎo)帶； 在所述第一區(qū)域上的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有在所述前電極的方向上逐漸減小的 導(dǎo)帶； 在所述第二區(qū)域上的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域具有在所述前電極的方向上逐漸增大的 導(dǎo)帶；以及， 在所述第三區(qū)域上的第四區(qū)域，所述第四區(qū)域具有在所述前電極的方向上逐漸減小的 導(dǎo)帶。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述光包括I-III-VI族半導(dǎo)體化合 物，并且 其中，在所述第一區(qū)域中的鎵的含量在所述前電極層的方向上逐漸增大， 在所述第二區(qū)域中的鎵的含量在所述前電極層的方向上逐漸減小， 在所述第三區(qū)域中的鎵的含量在所述前電極層的方向上逐漸增大，并且 在所述第四區(qū)域中的鎵的含量在所述前電極層的方向上逐漸增大。
11. 一種制造太陽能電池設(shè)備的方法，所述方法包括： 在基板上形成背電極層； 在所述背電極層上形成光吸收層；并且， 在所述光吸收層上形成前電極層， 其中，所述背電極層包括： 第一區(qū)域，所述第一區(qū)域具有在所述前電極的方向上逐漸增大的帶隙能量； 在所述第一區(qū)域上的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小 的帶隙能量； 在所述第二區(qū)域上的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸增大 的帶隙能量；以及， 在所述第一區(qū)域上的第四區(qū)域，所述第四區(qū)域具有在所述前電極層的方向上逐漸減小 的帶隙能量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述光吸收層的所述形成包括： 在所述背電極層上形成下光吸收層；以及 通過在所述下光吸收層上供應(yīng)I、III和VI族的元素和帶隙控制材料來形成所述第一 區(qū)域， 其中，當(dāng)形成所述第一區(qū)域時(shí)，供應(yīng)所述帶隙控制材料的速率逐漸增大。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述光吸收層的所述形成包括： 通過在所述第一區(qū)域上供應(yīng)所述I、III和VI族的元素和所述帶隙控制材料來形成所 述第二區(qū)域， 其中，當(dāng)形成所述第二區(qū)域時(shí)，供應(yīng)所述帶隙控制材料的速率逐漸減小。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，用于形成所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域的處 理溫度在400至460的范圍內(nèi)。
【文檔編號】H01L31/18GK104115285SQ201280070023
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月18日
【發(fā)明者】李真宇 申請人:Lg伊諾特有限公司