專利名稱：薄膜太陽能電池及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種薄膜太陽能電池及其制作方法，特別是指一種以玻璃做為基板的薄膜太陽能電池及其制作方法。
背景技術：
國際能源短缺，促使太陽能電池的應用愈來愈受到許多政府與民間的重視，因太陽能供應無匱乏之余，且生產電能過程不會產生環(huán)境污染，成為熱門的替代能源，帶動太陽 能電池產業(yè)蓬勃發(fā)展。在眾多的太陽能電池技術中，其中，薄膜太陽能電池因使用硅原料少、總發(fā)電量高及可以與建材結合等優(yōu)點，備受矚目。目前，以玻璃作為基板的薄膜太陽能電池，大部分采用Superstrate (透明基板)結構。Superstrate結構為在玻璃基板上鍛透明導電層(Transparent Conductive Oxide,TC0)后，再依次鍍P-I-N三層硅薄膜層(又稱光吸收層)，最后再鍍上金屬層，入射光經由玻璃基板端進入太陽能電池內。由于Superstrate結構的薄膜太陽能電池的底層為金屬，若入射光沒有完全被光吸收層吸收，可藉由金屬反射層將光反射回吸收層，再次利用光能。但由于金屬層對娃的附著度不佳，若直接在娃上沉積金屬層，在金屬層與娃的接觸面因缺陷造成光線吸收，使光無法有效反射回吸收層，故常在金屬層與硅之間加入一 TCO層，以增加光線的反射率與提高組件的穩(wěn)定性。因此，Superstrate結構的薄膜太陽能電池需要上下二層透明導電層，較靠近入射光那層稱為前向透明導電層(Front TC0)，另一層稱為背向透明導電層(Back TC0)。若表面平坦，入射光即直進直出薄膜太陽能電池，無法有效利用太陽能，若TCO有不規(guī)則的凹凸結構(Texture),則可增加光散射的程度,提高光被吸收的機會。但Superstrate結構的薄膜太陽能電池的背向透明導電層，因在蝕刻凹凸結構時，需將整個薄膜太陽能電池浸入酸液中，環(huán)境控制不易，可能致使整個薄膜太陽能電池報廢?；谏鲜鰡栴}，因此本領域亟需提出一種薄膜太陽能電池及制作方法，能使金屬層有效反射入射光線，提高發(fā)電效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種薄膜太陽能電池，能使金屬層有效反射入射光線，提高發(fā)電效率。為達上述目的，本發(fā)明提供一種薄膜太陽能電池，包含依次堆棧的玻璃基板、第一電極層、光吸收層、第二電極層以及金屬層。第二電極層具有粗糙表面，其中粗糙表面具有若干個凹陷部，凹陷部寬度介于IOOnm 1600nm之間，且凹陷部深度小于800nm。因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種薄膜太陽能電池，由于第二電極層以蝕刻方式形成一個粗糙表面，通過第二電極層的粗糙表面增加入射光反射路徑，提高入射光被吸收的機會，以增加短路電流密度。本發(fā)明的另一目的是提供一種薄膜太陽能電池，由于第二電極層以蝕刻方式形成一個粗糙表面，能反射較長波長的入射光，達到增加發(fā)電效率的功效。本發(fā)明還提出一種薄膜太陽能電池制作方法，包含以下步驟提供一個玻璃基板，接著在玻璃基板上形成第一電極層，再在第一電極層上形成光吸收層，然后在光吸收層上形成第二電極層，之后對第二電極層進行蝕刻，使第二電極層形成一個粗糙表面，且粗糙表面具有若干個凹陷部，之后在第二電極層的粗糙表面上形成金屬層。因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種薄膜太陽能電池制作方法，由于第二電極層以蝕刻方式形成一個粗糙表面，通過第二電極層的粗糙表面增加入射光光反射路徑，提高入射光被吸收的機會，以增加短路電流密度，提高發(fā)電效率。本發(fā)明的另一目的是提供一種薄膜太陽能電池制作方法，由于第二電極層以蝕刻方式形成一個粗糙表面，能反射較長波長的入射光，達到增加發(fā)效率的功效。


圖I為本發(fā)明第一實施例的薄膜太陽能電池示意圖。圖2A為無粗糙表面的第二電極層的掃瞄式電子顯微鏡照片。圖2B為具粗糙表面的第二電極層的掃瞄式電子顯微鏡照片。圖3為無粗糙表面的第二電極層的薄膜太陽能電池與具粗糙表面的第二電極層的薄膜太陽能電池吸收波長與外部量子效率的比較圖。圖4為本發(fā)明第二實施例的薄膜太陽能電池制作方法示意圖。附圖標號說明薄膜太陽能電池10玻璃基板11第一電極層12光吸收層13第二電極層14粗糙表面15凹陷部151金屬層16薄膜太陽能電池制作方法20深度D寬度W
具體實施例方式由于本發(fā)明提供一種薄膜太陽能電池及其制作方法，其中薄膜材料及電極材料，已為相關技術領域的普通技術人員所能明了，故以下文中的說明，將不再作完整描述。同時，以下文中所對照的附圖，是表達與本發(fā)明有關的示意，并未亦不需要依據實際情形完整繪制，合先敘明。首先，請參見圖1，為本發(fā)明的第一實施例，其提供一種薄膜太陽能電池10，包含由下而上依次堆棧的玻璃基板11、第一電極層12、光吸收層13、第二電極層14以及金屬層
16。第二電極層14具有粗糙表面15，其中粗糙表面15具有若干個凹陷部151。粗糙表面15是通過蝕刻方式所形成，且蝕刻方式為室溫環(huán)境下，以小于I %稀釋鹽酸溶液所進行，蝕刻時間小于5分鐘。請參見圖2A，為蝕刻方式處理前，無粗糙表面的第二電極層14，可見第二電極層14呈現(xiàn)較平滑、平整的表面。請參考圖2B，為蝕刻方式處理后，具粗糙表面15的第二電極層14?？梢姶植诒砻?5具有若干個凹陷部151。粗糙表面15的凹陷部151寬度W介于IOOnm 1600nm之間，且凹陷部151較佳寬度介于300nm 400nm之間。粗糙表面15的凹陷部151深度D小于800nm,且凹陷部151較佳深度介于150nm 200nm之間。凹陷部151的作用為反射波長介于500nm 1200nm等較長波長的入射光線，達到增加發(fā)電效率的功效。為比較無粗糙表面的第二電極層14的薄膜太陽能電池10與具粗糙表面15的第二電極層14的薄膜太陽能電池10 二者之間的差異，故檢視二者的短路電流密度(Short-circuit current density, Jsc),測量結果以 mA/cm2 表不。無粗糖表面 15 的第二 電極層14的薄膜太陽能電池10的短路電流密度平均為19. 95mA/cm2，具粗糙表面15的第二電極層14的薄膜太陽能電池10的短路電流密度平均為21. 30mA/cm2。顯示具粗糙表面15的第二電極層14的薄膜太陽能電池10確能增加入射光反射路徑，提高入射光被吸收的機會，增加短路電流密度。另請參考圖3，為無粗糙表面的第二電極層14的薄膜太陽能電池10與具粗糙表面15的第二電極層14的薄膜太陽能電池10所吸收的不同入射光波長的外部量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)比較圖。實驗結果顯示具粗糙表面15的第二電極層14的薄膜太陽能電池10能反射較長波長的入射光，達到增加發(fā)光效率的功效。請參見圖4，為本發(fā)明的第二實施例，提供一種薄膜太陽能電池制作方法20，此薄膜太陽能電池制作方法20包含下列步驟(I)提供一層玻璃基板11 ；(2)在玻璃基板11上形成第一電極層12 ；(3)然后在第一電極層12上形成光吸收層13 ；(4)再在光吸收層13上形成第二電極層14 ；(5)之后再對第二電極層14進行蝕刻，以形成一個具有若干個凹陷部151的粗糙表面15 ；(6)再在第二電極層14的不規(guī)則粗糙表面15上形成金屬層16 ；(7)最后對第二電極層14進行熱處理步驟，用以干燥第二電極層14。其中，步驟(5)中的粗糙表面15是通過蝕刻方式所形成，且蝕刻方式為室溫環(huán)境下，以小于1%稀釋鹽酸溶液所進行，蝕刻時間小于5分鐘。粗糙表面15的凹陷部151寬度W介于IOOnm 1600nm之間且其深度D小于800nm。凹陷部151較佳寬度介于300nm 400nm之間，而凹陷部151較佳深度介于150nm 200nm之間。凹陷部151的作用為反射波長介于500nm 1200nm等較長波長的入射光線,達到增加發(fā)電效率的功效。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的保護范圍；同時以上的描述對于熟知本技術領域的技術人員應可明了與實施，因此其它未脫離本發(fā)明所公開的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含于本發(fā)明專利的保護范圍內。
權利要求
1.一種薄膜太陽能電池，包含由下而上依次堆棧的一玻璃基板、一第一電極層、一光吸收層、一第二電極層以及一金屬層，其特征在于所述第二電極層具有一粗糙表面，其中該粗糙表面具有若干個凹陷部，所述凹陷部寬度介于IOOnm 1600nm之間，且凹陷部深度小于 800nm。
2.根據權利要求I所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述粗糙表面是通過一蝕刻方式所形成，且該蝕刻方式是在室溫環(huán)境下以小于I %稀釋鹽酸溶液所進行，蝕刻時間小于5分鐘。
3.根據權利要求I所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述粗糙表面的若干凹陷部用于反射波長介于500nm 1200nm的入射光線。
4.根據權利要求2所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述粗糙表面的若干凹陷部寬度較佳介于300nm 400nm之間。
5.根據權利要求2所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述粗糙表面的若干凹陷部··深度較佳介于150nm 200nm之間。
6.一種薄膜太陽能電池制作方法，其特征在于，包含下列步驟 提供一玻璃基板； 在所述玻璃基板上形成一第一電極層； 在所述第一電極層上形成一光吸收層； 在所述光吸收層上形成一第二電極層； 對所述第二電極層進行蝕刻，使該第二電極層形成一粗糙表面，且該粗糙表面具有若干個凹陷部；以及 在所述第二電極層的所述粗糙表面上形成一金屬層。
7.根據權利要求6所述的薄膜太陽能電池制作方法，其特征在于，所述粗糙表面的若干凹陷部寬度介于IOOnm 1600nm之間且其深度小于800nm。
8.根據權利要求6所述的薄膜太陽能電池制作方法，其特征在于，所述蝕刻是在室溫環(huán)境下以小于I %稀釋鹽酸溶液進行，蝕刻時間小于5分鐘。
9.根據權利要求8所述的薄膜太陽能電池制作方法，其特征在于，進一步包含一熱處理步驟，用于干燥所述第二電極層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜太陽能電池及其制作方法，包含依次堆棧的玻璃基板、第一電極層、光吸收層、第二電極層以及金屬層。其中，第二電極層具有粗糙表面，所述粗糙表面具有若干個凹陷部，所述凹陷部寬度介于100nm～1600nm之間，且凹陷部深度小于800nm。
文檔編號H01L31/052GK102891202SQ20111021270
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權日2011年7月20日
發(fā)明者賴光杰, 蔡富吉, 王仁宏 申請人:聯(lián)相光電股份有限公司