太陽(yáng)能電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及光伏太陽(yáng)能電池的制造。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能電池是通過光伏效應(yīng)由陽(yáng)光直接產(chǎn)生電流的電子器件。太陽(yáng)能電池包括位于正面接觸層和背面接觸層之間的吸收層。吸收層吸收光以將其轉(zhuǎn)化成電流。正面接觸層和背面接觸層幫助光捕獲以及光電流提取，并且提供到太陽(yáng)能電池的電接觸。
[0003]太陽(yáng)能電池的性能取決于器件操作的條件。包括器件溫度、輻照度級(jí)、光譜分布、濕度和氧氣的因數(shù)通常影響性能。特別地，室外操作器件可能遭受熱降解。由于對(duì)清潔能源需求的增長(zhǎng)，出現(xiàn)了各種類型的太陽(yáng)能器件和子結(jié)構(gòu)，并且不斷地開發(fā)各種類型的太陽(yáng)能器件和子結(jié)構(gòu)以試圖改進(jìn)太陽(yáng)能電池的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池，包括:襯底；高導(dǎo)熱層，位于所述襯底上方；背面接觸件，位于所述高導(dǎo)熱層上方；吸收件，位于所述背面接觸件上方；以及正面接觸件，位于所述吸收件上方。
[0005]在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱層位于所述襯底上。
[0006]在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱層包括比所述襯底的材料具有更大導(dǎo)熱率的材料。
[0007]在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱層的導(dǎo)熱率為約30W/(m.K)以上。
[0008]在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱層的導(dǎo)熱率為約200W/(m.K)以上。
[0009]在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱層的電阻率為約1.00E+11 Ω.m以上。
[0010]在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱層包括薄膜。
[0011 ] 在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱層包括堆疊納米顆粒。
[0012]在上述太陽(yáng)能電池中，還包括延伸穿過所述吸收層和所述正面接觸件的P3劃線，以及位于所述P3劃線內(nèi)的高導(dǎo)熱填料。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種太陽(yáng)能電池，包括:襯底；背面接觸件，位于所述襯底上方；吸收件，位于所述背面接觸件上方；正面接觸件，位于所述吸收件上方；以及劃線，延伸穿過所述吸收件和所述正面接觸件，其中，所述劃線包括位于所述劃線中的高導(dǎo)熱填料。
[0014]在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱填料包括堆疊納米顆粒。
[0015]在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱填料包括氧化鋁。
[0016]在上述太陽(yáng)能電池中，其中，所述高導(dǎo)熱填料包括氮化鋁。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種用于制造太陽(yáng)能電池的方法，包括:提供襯底；在所述襯底上方沉積背面接觸件；在所述背面接觸件上方沉積吸收件；在所述吸收件上方沉積正面接觸件；以及將高導(dǎo)熱材料嵌入所述太陽(yáng)能電池內(nèi)。
[0018]在上述方法，其中，所述嵌入步驟包括在所述襯底和所述背面接觸件之間沉積高導(dǎo)熱層。
[0019]在上述方法，其中，所述嵌入步驟包括在所述襯底和所述背面接觸件之間沉積高導(dǎo)熱層；通過物理汽相沉積來(lái)沉積所述高導(dǎo)熱層。
[0020]在上述方法，其中，所述嵌入步驟包括在所述襯底和所述背面接觸件之間沉積高導(dǎo)熱層；通過原子層沉積來(lái)沉積所述高導(dǎo)熱層。
[0021]在上述方法，還包括劃線P3線，所述P3線延伸穿過所述吸收件和所述正面接觸件；并且其中，所述嵌入步驟包括在所述P3劃線內(nèi)沉積高導(dǎo)熱填料。
[0022]在上述方法，還包括劃線P3線，所述P3線延伸穿過所述吸收件和所述正面接觸件；并且其中，所述嵌入步驟包括在所述P3劃線內(nèi)沉積高導(dǎo)熱填料；通過噴射所述高導(dǎo)熱材料的納米顆粒沉積所述高導(dǎo)熱填料。
[0023]在上述方法，還包括劃線P3線，所述P3線延伸穿過所述吸收件和所述正面接觸件；并且其中，所述嵌入步驟包括在所述P3劃線內(nèi)沉積高導(dǎo)熱填料；所述嵌入步驟還包括在所述襯底和所述背面接觸件之間沉積高導(dǎo)熱層。
【附圖說(shuō)明】
[0024]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，通過以下描述可以更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪出。事實(shí)上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0025]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的示意截面圖。
[0026]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的示意截面圖。
[0027]圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的示意截面圖。
[0028]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的制造太陽(yáng)能電池的方法的流程圖。
[0029]圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的制造太陽(yáng)能電池的方法的流程圖。
[0030]圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的制造太陽(yáng)能電池的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和配置的具體實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，并不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成附加部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。另外，本發(fā)明可以在多個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考符號(hào)和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的多個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0032]此外，為了便于描述，在此可以使用諸如“在…下面”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中示出的方位外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并且在此使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。
[0033]盡管下文描述了太陽(yáng)能電池的特定實(shí)例，但是本文中所描述的結(jié)構(gòu)和方法可以應(yīng)用于多種太陽(yáng)能電池，包括具有pn結(jié)、p-1-n結(jié)構(gòu)、MIS結(jié)構(gòu)、多結(jié)等的Cu (In, Ga)Se2 (CIGS)、CuInSe2 (CIS)、CuGaSe2 (CGS)、Cu (In, Ga) (Se, S) 2 (CIGSS)、非晶硅(α -Si)和碲化鎘(CdTe)。
[0034]圖1至圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的太陽(yáng)能電池器件10。太陽(yáng)能電池10包括襯底20、位于襯底20上方的背面接觸件30、位于背面接觸件30上方的吸收層40、位于吸收層40上方的緩沖層50、位于緩沖層50上方的正面接觸件60、以及位于襯底20上方的高導(dǎo)熱材料(在此共同通過參考標(biāo)號(hào)80χ表示)。如圖1所示，在一些實(shí)施例中，高導(dǎo)熱材料80χ是位于背面接觸件30下面且位于襯底20上的層80Α。在一些實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池10也包括互聯(lián)結(jié)構(gòu)，該互聯(lián)結(jié)構(gòu)包括劃線71、72、73。如圖2所示，在具有Ρ3劃線73的一些實(shí)施例中，高導(dǎo)熱材料80為位于Ρ3劃線73的至少一部分內(nèi)的填料80Β。如圖3所示，在其他實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池10包括高導(dǎo)熱層80Α和高導(dǎo)熱填料80Β。
[0035]在本文中所使用的，“高導(dǎo)熱”指的是材料80比襯底20具有更高的導(dǎo)熱率。在一些實(shí)施例中，高導(dǎo)熱材料80的導(dǎo)熱率為約25W/(m.K)以上、或30W/(m.K)以上、或50W/(m.K)以上、或 10W/(m.K)以上、或 150W/(m.K)以上、或 200W/(m.K)以上、或 250W/(m.K)以上。在其他實(shí)施例中，高導(dǎo)熱材料80的導(dǎo)熱率可以介于上述任意兩個(gè)值之間的范圍內(nèi)，包括其中包含的值(例如，大于200W/(m*K)包括260W/(m*K)以上、270W/(m.K)以上、285W/(m.Κ)等)。例如，導(dǎo)熱率可以介于從約26W/(m*K)到40W/(m.K)的范圍內(nèi)、或從170W/ (m.K)到190W/ (m.K)的范圍內(nèi)、或從25W/ (m.K)到300W/ (m.K)的范圍內(nèi)。
[0036]在一些實(shí)施例中，高導(dǎo)熱材料80也具有電絕緣性能。例如，材料80可以具有約1.00Ε+10Ω.πι以上的電阻率、或1.00Ε+11Ω.m以上的電阻率、或1.00Ε+12 Ω.m以上的電阻率、或1.00Ε+15Ω.πι以上的電阻率、或1.00Ε+16Ω.πι以上的電阻率。在一些實(shí)施例中，高導(dǎo)熱材料80包括鋁化合物。例如，材料80可以是氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氧化鈹、碳化硅或類似的金屬或金屬?gòu)?fù)合材料。在其他實(shí)施例中，高導(dǎo)熱材料80可以包括具有高導(dǎo)熱率的聚合物。
[0037]圖4至圖6示出了描述用于制造太陽(yáng)能電池的廣義方法100的流程圖，方法100包括將高導(dǎo)熱材料嵌入到太陽(yáng)能電池內(nèi)作為高導(dǎo)熱層和/或高導(dǎo)熱填料。在步驟120中，提供了襯底。在一些實(shí)施例中，襯底20可以包括玻璃(例如，鈉鈣玻璃或無(wú)鈉(高應(yīng)變點(diǎn))玻璃)、柔性金屬箔(例如，不銹鋼箔)、聚合物(例如，聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對(duì)萘二甲酸乙二醇酯(PEN))或其他合適的襯底材料。
[0038]在如圖4和圖6所示的一些實(shí)施例中，在步驟180A中，將高導(dǎo)熱層沉積在襯底上方?？梢酝ㄟ^物理沉積法或其他沉積技術(shù)(包括化學(xué)汽相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD))沉積高導(dǎo)熱層，物理沉積法諸如物理汽相沉積(PVD)技術(shù)(例如，濺射、熱蒸發(fā))、濕工藝技術(shù)(例如，絲網(wǎng)印刷術(shù))。在一些實(shí)施例中，可以使用ALD、濺射、金屬有機(jī)CVD(MOCVD)或其他合適的薄膜沉積技術(shù)將高導(dǎo)熱層沉積為薄膜。在其他實(shí)施例中，高溫導(dǎo)熱層可以沉積為納米級(jí)或微米級(jí)的堆疊顆粒?？梢允褂媒?、印刷、旋涂或其他合適的顆粒沉積技術(shù)沉積顆粒。例如，可以將顆粒分散在具有分散劑的溶液中并沉積在目標(biāo)區(qū)域上。在一些實(shí)施例中，也可以應(yīng)用熱處理以去除溶劑和有機(jī)材料。例如，取決于分散劑的類型，熱處理可以包括介于從約150°C至300°C的范圍內(nèi)的處理溫度。在一些實(shí)施例中，高導(dǎo)熱層可以包括介于從約Iμ m至約0.5mm的范圍內(nèi)的厚度。
[0039]在步驟130中，