包括微透镜的太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种包括微透镜的太阳能电池及其制造方法。本制造微透镜的方法包括：在基板上形成具有强疏水性的自组装单层；通过使用喷墨装置喷射透明墨在自组装单层上形成多个墨滴，该透明墨包括具有第一沸点的第一溶剂，具有低于第一沸点的第二沸点的第二溶剂，和分散在第一和第二溶剂中的硅氧化物(SiOx)固体材料；和干燥该多个墨滴。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种包括用于改善光捕获特性的微透镜的太阳能电池，以及制造该太阳能电池的方法。
技术介绍
一般地，太阳能电池是一种将太阳能转换成电能的半导体器件，包括正(P)型半导体和负(N)型半导体的结，且具有与二极管相同的基本结构。大部分典型太阳能电池具有正-负(PN)结半导体层的结构，这里P型半导体层和N型半导体层在相面对的两个电极之间。为了改善光电效率的目的，太阳能电池包括聚光装置，该聚光装置聚集太阳光并将该光照射到太阳能电池表面上。例如，该聚光装置是微透镜。微透镜通过各种方法制造，诸如使用激光脉冲的蚀刻方法、使用光刻胶的回流方法，干法蚀刻方法、使用二氧化碳(CO2)激光的玻璃表面处理方法、使用液化玻璃表面张力的方法、用于通过激光沉积的聚合物的离子束处理方法、喷墨方法、用于光刻胶的加热方法、灰度级掩模方法以及压印成型(embossing molding)方法。图IA至IC是示出使用制造根据现有技术的微透镜的光刻胶实施的回流方法的截面图。在图IA中，用于微透镜的树脂层20形成在基板10上，并且光掩模90设置在树脂层 20之上。通过包括曝光和显影步骤的光刻工艺对树脂层20进行图案化，从而成为对应于透镜弯曲表面的树脂图案25，如图IB中所示。在图IC中，树脂图案25 (图1B)在热处理装置中被加热并回流以成为微透镜30。但是，通过光刻工艺执行制造根据现有技术的微透镜的方法，需要多个步骤诸如光刻胶涂覆步骤、曝光步骤和显影步骤。具体地，曝光步骤需要昂贵的光掩模和昂贵的曝光装置。结果，根据现有技术的微透镜以高制造成本通过复杂步骤而制造。专利
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种包括微透镜的太阳能电池以及制造该太阳能电池的方法， 基本上消除了由于现有技术的局限性和缺陷而导致的一个或多个问题。本专利技术的优势在于提供一种制造包括微透镜的太阳能电池的方法，这里，可简单且精确地形成微透镜且减少了制造时间和制造成本。本专利技术的另一优势在于提供一种包括微透镜作为聚光装置的太阳能电池，这里， 聚光效率提高且制造成本降低。在以下描述中将列出本专利技术的其他特征和优势，且根据该描述其一部分是显而易见的，或者可通过实践本专利技术获知。可通过在所撰写的说明书及其权利要求书以及所附附图中特别指出的结构理解和获得本专利技术的这些和其他优势。为了达到这些和其他优势，并根据本专利技术的目的，如具体表达的和广义描述的， 一种太阳能电池，包括基板；在基板上的第一透明电极；在第一透明电极上的第一正-本征-负(PIN)结半导体层，其中第一 PIN结半导体层包括在第一透明电极上的负(N)型半导体层，在N型半导体层上的本征半导体层和在本征半导体层上的正(P)型半导体层，其中 N型和P型半导体层分别包括掺杂有N型和P型杂质的硅，以及本征半导体层包括氢化硅 (hydrogenated silicon)；在第一 PIN结半导体层上的第二透明电极；和在第二透明电极上的聚光装置，其中该聚光装置包括具有强疏水性的自组装单层和在该自组装单层上的具有亲水性的多个微透镜。在另一方面，一种制造太阳能电池的方法，包括在第一基板上形成第一透明电极；在基板上形成具有强疏水性的第一自组装单层；在第一透明电极上形成第一正-本征-负(PIN)结半导体层，其中第一 PIN结半导体层包括在第一透明电极上的负(N)型半导体层，在N型半导体层上的本征半导体层和在本征半导体层上的正(P)型半导体层，其中 N型和P型半导体层分别包括掺杂有N型和P型杂质的硅，以及本征半导体层包括氢化硅； 在第一 PIN结半导体层上形成第二透明电极；和在第二透明电极上形成聚光装置，其中该聚光装置包括第二基板、在第二基板上具有强疏水性的自组装单层、和在该自组装单层上具有亲水性的多个微透镜。在另一方面，一种制造微透镜的方法包括在基板上形成具有强疏水性的自组装单层；通过喷射具有亲水性的透明墨在自组装单层上形成多个墨滴(ink droplet)，该透明墨包括具有第一沸点的第一溶剂、具有低于第一沸点的第二沸点的第二溶剂、和分散在第一和第二溶剂中的硅氧化物(SiOx)固体材料；和干燥该多个墨滴。应当理解，前述一般描述和以下具体描述都是示例性和说明性的，且意在提供如所要求保护的本专利技术的进一步说明。附图说明包括的附图，提供对本专利技术的进一步理解，且结合到说明书中并构成说明书的一部分，示出了本专利技术的实施方式且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图中图IA至IC是示出使用制造根据现有技术的微透镜的光刻胶的回流方法的截面图；图2A至2C是示出根据本专利技术实施方式制造微透镜的方法的截面图；图3是示出根据本专利技术实施方式的用于微透镜的自组装单层的基本结构的图；图4是示出根据本专利技术实施方式的用于微透镜的墨滴的图片；图5是示出根据本专利技术实施方式的用于微透镜的墨滴干燥步骤之后的截面形状的图，该墨滴包括分别具有相互不同的第一和第二沸点的第一和第二溶剂；图6是示出根据本专利技术实施方式的多个微透镜的图片；和图7是示出根据本专利技术实施方式的包括微透镜作为聚光装置的太阳能电池的截面图。具体实施例方式现在将详细参考本专利技术的实施方式，在附图中示出了其实例。在任何可能之处，将使用相似的参考数字表示相同和相似的部件。图2A至2C是示出根据本专利技术实施方式的制造微透镜方法的截面图，图3是示出根据本专利技术实施方式的用于微透镜的自组装单层的基本结构的图。此外，图4是示出根据本专利技术实施方式的用于微透镜的墨滴的图片，图5是示出根据本专利技术实施方式的用于微透镜的墨滴干燥步骤之后的截面形状的图，该墨滴包括分别具有相互不同的第一和第二沸点的第一和第二溶剂。图2A中，通过涂覆具有高疏水性的SAM前体(未示出)，在诸如玻璃基板这样的整个透明基板110上形成具有高疏水性的自组装单层(SAM) 120。例如，SAM前体可包括烷基娃氧烧(alkyl siloxane)材料，诸如十八烧基三氯娃烧(octa decyl trichloro silane, 0TS)、八-十二烷基三氯硅烷(octa dodecyl trichloro silane，0DTS)和十八烷基三甲氧基硅烷(octa decyl trimethoxy，0TMS)。此外，可通过涂覆方法来涂覆SAM前体，诸如旋涂、狭缝涂覆(slit coating)、浸涂(dip coating)、喷涂(spray coating)和接触印刷。如图3中所示，自组装单层120包括头基HG、主链基MCG和端基EG。头基HG包括能够与目标材料层表面结合的官能团，并且主链基MCG具有拉长结构。此外，连接到主链基 MCG端部的端基EG包括能够提供功能性的官能团。例如，当基板110由玻璃构成时，头基HG可包括硅烷基(-Si)，用于改善自组装单层120和基板110之间的粘附性(adhesion)。此外，主链基MCG可包括碳(C)，并且端基EG 可包括具有疏水性的基团。结果，由于端基EG的疏水基而导致使用SAM前体所形成的自组装单层120在其表面具有高疏水性。在图2B中，通过使用喷墨装置190单独喷射具有亲水性的透明墨125，在具有高疏水性的自组装单层120上形成具有亲水性的多个墨滴130。墨125的折射系数等于或大于基板100的折射系数。例如，玻璃基板110可具有约1本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种太阳能电池，包括：基板；在所述基板上的第一透明电极；在所述第一透明电极上的第一正－本征－负（ＰＩＮ）结半导体层，其中所述第一ＰＩＮ结半导体层包括在所述第一透明电极上的负（Ｎ）型半导体层，在所述Ｎ型半导体层上的本征半导体层和在所述本征半导体层上的正（Ｐ）型半导体层，并且其中Ｎ型和Ｐ型半导体层分别包括掺杂有Ｎ型和Ｐ型杂质的硅，以及所述本征半导体层包括氢化硅；在所述第一ＰＩＮ结半导体层上的第二透明电极；和在所述第二透明电极上的聚光装置，其中所述聚光装置包括具有强疏水性的自组装单层和在所述自组装单层上的具有亲水性的多个微透镜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金在铉，朴成基，林定植，李泰荣，金敏澈，
申请(专利权)人：乐金显示有限公司，
类型：发明
国别省市：KR