用于制造包括TCO层的光伏电池的改良方法技术

本发明专利技术是针对一种用于制作光伏装置的方法，该方法包括：在衬底上沉积一个TCO层，并且通过具有多个照射参数的激光照射来使该TCO层退火，其特征在于，这些照射参数被选择成使得该退火包括与刚沉积好的TCO层相比，增加该TCO层的光雾百分比。另外，本发明专利技术是针对一种TCO层，其具有的光雾百分比为可见光波长范围中至少2％，并且具有的表面粗糙度小于0纳米RMS。另外，本发明专利技术是针对一种包括这类TCO层的光伏装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及一种用于制作光伏装置的方法，该方法包括：在衬底上沉积一个透明导电氧化物(TCO)层，并且通过激光照射来使该TCO层退火。另外，本专利技术涉及一种改良的TCO层以及一种包括这类TCO层的光伏电池。专利技术背景如普遍已知，捕捉到越多入射光，光伏电池的量子效率(QE)和短路电流密度(Jsc)越好。因此，用于改良光捕捉的技术被用来增强光伏电池中入射光和短路电流的吸收。这些技术中的一种技术为在光伏电池的界面处诱导光雾或者使光散射。因此，典型地，使用具有纹理化表面的衬底来在这些界面处产生粗糙度。当可见光子以给定入射角度碰撞吸收膜的粗糙表面时，在该吸收膜内产生折射，该折射的角度比传统上根据以该入射角度的平界面和材料折射率计算出的折射角度要大。因此，这些可见光子将会行进较长距离而进入该吸收膜，从而增加了吸收的光量。另外在粗糙表面上，更少的光子被反射离开该表面，因此更多的光子被吸收在该膜内，从而增加了该光伏装置中的光散射和捕捉。透明导电氧化物(TCO)层因为其高导电性、低光学吸收和高散射特性而被使用，这些TCO层是以“覆盖层”构造沉积在吸收层的顶部，或者以“衬底”构造作为内部反射器组件的一部分沉积在玻璃或聚合物衬底上或沉积在金属层或金属衬底的顶部。如2009年9月的Chimdindu U.Nebo’s Thesis,TUDelft中所描述，用于光伏电池的TCO层可以具备天然或后来制作出的表面粗糙度，以便更有效地诱导光雾或使入射光散射。在增加该TCO表面粗糙度时的第一个问题在于，由于后来制作出的表面粗糙度通常是通过借助于如DE19713215中描述的湿式化学蚀刻进行纹理化来获得，所以这个粗糙化步骤可能产生一些限制。一方面并且对于给定TCO厚度来说，蚀刻将会导致材料损失，这些材料损失又将会导致导电性的损失。另一方面，对于给定的TCO粗糙度和导电性来说，可以生长出较厚的TCO膜，但是这种较厚的层将会吸收更多的光(对于PV装置来说是丢失光)并且将需要更长的沉积时间。在增加该TCO表面粗糙度时产生的第二个更普遍问题在于降低了TCO表面质量。具体来说，在薄硅吸收剂层沉积于TCO上的衬底构造中，不足的TCO表面质量导致不足的硅层质量。由此，在硅-TCO的界面处由于顶点和山谷地形而产生针孔或短路，从而导致降低了光伏电池性能。为了克服上述问题，可以使用能够以较大厚度(1μm和更大)沉积的替代性吸收剂材料，比如碲化镉。Dong-Won Kang等人提出的另一种解决方案(通过控制氧流用于Si:H和μc-Si:H太阳能电池的正面TCO的高透明度和高光雾度ZnO:Al膜(Highly Transparent and High Haze ZnO:Al film For Front TCO of a-Si:Hand μc-Si:H Solar Cells by Controlling Oxygen Flow))可以为通过在种层上进行2步骤TCO沉积以及随后的纹理化步骤来修改TCO形态。清楚的是，这导致相当复杂且昂贵的处理。考虑到以上情况，本专利技术的第一个目的在于提供一种具有增加的散射或光捕捉特性同时保持足够的表面层质量的TCO层、一种包括这类TCO层的光伏电池以及一种用于制造这类光伏电池的方法。本专利技术的第二个目的在于提供一种用于制造光伏电池的方法，所述方法能够在一个或多个特定位置并且在一个或多个预定区域上方处理TCO以便改进其散射特性。本专利技术的第三个目的在于提供一种用于从沉积在低温乃至室温下的TCO提供具有增加的光捕捉和表面质量特性的TCO层的更简单且更节省成本的方法。本专利技术的第四个目的在于同时提供一种用于从沉积在低温乃至室温下的TCO提供在太阳光谱的蓝色部分中具有较低光学吸收并且具有增强的导电性能的TCO层的方法。另外，本专利技术的一个目的在于提供一种TCO，这种TCO具有足够的表面质量以便减少薄膜光伏电池中电短路的发生，这些薄膜光伏电池具体来说为吸收层厚度小于2μm的薄膜光伏电池，如单结和多结非晶硅太阳能电池中以及串联非微晶堆叠硅太阳能电池中使用的那些薄膜光伏电池。本专利技术的另一个目的在于提供一种具有改良的性能和效率的光伏电池。本专利技术通过使TCO层激光退火来满足上述目的，这种激光退火是使用多个照射参数来进行，这些照射参数被选择成使得该退火包括与刚沉积好的TCO层相比，增加该TCO层的光雾百分比。专利技术概述本专利技术针对一种用于制作光伏装置的方法，该方法包括：在衬底上沉积一个TCO层，并且通过具有多个照射参数的激光照射来使该TCO层退火，其特征在于，这些照射参数被选择成使得该退火包括与刚沉积好的TCO层相比，增加该TCO层的光雾百分比。此外，本专利技术是针对一种TCO层，该TCO层具有的光雾百分比为可见光波长范围中的至少2％，并且该TCO层具有的表面粗糙度为小于10纳米RMS。另外，本专利技术针对一种包含这类TCO层的光伏装置。专利技术描述根据本专利技术的第一个实施方案，提供一种用于制作光伏装置的方法，该方法包括：在衬底上沉积一个TCO层，并且通过具有多个照射参数的激光照射来使该TCO层退火，其特征在于，这些照射参数被选择成使得该退火包括与刚沉积好的TCO层相比，增加该TCO层的光雾百分比。如本领域普通技术人员所知道，在软性显示器领域中，使用激光退火来使TCO层在低热预算沉积之后退火。在那种情况下，该退火步骤目的在于增加可见范围中的光学透射，并降低光雾百分比，如用于软性显示器的塑料衬底上激光结晶的高质量ITO(Laser-Crystallized High Quality ITOon Plastic Substrates for Flexible Displays)(Wonsuk Chung等人)中所说明。令人惊讶的是，现在还没有发现也可以使用选择适当照射参数之后的激光退火来对TCO层诱导光雾。在本专利技术的上下文中，光雾百分比(haze％)是入射光散射出镜面反射方向的百分比。具体来说，透射光的光雾百分比是极为重要的，因为这个参数影响光伏电池的吸收剂层中的光程长度，这又会造成在该吸收剂层中产生光载子的较高可能性。一般来说，光雾百分比是取决于折射率、表面粗糙度、可见光子的入射角度以及波长。不受任何理论限制，相信通过以适当照射参数进行激光退火，改变了块状TCO层中的晶粒形态和分布以及晶粒边界特性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.22 EP 10290216.01.一种用于制作光伏装置的方法，该方法包括：在衬底上沉积一个
TCO层，并且通过具有多个照射参数的激光照射来使该TCO层退火，
其特征在于，这些照射参数被选择成使得该退火包括与该刚沉积好的
TCO层相比，增加该TCO层的光雾百分比。
2.根据权利要求1所述的方法，其中这些照射参数被选择成使得该退
火另外地包括与该刚沉积好的TCO层相比，减少该TCO层的RMS表面
粗糙度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中这些照射参数被选择成使得
该退火另外地包括产生该TCO层的至少70纳米的晶粒大小。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其中该激光照射为脉冲式的，并
且具有的脉冲宽度在100到1000纳秒之间。
5.根据权利要求1至4所述的方法，其中该激光照射使该TCO层暴
露于至少该TCO的熔化温度的温度。
6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃里·埃默罗，
申请(专利权)人：艾思科集团有限公司，
类型：
国别省市：