用于太阳能电池和模块的透明覆盖层.pdf

本发明描述了一种太阳能电池装置及其制造方法。制造太阳能电池的方法包括形成包含衬底、背面接触层、吸收层和缓冲层的光伏子结构，形成与光伏子结构分离的包括透明层和与透明层接触的等离子体纳米结构层的透明覆盖层，以及将透明覆盖层粘附在光伏子结构的顶部上。等离子体纳米结构层可包括金属纳米粒子。本发明还提供了用于太阳能电池和模块的透明覆盖层。

权利要求书1.  一种用于制造太阳能电池的方法，包括： 提供衬底； 在所述衬底上方沉积背面接触层、吸收层和缓冲层以形成光伏子结构； 形成与所述光伏子结构分离的透明覆盖层，所述透明覆盖层包括： 透明层，和 等离子体纳米结构层，与所述透明层接触；以及 将所述透明覆盖层粘附在所述光伏子结构的顶部上。 2.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述透明覆盖层还包括抗反射 涂层。 3.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述光伏子结构还包括：位于 所述缓冲层和所述透明覆盖层之间的透明导电氧化物（TCO）层。 4.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘附的步骤包括： 在所述光伏子结构上方沉积粘膜；以及 在所述粘膜上设置所述透明覆盖层。 5.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成的步骤包括： 沉积与所述透明层接触的所述等离子体纳米结构层。 6.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成的步骤包括： 沉积与所述透明层接触的金属层；以及 对所述金属层和所述透明层进行退火以形成所述等离子体纳米结构 层。 7.  根据权利要求6所述的方法，其中，在介于约200℃至约500℃之 间的温度下对所述金属层和所述透明层进行退火。 8.  根据权利要求1所述的方法，其中，顺序执行所述提供、沉积、形 成和粘附的步骤。 9.  一种用于太阳能电池的透明覆盖层，包括： 透明层，位于光伏子结构上方；以及 等离子体纳米结构层，与所述透明层接触。 10.  一种太阳能模块，包括： 多个太阳能电池；以及 透明覆盖层，用透明粘膜粘接在所述多个太阳能电池的顶部上，所述 透明覆盖层包括： 透明层；和 等离子体纳米结构层，与所述透明层接触。

说明书用于太阳能电池和模块的透明覆盖层
技术领域
本发明涉及光伏太阳能电池和太阳能模块。更具体地，本发明涉及用 于太阳能模块的透明覆盖层及其制造方法。
背景技术
太阳能电池是从太阳光直接产生电流的发电装置。多个太阳能电池可 通过各自的互连结构而连接以形成太阳能电池模块。可以连接多个模块以 形成阵列。
一些太阳能电池装置包括太阳能电池上方的保护覆盖层。太阳光穿过 保护覆盖层到达下面的太阳能电池以通过光伏效应被转化成电流。穿过保 护覆盖层的光学透射率影响太阳能电池装置的效率。例如，太阳能电池产 生的电量取决于穿过保护覆盖层并且到达太阳能电池的吸收层的光量。此 外，透射光的传输长度决定了它穿过吸收层的传输距离。
由于反射、折射和吸收所引起的穿过覆盖层的光损耗减少了到达太阳 能电池尤其是到达吸收层的光量。例如，对于玻璃保护覆盖层而言，在垂 直入射下，空气/玻璃界面处的反射率为约4%至5%。因此，穿过保护覆盖 层的光损耗降低了太阳能装置的效率。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一 种用于制造太阳能电池的方法，包括：提供衬底；在所述衬底上方沉积背 面接触层、吸收层和缓冲层以形成光伏子结构；形成与所述光伏子结构分 离的透明覆盖层，所述透明覆盖层包括：透明层，和等离子体纳米结构层， 与所述透明层接触；以及将所述透明覆盖层粘附在所述光伏子结构的顶部 上。
在该方法中，所述透明覆盖层还包括抗反射涂层。
在该方法中，所述光伏子结构还包括：位于所述缓冲层和所述透明覆 盖层之间的透明导电氧化物（TCO）层。
在该方法中，所述粘附的步骤包括：在所述光伏子结构上方沉积粘膜； 以及在所述粘膜上设置所述透明覆盖层。
在该方法中，所述形成的步骤包括：沉积与所述透明层接触的所述等 离子体纳米结构层。
在该方法中，所述形成的步骤包括：沉积与所述透明层接触的金属层； 以及对所述金属层和所述透明层进行退火以形成所述等离子体纳米结构 层。
在该方法中，在介于约200℃至约500℃之间的温度下对所述金属层和 所述透明层进行退火。
在该方法中，顺序执行所述提供、沉积、形成和粘附的步骤。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于太阳能电池的透明覆盖层， 包括：透明层，位于光伏子结构上方；以及等离子体纳米结构层，与所述 透明层接触。
在该透明覆盖层中，所述等离子体纳米结构层包括金属或金属氧化物。
在该透明覆盖层中，所述等离子体纳米结构层包括金属纳米粒子。
在该透明覆盖层中，所述等离子体纳米结构层包括选自Au、Ag、Pt、 Al、Cu或它们的组合的金属。
在该透明覆盖层中，所述等离子体纳米结构层包括尺寸介于约5nm至 约300nm之间的纳米粒子。
在该透明覆盖层中，所述等离子体纳米结构层位于所述透明层的顶部。
在该透明覆盖层中，所述等离子体纳米结构层位于所述透明层的下方。
在该透明覆盖层中，所述等离子体纳米结构层在所述透明层内。
在该透明覆盖层中，所述等离子体纳米结构层包括多个等离子体纳米 结构层。
根据本发明的又一方面，提供了一种太阳能模块，包括：多个太阳能 电池；以及透明覆盖层，用透明粘膜粘接在所述多个太阳能电池的顶部上， 所述透明覆盖层包括：透明层；和等离子体纳米结构层，与所述透明层接 触。
在该太阳能模块中，所述透明覆盖层包括玻璃，并且所述等离子体纳 米结构层包括金属纳米粒子。
在该太阳能模块中，所述透明覆盖层还包括抗反射涂层。
附图说明
当结合附图阅读时，从下面的详细描述可以更好地理解本发明。应该 强调，根据普遍实践，不必按比例绘制附图中的各个部件。相反，为了清 楚起见，可任意扩大或缩小各个部件的尺寸。在整个说明书和附图中，相 似的标号表示相似的部件。
图1是制造本发明描述的太阳能电池装置的方法的流程图。
图2A是本发明描述的针对图1的步骤100的方法的流程图。
图2B是本发明描述的针对图1的步骤200的方法的流程图。
图2C是本发明描述的针对图1的步骤200的方法的流程图。
图2D是本发明描述的针对图1的步骤300的方法的流程图。
图3A是本发明描述的太阳能电池装置的截面的示意图。
图3B是本发明描述的太阳能电池装置的截面的示意图。
图4是本发明描述的透明覆盖层的截面示意图。
图5是本发明描述的透明覆盖层的截面示意图。
图6是本发明描述的透明覆盖层的截面示意图。
图7是本发明描述的透明覆盖层的截面示意图。
图8是本发明描述的透明覆盖层的截面示意图。
图9是本发明描述的透明覆盖层的截面示意图。
图10是本发明描述的透明覆盖层的截面示意图。
图11是本发明描述的透明覆盖层的截面示意图。
图12是本发明描述的透明覆盖层的截面示意图。
图13是本发明描述的太阳能模块的分解图。
图14是本发明描述的太阳能面板的分解图。
图15是示出了传统的覆盖层和本发明描述的透明覆盖层的透射率数 据的图。
具体实施方式
在说明书中，诸如“下方”、“上方”、“水平的”、“垂直的”、 “在…上方”、“在…下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部” 的相对关系术语及其衍生词（例如，“向下地”、“向上地”等）应该解 释为指如随后所述的或者如论述中的附图所示的方位。这些相对术语是为 了便于描述，而不要求以特定的方位构造或操作装置。除非另有明确描述， 否则诸如“连接”和“互连”的关于接合、连接等的术语是指其中一个结 构直接或通过插入结构间接地固定或接合至另一结构的关系以及两者都是 可移动的或刚性的接合或关系。
本发明提供了改进的光伏太阳能电池装置以及用于制造该装置和子结 构的方法。具体地，本发明提供了采用捕光能力增强的透明覆盖层以提高 太阳能电池的模块效率的方法。如本发明中所使用的，关于子结构或材料 的术语“透明”是指具有使光传输穿过子结构或材料的性质，并且包括将 入射在子结构或材料的表面上的全部的、基本上全部的或部分的入射光传 输。
本发明公开的透明覆盖层具有增强的光学性质，利用局部表面等离子 体共振（LSPR）以引起光的前向散射并且增大入射光穿过透明覆盖层的传 输距离。增强的光学性质增加了穿过透明覆盖层到达太阳能电池的吸收层 的光量，增大了穿过吸收层的光的传输长度，并且提高了装置的总效率。 此外，本发明公开的透明覆盖层与太阳能电池或太阳能模块组合在一起而 不会损害太阳能电池子结构。
图1中提供了根据本发明的用于制造太阳能电池和太阳能模块装置的 方法的综述。本发明结合附图描述并且提供了方法和根据该方法形成的结 构的进一步细节。如图1所示，在步骤100中形成了光伏子结构，并且在 步骤200中单独地形成透明覆盖层。
在一些实施例中，通过在衬底上方沉积背面接触层、吸收层和缓冲层 来形成光伏子结构。如图2A所示，可在子步骤110中提供衬底。在子步骤 120中，可沉积背面接触层。在子步骤130中，可沉积吸收层。在子步骤 140中，可沉积缓冲层。在一些实施例中，光伏子结构也可包括正面接触 层，诸如，在子步骤150中沉积的透明导电氧化物（TCO）。在一些实施 例中，光伏子结构可经过附加的处理操作以完成该装置并且将太阳能电池 连接至其他太阳能电池从而形成太阳能模块。例如，进一步处理可包括在 缓冲层上方形成正面接触层，划出互连线和连接太阳能电池。在一些实施 例中，多个太阳能电池可被连接为形成一个或多个太阳能模块。
图3A和图3B示出了根据一些实施例的光伏子结构30的截面图。如 图3A所示，可在衬底31上方沉积背面接触层32（例如，通过溅射）。在 一些实施例中，衬底31可包括任何适合的材料，包括玻璃（例如，钠钙玻 璃或无钠（高应变点）玻璃）、柔性金属箔或聚合物（例如，聚酰亚胺、 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN））。背面接 触层32可包括诸如金属和金属前体的任何适合的导电材料。在一些实施例 中，背面接触层32可包括钼（Mo）、铂（Pt）、金（Au）、银（Ag）、 镍（Ni）或铜（Cu）。例如，在一些实施例中，提供Mo的背面接触层， 在背面接触层上方可形成Cu(In，Ca)Se2(CIGS)吸收层。在另一个实例中， 在一些实施例中，提供Cu或Ni的背面接触层，在背面接触层上方可形成 碲化镉（CdTe）吸收层。背面接触层32的厚度处于纳米级或微米级，例如， 在一些实施例中，介于约100nm至约20微米之间。在一些实施例中，如 图3B所示，利用金属箔衬底31/32（用作衬底31和背面接触层32）形成 薄膜太阳能电池子结构30。在这种实施例中，可省略单独的背面接触层32， 例如，当衬底31/32也用作背面接触层32时，在子步骤110中提供金属箔 衬底可替代子步骤120。
可在背面接触层32上方沉积吸收层33。在一些实施例中，吸收层材 料可包括p型半导体，诸如，CIGS、CdTe、CuInSe2(CIS)、CuGaSe2(CGS)、 Cu(In，Ga)(Se，S)2(CIGSS)或非晶硅。可在吸收层33上方沉积缓冲层34。 在一些实施例中，缓冲层可包括n型半导体，诸如，硫化镉、硫化锌、硒 化锌、硫化铟（III）、硒化铟或Zn1-xMgxO（例如，ZnO）。在一些实施例 中，通过提供适合的均匀成分的不同的技术（例如，化学汽相沉积（CVD）、 原子层沉积（ALD）等）形成吸收层33。
在吸收层33之上形成缓冲层34。在一些实施例中，缓冲层34可以是 由CdS、ZnS、ZnSe、In2S3、In2Se3和Zn1-xMgxO（例如，ZnO）组成的组 中的一个。可使用其他适合的缓冲层材料。在一些实施例中，缓冲层34的 厚度处于纳米级，例如，介于约5nm至约100nm之间。
通过诸如溅射或化学汽相沉积的适合的工艺实现缓冲层34的形成。例 如，在一些实施例中，缓冲层34是通过在溶液中进行的水热反应或化学浴 沉积（CBD）而沉积的CdS层、ZnS层或CdS和ZnO的混合物的层。例如， 在一些实施例中，在包括CIGS的吸收层33上方形成包括ZnS薄膜的缓冲 层34。在80摄氏度的包括ZnSO4、氨和硫脲的水溶液中形成缓冲层34。 在一些实施例中，适合的溶液包括0.16M的ZnSO4、7.5M的氨和0.6M的 硫脲。
可在缓冲层34上方沉积正面接触层35。在一些实施例中，正面接触 层35可包括适合的正面接触层材料，诸如，金属氧化物（例如，氧化铟） 和掺杂的金属氧化物（例如，掺硼的氧化锌）。
用于正面接触层35的适合的材料的实例包括但不限于透明导电氧化 物，诸如，氧化铟锡（ITO）、掺氟的氧化锡（FTO）、掺铝的氧化锌（AZO）、 掺镓的ZnO（GZO）、铝镓共掺ZnO（AGZO）、掺硼的ZnO（BZO）和 它们的任何组合。用于正面接触层35的适合的材料也可以是包括透明导电 氧化物（TCO）中的至少一种和另一种导电材料的复合材料，该导电材料 不显著降低正面接触层35的导电率或光学透明性。在一些实施例中，正面 接触层35的厚度处于纳米级或微米级，例如，介于约0.3nm至约2.5μm之 间。
在一些实施例中，透明覆盖层50与光伏子结构30分别形成。透明覆 盖层50包括透明层55和等离子体纳米结构层57。本发明使用的短语“透 明层”是指形成透明覆盖层50的透明材料层。透明层55可包括诸如玻璃 或聚合物的任何适合的透明材料。等离子体纳米结构层57包括透明覆盖层 50中的等离子体效应。具体地，围绕等离子体纳米结构层57的传导电子 的相干整体振荡（coherent collective oscillation）引起LSPR。当入射光的频 率与LSPR的激发频率相匹配时，透明覆盖层50提供了光的强前向散射， 从而提高了入射光的透射率。具体地，等离子体纳米结构层57增大了光穿 过透明覆盖层50的传输长度。
可基于等离子体纳米结构层57的材料、尺寸、形状和局部介电环境， 调整透明覆盖层50的增强的光学性质。在一些实施例中，等离子体纳米结 构层57可包括诸如Au、Ag、Pt、铝（Al）、Cu的金属或金属的组合。在 一些实施例中，等离子体纳米结构层57可包括诸如氧化铝的等离子体金属 氧化物。纳米粒子还可具有各种形状，包括基本上呈球形、棒形或三角形， 或者纳米粒子可以基本上为非晶形。等离子体纳米结构层57的纳米粒子可 以表现为诸如纳米管、纳米板、纳米棒、纳米粒子、纳米片、其他任何形 状或它们的组合的形式。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层包括多个纳米粒子。在一些实 施例中，纳米粒子的尺寸可以为约5nm以上、10nm以上、15nm以上、20nm 以上、25nm以上、30nm以上、35nm以上、40nm以上、45nm以上、50nm 以上、60nm以上、100nm以上、150nm以上以及200nm以上。在其他实 施例中，纳米粒子尺寸可以为约300nm以下、250nm以下、200nm以下、 100nm以下、75nm以下、70nm以下、60nm以下、50nm以下、45nm以下 或者30nm以下。在其他实施例中，纳米粒子的尺寸范围可介于上述数值 的组合之间。例如，介于约5nm至300nm内、30nm至300nm内、30nm 至100nm内、30nm至50nm内、20nm至70nm内、30nm至70nm内、60nm 至80nm内、100nm至150nm内以及50nm至200nm内。本发明使用的关 于纳米粒子尺寸的术语“约”包括相对标称值的细微偏差。例如，偏差为 ±1nm、±2nm或者±5nm。
等离子体纳米结构层57与透明层55接触。本发明使用的关于透明层 55的短语“接触”是指设置在透明层55上面、设置在透明层55内部或与 透明层55邻接，包括位于施加于透明层55的任何涂层或者其他处理的上 面或内部。图4至图6示出了用于一些实施例的等离子体纳米结构层57的 各种设置。在图4示出的一些实施例中，等离子体纳米结构层57位于透明 层55的顶部。在图5示出的其他实施例中，等离子体纳米结构层57设置 在透明层55的下方。在图6示出的其他实施例中，等离子体纳米结构层 57设置在透明层55内。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层57包括多个等离子体纳米结构 层（57a和57b等）。多个层57可以是连续的或者可以以任意的设置组合 来彼此间隔开。例如，如图7所示，透明层55可以夹置在两个等离子体纳 米结构层57a、57b之间。在另一个实例中，如图8所示，一个等离子体纳 米结构层57a可以位于透明层55的顶部，而另一个等离子体纳米结构层57b 可以位于透明层55内。其他实施例包括三个或更多分开的等离子体纳米结 构层57。
在一些实施例中，透明覆盖层50还包括抗反射涂层56。抗反射涂层 56可包括诸如一氧化硅（SiO）的材料以减少入射光的反射。抗反射涂层 56还提高等离子体纳米结构层57的效益。在抗反射涂层通过减少反射光 的量降低光损耗的同时，等离子体纳米结构层57提供穿过透明覆盖层50 和/或到达透明覆盖层50下方的光的高效前向散射。等离子体纳米结构层 57也可在透明层55上与抗反射涂层56合并。例如，在一些实施例中，如 图9所示，等离子体纳米结构层57可位于抗反射涂层56的顶部。在其他 实施例中，等离子体纳米结构层57可以位于抗反射涂层56的下方，包括 如图10所示的位于抗反射涂层56和透明层55下方以及如图11所示的位 于抗反射涂层56和透明层55之间。在其他实施例中，如图12所示，等离 子体纳米结构层57可以位于抗反射涂层56内。
在一些实施例中，通过将至少一个等离子体纳米结构层57与透明层 55合并形成透明覆盖层50。如图2B所示，在子步骤210中，可提供透明 层。在子步骤220中，等离子体纳米结构层被沉积为与透明层接触。在一 些实施例中，可通过诸如溅射、热蒸或湿法处理技术（例如，丝网印刷） 的物理沉积方法或者类似化学汽相沉积（CVD）、原子层沉积（ALD）的 其他沉积技术来沉积等离子体纳米结构层。
在各个实施例中，可通过对厚度为约1nm以上、5nm以上、15nm以 上以及30nm以上的金属层（诸如，Au、Ag、Al或Cu纳米粒子等）进行 退火来形成包括等离子体纳米结构层57的透明覆盖层50。在其他实施例 中，金属层的厚度为约50nm以下、约30nm以下、约25nm以下以及约20nm 以下。在其他实施例中，厚度介于上述的范围的边界值的任何两个的组合 之间。例如，范围介于约1nm至约30nm之间。如图2C所示，在子步骤 210中，可提供透明层。在子步骤230中，金属层被沉积为与透明层接触。 在一些实施例中，可通过溅射、热蒸、化学汽相沉积（CVD）、原子层沉 积（ALD）等沉积金属层。在子步骤240中，对包括金属层和透明层的透 明覆盖层进行退火。在一些实施例中，用于透明覆盖层的退火温度可以为 约200℃以上、250℃以上、300℃以上、350℃以上、400℃以上以及450℃ 以上。在其他实施例中，用于透明覆盖层的退火温度可以为约500℃以下、 450℃以下、400℃以下、300℃以下以及250℃以下。在其他实施例中，退 火温度可介于上述温度的组合之间。例如，介于约200℃至500℃之间、 200℃至250℃之间、250℃至300℃之间、250℃至500℃之间以及300℃至 450℃之间。本发明使用的关于温度的术语“约”包括相对标称值的细微偏 差。例如，偏差为±1度、±5度或者±10度。
在一些实施例中，基于等离子体纳米结构层材料选择退火温度。例如， 用于Cu的退火温度可以为约400℃；用于Ag的退火温度可以为约250℃； 用于Au的退火温度可以为约300℃；以及用于Al的退火温度可以为约 200℃至250℃。
在一些实施例中，用于透明覆盖层的退火时间为大约15分钟（min） 以上、20min以上、25min以上、30min以上以及45min以上。在其他实施 例中，用于透明覆盖层的退火时间为约1小时以下、50min以下、45min 以下、30min以下以及20min以下。在其他实施例中，退火时间介于上述 的范围的边界值的组合之间。本发明使用的关于时间的术语“约”包括相 对标称值的细微偏差。例如，偏差为±1分钟或±5分钟。在一些实施例中， 可在大气环境下执行对透明覆盖层的退火。在一些实施例中，可在诸如氩 气、氮气等的气体环境下执行退火工艺。
在一些实施例中，经过附加的处理操作的透明覆盖层提供附加的特征 或特性。例如，进一步处理可包括将抗反射涂层施加于透明层。可在沉积 等离子体纳米结构层之前、之后或同时执行施加抗反射涂层。
在一些实施例中，顺序执行形成透明覆盖层200的子步骤。例如，可 在单个腔室内执行步骤200，该腔室的功能为顺序提供透明层210和沉积 等离子体纳米结构层220。在各个实施例中，可在单个腔室执行形成透明 覆盖层200的子步骤，该腔室的功能为顺序提供透明层210、沉积金属层 230以及对透明层和金属层240进行退火。
在一些实施例中，将透明覆盖层50的形成与光伏子结构30的制造分 开进行。在约80℃或更高的温度下发生对光伏子结构30的吸收层33、缓 冲层34和/或正面接触层35的热损伤。分别形成使太阳能电池装置具有透 明覆盖层50的光学优势而不会造成光伏子结构30在电学性能上的损失。 例如，可在约200℃、大于200℃、250℃以上、300℃以上以及400℃以上 的温度下对透明覆盖层50进行退火而不会损坏光伏子结构30。
如图1所述，在步骤300中，将透明覆盖层粘附在光伏子结构的顶部。 本发明使用的术语“粘附”、“粘附的”和“附着”是指包括固定的或可 移动连接的粘接结构。透明覆盖层可保护下方的光伏子结构以及增强光到 光伏子结构的有源层的光传输。
如图2D所示，在子步骤310中，在光伏子结构上方施加粘合剂。在一 些实施例中，粘合剂是包括透明粘膜的粘膜。粘膜可包括诸如树脂和聚合 物的适合的透明并且有粘性的材料。例如，粘膜可包括乙烯-乙酸乙烯酯 （EVA）、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚酰胺树脂、 缩丁醛树脂或聚氨酯树脂。在子步骤320中，在光伏子结构上方并且在粘 合剂上设置透明覆盖层。
在一些实施例中，如图13所示，连接多个光伏子结构或太阳能电池 30以形成太阳能模块75并且透明覆盖层50粘附在模块75的顶部。在一 些实施例中，如图14所示，连接多个太阳能模块75以形成太阳能面板95 并且透明覆盖层50粘附在太阳能面板95的顶部上。
实例
提供了由玻璃组成的传统的保护覆盖层（C00）。为了对照，根据本发 明描述的方法制造透明覆盖层（C01）。将具有Cu纳米粒子的薄膜沉积至 正面玻璃上并且介于抗反射涂层和该正面玻璃之间。薄膜具有约5至10nm 的厚度。在350℃下对覆盖层进行时间为30min的退火。测量了光穿过每 个覆盖层C00和C01的透射率。
图15示出了光在各个波长时穿过C00和C01的透射率的数据。对于 介于约450nm至950nm的波长，C01透明覆盖层比C00玻璃具有更高的透 射率。观察到的C01透明覆盖层的最高透射率为约95%，而观察到的C00 玻璃的最高透射率为约92%。
总之，由于透明覆盖层的捕光能力得到增强，所公开的方法和透明覆 盖层使得太阳能电池装置的效率提高。穿过透明覆盖层的透射率的增大增 加了可被太阳能电池吸收的光量并且利用透明覆盖层中的LSPR效应增大 了光穿过吸收层的传输长度，从而显著提高了每个太阳能电池的捕光能力。 此外，通过在透明覆盖层中获得增强的光学性质的优势，可最大化方法和 装置的效率，而不会降低光伏子结构的电学性能。
本发明公开的透明覆盖层具有增强的光学特性，利用局部表面等离子 体共振（LSPR）以引起光的前向散射并且增大了入射光穿过透明覆盖层的 传输长度。增强的光学特性增大了穿过透明覆盖层到达太阳能电池的吸收 层的光量并且提高了装置的效率。此外，本发明公开的透明覆盖层与太阳 能电池或太阳能模块合并，而不会降低光伏子结构的性能。
虽然上面描述了具体实例，但本发明描述的结构和方法可应用于多种 太阳能电池，诸如，CIGS和其他黄铜矿基太阳能电池（诸如CIS、CGS、 CIGSS）、α-Si薄膜以及具有p-n结、p-i-n结构、MIS结构和多结的CdTe。
在一些实施例中，一种用于制造太阳能电池的方法包括提供衬底；在 衬底上方沉积背面接触层、吸收层和缓冲层以形成光伏子结构；形成与光 伏子结构分离的包括透明层和与透明层接触的等离子体纳米结构层的透明 覆盖层；以及将透明覆盖层粘附在光伏子结构的顶部。
在一些实施例中，透明覆盖层还包括抗反射涂层。
在一些实施例中，光伏子结构还包括位于缓冲层和透明覆盖层之间的 透明导电氧化物层。
在一些实施例中，粘附步骤包括在光伏子结构上方沉积粘膜并且在粘 膜上设置透明覆盖层。
在一些实施例中，粘膜包括聚合物或树脂。
在一些实施例中，形成步骤包括沉积与透明层接触的等离子体纳米结 构层。
在一些实施例中，形成步骤包括沉积与透明层接触的金属层以及对金 属层和透明层进行退火。
在一些实施例中，在介于约200℃至约500℃之间的温度下，对诸如 Au、Ag、Al或Cu等的金属层以及透明层进行退火以形成具有纳米结构的 等离子体层的透明覆盖层。
在一些实施例中，顺序执行提供、沉积、形成和粘附的步骤。
在一些实施例中，用于太阳能电池的透明覆盖层包括位于光伏子结构 上方的透明层以及与透明层接触的等离子体纳米结构层。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层包括金属或金属氧化物。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层包括金属纳米粒子。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层包括选自Au、Ag、Pt、Al、Cu 或他们的组合的金属。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层包括尺寸介于约5nm至约 300nm之间的纳米粒子。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层位于透明层的顶部。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层位于透明层下方。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层位于透明层内。
在一些实施例中，等离子体纳米结构层包括多个等离子体纳米结构层。
在一些实施例中，太阳能模块包括多个太阳能电池以及用透明粘膜粘 接在多个太阳能电池顶部上的透明覆盖层，其中，透明覆盖层包括透明层 以及与透明层接触的等离子体纳米结构层。
在一些实施例中，透明覆盖层包括玻璃以及包括金属纳米粒子的等离 子体纳米结构层。
在一些实施例中，透明覆盖层还包括抗反射涂层。
对用于示例性实施例的制造技术的描述可使用本领域中常用的并且商 业上可用的任何适合的制造太阳能电池的设备来执行，或者可选地，使用 未来开发的设备和技术来执行。
前面只说明了本发明的原理。因此，应该意识到，本领域一般技术人 员将能够想出不同的布置，虽然这些布置在本发明没有明确地描述或示出， 但是这些布置体现了本发明的原理且包括在本发明的精神和范围内。此外， 本发明列举的所有实例和条件语言主要旨在仅用于教导的目的以及帮助读 者理解本发明的原理和发明人贡献的概念以促进本领域的进步，且应该被 解释为不限于这种具体列举的实例和条件。此外，本发明列举本发明的原 理、方面和实施例及其特定实例的所有陈述旨在包括它们结构的和功能的 等效物。此外，有此意图，这种等效物预期包括目前已知的等效物和未来 将开发的等效物，即，不管结构如何，开发出的执行相同功能的任何元件。
虽然以示例性实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。相反，应 该对所述权利要求作广义地解释以包括本领域普通技术人员在不背离本发 明的等效物的精神和范围的情况下可作出的本发明的其他变化和实施例。