包括微透镜的太阳能电池及其制造方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102237429 A (43)申请公布日 2011.11.09 CN 102237429 A *CN102237429A* (21)申请号 201110111901.4 (22)申请日 2011.04.27 10-2010-0039076 2010.04.27 KR H01L 31/052(2006.01) H01L 31/075(2006.01) H01L 31/18(2006.01) G02B 3/00(2006.01) (71)申请人 乐金显示有限公司 地址 韩国首尔 (72)发明人 金在铉 朴成基 林定植 李泰荣 金敏澈 (74)专利代理机构 北京律诚同业知。

2、识产权代理 有限公司 11006 代理人 徐金国 (54) 发明名称 包括微透镜的太阳能电池及其制造方法 (57) 摘要 本发明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。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说。

3、明书 6 页 附图 6 页 CN 102237434 A1/2 页 2 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。

4、， 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。 2. 如权利要求 1 所述的太阳能电池， 还包括在所述第一 PIN 结半导体层下方的第二 PIN结半导体层和在所述第二PIN结半导体层下方的第三PIN结半导体层， 其中第一至第三 PIN 结半导体层具有相互相同的结构。 3. 如权利要求 2 所述的太阳能电池， 其中所述第一至第三 PIN 结半导体层的带隙能量 从所述第一 PIN 结半导体层至所述第三 PIN 结半导体层逐渐增加。 4. 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。

5、 ； 在所述第一透明电极上形成第一正 - 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 结半导体层上形成第二透明电极 ； 和 在所述第二透明电极上形成聚光装置， 其中所述聚光装置包括第二基板、 在所述第二 基板上具有强疏水性的自组装单层、 和在所述自组装单层上具有亲水性的多个微透镜。 5. 如权。

6、利要求 4 所述的方法， 其中在所述第二透明电极上形成聚光装置包括 ： 在所述第二基板上形成自组装单层 ； 通过喷射透明墨在所述自组装单层上形成多个墨滴， 所述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所述第一和第二溶剂中的硅 氧化物固体材料 ； 干燥所述多个墨滴以形成多个微透镜 ； 和 将所述第二基板附接到所述第二透明电极以使所述多个微透镜接触所述第二透明电 极。 6. 如权利要求 5 所述的方法， 其中所述透明墨具有亲水性。 7. 如权利要求 5 所述的方法， 其中所述自组装单层包括烷基硅氧烷材料。 8. 如权利要求 7 所述的方法， 其中所述烷基硅。

7、氧烷材料包括十八烷基三氯硅烷、 八 - 十二烷基三氯硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷中的一种， 数据线具有直线形状。 9. 如权利要求 5 所述的方法， 其中通过旋涂方法、 狭缝涂覆方法、 浸涂方法、 喷涂方法 和接触印刷方法中的一种， 在所述第二基板的整个表面上形成自组装单层。 权 利 要 求 书 CN 102237429 A CN 102237434 A2/2 页 3 10. 如权利要求 5 所述的方法， 其中所述硅氧化物固体材料具有纳米颗粒形状和分子 形状中的一种， 并且其中分子形状的硅氧化物固体材料包括四乙氧基硅烷和四丁氧基硅烷 中的一种。 11. 如权利要求 5 所述的方法， 其中所述透明。

8、墨的折射系数等于或者大于所述第二基 板的折射系数。 12. 如权利要求 5 所述的方法， 其中干燥多个墨滴的步骤包括保持多个墨滴在室温下 的自然干燥步骤和在热处理装置中在约 50至约 350的温度下加热多个墨滴的加热步 骤中的一种。 13.如权利要求5所述的方法， 还包括通过在热处理装置中在约50至约350的温度 下加热多个墨滴来硬化多个墨滴。 14. 如权利要求 5 所述的方法， 其中所述第一溶剂和所述第二溶剂的浓度比在 0 100和 10 90之间， 且在 90 10至 100 0之间。 15. 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。

9、的透明墨在所述自组装单层上形成多个墨滴， 所述透明墨包括具 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、 和具有分散在第一和 第二溶剂中的硅氧化物固体材料 ； 和 干燥多个墨滴。 16.如权利要求15所述的方法， 其中自组装单层包括十八烷基三氯硅烷、 八-十二烷基 三氯硅烷和十八烷基三甲氧基硅烷中的一种， 数据线具有直线形状， 且其中硅氧化物固体 材料具有纳米颗粒形状和分子形状中的一种， 并且其中分子形状的硅氧化物固体材料包括 四乙氧基硅烷和四丁氧基硅烷中的一种。 17. 如权利要求 15 所述的方法， 其中干燥多个墨滴的步骤包括将多个墨滴保持在室温 下的自然干燥步骤和在热处。

10、理装置中在约 50至约 350的温度下加热多个墨滴的加热 步骤中的一种。 18. 如权利要求 15 的方法， 其中所述第一溶剂和第二溶剂的浓度比在 0 100和 10 90之间和在 90 10至 100 0之间。 权 利 要 求 书 CN 102237429 A CN 102237434 A1/6 页 4 包括微透镜的太阳能电池及其制造方法 0001 本申请要求于 2010 年 4 月 27 日提交的韩国专利申请 No.10-2010-0039076 的权 益， 据此通过援引该专利申请的全部内容而将其结合在此。 技术领域 0002 本发明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。

11、的微透镜的 太阳能电池， 以及制造该太阳能电池的方法。 背景技术 0003 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。 0004 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。 0005 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。

12、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。 0006 图1A至1C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 1A 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 1B 中所示。在图 1C 中， 树。

13、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。 0007 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。 发明内容 0008 因此， 本发明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。 0009 本发明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。

14、制造成本。 0010 本发明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。 0011 在以下描述中将列出本发明的其他特征和优势， 且根据该描述其一部分是显而易 见的， 或者可通过实践本发明获知。可通过在所撰写的说明书及其权利要求书以及所附附 说 明 书 CN 102237429 A CN 102237434 A2/6 页 5 图中特别指出的结构理解和获得本发明的这些和其他优势。 0012 为了达到这些和其他优势， 并根据本发明的目的， 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。

15、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。 0013 在另一方面， 一种制造太阳能电池的方法， 包括 ： 在第一基。

16、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。

17、镜。 0014 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。 0015 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 所要求保护的本发明的进一步说明。 附图说明 0016 包括的附图， 提供对本发明的进一步理解， 且结合到说明书中并构成说明书的一 部分， 示出了本发明的实施方式且。

18、与说明书一起用于解释本发明的原理。 0017 图中 ： 0018 图 1A 至 1C 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 ； 0019 图 2A 至 2C 是示出根据本发明实施方式制造微透镜的方法的截面图 ； 0020 图 3 是示出根据本发明实施方式的用于微透镜的自组装单层的基本结构的图 ； 0021 图 4 是示出根据本发明实施方式的用于微透镜的墨滴的图片 ； 0022 图 5 是示出根据本发明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 ； 0023 图 6 是示出根据本发明实施方式的多个。

19、微透镜的图片 ； 和 0024 图 7 是示出根据本发明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。 说 明 书 CN 102237429 A CN 102237434 A3/6 页 6 具体实施方式 0025 现在将详细参考本发明的实施方式， 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。 0026 图 2A 至 2C 是示出根据本发明实施方式的制造微透镜方法的截面图， 图 3 是示出 根据本发明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 本发明实施方式的用于微透镜的墨滴的图片， 图 5 是示出根据本发明实施。

20、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。 0027 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 硅氧烷 (alkyl siloxane) 材料， 诸如十八烷基三氯硅烷 (octa decyl trichloro silane， OTS)、 八-十二烷基三氯硅烷(octa dodecyl trichloro silane， ODTS)和十八烷基三甲氧 基硅烷 (octa decyl 。

21、trimethoxy， OTMS)。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。 0028 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。 0029 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。

22、 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。 0030 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 1.5 的折射系数， 墨 125 具有等于或 大于约 1.5 的折射系数 (n)(。

23、n 1.5)。此外， 墨 125 可包括具有硅氧化物 (SiOx) 前体作 为固体材料的溶液， 并且该 SiOx 前体可包括作为主要成分的硅氧化物 (SiOx)。用于墨 125 的 SiOx 前体可具有纳米颗粒形状和分子形状中的一种， 并且分子形状的 SiOx 前体可包括 四乙氧基硅烷 (TEOS) 和四丁氧基硅烷 (TBOS) 中的一种。 0031 此外， 具有亲水性的透明墨 125 包括具有硅氧化物 (SiOx) 作为主要成分的 SiOx 前体和分散在该 SiOx 前体中的溶剂， 并且该溶剂可包括具有第一沸点的第一溶剂和具有 低于第一沸点的第二沸点的第二溶剂。通过控制作为墨 125 分散剂。

24、的第一和第二溶剂的浓 度来确定最终形成在基板 110 上的微透镜 140( 图 2C) 的轮廓 (profile)。 0032 具有亲水性的多个墨滴130形成在具有高疏水性的自组装单层120上以具有相对 大的接触角度 ( 即， 相对大的润湿角度 ) 和相对小的接触面积。 0033 如图 4 中所示， 当具有亲水性的墨滴 130 形成在具有高疏水性的自组装单层 120 上并且比较例墨滴 132 形成在诸如玻璃这样的基板 110 上时， 墨滴 130 的第一接触角度 a1 大于比较例墨滴 132 的第二接触角度 a2。结果， 墨滴 130 具有类似球形的形状以使得截面 积自其底部到顶部增加和减少，。

25、 而比较例墨滴 132 具有类似半球形的形状以使得截面积自 其底部到顶部减少。例如， 墨滴 130 可具有除去小于整个球体一半体积的部分的截顶球形 说 明 书 CN 102237429 A CN 102237434 A4/6 页 7 形状(truncated spherical shape)， 而比较例墨滴132可具有除去大于整个球体一半体积 的部分的截顶球形形状。 0034 第一墨滴 130 的尺寸可通过自喷墨装置 190 的墨释放量来确定。例如， 可通过控 制墨自其的释放量而形成第一墨滴 130 以具有约几百个纳米至约几十个微米的直径 ( 约 100nm 至约 99m)。 0035 在图 。

26、2C 中， 在将具有多个墨滴 130( 图 2B) 的基板 110 保持在室温下达约几分钟 至约几十分钟 ( 约 1 分钟至约 99 分钟 ) 以使得在多个墨滴 130 中的整个溶剂都可被蒸发 (自然干燥步骤)之后， 在约50至约350的温度下在热处理装置192中加热具有多个墨 滴 130 的基板 110 达几十秒至几十分钟 ( 约 10 秒至约 99 分钟 )( 硬化步骤 )， 使得多个墨 滴 130 可被硬化成为多个微透镜 140。 0036 在另一实施方式中， 可省去多个墨滴 130 的自然干燥步骤， 并可通过在热处理装 置中加热多个墨滴 130 执行干燥和硬化步骤以形成多个微透镜。 0。

27、037 在干燥墨滴 130 时， 溶剂蒸发量在墨滴 130 周界 (perimeter) 处最大且根据温度 梯度向着墨滴 130 中心降低。结果， 在墨滴 130 中产生溶剂自中心向周界的流动以形成如 咖啡渍 (coffee stain) 一样的环形， 其被称作咖啡环形效应 (coffee ring effect)。 0038 在本发明的实施方式中， 分别具有相互不同的第一和第二沸点的第一和第二溶剂 被用作 SiOx 前体的分散剂， 以使得墨滴 130 的轮廓可通过利用咖啡环形效应受控。 0039 如图5中所示， 当具有约245的第一沸点(相对较高的沸点)的第一溶剂的第一 浓度相对增加时， 与。

28、液滴 130 的周界厚度相比液滴 130 的中心 ( 图 2C) 厚度增加， 使得液滴 130 可具有凸透镜形状。此外， 当具有约 200的第二沸点 ( 相对较低的沸点 ) 的第二溶剂 的第二浓度相对增加时， 与液滴 130 的周界厚度相比液滴 130 的中心 ( 图 2C) 厚度降低， 使 得液滴 130 能具有凹透镜形状。 0040 因此， 可通过第一和第二溶剂的浓度比来控制墨滴 130 干燥步骤之后的轮廓。例 如， 通过增加具有第一沸点 ( 相对较高的沸点 ) 的第一溶剂的浓度比， 可形成墨滴 130 以具 有凸透镜形状， 这里， 关于自组装单层 120， 在其中心的厚度大于其周界的厚度。

29、， 而通过增加 具有第二沸点 ( 相对较低沸点 ) 的第二溶剂的浓度比， 可形成墨滴 130 以具有凸透镜形状， 这里， 关于自组装单层120， 其中心厚度小于其周界厚度。 结果， 可通过控制第一和第二溶剂 的浓度比来选择性获得墨滴 130 的凸透镜形状和凹透镜形状中的一个。 0041 当液滴 130 具有包括理想的球形凹进部分的凹透镜形状或者具有包括理想的球 形凸起部分的凸透镜形状时， 由于内部总反射导致的聚光效率和光路长度被最大化。例 如， 当具有约 245的第一沸点的第一溶剂的第一浓度在约 0到约 10的范围内 ( 第一 溶剂和第二溶剂的浓度比在 100 0 90 10之间 ) 或者具有。

30、约 200的第二 沸点的第二溶剂的第二浓度在约 0到 10的范围内 ( 第一溶剂和第二溶剂的浓度比在 0 100 10 90之间 ) 时， 可获得具有优异聚光效率的液滴 130。 0042 图 6 是示出根据本发明实施方式的多个微透镜的图片。 0043 如图 6 中所示， 在硬化步骤之后具有彼此相同尺寸的多个微透镜 140 其间相互间 隔相同距离。 0044 图 7 是示出根据本发明实施方式包括微透镜作为聚光装置的太阳能电池的截面 图。 说 明 书 CN 102237429 A CN 102237434 A5/6 页 8 0045 图 7 中， 太阳能电池 290 包括反射层 215、 第一透。

31、明电极 220、 正 - 本征 - 负 (PIN) 结半导体层 230、 第二透明电极 240 和聚光装置 150。具有相对高反射率材料的反射层 215 形成在第一基板 210 上。反射层 215 可包括金属材料或者导电材料。尽管图 7 中反射层 215 形成在第一基板 210 的内表面上， 在另一实施方式中反射层 215 也可形成在第一基板 210 的外表面上。 0046 第一透明电极 220 形成在反射层 215 上， 并且 PIN 结半导体层 230 形成在第一透 明电极220上。 第一透明电极220可包括透明导电氧化物诸如镓锌氧化物(GZO)、 铝锌氧化 物 (AZO)、 氧化锌 (Z。

32、nO) 和氧化锡 (SnO)。P/I/N 结半导体层 230 包括在第一透明电极 220 上的负 (N) 型半导体层 223、 在 N 型半导体层 223 上的本征半导体层 226、 和在本征半导体 层 226 上的正 (P) 型半导体层 229。该 N 型和 P 型半导体层 223 和 229 可分别包括掺杂有 N 型和 P 型杂质的硅， 并且本征半导体层 226 可包括氢化的非晶硅 (a-Si:H)。 0047 尽管图 7 中单个 PIN 结半导体层 230 形成在第一透明电极 220 上， 但是在另一实 施方式中， 可在第一透明电极 220 上层叠 (laminate) 具有不同带隙能量。

33、的多个 PIN 结半导 体层， 用于有效吸收具有不同波段的光。例如， 多个 PIN 结半导体层可形成在第一透明电极 220上， 使得多个PIN结半导体层的带隙能量从最上部PIN结半导体层到最下部PIN结半导 体层逐步增加。 0048 此外， 当单个 PIN 结半导体层 230 形成在第一透明电极 220 上时， 可省去本征半导 体层 226， 从而使用包括 N 型半导体层和 P 型半导体层的正 - 负 (PN) 结半导体层， 而不是 PIN 结半导体层 230。 0049 第二透明电极 240 形成在 PIN 结半导体层 230 上， 并且用于保护 PIN 结半导体层 230 和第二透明电极 。

34、240 的第二基板 250 形成在第二透明电极 240 上。第二透明电极 240 可包括透明导电氧化物诸如镓锌氧化物 (GZO)、 铝锌氧化物 (AZO)、 氧化锌 (ZnO) 和氧化锡 (SnO)。第二基板 250 可包括透明材料。 0050 包括第三基板110、 在第三基板110上的自组装单层120和在自组装单层120上的 多个微透镜 140 的聚光装置 150 形成在第二基板 250 上。例如， 聚光装置 150 可形成在第 二基板 250 上， 使得多个微透镜 140 接触第二基板 250。此外， 可通过图 2A 至 2C 中所示的 工艺形成聚光装置150。 在另一实施方式中， 可省去。

35、第二基板250使得聚光装置250直接形 成在第二透明电极 240 上并且多个微透镜 140 接触第二透明电极 240。 0051 在另一实施方式中， 第一透明电极 220 和 PIN 结半导体层 230 中每一个的顶表面 都可具有不均匀性以提高光吸收率。当第一透明电极 220 和 PIN 结半导体层 230 中的每一 个都具有不均匀顶表面时， 由于入射光在顶表面被散射， 因此光路被延长。结果， PIN 半导 体层 230 吸收更多的光， 提高了光电效率。 0052 在太阳能电池 290 中， 电子和空穴不对称地存在于 PIN 结半导体层 230 或者 PN 结 半导体层中用于光电能量转换。在 。

36、PIN 结半导体层 230 或者 PN 结半导体层中， 例如， N 型 半导体层 223 具有相对高的电子密度和相对低的空穴密度， P 型半导体层 229 具有相对低 的电子密度和相对高的空穴密度。 结果， 由于载流子浓度梯度引起的扩散， 导致在热平衡状 态下， 在 PIN 结半导体层 230 或者 PN 结半导体层中产生载流子的不平衡。此外， 由载流子 不平衡产生电场 ( 内建电势 ) 且该电场制止了载流子扩散。 0053 当照射能量大于 PIN 结半导体层 230 或者 PN 结半导体层带隙能量的光时， 电子被 说 明 书 CN 102237429 A CN 102237434 A6/6 。

37、页 9 从价带激发到导带， 并且在价带中产生对应于受激电子的空穴， 其中带隙能量是半导体材 料的导带能量和价带能量之间的差。受激电子成为在导带中自由移动的自由电子。 0054 自由电子和空穴被称为过剩载流子 (excess carrier)， 并且由于浓度差而导致过 剩载流子被扩散到价带或者导带。诸如在 P 型半导体层 229 中激发的电子和在 N 型半导体 层 223 中产生的空穴这样的过剩载流子可被限定为少数载流子 (minority carrier)， 而在 成结之前的P型半导体层229中的空穴和N型半导体层223中的电子被限定为多数载流子。 尽管由于电场导致多数载流子的流动受能量势垒限。

38、制， 但是作为 P 型半导体层 229 中少数 载流子的电子移动至N型半导体层223。 结果， 由于少数载流子扩散导致在PIN结半导体层 230 或者 PN 结半导体层的两个相对端部之间产生电势差即电动势 (emf)。当分别接触 PIN 结半导体层 230 或者 PN 结半导体层的两个相对端的第一和第二透明电极 220 和 240 被连 接到外部电路时， 由于电动势， 太阳能电池 290 用作电池。 0055 通过聚集入射光而改善太阳能电池 290 的光电转换效率。因此， 包括相互间隔设 置的多个微透镜 140 的聚光装置 150 形成在第二透明电极 240 的外表面上。在包括聚光装 置 15。

39、0 的太阳能电池 290 中， 因为不论光的入射角度如何， 传输到 PIN 结半导体层 230 的光 强度由于在聚光装置 150 的多个微透镜 140 处的散射而增加， 因此提高了光能到电能的转 换效率。例如， 当输入到太阳能电池 290 的光关于法线具有约 70的入射角度 b1 时， 光被 多个微透镜 140 折射从而以小于入射角 b1 的折射角 b2 输出。结果， 光以小于约 70的角 度被输入到 PIN 结半导体层 230 中， 提高了在 PIN 结半导体层 230 中光的吸收率。而且， 由 于在多个微透镜 140 处的折射， 导致在没有多个微透镜的情况下不被输入到太阳能电池中 的 PI。

40、N 结半导体层 230 中的光可输入到 PIN 结半导体层 230 中。 0056 因此， 在根据本发明的包括微透镜的太阳能电池以及制造该太阳能电池的方法 中， 由于通过简化工艺制造微透镜， 该简化工艺包括形成具有强疏水性的自组装单层的步 骤、 在自组装单层上形成具有亲水性的墨滴的步骤和干燥该墨滴的步骤， 因此减少了制造 时间和制造成本且提高了产率。 此外， 因为太阳能电池的聚光效率由于微透镜而增加， 因此 经由根据本发明的方法制造的包括微透镜的太阳能电池具有提高的光电效率。 0057 本领域技术人员将理解， 在不脱离本发明的精神或范围的情况下在本发明中可作 出各种修改和变化。 由此， 只要其。

41、落在所附权利要求及其等价物的范围内， 本发明意在覆盖 本发明的该修改和变化。 说 明 书 CN 102237429 A CN 102237434 A1/6 页 10 图 1A 图 1B 图 1C 说 明 书 附 图 CN 102237429 A CN 102237434 A2/6 页 11 图 2A 图 2B 说 明 书 附 图 CN 102237429 A CN 102237434 A3/6 页 12 图 2C 图 3 说 明 书 附 图 CN 102237429 A CN 102237434 A4/6 页 13 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102237429 A CN 102237434 A5/6 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 102237429 A CN 102237434 A6/6 页 15 图 7 说 明 书 附 图 CN 102237429 A 。