專利名稱：透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池及制法和電池單元間電串聯(lián)法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系一種薄膜太陽(yáng)能電池，更確切的說(shuō)，提供了一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法和電池單元間電串聯(lián)的方法，屬于透視式薄膜太陽(yáng)能電池及其制造工藝的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池(又稱太陽(yáng)電池)是將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種半導(dǎo)體裝置。根據(jù)其使用材料的不同，太陽(yáng)能電池主要分為硅基底太陽(yáng)能電池，化合物基底太陽(yáng)能電池，有機(jī)太陽(yáng)能電池。
硅基底太陽(yáng)能電池根據(jù)半導(dǎo)體相的不同可進(jìn)一步細(xì)分為單晶硅太陽(yáng)能電池，多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅太陽(yáng)能電池。
根據(jù)半導(dǎo)體厚度不同，太陽(yáng)能電池分為厚(基底)太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電池。薄膜太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體層厚度從幾微米到幾十微米不等。
硅太陽(yáng)能電池中，單晶硅和多晶硅太陽(yáng)能電池屬于厚太陽(yáng)能電池，非晶硅太陽(yáng)能電池屬于薄膜太陽(yáng)能電池。
多元化合物太陽(yáng)能電池中，以III-V族砷化鎵化合物(GaAs)和銦磷化合物(InP)為基底材料的系厚太陽(yáng)能電池，以II-VI族碲化鎘(CdTe)和I-III-VI族銅銦二硒化合物(CIS)(CuInSe2)為基底材料的系薄膜太陽(yáng)能電池。
有機(jī)太陽(yáng)能電池主要分為有機(jī)分子太陽(yáng)能電池和有機(jī)/無(wú)機(jī)合成太陽(yáng)能電池。另外，還有一種干染料敏化(dye-sensitized)太陽(yáng)能電池。它們均屬于薄膜太陽(yáng)能電池。
在這幾種太陽(yáng)能電池中，厚硅太陽(yáng)能電池因其能量轉(zhuǎn)換效率高、制造成本低而被作為地面電力廣泛使用。
近年來(lái)，因?yàn)閷?duì)厚硅太陽(yáng)能電池需求的急劇增長(zhǎng)，導(dǎo)致制造厚硅太陽(yáng)能電池原材料價(jià)格呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。薄膜硅太陽(yáng)能電池，因硅原材料的使用僅是目前厚硅太陽(yáng)能電池的幾百分之一，正是基于其低成本和產(chǎn)量大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使地面電力對(duì)其需求日益廣泛，從而有著巨大的市場(chǎng)潛力。
圖1是傳統(tǒng)集成薄膜太陽(yáng)能電池中一個(gè)電池單元(亦稱干電池)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是一個(gè)傳統(tǒng)集成薄膜太陽(yáng)能電池實(shí)例示意圖。
如圖1、圖2所示，傳統(tǒng)集成薄膜太陽(yáng)能電池1，其電池單元結(jié)構(gòu)包括數(shù)個(gè)電池單元20復(fù)數(shù)串聯(lián)并被安裝在玻璃基底或透明塑料基底10(以下簡(jiǎn)稱“透明基底”)上。
在集成薄膜太陽(yáng)能電池中，一個(gè)電池單元包括一個(gè)互相絕緣交叉的透明電極22，透明電極22在絕緣的透明基底10上形成一個(gè)帶狀結(jié)構(gòu)。一個(gè)太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層24覆蓋在透明電極22上并成帶狀；另外，太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層24被一個(gè)金屬背電極層26覆蓋并成帶狀。一個(gè)集成薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)為數(shù)個(gè)電池單元20彼此串聯(lián)。金屬電極被其后的樹脂保護(hù)層30覆蓋，樹脂保護(hù)層用以防止太陽(yáng)能電池短路，并對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能電池提供保護(hù)。
一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)集成薄膜太陽(yáng)能電池1的制造方法有激光制模方法、化學(xué)蒸氣加工方法(CVM)、用金屬探針機(jī)械雕刻方法。
激光制模方法是指這樣一種技術(shù)，即主要使用釔鋁石榴石(YAG)激光束蝕刻透明電極22，太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層24及其金屬背電極層26。具體使用方法將在下面詳細(xì)說(shuō)明。
圖2是一傳統(tǒng)集成薄膜太陽(yáng)能電池示例圖。
如圖2所示，在透明基底10上冶成透明電極22，并在大氣下用激光束蝕刻。之后，在大氣下用激光束冶成并(絕緣)分割太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層24。在大氣狀態(tài)下用激光制模方法冶成并蝕刻金屬背電極層26，因此，使太陽(yáng)能電池組得以串聯(lián)并成為集成太陽(yáng)能電池中的一個(gè)電池單元。
下面將介紹激光制模方法的缺陷。
如圖2所示，在透明基底10上冶成透明電極22。之后，透明電極22用激光制模方法被(絕緣)分割成預(yù)定寬度的帶狀。被分割的透明電極22其寬度一般有50微米到幾個(gè)100微米。
之后，冶成太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層24的過程主要是在真空狀態(tài)下，然而，分割太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層24的激光制模方法卻是在大氣狀態(tài)下，這就使得在真空下連續(xù)運(yùn)作的過程在此狀態(tài)下變得不可能。因此，降低了生產(chǎn)裝置的運(yùn)行效率，而這必然導(dǎo)致太陽(yáng)能電池運(yùn)行成本的增加。也就是說(shuō)，該方法的缺陷是由于大氣中固有的濕度及存在的污染物，使得暴露在大氣下的基底蝕刻了太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層24，因而電池單元被損害。
真空下以噴射的方式冶成的金屬背電極層26，在大氣狀態(tài)下用激光制模方法再一次被分割，并成為集成太陽(yáng)能電池中的一個(gè)電池單元，這個(gè)過程會(huì)引起運(yùn)行不連續(xù)以及如上描述的污染缺陷。太陽(yáng)能電池中數(shù)個(gè)電池單元20間的無(wú)效區(qū)域(分割寬度)經(jīng)由激光制模增加了3次，其中2次是激光制模分割透明電極22和太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層24，另外1次是激光制模分割金屬背電極層26，同時(shí)將數(shù)個(gè)太陽(yáng)能電池單元串聯(lián)。因此，降低了太陽(yáng)能電池有效區(qū)域。另外一個(gè)缺點(diǎn)是，激光制模設(shè)備昂貴，且使制模定位準(zhǔn)確需要精確定位控制系統(tǒng)，而這也使得制造成本增加。
化學(xué)蒸氣加工方法是指這樣一種技術(shù)太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層24同時(shí)被分割成復(fù)數(shù)寬度等同的數(shù)個(gè)電池單元，即用SF6/He氣體圍繞線電極產(chǎn)生直徑為數(shù)十微米的局部大氣壓等離子區(qū)，并在接近部分基底表面上被排成格子形狀。
化學(xué)蒸氣加工方法其特征是用時(shí)短、薄膜可選擇性極好、較激光制模方法降低了對(duì)薄膜的損害。與激光制模方法不同的是化學(xué)蒸氣加工方法其蝕刻是在真空下進(jìn)行，因而其優(yōu)點(diǎn)在于防止了基底因暴露在大氣下而導(dǎo)致的對(duì)太陽(yáng)能電池的破壞，并且較激光制模方法生產(chǎn)成本低。
然而，為形成透明電極22，蝕刻應(yīng)在精確的位置上進(jìn)行。因此真空裝置內(nèi)可準(zhǔn)確定位的精確定位控制系統(tǒng)仍是必需的。當(dāng)生產(chǎn)有大塊基底太陽(yáng)能電池的時(shí)候，這是非常困難的事情。蝕刻所產(chǎn)生的縫隙最大約為200微米，比使用激光制模方法所產(chǎn)生的絕緣縫隙要大，因此，其缺點(diǎn)便是增加了太陽(yáng)能電池的無(wú)功效區(qū)域。
另外一種蝕刻方法是機(jī)械雕刻方法，這種方法通過使用與所需電池單元數(shù)額相當(dāng)?shù)膹?fù)數(shù)金屬探針，可進(jìn)行集體同時(shí)雕刻。與激光制模方法對(duì)比，該方法在高速運(yùn)作方面，具有更大的延展性與可適應(yīng)性。較上述兩種方法，機(jī)械雕刻方法中蝕刻所使用的裝置及運(yùn)作成本最低。
以CIS太陽(yáng)能電池為例，因?yàn)镃dS/CIS比鉬更加柔軟，在使用機(jī)械雕刻方法時(shí)容易雕刻，因此在生產(chǎn)CIS太陽(yáng)能電池時(shí)被廣泛使用。
然而，傳統(tǒng)機(jī)械雕刻方法其缺陷在于為了蝕刻背電極(Mo)以及前電極(ZnO)時(shí)，需要激光制模設(shè)備。另外為了準(zhǔn)確定位而使用的精確定位控制裝置其用途僅限于生產(chǎn)太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一是提供一種可減小單位元件間絕緣間隙的透視式集成太陽(yáng)能電池，因此增大了太陽(yáng)能電池的有效區(qū)域。而冶成透明電極后的所有過程均在真空下完成，并通過簡(jiǎn)單過程連接了一系列太陽(yáng)能電池中的電池單元，因此形成其電池單元類型。
本發(fā)明目的之二是提供一種制造透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池的方法，以防止電池單元性能減弱，并降低了制造成本。
本發(fā)明目的之三是提供一種制造電池單元間電串聯(lián)的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池，這樣即使當(dāng)某一電池單元的性能退化時(shí)也能從其他電池單元獲得所期望的高電壓。
本發(fā)明一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其包括冶成第一層導(dǎo)電材料使之與透明基底相分離并呈帶狀，從而使該第一導(dǎo)電材料包含一個(gè)預(yù)定空間以使光能夠直接穿過透明基底。形成一太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；傾斜沉積第二導(dǎo)電材料，然后用該第二導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；其中，第一導(dǎo)電材料通過位于電池單元的邊界面之上的預(yù)定間隔而延展。
其中，該預(yù)定空間呈六邊形的形狀。
至此，一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池可通過上述方法制造出來(lái)。
一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其包括在透明基底上冶成一帶狀的第一導(dǎo)電材料；冶成一相互分開并呈帶狀的第二導(dǎo)電材料層，使之與任一太陽(yáng)能電池相毗連的第一導(dǎo)電材料層的一部分電串聯(lián)，從而形成一個(gè)預(yù)定距離空間；冶成一太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；傾斜沉積第三導(dǎo)電材料；用第三導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；冶成第四導(dǎo)電材料層并使其通過第三導(dǎo)電材料層與第一導(dǎo)電材料層形成電串聯(lián)。
其中，第一、三、四導(dǎo)電材料可以是金屬導(dǎo)電材料。
第二導(dǎo)電材料可是一種透明導(dǎo)電材料。
其中，第二導(dǎo)電材料的冶制與成型還包括一個(gè)步驟，即在第一導(dǎo)電材料層之上冶成第二導(dǎo)電材料的虛擬模型，從而使第一導(dǎo)電材料與第二導(dǎo)電材料之間存留一定空間而相互分離。
可用電子束或熱沉積法來(lái)沉積第三導(dǎo)電材料。
第一導(dǎo)電材料與第三導(dǎo)電材料的電連接，可使第一導(dǎo)電材料與第三導(dǎo)電材料形成電串聯(lián)。
形成第四導(dǎo)電材料可采用金屬掩膜，噴墨，絲網(wǎng)印刷，納米壓印和沖壓法中的任意一種。
本發(fā)明還提供了一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，該方法包括在透明基底上按預(yù)定的間距形成相互間隔的第一導(dǎo)電材料，冶成一太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；斜沉積第二導(dǎo)電材料；將第二導(dǎo)電材料作為掩膜蝕刻太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；通過第二導(dǎo)電材料完成第三導(dǎo)電材料與第一導(dǎo)電材料的電連接。
其中，第一導(dǎo)電材料層可以是一種透明導(dǎo)電材料。
第二，三，四導(dǎo)電材料可以是導(dǎo)電金屬材料。
可用電子束或熱沉積法來(lái)沉積第三導(dǎo)電材料。
第二導(dǎo)電材料與第三導(dǎo)電材料的電連接，可使第二導(dǎo)電材料與第三導(dǎo)電材料形成電串聯(lián)。
冶成第四導(dǎo)電材料可用金屬掩膜，噴墨，絲網(wǎng)印刷，納米壓印和沖壓法中的任意一種。
一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其步驟包括于透明基底上冶成一相分開并呈帶狀的第導(dǎo)電材料層，從而形成一個(gè)預(yù)定分離空間；冶成一相分開并呈帶狀的第二導(dǎo)電材料層，使之與任何一個(gè)太陽(yáng)能電池毗連的第一導(dǎo)電材料層的一部分相電連，從而形成一定預(yù)定分離空間；冶成一太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；斜沉積第三導(dǎo)電材料；用第三導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；冶成第四導(dǎo)電材料層并使其通過第三導(dǎo)電材料層與第二導(dǎo)電材料層相電連。
其中，第一導(dǎo)電材料層是一種透明導(dǎo)電材料。
本發(fā)明還提供了一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，該方法包括在透明基底上按預(yù)定間距形成相互間隔的第一導(dǎo)電材料，形成相互間隔并呈帶狀的第二導(dǎo)電材料層，通過它與任一太陽(yáng)能電池相毗連的第一導(dǎo)電材料層的一部分相電連，從而形成一個(gè)預(yù)定間距，冶成一太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；斜沉積第三導(dǎo)電材料；斜沉積第四導(dǎo)電材料；以第三，四導(dǎo)電材料作為掩膜蝕刻太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；通過第五導(dǎo)電材料完成第一導(dǎo)電材料與第三導(dǎo)電材料的電連接。
第一導(dǎo)電材料層可以是一種透明導(dǎo)電材料。
第二，三導(dǎo)電材料可以是導(dǎo)電金屬材料。
冶成具有部分臺(tái)階的第一導(dǎo)電材料。
臺(tái)階可以是雕刻型和壓印型中的任意一種。
可以用溶膠凝膠法，納米壓印及印刷法中的任意一種來(lái)形成臺(tái)階。
可用電子束或熱沉積法來(lái)沉積第二導(dǎo)電材料第一導(dǎo)電材料與第二導(dǎo)電材料電連接，可使第一導(dǎo)電材料與第二導(dǎo)電材料形成電串聯(lián)。
冶成第三導(dǎo)電材料可采用金屬掩膜，噴墨，絲網(wǎng)印刷，納米壓印和沖壓法中的任意一種。
本發(fā)明還提供了一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，該方法包括在透明基底上按預(yù)定間距冶成相互間隔的第一導(dǎo)電材料，冶成相互間隔的第二導(dǎo)電材料層；在合成基底上冶成一太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；在合成基底上斜沉積第三導(dǎo)電材料；在合成基底上斜沉積第四導(dǎo)電材料；用第三、第四導(dǎo)電材料作為掩膜，蝕刻太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；通過第五導(dǎo)電材料完成第一導(dǎo)電材料與第三導(dǎo)電材料的電連接。
第一，三，五導(dǎo)電材料可以是導(dǎo)電金屬材料。
第二導(dǎo)電材料層可以是一種透明導(dǎo)電材料。
可用電子束或熱沉積法來(lái)沉積第三導(dǎo)電材料。
第一導(dǎo)電材料與第三導(dǎo)電材料的電連接，可使第一導(dǎo)電材料與第三導(dǎo)電材料形成電串聯(lián)。
冶成第五導(dǎo)電材料可用金屬掩膜，噴墨，絲網(wǎng)印刷，納米壓印和沖壓法中的任意一種。
本發(fā)明還提供了一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，該方法包括在透明基底上按預(yù)定間距冶成相互間隔的第一導(dǎo)電材料，冶成相互間隔并呈帶狀的第二導(dǎo)電材料層，通過與任一太陽(yáng)能電池相毗連的第一導(dǎo)電材料層的一部分相電連，從而形成一個(gè)預(yù)定間距；冶成一太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；斜沉積第三導(dǎo)電材料；以第三導(dǎo)電材料作為掩膜蝕刻太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層；斜沉積第四導(dǎo)電材料以使第一導(dǎo)電材料與第三導(dǎo)電材料形成電連接。
四

圖1是傳統(tǒng)集成薄膜太陽(yáng)能電池中一個(gè)電池單元的結(jié)構(gòu)示意2是一個(gè)傳統(tǒng)集成薄膜太陽(yáng)能電池實(shí)例示意3是本發(fā)明的透視式集成太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意4A是根據(jù)本發(fā)明第一部分具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面4B是根據(jù)本發(fā)明第一部分具體實(shí)施例改進(jìn)后的的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面5是根據(jù)本發(fā)明第二部分具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面6A是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面6B是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)具體實(shí)施例改進(jìn)后的的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面7A是根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面7B是根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)具體實(shí)施例改進(jìn)后的的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面8是根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)具體實(shí)施例的透視式集成太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面9是根據(jù)本發(fā)明第六個(gè)具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖五具體實(shí)施方式
圖3是本發(fā)明透視式集成太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，透視式集成太陽(yáng)能電池中的一電池單元300包含一光傳輸部分310，一太陽(yáng)能電池部分320及連接部分301，302，303。
按預(yù)定尺寸冶成含有一個(gè)或多個(gè)光傳輸孔的光傳輸部分310。
具體地說(shuō)，光傳輸部分310可以是六邊形結(jié)構(gòu)。
在電池單元300外部設(shè)有連接部分301、302及303，以使電池單元300間彼此相連。
在此結(jié)構(gòu)中，電池單元300間彼此相連并冶成一太陽(yáng)能電池組。本發(fā)明透視式集成太陽(yáng)能電池的制造方法包括(a)在透明基底上冶成設(shè)有預(yù)定空間的第一導(dǎo)電材料，以使光線能直接穿過透明基底。
設(shè)有預(yù)定空間的第一導(dǎo)電材料作為一個(gè)導(dǎo)體在該透視式集成太陽(yáng)能電池中導(dǎo)電。在透視式集成太陽(yáng)能單元電池相互對(duì)稱的邊界面上，該第一導(dǎo)電材料以預(yù)定間隔延展。
該預(yù)定間隔是六邊形。
(b)在第一導(dǎo)電材料上冶成太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層。
(c)在太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層上斜沉積第二導(dǎo)電材料。
(d)以第二導(dǎo)電材料作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層。
為了在構(gòu)成太陽(yáng)能電池部分320的各個(gè)電池單元300間建立連接，以冶成太陽(yáng)能電池同樣的方法將一條金屬線置于透明基底之上。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明第一部分具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖。
在基底401之上冶成具預(yù)定寬度、預(yù)定間隔的第一導(dǎo)電材料402(如圖400A)。
基底401是一透明基底，第一層導(dǎo)電材料402是從含鎳(Ni)，鉻(Cr)，鈦(Ti)，鎢(W)，銅(Cu)，銀(Ag)，鋁(Al)，and金(Au)族群中選出的任意一種金屬材料。
冶成具有預(yù)定間隔的第二層導(dǎo)電材料403(如圖400B)。
在冶成第二導(dǎo)電材料403的過程中，基底401上冶成很薄的第二導(dǎo)電材料403，是采用印刷法在第二導(dǎo)電材料403上涂上一層抗蝕劑(圖中未示)或聚合物(圖中未示)，涂上抗蝕劑或聚合物后通過控制印刷上的抗蝕劑或聚合物的粘度可使第二導(dǎo)電材料403以預(yù)定間隔置于預(yù)定位置。
涂完之后，以抗蝕劑和聚合物作為掩膜蝕刻第二導(dǎo)電材料403。之后，再除去抗蝕劑和聚合物。
印刷方法是一種運(yùn)用最簡(jiǎn)單的印刷設(shè)備和簡(jiǎn)便而廉價(jià)的工藝來(lái)涂敷抗蝕劑或聚合物薄膜的絲網(wǎng)印刷方法，或用來(lái)冶成具有良好傾斜度樣品的凹印法。
使用各向異性或各向同性蝕刻法來(lái)蝕刻第二導(dǎo)電材料403。在各向同性方法中，第二導(dǎo)電材料403可以在兩邊形成彎曲和傾斜的表面，而且趨向低側(cè)寬度越寬。在各向異性方法中，第二導(dǎo)電材料403可形成一個(gè)垂直于基底401的截面，或一個(gè)符合預(yù)設(shè)傾斜度的斜面。
除了上面描述的冶成第二導(dǎo)電材料403的方法外，還有一種用光刻法來(lái)涂敷抗蝕劑，而不是用印刷法來(lái)涂敷聚合物。光刻技術(shù)基于光照時(shí)抗蝕劑會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)及性質(zhì)發(fā)生改變的原理。
在印刷法中使用的是含有導(dǎo)電膜制造原料(如油墨)的溶膠凝膠溶液，導(dǎo)電膜材料可直接涂在基底上，而不用基于印刷法或光刻法定模的抗蝕劑或聚合物。印刷法使在低溫過程直接形成帶狀的導(dǎo)電膜材料而不需要用掩膜的蝕刻過程成為可能。
如果上述提到的各種印刷方法都用來(lái)蝕刻第二導(dǎo)電材料403，高密度式樣印刷是可行的，薄膜具有很好的均勻性，過程也相對(duì)簡(jiǎn)單，而不必采用如傳統(tǒng)方法所用的昂貴的激光定模設(shè)備。因此，可降低制造成本。
制定及蝕刻第二導(dǎo)電材料403的技術(shù)在韓國(guó)已申請(qǐng)專利，專利號(hào)為2005-0021771，題目為“用于集成薄膜太陽(yáng)能電池的透明電極，和具有透明電極的透明基底之結(jié)構(gòu)及制造方法”，這里透明電極指的是導(dǎo)電材料。
第二導(dǎo)電材料403是一種透明導(dǎo)電材料，其主要成分是從含氧化鋅(ZnO)、二氧化錫(SnO2)和氧化銦錫(ITO)的族群中選出的任意一種。
把第二導(dǎo)電材料403鍍?cè)陬A(yù)定位置上，形成了第一部分410及第二部分420，這樣410及420作為太陽(yáng)能電池部分被冶成。換句話說(shuō)，太陽(yáng)能電池部分間串聯(lián)了起來(lái)，因此減小了接觸電阻。
之后鍍上太陽(yáng)能電池層404(如圖400C)。
太陽(yáng)能電池可以是硅基底太陽(yáng)能電池，化合物基底的太陽(yáng)能電池，有機(jī)太陽(yáng)能電池或干染料敏化太陽(yáng)能電池中的一種或多種。
在這些太陽(yáng)能電池中，硅基底太陽(yáng)能電池是非晶硅a-Si:H單結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-Si:H或a-Si:H/a-Si:H/a-Si:H多結(jié)太陽(yáng)能電池，非晶硅-鍺單結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-SiGe:H雙結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H三結(jié)太陽(yáng)能電池和非晶硅/微晶(多晶)硅雙結(jié)太陽(yáng)能電池中的任意一種。
然后斜沉積上第三導(dǎo)電材料405(如圖400D)。
采用如電子束或熱沉積法的沉積方法斜沉積第三導(dǎo)電材料405。
第三導(dǎo)電材料405最好是透明導(dǎo)電材料，而且至少是從含有ZnO，SnO2及ITO的族群中選出的一種。
因此，采用電子束或熱沉積將第三導(dǎo)電材料405沉積在一傾角為θ1的斜面上時(shí)，由于沉積的直線性，使得太陽(yáng)能電池層404上除了d1部分外均沉積了一層薄薄的第三導(dǎo)電材料405。而太陽(yáng)能電池層404上的d1部分隨后被蝕刻掉了。
以第三導(dǎo)電材料405作為其掩膜，垂直地蝕刻太陽(yáng)能電池層404(如圖400E)。
推薦采用如反應(yīng)離子蝕刻這樣的干蝕刻過程。
這種方法能使太陽(yáng)能電池層404不需要特殊的掩膜即可被精密蝕刻，因此可以實(shí)現(xiàn)電池單元間的絕緣帶在數(shù)微米至數(shù)十微米之間。這樣，與傳統(tǒng)的基于等離子體化學(xué)蒸氣加工法及基于激光束的激光定膜法相比，其絕緣帶可減小數(shù)十乃至數(shù)百倍，從而可以使太陽(yáng)能電池的有效區(qū)域達(dá)到最大化。
接著冶成第五導(dǎo)電材料406，使得第一部分410中的第一導(dǎo)電材料402與第二部分420中的第三導(dǎo)電材料405形成電連接(如圖400F)。
用金屬掩膜，噴墨，絲網(wǎng)印刷，納米壓印，沖壓中的任何一種均可形成第四導(dǎo)電材料406。
第一部分410中的第一導(dǎo)電材料402與第二導(dǎo)電材料403直接接觸以減小接觸電阻。第四導(dǎo)電材料406與第二部分420中沉積在第一導(dǎo)電材料402上的第三導(dǎo)電材料405也是直接接觸以減小接觸電阻。
這種結(jié)構(gòu)使得電池單元300間電串聯(lián)成為可能。
圖4B是根據(jù)本發(fā)明第一部分具體實(shí)施例改進(jìn)后的的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖第一導(dǎo)電材料402以預(yù)定的寬度冶成在基底401預(yù)先設(shè)定的位置上(如圖400A)。
基底401是一透明基底，第一導(dǎo)電材料402是從含有鎳(Ni)，鉻(Cr)，鈦(Ti)，鎢(W)，銅(Cu)，銀(Ag)，鋁(Al)，和金(Au)的族群中選出的任意一種導(dǎo)電金屬材料。
在預(yù)定的距離上冶成第二導(dǎo)電材料403(如圖400B)。
在形成導(dǎo)電材料403的過程中，基底401上形成很薄的第二導(dǎo)電材料403，采用印刷法在第二導(dǎo)電材料403上涂上一層抗蝕劑或聚合物，涂上抗蝕劑或聚合物后通過控制印刷上的抗蝕劑或聚合物的粘度可使第二導(dǎo)電材料403相互間隔地占據(jù)預(yù)先設(shè)定的位置。
涂完之后，以抗蝕劑和聚合物作為掩膜刻蝕掉第二導(dǎo)電材料903。之后，再除去抗蝕劑和聚合物。
印刷方法是一種運(yùn)用最簡(jiǎn)單的印刷設(shè)備和簡(jiǎn)便而廉價(jià)的工藝來(lái)涂敷抗蝕劑或聚合物薄膜的絲網(wǎng)印刷方法，或用來(lái)形成具有良好傾斜度樣品的凹印法。
使用各向異性或各向同性蝕刻法來(lái)蝕刻第二導(dǎo)電材料403。在各向同性方法中，第二導(dǎo)電材料403可以在兩邊形成彎曲和傾斜的表面，而且趨向低側(cè)寬度越寬。在各向異性方法中，第二導(dǎo)電材料403可形成一個(gè)垂直于基底401的截面，或一個(gè)符合預(yù)設(shè)傾斜度的斜面。
除了上面描述的形成第二導(dǎo)電材料的方法外，還有一種用光刻法來(lái)涂敷抗蝕劑，而不是用印刷法來(lái)涂敷聚合物。光刻技術(shù)基于光照時(shí)抗蝕劑會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)及性質(zhì)發(fā)生改變的原理。
在印刷法中使用的是含有導(dǎo)電膜制造原料(如油墨)的溶膠凝膠溶液，導(dǎo)電膜材料可直接涂在基底上而不用基于印刷法或光刻法定模的抗蝕劑或聚合物。印刷法使在低溫過程直接形成帶狀的導(dǎo)電膜材料而不需要用掩膜的刻蝕過程成為可能。
如果上述提到的各種印刷方法都用來(lái)蝕刻第二導(dǎo)電材料403，高密度式樣印刷是可行的，薄膜具有很好的均勻性，過程也相對(duì)簡(jiǎn)單，而不必采用如傳統(tǒng)方法所用的昂貴的激光定模設(shè)備。因此，可降低制造成本。
蝕刻及成型第二導(dǎo)電材料403的技術(shù)已經(jīng)在韓國(guó)已申請(qǐng)專利，專利號(hào)為2005-0021771，題目為“用于集成薄膜太陽(yáng)能電池的透明電極，和具有透明電極的透明基底之結(jié)構(gòu)及制造方法”，這里透明電極指的是導(dǎo)電材料。
第二層導(dǎo)電材料403是透明導(dǎo)電材料，它的主要部分是從含有(ZnO)，(SnO2)和(ITO)的族群中選出的一種。
作為第一部分410、第二部分420及虛擬部分430中一部分的第二導(dǎo)電材料403具有預(yù)定間隔，從而使得作為太陽(yáng)能電池部分的410和420各自被冶成。在預(yù)先設(shè)定的間距上冶成虛擬部分430以防止第一部分410與第二部分420發(fā)生短路。這里還提供了一種使第一部分410與第二部分420形成電串聯(lián)從而減小接觸電阻的方法。
隨后冶成太陽(yáng)能電池層404(如圖400C)。
太陽(yáng)能電池可以是硅基底太陽(yáng)能電池，化合物基底的太陽(yáng)能電池，有機(jī)太陽(yáng)能電池或干染料敏化太陽(yáng)能電池中的一種或多種。
在這些太陽(yáng)能電池中，硅基底太陽(yáng)能電池是非晶硅a-Si:H單結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-Si:H或a-Si:H/a-Si:H/a-Si:H多結(jié)太陽(yáng)能電池，非晶硅-鍺單結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-SiGe:H雙結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H三結(jié)太陽(yáng)能電池和非晶硅/微晶(多晶)硅雙結(jié)太陽(yáng)能電池中的任意一種。
之后斜沉積第三導(dǎo)電材料405(如圖400D)。
采用電子束或熱沉積的沉積法斜沉積第三導(dǎo)電材料405。
第三導(dǎo)電材料405是透明導(dǎo)電材料，而且至少是從含有(ZnO)，(SnO2)和(ITO)的族群中選出的一種。
因此，采用電子束或熱沉積將第三導(dǎo)電材料405沉積在一傾角為θ2的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層404上除了d21和d22部分外均沉積了一層薄薄的第三導(dǎo)電材料405。
太陽(yáng)能電池層404上除了d21和d22部分隨后被刻蝕掉。
以第三導(dǎo)電材料405作為掩膜垂直蝕刻太陽(yáng)能電池層404(如圖400E)。
推薦采用如反應(yīng)離子蝕刻這樣的干蝕刻過程。
這種方法能使太陽(yáng)能電池層404不需要特殊的掩膜即可被精密蝕刻，因此可以實(shí)現(xiàn)電池單元間的絕緣帶在數(shù)微米至數(shù)十微米之間。這樣，與傳統(tǒng)的基于等離子體化學(xué)蒸氣加工方法及基于激光束的激光定膜法相比，其絕緣帶可減小數(shù)十乃至數(shù)百倍，從而可以使太陽(yáng)能電池的有效區(qū)域達(dá)到最大化。
接著冶成第四導(dǎo)電材料406，以使虛擬部分430中的第一導(dǎo)電材料402與第二部分420中的第三導(dǎo)電材料405形成電連接(如圖400F)。
可用金屬掩膜，噴墨，絲網(wǎng)印刷，納米壓印或沖壓法中任何一種來(lái)形成第四導(dǎo)電材料406。
第一導(dǎo)電材料402與第一部分410中的第二導(dǎo)電材料403直接接觸，以減小接觸阻抗。第四導(dǎo)電材料406與虛擬部分430中的第二導(dǎo)電材料403及第二部分420中的第三導(dǎo)電材料405也是直接接觸，以減小接觸阻抗。
這種結(jié)構(gòu)使得電池單元300間電串聯(lián)成為可能。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二部分具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖。
在基底501上以預(yù)定的寬度在預(yù)定的位置上冶成第一導(dǎo)電材料502(如圖500A)制成第一導(dǎo)電材料502并形成第一部分510及第二部分520。本領(lǐng)域的專業(yè)人員能完全理解如圖4A所描述的制成第一導(dǎo)電材料502的過程。
冶成第二導(dǎo)電材料503。(如圖500B)第二導(dǎo)電材料503中的一部分與第一部分510中的第一導(dǎo)電材料502直接接觸。
接著冶成太陽(yáng)能電池層504(如圖500C)。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)理解如圖4A所描述的形成太陽(yáng)能電池層504的方法。
然后斜沉積第三導(dǎo)電材料505(如圖500D)。
采用電子束或熱沉積將第三導(dǎo)電材料505沉積在一傾角為θ3的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層504上除了d3部分外均沉積了一層薄薄的第三導(dǎo)電材料505。
隨后刻蝕掉太陽(yáng)能電池層504上的d1部分。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)完全理解如圖4A所描述的沉積法。
以第三導(dǎo)電材料505作為掩膜垂直刻蝕太陽(yáng)能電池層504(如圖500E)。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)理解如圖4A所描述的垂直刻蝕太陽(yáng)能電池層504的方法。
接著形成第四導(dǎo)電材料506，以使第一部分510中的第一導(dǎo)電材料502與第二部分520中的第三導(dǎo)電材料505形成電連接(如圖500F)。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)完全理解如圖4A所描述的形成第四導(dǎo)電材料506的方法。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)里，第二導(dǎo)電材料503的一部分與第一部分510中的第一導(dǎo)電材料502是直接接觸，以減小接觸阻抗。第四導(dǎo)電材料506與第二部分520中沉積在第一導(dǎo)電材料502上的第二導(dǎo)電材料503及第三導(dǎo)電材料505也是直接接觸，以減小接觸阻抗。
這種結(jié)構(gòu)使得電池單元300間電串聯(lián)成為可能。
圖6A是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖。
在基底601上以預(yù)定的寬度在預(yù)定的位置上冶成第一層導(dǎo)電材料602(如圖600A)在第一部分610及第二部分620上形成第一導(dǎo)電材料602。其形成過程將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員所理解，正如圖4A所述。
用溶膠凝膠，納米壓印或印刷法中的任意一種冶成屬于第一部分610具有單臺(tái)階611的第一導(dǎo)電材料602。
接著冶成太陽(yáng)能電池層603(如圖600B)。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)理解如圖4A所描述的形成太陽(yáng)能電池層603的方法。
接著傾斜沉積第二導(dǎo)電材料604(如圖600C)。
采用電子束或熱沉積將第二導(dǎo)電材料604沉積在一傾角為θ4的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層603上除了(d41和d42)部分外均沉積了一層薄薄的第二導(dǎo)電材料604。
隨后刻蝕掉太陽(yáng)能電池層603上的d41和d42部分。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)完全理解如圖4A所描述的沉積法。
以第二導(dǎo)電材料604作為掩膜垂直蝕刻太陽(yáng)能電池層603(如圖600D)。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)理解如圖4A所描述的垂直刻蝕太陽(yáng)能電池層603的方法。
接著冶成第三導(dǎo)電材料605以使第一部分610中的第一導(dǎo)電材料602與第二部分620中的第二導(dǎo)電材料604形成電連接(如圖600E)。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)完全理解如圖4A所描述的形成第三導(dǎo)電材料605的方法。
在本結(jié)構(gòu)，第三導(dǎo)電材料605與第一部分610中的第一導(dǎo)電材料602直接接觸，以減小接觸阻抗。第二部分620中沉積在第一導(dǎo)電材料602上的第二導(dǎo)電材料604與第三導(dǎo)電材料605也直接接觸，以減小接觸阻抗。
這種結(jié)構(gòu)使得電池單元300間電串聯(lián)成為可能。
圖6B是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)具體實(shí)施例改進(jìn)后形成透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖。
如圖6B所示的根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)具體實(shí)施例改進(jìn)后的集成薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)及制造方法將在下面作詳細(xì)描述。
在基底601上以預(yù)定的間隔在預(yù)定的位置上冶成第一導(dǎo)電材料602(如圖600A)
在第一部分610及第二部分620上按預(yù)定的間距冶成第一導(dǎo)電材料602，這樣第一部分610及第二部分620均形成太陽(yáng)能電池。提供了一種使第一部分610及第二部分620形成電串聯(lián)從而減小接觸阻抗的方法。
在第一部分610及第二部分620上冶成第一導(dǎo)電材料602。其冶成過程將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員所理解，正如圖4A所述。
用溶膠凝膠，納米壓印或印刷法中的任意一種形成第一部分610中具有雙臺(tái)階611的第一導(dǎo)電材料602。
接著冶成太陽(yáng)能電池層603(如圖600B)。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)理解如圖4A所描述的形成太陽(yáng)能電池層603的方法。
之后斜沉積第二導(dǎo)電材料604(如圖600C)。
采用電子束或熱沉積將第二導(dǎo)電材料604沉積在一傾角為θ5的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層603上除了(d51，d52，和d53)部分外均沉積了一層薄薄的第二導(dǎo)電材料604。
隨后蝕刻掉太陽(yáng)能電池層603上(d51，d52，和d53)部分。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)完全理解如圖4A所描述的沉積法。
以第二導(dǎo)電材料604作為掩膜垂直蝕刻太陽(yáng)能電池層603(如圖600D)。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員會(huì)理解如圖4A所描述的垂直蝕刻太陽(yáng)能電池層603的方法。
接著冶成第三導(dǎo)電材料605以使第一部分610中的第一導(dǎo)電材料602與第二部分620中的第二導(dǎo)電材料604電連接(如圖600E)。
正如圖4A所描述的，本領(lǐng)域的專業(yè)人士能充分理解形成第三導(dǎo)電材料605的方法。
在本結(jié)構(gòu)，第三導(dǎo)電材料605與第一部分610中的第一導(dǎo)電材料602是直接接觸，以減小接觸阻抗。第二部分620中沉積在第一導(dǎo)電材料602上的第二導(dǎo)電材料604與第三導(dǎo)電材料605也是直接接觸，以減小接觸阻抗。
這種結(jié)構(gòu)使得電池單元300間電串聯(lián)成為可能。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖。
在基底701上以預(yù)定的間隔在預(yù)定的位置上冶成第一導(dǎo)電材料702(如圖700A)在第一部分710及第二部分720上冶成第一導(dǎo)電材料702。其冶成過程將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員所理解，正如圖4A所述。
用溶膠凝膠，納米壓印或印刷法中的任意一種形成屬于第一部分710具有單臺(tái)階711的第一導(dǎo)電材料702。
然后，冶成太陽(yáng)能電池層703(如圖700B)。
冶成太陽(yáng)能電池層703的方法將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員了解，正如圖4A所描述。
之后，斜沉積上第二導(dǎo)電材料704(如圖700C)。
采用電子束或熱沉積將第二導(dǎo)電材料704沉積在一傾角為θ6的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層703上除了(d61和d62)部分外均沉積了一層薄薄的第二導(dǎo)電材料704。
太陽(yáng)能電池層703中(d61和d62)部分隨后被蝕刻掉。
如圖4A所述，該領(lǐng)域的專業(yè)人士能夠完全理解沉積法。
以第二導(dǎo)電材料704作為掩膜垂直蝕刻太陽(yáng)能電池層703(如圖700D)。
垂直蝕刻太陽(yáng)能電池層703的方法將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員所充分地了解，如圖4A所描述。
接著冶成第三導(dǎo)電材料705以使第一部分710中的第一導(dǎo)電材料702與第二部分720中的第二導(dǎo)電材料704電連接(如圖700E)。
冶成第三導(dǎo)電材料705的方法將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員所充分地了解，如圖4A所描述。
在本結(jié)構(gòu)，第三導(dǎo)電材料705與第一部分710中的第一導(dǎo)電材料702是直接接觸，以減小接觸阻抗。第二部分720中沉積在第一導(dǎo)電材料702上的第二導(dǎo)電材料704與第三導(dǎo)電材料705也是直接接觸，以減小接觸阻抗。
本結(jié)構(gòu)使電池單元300間電串聯(lián)成為可能。
圖7B是根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)具體實(shí)施例改進(jìn)后的的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖。
第一導(dǎo)電材料702以預(yù)定的間隔冶成在基底701預(yù)定的位置上(700A)。
第一導(dǎo)電材料702具有預(yù)定間隔，從而使得作為太陽(yáng)能電池部分的第一部分710及第二部分720被各自冶成。這里還提供了太陽(yáng)能電池第一部分710與第二部分720電串聯(lián)從而減小接觸阻抗的方法。
冶成第一部分710及第二部分720中的第一導(dǎo)電材料702，其形成過程將被本領(lǐng)域的專業(yè)人士所充分地了解，正如圖4.A所描述。
采用溶膠凝膠法和納米壓印或印刷法中的一種具有雙臺(tái)階的屬于第一部分710的第一導(dǎo)電材料702。
然后，冶成太陽(yáng)能電池層703(700B)。
冶成太陽(yáng)能電池層703的方法將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員所了解，正如圖4.A所描述。
然后，斜沉積第二導(dǎo)電材料704(700C)。
采用電子束或熱沉積將第二導(dǎo)電材料704沉積在一傾角為θ7的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層703上除了(d71，d72，和d73)部分外均沉積了一層薄薄的第二導(dǎo)電材料704。
太陽(yáng)能電池層703的(d71、d72，和d73)部分隨后被蝕刻掉。
沉積方法將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員所充分地了解，正如在圖4.A中所描述。
以第二導(dǎo)電材料704作為掩膜垂直蝕刻太陽(yáng)能電池層703。
垂直蝕刻太陽(yáng)能電池層的方法將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員所了解，正如圖4A所描述。
接著鍍上第三導(dǎo)電材料705，使得第一部分710中的第一導(dǎo)電材料702與第二部分720中的第二導(dǎo)電材料704電連接。
冶成第三導(dǎo)電材料705的方法將被本領(lǐng)域的專業(yè)人員所充分地了解，正如在圖4.A中所描述。
本結(jié)構(gòu)，第三導(dǎo)電材料705與第一部分710中的第一導(dǎo)電材料702是直接接觸，以減小接觸阻抗。第二部分720中沉積在第一導(dǎo)電材料702上的第二導(dǎo)電材料704與第三導(dǎo)電材料705也是直接接觸，以減小接觸阻抗。
本結(jié)構(gòu)使得電池單元300間電串聯(lián)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第五個(gè)具體實(shí)施例的透視式集成太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖。
第一導(dǎo)電材料802以預(yù)定間隔冶成在基底801預(yù)定的位置上。
基底801是一透明基底，第一導(dǎo)電材料802，是從含有鎳(Ni)，鉻(Cr)，鈦(Ti)，鎢(W)，銅(Cu)，銀(Ag)，鋁(Al)，and金(Au)族群中選出的任意一種金屬材料。.
在預(yù)定的間隔上冶成第二導(dǎo)電材料803。
在冶成第二導(dǎo)電材料803的過程中，基底801上形成很薄的第二導(dǎo)電材料803，采用印刷法在第二導(dǎo)電材料803上涂上一層抗蝕劑或聚合物，涂上抗蝕劑或聚合物后通過控制印刷上的抗蝕劑或聚合物的粘度可使第二導(dǎo)電材料803相互間隔地占據(jù)預(yù)定的位置。
涂完之后，以抗蝕劑和聚合物作為掩膜蝕刻掉第二導(dǎo)電材料903。之后，再除去抗蝕劑和聚合物。
印刷方法是一種運(yùn)用最簡(jiǎn)單的印刷設(shè)備和簡(jiǎn)便而廉價(jià)的工藝來(lái)涂敷抗蝕劑或聚合物薄膜的絲網(wǎng)印刷方法，或用來(lái)形成具有良好傾斜度樣品的凹印法。
使用各向異性或各向同性蝕刻法來(lái)蝕刻第二導(dǎo)電材料803。在各向同性方法中，第二層電材料803可以在兩邊形成彎曲和傾斜的表面，而且趨向越低側(cè)寬度越寬。在各向異性方法中，第二導(dǎo)電材料803可形成一個(gè)垂直于基底801的截面，或一個(gè)符合預(yù)設(shè)傾斜度的斜面。
除了上面描述的形成第二材料導(dǎo)電803的方法外，還有一種用光刻法來(lái)涂敷抗蝕劑，而不是用印刷法來(lái)涂敷聚合物。光刻技術(shù)基于光照時(shí)抗蝕劑會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)及性質(zhì)發(fā)生改變的原理。
在印刷法中使用的是含有導(dǎo)電膜制造原料(如油墨)的溶膠凝膠溶液，導(dǎo)電膜材料可直接涂在基底上，而不用基于印刷法或光刻法定模的抗蝕劑或聚合物。印刷法使在低溫過程直接形成帶狀的導(dǎo)電膜材料而不需要用掩膜的刻蝕過程成為可能。
如果上述提到的各種印刷方法都用來(lái)蝕刻第二導(dǎo)電材料803，高密度式樣印刷是可行的，薄膜具有很好的均勻性，過程也相對(duì)簡(jiǎn)單，而不必采用如傳統(tǒng)方法所用的昂貴的激光定模設(shè)備。因此，可降低制造成本。
蝕刻并成型第二導(dǎo)電材料803的技術(shù)已經(jīng)在韓國(guó)已申請(qǐng)專利，專利號(hào)為2005-0021771，題目為“用于集成薄膜太陽(yáng)能電池的透明電極，和具有透明電極的透明基底之結(jié)構(gòu)及制造方法”，這里透明電極指的是導(dǎo)電材料。
第二導(dǎo)電材料803是透明導(dǎo)電材料，其主要成分是從含有(ZnO)，(SnO2)和(ITO)族群中選出的一種。
第二導(dǎo)電材料803鍍?cè)陬A(yù)定的位置上，作為第一部分810及第二部分820，這樣810及820各自均形成了太陽(yáng)能電池。換句話說(shuō)，第一部分810及第二部分820中的太陽(yáng)能電池間電串聯(lián)，因此減小了接觸電阻。
之后，冶成太陽(yáng)能電池層804(800C)。
太陽(yáng)能電池可以是硅基底太陽(yáng)能電池，化合物基底的太陽(yáng)能電池，有機(jī)太陽(yáng)能電池或干染料敏化太陽(yáng)能電池中的一種或多種。
在這些太陽(yáng)能電池中，硅基底太陽(yáng)能電池是非晶硅a-Si:H單結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-Si:H或a-Si:H/a-Si:H/a-Si:H多結(jié)太陽(yáng)能電池，非晶硅-鍺單結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-SiGe:H雙結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H三結(jié)太陽(yáng)能電池和非晶硅/微晶(多晶)硅雙結(jié)太陽(yáng)能電池中的任意一種。
之后，斜沉積第三導(dǎo)電材料805(800D)。
運(yùn)用如電子束或熱沉積法傾斜沉積第三導(dǎo)電材料805。
第三層導(dǎo)電材料805推薦使用透明導(dǎo)電材料，而且至少是從含氧化鋅(ZnO)，(SnO2)，和氧化銦(ITO)族群中選出的一種。
因此，采用電子束或熱沉積將第三導(dǎo)電材料805沉積在一傾角為θ8a的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層804上除了一部分外均沉積了一層薄薄的第三導(dǎo)電材料805。
太陽(yáng)能電池層804上未被沉積的那部分隨后被蝕刻掉。
之后，斜沉積第四導(dǎo)電材料806(800E)采用如電子束或熱沉積法斜沉積第四導(dǎo)電材料806。
第四導(dǎo)電材料806推薦使用透明導(dǎo)電材料，而且至少是從(ZnO)，(SnO2)和(ITO)族群中選出的一種。
因此，采用電子束或熱沉積將第四導(dǎo)電材料806沉積在一傾角為θ8b的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層804上除了一部分外均沉積了一層薄薄的第四導(dǎo)電材料806。
太陽(yáng)能電池層804上未被沉積的那部分隨后被蝕刻掉。
用第三導(dǎo)電材料805及第四導(dǎo)電材料806作為掩膜，垂直地蝕刻太陽(yáng)能電池層804(如圖800F)推薦使用用如反應(yīng)離子蝕刻這樣的干蝕刻方法。
這種方法能使太陽(yáng)能電池層804不需要特殊的掩膜即可精確蝕刻，因此可以實(shí)現(xiàn)電池單元間的絕緣帶在數(shù)微米至數(shù)十微米之間。這樣，與傳統(tǒng)的基于等離子體化學(xué)蒸氣加工法及基于激光束的激光定膜法相比，其絕緣帶可減小數(shù)十乃至數(shù)百倍，從而可以使太陽(yáng)能電池的有效區(qū)域達(dá)到最大化。
接著鍍上第五導(dǎo)電材料807，使得第一部分810中的第一導(dǎo)電材料802與第二部分820中的第四導(dǎo)電材料806電連接。
金屬掩膜，噴墨，絲網(wǎng)印刷，納米壓印及沖壓中的任意一種方法均可用來(lái)成型第五導(dǎo)電材料807。
以成型的第一部分810中的第一導(dǎo)電材料802與第二導(dǎo)電材料803直接接觸，以減小接觸阻抗。第二部分820中沉積在第一導(dǎo)電材料802上的第三導(dǎo)電材料805與第五導(dǎo)電材料807也是直接接觸，以減小接觸阻抗。
本結(jié)構(gòu)使得電池單元300間得以電串聯(lián)。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第六個(gè)具體實(shí)施例的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的結(jié)構(gòu)及制造方法的橫截面圖。
第一導(dǎo)電材料902以預(yù)定間隔冶成在基底901預(yù)定的位置上。
基底901是一透明基底，第一導(dǎo)電材料902，是從含有鎳(Ni)，鉻(Cr)，鈦(Ti)，鎢(W)，銅(Cu)，銀(Ag)，鋁(Al)，and金(Au)族群中選出的任意一種金屬材料。
在預(yù)定間隔上形成第二導(dǎo)電材料903(900B)。
在冶成第二導(dǎo)電材料903的過程中，基底901上形成很薄的第二導(dǎo)電材料903，采用印刷法在第二導(dǎo)電材料903上涂上一層抗蝕劑或聚合物，涂上抗蝕劑或聚合物后通過控制印刷上的抗蝕劑或聚合物的粘度可使第二導(dǎo)電材料903相互間隔地占據(jù)預(yù)先設(shè)定的位置。
涂完之后，以抗蝕劑和聚合物作為掩膜蝕刻第二層導(dǎo)電材料903。之后，再除去抗蝕劑和聚合物。
印刷方法是一種運(yùn)用最簡(jiǎn)單的印刷設(shè)備和簡(jiǎn)便而廉價(jià)的工藝來(lái)涂敷抗蝕劑或聚合物薄膜的絲網(wǎng)印刷方法，或用來(lái)形成具有良好傾斜度樣品的凹印法。
使用各向異性或各向同性蝕刻法來(lái)刻蝕第二導(dǎo)電材料903。在各向同性方法中，第二導(dǎo)電材料903可以在兩邊形成彎曲和傾斜的表面，而且越趨向低側(cè)越寬。在各向異性方法中，第二導(dǎo)電材料903可形成一個(gè)垂直于基底901的截面，或一個(gè)符合預(yù)設(shè)傾斜度的斜面。
除了上面描述的形成第二材料導(dǎo)電的方法外，還有一種用光刻法來(lái)涂敷抗蝕劑，而不是用印刷法來(lái)涂敷聚合物。光刻技術(shù)基于光照時(shí)抗蝕劑會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)及性質(zhì)發(fā)生改變的原理。
在印刷法中使用的是含有導(dǎo)電膜制造原料(如油墨)的溶膠凝膠溶液，導(dǎo)電膜材料可直接涂在基底上而不用基于印刷法或光刻法定模的抗蝕劑或聚合物。印刷法使在低溫過程直接形成帶狀的導(dǎo)電膜材料而不需要用掩膜的刻蝕過程成為可能。
如果上述提到的各種印刷方法都用來(lái)蝕刻第二導(dǎo)電材料903，高密度式樣印刷是可行的，薄膜具有很好的均勻性，過程也相對(duì)簡(jiǎn)單，而不必采用如傳統(tǒng)方法所用的昂貴的激光定模設(shè)備。因此，可降低制造成本。
刻蝕及成型第二導(dǎo)電材料903的技術(shù)已經(jīng)在韓國(guó)已申請(qǐng)專利，專利號(hào)為2005-0021771，題目為“用于集成薄膜太陽(yáng)能電池的透明電極，和具有透明電極的透明基底之結(jié)構(gòu)及制造方法”，這里透明電極指的是導(dǎo)電材料。
第二導(dǎo)電材料903是透明導(dǎo)電材料，其主要成分是從含有氧化鋅(ZnO)，二氧化錫(SnO2)和氧化銦錫(ITO)族群中選出的一種。
把第二導(dǎo)電材料903鍍?cè)陬A(yù)定的位置上，形成了第一部分910及第二部分920，這樣910及920各自均形成了太陽(yáng)能電池。換句話說(shuō)，太陽(yáng)能電池第一部分910及第二部分920間串聯(lián)，因此減小了接觸電阻。
之后蝕刻太陽(yáng)能電池層904(900C)。
太陽(yáng)能電池可以是硅基底太陽(yáng)能電池，化合物基底的太陽(yáng)能電池，有機(jī)太陽(yáng)能電池或干染料敏化太陽(yáng)能電池中的一種或多種。
在這些太陽(yáng)能電池中，硅基底太陽(yáng)能電池是非晶硅a-Si:H單結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-Si:H或a-Si:H/a-Si:H/a-Si:H多結(jié)太陽(yáng)能電池，非晶硅-鍺單結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-SiGe:H雙結(jié)太陽(yáng)能電池，a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H三結(jié)太陽(yáng)能電池和非晶硅/微晶(多晶)硅雙結(jié)太陽(yáng)能電池中的任意一種。
然后斜沉積第三導(dǎo)電材料905(900D)。
采用如電子束或熱沉積的沉積法斜沉積第三導(dǎo)電材料905。
第三層導(dǎo)電材料905推薦使用透明導(dǎo)電材料，而且至少是從含有ZnO，SnO2及ITO的族群中選出的一種。
因此，采用電子束或熱沉積將第三導(dǎo)電材料905沉積在一傾角為θ9a的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層904上除了一部分(d1)外均沉積了一層薄薄的第三導(dǎo)電材料905。而太陽(yáng)能電池層904上的這一部分(d1)隨后被蝕刻掉了。
以第三導(dǎo)電材料905作為掩膜，垂直蝕刻太陽(yáng)能電池層904(900E)。
推薦使用如反應(yīng)離子蝕刻這樣的干蝕刻方法。
這種方法可以使太陽(yáng)能電池層904被精確蝕刻而不需要特殊的掩膜，因此可以實(shí)現(xiàn)電池單元間的絕緣帶在數(shù)微米至數(shù)十微米之間。這樣，與傳統(tǒng)的基于等離子體的化學(xué)蒸氣加工法及基于激光束的激光定膜法相比，其絕緣帶可減小數(shù)十乃至數(shù)百倍，從而可使太陽(yáng)能電池的有效區(qū)域達(dá)到最大化。
接著斜蝕刻第四導(dǎo)電材料906，以將第一部分910中的第一導(dǎo)電材料902與第二部分920中的第三導(dǎo)電材料905連接起來(lái)。
接著將第四層導(dǎo)電材料906傾斜地鍍上，以將第一部分910中的第一層導(dǎo)電材料902與第二部分920中的第三層導(dǎo)電材料905連接起來(lái)。
采用如電子束或熱沉積的沉積法斜沉積第四導(dǎo)電材料906。
第四導(dǎo)電材料906推薦使用透明的導(dǎo)電材料，而且至少是從含有ZnO，SnO2及ITO族群中選出的一種。
因此，采用電子束或熱沉積將第四導(dǎo)電材料906沉積在一傾角為θ9b的斜面上時(shí)，沉積的直線性使得太陽(yáng)能電池層904上除了一部分外均沉積了一層薄薄的第四導(dǎo)電材料906。
本結(jié)構(gòu)使得一電池單元300間相互得以電串聯(lián)。
如上所述，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)之一是透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池中電池單元間的絕緣帶與傳統(tǒng)方法激光式和化學(xué)蒸氣加工法制作的相比減小了數(shù)十乃至數(shù)百倍，因此，使得太陽(yáng)能電池的有效區(qū)域達(dá)到最大化并提高了太陽(yáng)能電池中電池單元的性能。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之二是不需要精確地控制單元的位置即可形成自組裝，在加工透明電極時(shí)不用采用激光和精確定位控制系統(tǒng)而完成刻蝕，從而降低了制造成本。因?yàn)樾纬赏该麟姌O后的所有過程均是在真空狀態(tài)下完成的，從而保證電池單元與大氣接觸時(shí)其性能不受影響。
顯然，本發(fā)明可以用很多方式改變，而這些改變都不會(huì)背離本發(fā)明的技術(shù)方案和范圍，所有這些修改都包含在本發(fā)明申請(qǐng)的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于它包括冶成第一導(dǎo)電材料使之與透明基底相分離并呈帶狀，從而使第一導(dǎo)電材料包含一個(gè)預(yù)定空間以使光能夠直接穿過透明基底；冶成一太陽(yáng)能電池層；斜沉積第二導(dǎo)電材料，然后用該第二導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于該第一導(dǎo)電材料通過位于該電池單元邊界面上的預(yù)定間隔而延展。
3.如權(quán)利要求1所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池的制造方法，其特征在于該預(yù)定空間呈六邊形。
4.一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于它可通過權(quán)利要求1所述的方法制造出來(lái)。
5.一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于，它包括在透明基底上冶成一帶狀的第一導(dǎo)電材料；冶成一相分開的并呈帶狀的第二導(dǎo)電材料層，使之與任一太陽(yáng)能電池毗連的第一導(dǎo)電材料層的一部分相電連，從而形成一個(gè)預(yù)定距離空間；冶成一太陽(yáng)能電池層，斜沉積第三導(dǎo)電材料；用第三導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池層；冶成第四導(dǎo)電材料層并使其通過第三導(dǎo)電材料層與第一導(dǎo)電材料層電串聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于該第二導(dǎo)電材料是一種透明導(dǎo)電材料。
7，如權(quán)利要求5所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于其中第二導(dǎo)電材料的冶制與成型還包括一個(gè)步驟，即在第一導(dǎo)電材料層之上冶成第二導(dǎo)電材料的虛擬模型，從而使第一導(dǎo)電材料與第二導(dǎo)電材料之間存留一定空間。
8.一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于其步驟包括于透明基底上冶成一相分開并呈帶狀的第導(dǎo)電材料層，從而形成一個(gè)預(yù)定分離空間；冶成一相分開并呈帶狀的第二導(dǎo)電材料層，使之與任何一個(gè)太陽(yáng)能電池毗連的第一導(dǎo)電材料層的一部分相電連，從而形成一定預(yù)定分離空間；冶成一太陽(yáng)能電池層；斜沉積第三導(dǎo)電材料；用第三導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池層；冶成第四導(dǎo)電材料層并使其通過第三導(dǎo)電材料層與第二導(dǎo)電材料層相電連。
9.如權(quán)利要求8所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于該第一導(dǎo)電材料層是一種透明導(dǎo)電材料。
10.一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于其步驟包括于透明基底上冶成一相分開的并呈帶狀的第一導(dǎo)電材料層，從而形成一個(gè)預(yù)定分離空間；冶成一太陽(yáng)能電池層；斜沉積第二導(dǎo)電材料；用第二導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池層；冶成第三導(dǎo)電材料層并使其通過第二導(dǎo)電材料層與第一導(dǎo)電材料層相電連。
11.如權(quán)利要求10所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于該第一導(dǎo)電材料層是一種透明導(dǎo)電材料。
12.如權(quán)利要求10所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于該第一導(dǎo)電材料層的冶制與成型還包括一局部臺(tái)階。
13.如權(quán)利要求10所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于冶成該臺(tái)階可以壓紋和雕刻中任一方法。
14.如權(quán)利要求10所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于冶成該臺(tái)階可使用溶膠-凝膠方法和納米烙印方法或印刷方法中任一方法。
15.一種電串聯(lián)的透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元的制造方法，其特征在于其步驟包括于透明基底上冶成一相分開并呈帶狀的第一導(dǎo)電材料；冶成一相分開的并呈帶狀的第二導(dǎo)電材料層，使之與任何一個(gè)太陽(yáng)能電池毗連的第一導(dǎo)電材料層的一部分相電連，從而形成一定預(yù)定分離空間；冶成一太陽(yáng)能電池層；斜沉積第三導(dǎo)電材料；斜沉積第四導(dǎo)電材料；用第三和第四導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池層；冶成第五導(dǎo)電材料層并使其通過第三導(dǎo)電材料層與第一導(dǎo)電材料層相電連。
16.如權(quán)利要求15所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于該第二導(dǎo)電材料是一種透明導(dǎo)電材料。
17.一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于其步驟包括于透明基底上冶成一相分開并呈帶狀的第一導(dǎo)電材料；冶成一相分開并呈帶狀的第二導(dǎo)電材料層，使之與任何一個(gè)太陽(yáng)能電池毗連的第一導(dǎo)電材料層的一部分相電連，從而形成預(yù)定分離空間；冶成一太陽(yáng)能電池層；斜沉積第三導(dǎo)電材料；用第三導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池層；斜沉積第四導(dǎo)電材料，并通過第三導(dǎo)電材料層與第一導(dǎo)電材料層相電連。
18.如權(quán)利要求17所述的一種透視式集成薄膜太陽(yáng)能電池單元間電串聯(lián)的方法，其特征在于該第二導(dǎo)電材料是一種透明導(dǎo)電材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種透視式集成太陽(yáng)能電池及其制造方法，其步驟包括冶成一個(gè)相分開并呈帶狀的第一導(dǎo)電材料并置于透明基底之上，以使第一導(dǎo)電材料包含一個(gè)預(yù)定空間以供光線可直接穿過該透明基底；冶成一太陽(yáng)能電池(半導(dǎo)體)層，斜沉積第二導(dǎo)電材料并用該第二導(dǎo)電材料層作為掩膜蝕刻該太陽(yáng)能電池層；按照本步驟就可以制成透視式集成太陽(yáng)能電池。本發(fā)明還同時(shí)涉及其電池單元間電串聯(lián)的方法，工藝簡(jiǎn)單，制作容易，成本低，具有廣泛市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)H01L27/15GK1983567SQ20061016585
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者林宏樹, 權(quán)圣源, 郭中煥, 樸相一, 梁智煥, 金相桓, 李裕進(jìn), 申鎮(zhèn)國(guó) 申請(qǐng)人:韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院