專利名稱：薄膜太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽能發(fā)電系統(tǒng)作為保護(hù)21世紀(jì)的地球環(huán)境免受因化石能量的燃燒引起的CO2 氣體的增加的影響的干凈能量而受到期待，其生產(chǎn)量在世界上爆發(fā)性地增加。因此，在世界上發(fā)生硅晶片不足的情況。因此，近年來，不受到硅晶片的供給量的限制的由薄膜構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換層(半導(dǎo)體層)的薄膜太陽能電池的生產(chǎn)量急速增加。在薄膜太陽能電池中，在一米見方左右的大面積的基板之上，通過濺鍍法、蒸鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition :化學(xué)氣相沉積)法等直接形成薄膜的透明電極、光電轉(zhuǎn)換層以及金屬電極。但是，由于電極、特別是透明電極的電阻率高，因此一般設(shè)為如下結(jié)構(gòu)將大面積基板整面分割為多個(gè)單位太陽能電池單元，并且依次串聯(lián)連接，由此限制電流量的同時(shí)提高電壓來取出能量。另外，提出了如下構(gòu)造的薄膜太陽能電池(例如參照專利文獻(xiàn)I):將分割單位單元的劃線道(scribe line)全部彎曲成三角波形狀來形成，并且使相鄰的劃線道錯(cuò)開半波長，由此使相鄰的劃線道的間隔相互反復(fù)擴(kuò)大和縮小。劃線道的間隔縮小，透明電極的距離變短，使大部分電流流過電阻變小的部分，由此減少整體的電阻損耗。專利文獻(xiàn)I :日本專利第3172369號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題可是，一般，使用于薄膜太陽能電池的、構(gòu)成光入射側(cè)的透明電極的透明導(dǎo)電材料薄膜的薄膜電阻高，當(dāng)電流在該透明電極中流過長距離時(shí)，由于其焦耳損耗而導(dǎo)致發(fā)電效率降低。因此，為了使電流路徑變短，具有一個(gè)光電轉(zhuǎn)換層的單位太陽能電池單元的寬度一般限制在4 20mm。另外，即使如專利文獻(xiàn)I那樣使單位單元的寬度擴(kuò)大和縮小并使大部分電流流過透明電極中的電流路徑短的部分來減少整體的電阻損耗，也存在如下等缺點(diǎn)與用相互平行的劃線道形成單位單元的情況相比，在單位單元的寬度擴(kuò)大的部分，有時(shí)透明電極中的電流路徑變長；電流集中于使劃線道彎曲成三角波形上時(shí)的頂點(diǎn)附近，在電流集中的部分， 電場強(qiáng)度變高，因此焦耳損耗變大；在如專利文獻(xiàn)I那樣設(shè)為使單位單元的寬度擴(kuò)大和縮小那樣的形狀的情況下，必須將單位單元的最小寬度設(shè)為正值，因此與用相互平行的劃線道形成單位單元的情況相比，不能使劃線道的彎曲太大。本發(fā)明是鑒于上述情況完成的，其目的在于得到一種如下薄膜太陽能電池及其制造方法在基板之上形成有包括透明電極、光電轉(zhuǎn)換層以及金屬電極的層疊體的薄膜太陽能電池中，與以往相比能夠抑制透明電極中的焦耳損耗來改善發(fā)電效率。用于解決問題的方案
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所涉及的薄膜太陽能電池在基板之上具有利用透明導(dǎo)電性材料形成的第一電極層、光電轉(zhuǎn)換層以及反射光的包含導(dǎo)電性材料的第二電極層，具有多個(gè)通過槽被分割為多個(gè)的單位單元，在形成于上述光電轉(zhuǎn)換層的槽內(nèi)，上述第二電極層與相鄰的單位單元的第一電極層相連接，從而多個(gè)上述單位單元電串聯(lián)連接，該薄膜太陽能電池的特征在于，至少一個(gè)上述單位單元的兩側(cè)的上述槽形成為夾在上述槽間的上述單位單元在規(guī)定方向上具有固定的寬度來蛇行，并且上述槽具有在沿上述規(guī)定方向平行移動(dòng)的情況下重合的同一形狀。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，將至少一個(gè)單位太陽能電池單元兩側(cè)的槽形成為夾在槽間的單位太陽能電池單元在規(guī)定方向上具有固定寬度來蛇行，并且形成為具有在沿規(guī)定方向平行移動(dòng)的情況下重合的同一形狀，因此與使單元寬度相同來用直線的劃線道分離太陽能電池單元間的情況相比，能夠使一部分區(qū)域中的電流路徑變短。其結(jié)果，具有如下效果抑制各單位太陽能電池單元的透明電極中的焦耳損耗，與以往相比能夠改善發(fā)電效率。另外，具有如下等很多優(yōu)點(diǎn)不存在與用相互平行的直線的劃線道形成單位單元的情況相比透明電極中的電流路徑變長的部分；與專利文獻(xiàn)I相比，能夠抑制電流向劃線道的彎曲點(diǎn)附近的集中量，因此能夠降低由于電流集中而導(dǎo)致的電場強(qiáng)度的變高所引起的焦耳損耗；能夠使劃線道與專利文獻(xiàn)I相比更大地彎曲。


圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的一例的俯視圖。圖2是圖I的A-A線上的局部截面圖。圖3-1是示意性地表示實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的制造方法的過程的一例的截面圖(之一)。圖3-2是示意性地表示實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的制造方法的過程的一例的截面圖(之二)。圖3-3是示意性地表示實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的制造方法的過程的一例的截面圖(之三)。圖3-4是示意性地表示實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的制造方法的過程的一例的截面圖(之四)。圖3-5是示意性地表示實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的制造方法的過程的一例的截面圖(之五)。圖3-6是示意性地表示實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的制造方法的過程的一例的截面圖(之六)。圖4是示意性地表示實(shí)施方式I的劃線道的形狀的一例的圖。圖5是示意性地表示與平行四邊形的區(qū)域?qū)?yīng)的透明電極層中的電流的流動(dòng)情形的圖。圖6是分別以L和D將設(shè)為0 = /4、L/D = 2的情況下的dS/dx與x之間的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的圖表。圖7是示意性地表示與平行四邊形的區(qū)域?qū)?yīng)的透明電極層中的電流的流動(dòng)情形的圖。圖8是分別以L和D將設(shè)為0 = /4、L/D = 1/3的情況下的dS/dx與x之間的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的圖表。圖9是表示改變了 L/D和0時(shí)使劃線道彎曲的情況和未彎曲的情況下的焦耳損耗的比J/J。的關(guān)系的一例的圖。圖10是表示實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)的其它例的俯視圖。圖11是表示實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)的其它例的俯視圖。圖12是表示實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的其它例的俯視圖。圖13是示意性地表示專利文獻(xiàn)I的薄膜太陽能電池的構(gòu)造的俯視圖。圖14是示意性地表示專利文獻(xiàn)I的劃線道的形狀的一例的圖。圖15是示意性地表示與專利文獻(xiàn)I的薄膜太陽能電池的梯形區(qū)域?qū)?yīng)的透明電極層中的電流的流動(dòng)情形和與實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的平行四邊形區(qū)域?qū)?yīng)的透明電極層中的電流的流動(dòng)情形之間的比較的圖。圖。
圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的薄膜太陽能電池的一例的俯視圖。
圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的薄膜太陽能電池的一例的俯視圖。
圖18是示意性地表示從圖17的薄膜太陽能電池取出電流的結(jié)構(gòu)的一例的俯視
(附圖標(biāo)記說明)
I :薄膜太陽能電池；2 :劃線道；3 :單位太陽能電池單元；4 :電流取出部；5 :集電電極；6 :匯流布線；7 :連接部；10 :絕緣透光性基板；11 :表面電極層；12 :光電轉(zhuǎn)換層；13 中間導(dǎo)電體層；14 :背面電極層；21 :第一劃線道；22 :第二劃線道；23 :第三劃線道。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的薄膜太陽能電池及其制造方法。此外，并不是通過這些實(shí)施方式來限定本發(fā)明。另外，在以下實(shí)施方式中使用的薄膜太陽能電池的截面圖是示意性的，層的厚度與寬度的關(guān)系、各層的厚度的比率等與實(shí)際不同。實(shí)施方式I.圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的薄膜太陽能電池的一例的俯視圖。實(shí)施方式I 的薄膜太陽能電池I通過在長方形狀的絕緣透光性基板10之上將多個(gè)單位太陽能電池單元3串聯(lián)連接來集成化，由此作為整體發(fā)揮薄膜太陽能電池模塊的功能。而且，被引導(dǎo)到兩端的電流取出部4的電流被取出到外部。在此，在各單位太陽能電池單元3之間以及單位太陽能電池單元3與電流取出部4之間，通過作為分離槽的劃線道2進(jìn)行分離，該劃線道2的形狀為相對于絕緣透光性基板10的端面傾斜的線段的組合周期性地反復(fù)的彎曲的形狀， 而且相鄰的劃線道2彼此大致平行地配置。此外，單位太陽能電池單元3具有如下形狀與相鄰的劃線道2的間隔相比，沿劃線道2的方向成為長度的方向。另外，劃線道2中的彎曲部在長度方向(longitudinal direction)上的位置在任一劃線道2中都設(shè)定為大致相同的位置。也就是說，單位太陽能電池單元3的兩側(cè)的分離槽(劃線道2)被設(shè)為在沿著長方形狀的絕緣透光性基板10的一邊的方向上平行移動(dòng)的情況下相重合的、相同的蛇行形狀。由此，夾在分離槽間的單位太陽能電池單元3被設(shè)為以沿絕緣透光性基板10的一邊的方向上的寬度大致固定的方式蛇行的形狀。另外，如果用其它表現(xiàn)方式，則在將分離槽設(shè)為波形狀的情況下，多個(gè)波成為在波的振幅方向上平行排列的形狀使得成為大致同一間隔且相同相位的波。此外，在此，將絕緣透光性基板10的形狀設(shè)為長方形狀，但是不限于長方形，也可以是其它形狀。在該情況下，只要設(shè)為單位太陽能電池單元3的兩側(cè)的分離槽在沿特定方向平行移動(dòng)時(shí)相重合的位置關(guān)系即可。圖2是圖I的A-A線上的局部截面圖。如該圖所示，薄膜太陽能電池I在絕緣透光性基板10之上依次層疊有表面電極層11、光電轉(zhuǎn)換層12、中間導(dǎo)電體層13以及背面電極層14，通過設(shè)置于規(guī)定的位置的劃線道2形成單位太陽能電池單元3和電流取出部4。電極取出部4是為了將外部的布線與薄膜太陽能電池I進(jìn)行連接以將在薄膜太陽能電池I中產(chǎn)生的電流取出到外部而設(shè)置的。例如，電流取出部4的背面電極層14與向外部取出電流的未圖示的匯流布線相連接。此外，電流取出部4的光電轉(zhuǎn)換層12對發(fā)電沒有貢獻(xiàn)。在此,作為絕緣透光性基板10,能夠使用白板玻璃(white plate glass)等高光透過率的玻璃材料、聚酰亞胺等透光性的有機(jī)薄膜材料。另外，表面電極層11只要是具有光透過性的透明導(dǎo)電膜即可，能夠使用氧化鋅(ZnO)、氧化銦錫(Indium Tin Oxide,以下稱為 IT0)、氧化錫(SnO2)等透明導(dǎo)電性氧化膜、作為摻雜劑使用從鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)U (B)、 乙(Y)、娃(Si)、錯(cuò)(Zr)、鈦(Ti)、氟(F)、氮(N)等選擇的至少一種以上的元素的ZnO 膜、ITO膜、SnO2膜等。另外，作為表面電極層11，也可以是層疊這些膜來形成的透明導(dǎo)電性膜。并且，表面電極層11優(yōu)選具有在表面形成有凹凸的表面紋理構(gòu)造。該紋理構(gòu)造具有使入射的太陽光散射來提高光電轉(zhuǎn)換層12中的光利用效率的功能。光電轉(zhuǎn)換層12具有pn結(jié)或pin結(jié)，將利用入射的光進(jìn)行發(fā)電的薄膜半導(dǎo)體層層疊I層以上來構(gòu)成。作為這種光電轉(zhuǎn)換層12，能夠使用非晶硅層、微晶硅層、氫化非晶硅鍺層、微晶硅鍺層等半導(dǎo)體層、或者這些半導(dǎo)體層的層疊體。另外，在層疊多個(gè)薄膜半導(dǎo)體層來構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換層12的情況下，也可以在不同的薄膜半導(dǎo)體層間插入由Sn02、ZnO、ITO等導(dǎo)電性氧化物材料或在這些導(dǎo)電性氧化物材料中添加金屬而成的材料、或從P型氫化晶體硅、i型氫化晶體硅、n型氫化晶體硅、p型氫化非晶硅氧化物、i型氫化非晶硅氧化物、n型氫化非晶硅氧化物、p型氫化微晶硅氧化物、i型氫化微晶硅氧化物、n型氫化微晶硅氧化物、p型氫化微晶碳化硅、i型氫化微晶碳化硅、n 型氫化微晶碳化硅中選擇的至少一種以上的材料構(gòu)成的中間層，來改善不同的薄膜半導(dǎo)體層間的電、光學(xué)連接。中間導(dǎo)電體層13例如能夠使用由Sn02、ZnO、ITO等導(dǎo)電性氧化物材料、或在這些導(dǎo)電性氧化物材料中添加金屬而成的材料、或從P型氫化晶體硅、i型氫化晶體硅、n型氫化晶體硅、P型氫化非晶硅氧化物、i型氫化非晶硅氧化物、n型氫化非晶硅氧化物、p型氫化微晶硅氧化物、i型氫化微晶硅氧化物、n型氫化微晶硅氧化物、p型氫化微晶碳化硅、i型氫化微晶碳化硅、n型氫化微晶碳化硅中選擇的至少一種以上的材料構(gòu)成的透明導(dǎo)電性膜。作為背面電極層14，能夠使用銀(Ag)、Al、Ti、金(Au)、銅(Cu)、釹(Nd)、鉻(Cr) 等兼?zhèn)涓邔?dǎo)電性和光反射性的金屬材料、或者這些金屬材料的混合物。另外，既可以將由這些材料構(gòu)成的層作為單層使用，也可以層疊來使用。并且，也可以在與中間導(dǎo)電體層13的界面部使用上述材料來形成層，進(jìn)一步在其上層疊由導(dǎo)電性膏劑等光反射性低的材料構(gòu)成的層。圖I中示出的劃線道2實(shí)際上由將表面電極層11進(jìn)行分離的第一劃線道21、將光電轉(zhuǎn)換層12與中間導(dǎo)電體層13進(jìn)行分離的第二劃線道22、將光電轉(zhuǎn)換層12、中間導(dǎo)電體層13以及背面電極層14進(jìn)行分離的第三劃線道23構(gòu)成。在圖2所示的薄膜太陽能電池I的截面中，被相鄰的劃線道2夾著的區(qū)域作為單位太陽能電池單元3對發(fā)電做出貢獻(xiàn)。另外，單位太陽能電池單元3具有與相鄰的單位太陽能電池單元3串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)，因此使得相鄰的單位太陽能電池單元3間的表面電極層 11彼此、光電轉(zhuǎn)換層12與中間導(dǎo)電體層13彼此、背面電極層14彼此不連接，并且將本單位太陽能電池單元3的表面電極層11與在一側(cè)相鄰的單位太陽能電池單元3的背面電極層 14進(jìn)行電連接，將本單位太陽能電池單元3的背面電極層14與在另一側(cè)相鄰的單位太陽能電池單元3的表面電極層11進(jìn)行電連接。具體地說，在圖2中，在某一單位太陽能電池單元3中，表面電極層11與在左側(cè)相鄰的單位太陽能電池單元3的背面電極層14相連接，背面電極層14與在右側(cè)相鄰的單位太陽能電池單元3的表面電極層11相連接。因此，通過第一劃線道21和第三劃線道23確保相鄰的單位太陽能電池單元3間的絕緣，用第二劃線道22使表面電極層11與背面電極層14相接觸，由此，相鄰的單位太陽能電池單元3串聯(lián)連接來作為太陽能電池模塊發(fā)揮功能。在此，說明這種構(gòu)造的薄膜太陽能電池I的動(dòng)作的概要。當(dāng)從絕緣透光性基板10 的背面(未形成單位太陽能電池單元3的一側(cè)的面)入射太陽光時(shí)，在光電轉(zhuǎn)換層12內(nèi)生成自由載流子。所生成的自由載流子通過由光電轉(zhuǎn)換層12的p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層形成的內(nèi)置電場進(jìn)行輸送，從而產(chǎn)生電流。各單位太陽能電池單元3中產(chǎn)生的電流經(jīng)由被埋入第二劃線道22內(nèi)的背面電極層14而流入相鄰的單位太陽能電池單元3，生成薄膜太陽能電池模塊整體的發(fā)電電流。接著，說明薄膜太陽能電池的制造方法。圖3-廣圖3-6是示意性地表示實(shí)施方式 I的薄膜太陽能電池的制造方法的過程的一例的截面圖。首先，如圖3-1所示，通過濺射法或CVD法等成膜法在絕緣透光性基板10的上表面形成表面電極層11。在形成表面電極層 11之后，也可以使用利用溶劑的濕蝕刻法、等離子體蝕刻法形成表面紋理構(gòu)造。接著，如圖3-2所示，通過激光加工法形成將表面電極層11進(jìn)行分離的第一劃線道21。該第一劃線道21與圖I所示的劃線道2同樣地在俯視觀察時(shí)具有彎曲形狀，在特定方向上隔著規(guī)定的間隔而形成。此外，相鄰的第一劃線道21具有相同的彎曲形狀，最好設(shè)為相互平行使得與特定方向垂直的方向上的彎曲部的位置相同。為了形成第一劃線道21，例如在激光加工裝置的XY臺(tái)上載置絕緣透光性基板10，在激光加工過程中使其沿 XY方向移動(dòng)，由此能夠得到所期望的彎曲形狀。另外，除此之外，也可以通過振鏡式掃描 (galvanometer scanning)使激光束掃描XY面內(nèi)的任意位置，由此形成具有所期望的彎曲形狀的第一劃線道21,還可以將僅沿一個(gè)方向移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)和只能掃描一個(gè)方向的激光器進(jìn)行組合，以相互移動(dòng)的方向不相同的方式進(jìn)行配置并使各自進(jìn)行同步，由此形成具有所期望的彎曲形狀的第一劃線道21。在該激光加工之后，也可以為了去除加工殘?jiān)?、通過激光形成的變質(zhì)層(altered layer)而進(jìn)行清洗。之后，如圖3-3所示，通過CVD法在形成有第一劃線道21的表面電極層11之上形成光電轉(zhuǎn)換層12，進(jìn)一步通過濺射法或CVD法形成中間導(dǎo)電體層13。接著，如圖3-4所示， 與第一劃線道21同樣地通過激光加工法形成將中間導(dǎo)電體層13與光電轉(zhuǎn)換層12進(jìn)行分離的第二劃線道22。此外，該第二劃線道22與第一劃線道21同樣地在俯視觀察時(shí)具有彎曲形狀，在特定方向上隔著規(guī)定的間隔而形成。另外，該第二劃線道22形成在與第一劃線道21不重疊的位置。在該激光加工之后，也可以為了去除加工殘?jiān)?、通過激光形成的變質(zhì)層而進(jìn)行清洗。之后，如圖3-5所示，通過濺射法在形成有第二劃線道22的中間導(dǎo)電體層13之上形成背面電極層14。此時(shí)，背面電極層14被埋入第二劃線道22。接著，如圖3-6所示，與第一劃線道21同樣地通過激光加工法形成將背面電極層14、中間導(dǎo)電體層13以及光電轉(zhuǎn)換層12進(jìn)行分離的第三劃線道23。此外，該第三劃線道23與第一劃線道21同樣地在俯視觀察時(shí)具有彎曲形狀，隔著規(guī)定的間隔而形成。另外，該第三劃線道23形成在與第一劃線道21及第二劃線道22不重疊的位置。在該激光加工之后，也可以為了去除加工殘?jiān)?、通過激光形成的變質(zhì)層而進(jìn)行清洗。通過以上，制造出圖I和圖2所示的薄膜太陽能電池。下面，說明實(shí)施方式I的劃線道2的形狀。圖4是示意性地表示實(shí)施方式I的劃線道的形狀的一例的圖。在該圖中，將紙面內(nèi)的左右方向設(shè)為與圖I的絕緣透光性基板10 的上邊及下邊的延伸方向?qū)?yīng)的X方向，將與該X方向垂直的紙面內(nèi)的方向設(shè)為與絕緣透光性基板10的右邊及左邊的延伸方向?qū)?yīng)的Y方向。如該圖所示，當(dāng)將劃線道2相對于X方向的交叉角度設(shè)為0時(shí)，將具有角度0的傾斜度的線段和具有角度-e的傾斜度的線段交替地連接來構(gòu)成劃線道2，在圖4中，劃線道呈羊腸小道狀(鋸齒狀)。在此，將相鄰的劃線道2間的X方向上的間隔設(shè)為D，將一條劃線道2上的相鄰的彎曲點(diǎn)R間的Y方向上的間隔設(shè)為L。單位太陽能電池單元3通過如下線段被分割為底邊D、高度L的平行四邊形的區(qū)域31 :將相鄰的兩條劃線道2的相同相位的彎曲點(diǎn)R間連接的X方向的線段；將與該彎曲點(diǎn)R相鄰的、相鄰的兩條劃線道2的相同相位的彎曲點(diǎn)R間連接的X方向的線段；由將這兩個(gè)線段的彎曲點(diǎn)R間連接的劃線道2構(gòu)成的兩條線段?？疾煸撈叫兴倪呅?1的區(qū)域內(nèi)的電流的方向?？紤]區(qū)域31的平行四邊形的底邊D與高度L滿足下式⑴的關(guān)系式的情況。圖 5是示意性地表示與平行四邊形的區(qū)域?qū)?yīng)的透明電極層中的電流的流動(dòng)情形的圖。實(shí)際上，電流集中于彎曲點(diǎn)附近，電流路徑不是直線而擴(kuò)展彎曲，因此以下始終是近似計(jì)算。[式I]L/D ^ sin 9 cos 9... (I)在滿足(I)式的關(guān)系的情況下，如圖5所示，區(qū)域31通過從平行四邊形的一個(gè)彎曲點(diǎn)R向構(gòu)成對置的劃線道2的邊所引的垂線h被二分割為區(qū)域311和區(qū)域312。在區(qū)域 311內(nèi)的各點(diǎn)處，電流在離劃線道2的最短距離的與向劃線道2所引的垂線h平行的方向 41流動(dòng)。另一方面，從區(qū)域312內(nèi)的各點(diǎn)起，將各點(diǎn)與作為垂線h的起點(diǎn)的彎曲點(diǎn)R連接的線段成為最短距離，電流流向朝向該彎曲點(diǎn)R的方向42。在滿足⑴式的條件時(shí)，當(dāng)將區(qū)域31中離劃線道的距離為X和x+dx的范圍的面積設(shè)為dS時(shí)，dS/dx能夠利用下式(2)、(3)來表示。[式2]dS/dx = L/sin 0 _x {I/tan 0-(3i/2-0)}(O^x^D* sin 9 時(shí))...(2)
[式 3]
圖6是分別以L和D將設(shè)為0 = /4、L/D = 2的情況下的dS/dx與x之間的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的圖表。在該圖中，橫軸是以劃線道2間的距離D將區(qū)域31內(nèi)的各位置離劃線道2的距離X進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的，縱軸是以彎曲點(diǎn)R間的Y方向上的距離L將面積 S相對于距離X的變化率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的。在不使劃線道2如圖I所示那樣彎曲而通過與絕緣透光性基板10的邊平行的直線進(jìn)行了切割的情況下，dS/dx與X的關(guān)系如下式⑷所示那樣成為用圖6的虛線表示的不依賴于距離X的直線(與橫軸平行的直線)。[式4]dS/dx = L... (4)另外，在使劃線道2如圖I所示那樣彎曲的情況下，dS/dx與X的關(guān)系成為用實(shí)線表示的曲線。當(dāng)比較兩者時(shí)，通過使劃線道2彎曲，與將劃線道2設(shè)為直線的情況相比，離劃線道2的距離短的區(qū)域51的比例增加，離劃線道2的距離長的區(qū)域52的比例變小。其結(jié)果，作為整體，離劃線道2的距離短的區(qū)域的比例增加，電流路徑變短，與將劃線道2設(shè)為直線的情況相比，能夠降低焦耳損耗。接著，考慮區(qū)域31的平行四邊形的底邊D與高度L滿足下式(5)的關(guān)系式的情況。 圖7是示意性地表示與平行四邊形的區(qū)域?qū)?yīng)的透明電極層中的電流的流動(dòng)情形的圖。此處也是實(shí)際上電流集中于彎曲點(diǎn)附近，電流路徑不是直線而擴(kuò)展彎曲，因此以下始終是近似計(jì)算。[式5]L/D < sin 9 cos 9... (5)在滿足(5)式的關(guān)系的情況下，如圖7所示，區(qū)域31通過如下線被三分割為區(qū)域 313、區(qū)域314以及區(qū)域315 :從平行四邊形的一個(gè)彎曲點(diǎn)R向構(gòu)成對置的劃線道2的邊的延長線上所引的垂線h ;將引垂線h的彎曲點(diǎn)R和與該彎曲點(diǎn)R對置的彎曲點(diǎn)R之間連接的對角線m。在區(qū)域313內(nèi)的各點(diǎn)處，電流流向與向劃線道2的延長線上所引的垂線h平行的方向43。另一方面，在區(qū)域314內(nèi)和區(qū)域315內(nèi)的各點(diǎn)處，電流流向朝向引垂線h的彎曲點(diǎn)R的方向44、45。在滿足(5)式的條件時(shí)，當(dāng)將區(qū)域31中離劃線道2的距離為X和x+dx的范圍的面積設(shè)為dS時(shí)，dS/dx能夠利用下式(6廣(8)來表示。[式6]dS/dx = L/sin 0 _x {I/tan 0-(ji/2-0)}(0 ^ x ^ D sin 9 時(shí))...(6)[式7]
[式8]
權(quán)利要求
1.一種薄膜太陽能電池，在基板之上具有利用透明導(dǎo)電性材料形成的第一電極層、光電轉(zhuǎn)換層以及反射光的包含導(dǎo)電性材料的第二電極層，具有多個(gè)通過槽被分割為多個(gè)的單位單元，在形成于所述光電轉(zhuǎn)換層的槽內(nèi)，所述第二電極層與相鄰的單位單元的第一電極層相連接，從而多個(gè)所述單位單元電串聯(lián)連接，該薄膜太陽能電池的特征在于，至少一個(gè)所述單位單元的兩側(cè)的所述槽形成為夾在所述槽間的所述單位單元在規(guī)定方向上具有固定的寬度來蛇行，并且所述槽具有在沿所述規(guī)定方向平行移動(dòng)的情況下重合的同一形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述槽具有如下構(gòu)造將由相對于所述規(guī)定方向以角度Θ交叉的第一線段構(gòu)成的槽以及由相對于所述規(guī)定方向以角度-Θ交叉的第二線段構(gòu)成的槽以具有至少一個(gè)彎曲部的方式相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述槽的彎曲部由曲線構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述槽由周期性的波狀曲線構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4中的任一項(xiàng)所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述基板具有矩形形狀，所述規(guī)定方向與所述基板的第一邊平行，多個(gè)所述槽沿所述第一邊的延伸方向周期性地被設(shè)置，并且在所述基板的與所述第一邊交叉的第二邊的延伸方向上的彎曲部的位置或峰與谷的位置大致一致地配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1飛中的任一項(xiàng)所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述角度Θ的絕對值是小于72. 5°的角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛中的任一項(xiàng)所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，在所述基板與所述第一電極層的層間的所述槽的彎曲部的附近還具備細(xì)線狀的集電電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求廣7中的任一項(xiàng)所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，從所述基板的所述規(guī)定方向的中央部越接近端部，所述槽的彎曲程度越小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述基板具有矩形形狀，所述規(guī)定方向與所述基板的第一邊平行，形成在所述基板的所述第一邊的延伸方向的端部的槽是大致平行于所述基板的與所述第一邊交叉的第二邊的延伸方向的直線。
10.根據(jù)權(quán)利要求廣9中的任一項(xiàng)所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述基板的所述規(guī)定方向的兩端部的所述第一電極層、所述光電轉(zhuǎn)換層以及所述第二電極層的層疊構(gòu)造是將由串聯(lián)連接的所述單位單元發(fā)電的電流取出至外部的電流取出部， 所述薄膜太陽能電池還具備布線，設(shè)置在所述電流取出部之上；以及連接部，將所述布線與所述電流取出部進(jìn)行電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述電流取出部具有如下構(gòu)造通過所述基板的所述規(guī)定方向的兩端部的所述單位單元的彎曲構(gòu)造，沿所述槽的延伸方向分離成多個(gè)島狀，所述連接部設(shè)置在所述各電流取出部。
12.根據(jù)權(quán)利要求f11中的任一項(xiàng)所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換層具有如下構(gòu)造具有帶隙不同的Pn結(jié)或pin結(jié)的多個(gè)半導(dǎo)體層沿與基板面垂直的方向?qū)盈B。
13.一種薄膜太陽能電池的制造方法，其特征在于，包括在基板之上形成第一電極層的工序；將所述第一電極層用相互平行的彎曲的形狀的第一分離槽針對每個(gè)單位單元進(jìn)行分離的工序；在形成有所述第一電極層的所述基板之上形成由半導(dǎo)體層構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層的工序;將所述光電轉(zhuǎn)換層用與所述第一分離槽相同形狀的第二分離槽在與所述第一分離槽不同的位置處針對每個(gè)所述單位單元進(jìn)行分離的工序；在所述第二分離槽內(nèi)埋入導(dǎo)電性材料的工序；在包含埋入所述第二分離槽中的所述導(dǎo)電性材料的所述光電轉(zhuǎn)換層之上形成第二電極層的工序；將所述第二電極層和所述光電轉(zhuǎn)換層用與所述第一分離槽相同形狀的第三分離槽在與所述第一分離槽和第二分離槽不同的位置處針對每個(gè)所述單位單元進(jìn)行分離的工序。
全文摘要
一種薄膜太陽能電池(1)，在基板之上包括由透明導(dǎo)電性材料構(gòu)成的第一電極層、光電轉(zhuǎn)換層以及反射光的包含導(dǎo)電性材料的第二電極層，具有多個(gè)通過劃線道(2)分割為多個(gè)的單位太陽能電池單元(3)，在形成于光電轉(zhuǎn)換層的劃線道(2)內(nèi)，第二電極層與相鄰的單位太陽能電池單元(3)的第一電極層相連接，從而多個(gè)單位太陽能電池單元(3)電串聯(lián)連接，至少一個(gè)單位太陽能電池單元(3)的兩側(cè)的劃線道(2)形成為夾在劃線道(2)間的單位太陽能電池單元(3)在規(guī)定方向上具有固定的寬度來蛇行，并且具有在沿規(guī)定方向平行移動(dòng)的情況下重合的同一形狀。
文檔編號H01L31/04GK102612755SQ20108005193
公開日2012年7月25日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者仲村惠右, 古畑武夫, 時(shí)岡秀忠 申請人:三菱電機(jī)株式會(huì)社