專利名稱：太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為電能。隨著近來能量需求的增加，這種太陽能電池被廣泛商業(yè)化。一般地，隨著薄膜型太陽能電池的面積變得越來越大，它被劃分為多個太陽能單體電池，并且被劃分的多個太陽能單體電池串聯(lián)連接以將其中收集的電力輸出到外部。為此，母線與多個太陽能單體電池的兩個端部連接。母線通過襯底中的通孔與襯底背面的接線盒連接，以輸出收集的電·力。然而，由于襯底中的通孔總是形成在相同區(qū)域，因此襯底背面處的接線盒的位置是固定的。此外，對于典型的薄膜太陽能電池，在執(zhí)行其它過程之后，在薄膜的邊緣區(qū)域上額外執(zhí)行絕緣過程，以防止電短路。這使得制造過程更復雜且操作性能更低效。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種太陽能電池及其制造方法，所述太陽能電池通過獲得安置接線盒的自由度而提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本發(fā)明還提供一種不需要邊緣絕緣過程的太陽能電池的制造方法。本發(fā)明還提供一種太陽能電池制造方法，其中，在制造過程期間容易固定和附接襯底。技術(shù)方案在一個實施例中，一種太陽能電池包括襯底，包括彼此相對的貫穿孔；在所述襯底的上側(cè)上的半導體層；母線，在所述半導體層的上側(cè)的兩個邊緣處；以及總線，分別電連接到所述母線并且通過所述貫穿孔延伸到所述襯底的背面。在另一實施例中，一種太陽能電池制造方法包括在襯底上形成彼此面對的貫穿孔；在所述襯底的上側(cè)上形成半導體層；在所述半導體層的上側(cè)的兩個邊緣處形成母線；將總線的一端附接到所述母線；以及通過所述貫穿孔將所述總線的另一端置于所述襯底的背面。有益效果在根據(jù)實施例的太陽能電池中，在襯底中形成貫穿孔并且總線通過貫穿孔連接到襯底背面，由此增加在襯底背面安置接線盒的自由度。此外，在根據(jù)實施例的太陽能電池中，在襯底上形成具有臺階形多層結(jié)構(gòu)的半導體層，以省去邊緣絕緣過程。
此外，根據(jù)實施例的太陽能電池制造方法利用與襯底貫穿孔結(jié)合的襯底固定設(shè)備，以在制造過程中容易地固定和附著襯底。


圖1是根據(jù)實施例的太陽能電池的平面圖。圖2是根據(jù)實施例的太陽能電池的剖視圖。圖3至5是圖示根據(jù)實施例的具有貫穿孔的襯底的改進例的平面圖。圖6至10是圖示根據(jù)實施例的太陽能電池制造方法的剖視圖。
具體實施例方式在實施例的描述中，應(yīng)該理解，當襯底、框架、片、層或圖案被表述為在其它襯底、框架、片、層或圖案“上”或“下”時，它可以直接在其它層或襯底上或下，也可以存在中間層。此外，將基于附圖確定對在每個組件“上”或“下”的描述。此外，可以夸大元件的尺寸和元件之間的相對尺寸以進一步理解本公開。圖1是根據(jù)實施例的太陽能電池的平面圖，圖2是根據(jù)實施例的太陽能電池的剖視圖。此外，圖3至5是圖示根據(jù)實施例的具有貫穿孔的襯底的改進例的平面圖。參照圖1和2，根據(jù)實施例的太陽能電池包括具有相對的貫穿孔120的襯底100、在襯底100上的半導體層200、在半導體層200兩個邊緣處的總線300、以及電連接到總線300并通過貫穿孔120延伸到襯底100背面的母線(bus line) 400。襯底100具有板形形狀并且支撐半導體層200、總線300和母線400。襯底100可以是透明的并且是剛性或撓性的。襯底100可以是電絕緣體。例如，襯底100可以是玻璃襯底、塑料襯底或 金屬襯底。更詳細地，襯底可以是含鈉的鈉鈣玻璃。與此不同，襯底100可以由諸如氧化鋁的陶瓷、不銹鋼和諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET, Polyethylene Terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN, Polyethylenenaphthelate)、聚丙烯(PP, Polypropylene)和三醋酸纖維素(TAC, Tri Acethl Cellulose)的塑料形成。豎直穿過襯底100的貫穿孔120形成在襯底100中。貫穿孔120在襯底100中形成為互相面對。更詳細地，貫穿孔120可以形成為置于襯底100的兩個邊緣處并且互相面對。此外，貫穿孔120形成在不妨礙稍后描述的半導體層200的區(qū)域中。貫穿孔120可以具有直線或彎曲形狀，但是不限于此。更詳細地，貫穿孔120可以形成為沿一個方向延伸的條形。此外，可以改變貫穿孔120的長度和寬度。半導體層200形成在襯底100的上側(cè)。半導體層200可以是基于銅銦鎵硒(CIGS)的半導體層，其具有優(yōu)異的光伏效率和耐用性，但是不限于此。半導體層200可以形成在襯底100中的貫穿孔120之間。此外，可以通過圖案化過程P3形成具有多個被劃分的單體電池的半導體層200。參照圖1，半導體層200被劃分為五個單體電池，但是不限于此。參照圖2，半導體層200包括依次形成在襯底100上的后電極層210、基于CIGS的光吸收層220、第一緩沖層230、高阻緩沖層240和透明電極層250。后電極層210可以是導電層。后電極層210可以由鑰(Mo)、金(Au)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鎢(W)和銅(Cu)之一形成，但是不限于此。在這些元素中，由于與其它元素相比，Mo和襯底100的熱膨脹系數(shù)差異較小，因此粘合性優(yōu)異，并且因此可以防止層離現(xiàn)象。此外，Mo可以滿足后電極層210所需的所有特性。此外，后電極層210可以包括兩層或更多層。多個層可以由相同金屬或分別由不同金屬形成。后電極層210可以被第一貫穿槽(through groove) Pl劃分為多個后電極層。第一貫穿槽Pl不僅可以具有如圖1所示的條形形狀，還可以具有矩陣形狀，但是不限于此。第一貫穿槽Pl的寬度可以在約80 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)，但不限于此。光吸收層220可以被置于后電極層210上。光吸收層220包括基于1-1I1-VI族的復合物。例如，光吸收層220可以具有基于銅銦鎵硒(Cu (In，Ga) Se2 ;基于CIGS)的晶體結(jié)構(gòu)或基于銅銦硒或銅鎵硒的晶體結(jié)構(gòu)。緩沖層230被置于光吸收層220上。緩沖層230可以用于減小光吸收層220和稍后描述的透明電極層250之間的能帶隙。緩沖層230包括硫化鎘、ZnS、InXSY和InXSeYZn (O, 0H)。緩沖層230的厚度可以在約50nm至約150nm之間，并且能帶隙可以在約2. 2eV至約2. 4eV的范圍內(nèi)。高阻緩沖層240形成在緩沖層230上。高阻緩沖層240形成為具有高電阻，從而與透明電極層250絕緣并防止電損壞。高阻緩沖層240可以由未摻雜雜質(zhì)的氧化鋅(1-ZnO)形成。高阻緩沖層240的能帶隙可以在約3.1eV至約3. 3eV的范圍內(nèi)。可以省去高阻緩沖層 240。光吸收層220、緩沖層230和高阻緩沖層240包括第二貫穿槽P2。就是說，第二貫穿槽P2可以穿過光吸收層220、緩沖層230和高阻緩沖層240。通過第二貫穿槽P2部分地露出后電極層210。第二貫穿槽P2的寬度可以在約80μπι至約200μπι的范圍內(nèi)，但不限于此。第二貫穿槽Ρ2可以 填充有與透明電極層250相同的材料，由此形成連接線221。連接線221可以與透明電極層250和后電極層210電連接。透明電極層250可以由光透射和導電材料形成。此外，透明電極層250可以具有η型半導體的特性。在此情形中，透明電極層250與緩沖層230 —起形成η型半導體層，以便與光吸收層220 (即P型半導體層)形成ρη結(jié)。例如，透明電極層250可以由摻雜鋁的氧化鋅(AZO)形成。透明電極層250的厚度可以在約IOOnm至約500nm的范圍內(nèi)。透明電極層250、高阻緩沖層240、緩沖層230和光吸收層220包括第三貫穿槽P3。通過第三貫穿槽P3部分地露出后電極層210，并由此，半導體層200可以形成有多個被劃分的電池。此外，多個電池可以通過連接線221互相電連接。第三貫穿槽P3的寬度可以在約80 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)，但不限于此。此外，半導體層200包括臺階形多層結(jié)構(gòu)。就是說，用于形成半導體層200的后電極層210至透明電極層250可以構(gòu)成臺階形多層結(jié)構(gòu)。更詳細地，后電極層210、光吸收層220、緩沖層230、高阻緩沖層240和透明電極層250可以依次層疊在襯底100上，以使邊緣具有臺階部分。例如，后電極層210、光吸收層220、緩沖層230、高阻緩沖層240和透明電極層250的各個寬度可以從襯底100逐漸地且依次地變窄。因此，可以在不進行邊緣絕緣過程的情況下形成根據(jù)實施例的太陽能電池，該邊緣絕緣過程用于在沉積半導體層之后移除半導體層200的邊緣。后電極層210、光吸收層220、緩沖層230、高阻緩沖層240和透明電極層250形成為具有臺階形邊緣，但是不限于此。就是說，每個層可以形成為具有斜率。母線300形成在半導體層200的上側(cè)上。更詳細地，母線300可以形成在半導體層200上側(cè)的兩個邊緣處。例如，母線300可以形成為直接接觸透明電極層250。因此，母線300形成為互相面對。母線300可以形成在襯底100的一側(cè)和另一側(cè)，以與半導體層200上的貫穿孔120平行。母線300可以由具有優(yōu)異的電導率和低熔點的金屬材料形成。例如，母線可以由從Ag、Al、Mg、Mn、Sb、Mo及其結(jié)合所構(gòu)成的組中選擇的至少一種形成。此外,母線300的表面可以涂覆有防止氧化的涂覆材料。母線300形成為與總線(bus bar) 400電連接?？偩€400可以通過與母線300的預定區(qū)域接觸電連接到母線300。此外，與母線300連接的總線400通過襯底100中的貫穿孔120延伸到襯底100背面。因此，總線400可以通過在襯底100背面處的接線盒(未示出)向外部提供電力。這里，總線400由與母線300相同的材料形成。當總線400穿過襯底100中的貫穿孔120時，可以不接觸半導 體層200的側(cè)面。為此，可以在總線400和半導體層200的側(cè)面之間提供絕緣構(gòu)件。如圖2所示，總線400形成為垂直于母線300并且電連接到母線300，但不限于此。就是說，總線400可以形成為從母線300的上部或下部沿母線300延伸以穿過襯底100中的貫穿孔120。在根據(jù)實施例的太陽能電池中，由于襯底100中的貫穿孔120形成為鄰近半導體層200，因此總線400可以形成有很短的長度。這可以降低總線400的內(nèi)電阻以增加功率效率。此外，在根據(jù)實施例的太陽能電池中，由于貫穿孔120形成為沿一個方向延伸的條形形狀，因此根據(jù)總線400的位置可以提高在襯底100背面安置接線盒(未示出)的自由度。此外，在襯底100中的貫穿孔120形成為圖2和3中的條形形狀，但是不限于此。如圖3所示，貫穿孔120具有沿襯底100的一個方向延伸的中間部和朝向襯底100的外側(cè)彎曲的兩個端部120a。這里，可以僅彎曲貫穿孔120的兩個端部120a中的一個。此外，參照圖4，貫穿孔120的兩個端部120b可以朝向襯底100的內(nèi)側(cè)彎曲。此夕卜，兩個端部120b可以形成為不妨礙貫穿孔120之間的半導體層200。如圖3和4所示，當貫穿孔120包括彎曲部分時，總線400穿過貫穿孔120的兩個彎曲端部120被置于襯底100的背面處，以使總線400的長度縮短。此外，參照圖5，貫穿孔120可以形成為具有彎曲形狀。該彎曲角度不限于特定值并且可以視情況改變。如圖3至5所示，被總線400穿過的貫穿孔120在襯底100中形成為各種形狀，從而可以提高在襯底背面安置接線盒(未示出)的自由度和與總線400的鄰近程度。下面將參照圖6至10描述根據(jù)實施例的太陽能電池制造方法。對方法的描述參照以上對太陽能電池的描述。以上對太陽能電池的描述實質(zhì)上可以與對方法的描述結(jié)合。參照圖6，在襯底100上形成貫穿孔120。更詳細地，貫穿孔120可以沿一個方向延伸并且可以通過激光或額外的玻璃切割儀器來形成。在以下過程中，可以通過與貫穿孔120結(jié)合的襯底固定設(shè)備500來支撐襯底100。襯底固定設(shè)備500在制造期間輔助襯底100的固定和粘合。
然后，參照圖7至9，在襯底100上形成半導體層200。參照圖7，可以通過諸如物理氣相沉積(PVD)或電鍍的方法在襯底100上形成后電極層200。例如，在襯底100中的貫穿孔120之間利用Mo執(zhí)行濺射，以形成后電極層210。然后，執(zhí)行第一圖案化過程，以通過第一貫穿槽Pl露出部分襯底100。后電極層210被第一貫穿槽Pl劃分為多個分區(qū)。可以通過利用激光的劃線過程執(zhí)行第一圖案化過程P1。參照圖8，在后電極層210上依次形成光吸收層220、緩沖層230和高阻緩沖層240。形成光吸收層220包括通過利用Cu靶、In靶和Ga靶在后電極層210上形成基于CIG的前驅(qū)層，以及提供通過硒化過程由金屬前驅(qū)層和Se的反應(yīng)制備的結(jié)果?；蛘撸梢酝ㄟ^共蒸發(fā)法利用Cu、In、Ga和Se形成光吸收層220。此外，可以通過化學浴沉積(CBD)方法和濺射方法沉積CdS和ZnO，以形成緩沖層230和高阻緩沖層240。然后，執(zhí)行第二濺射過程，以在光吸收層220、緩沖層230和高阻緩沖層240中形成第二貫穿槽P2。單獨地形 成層220、230和240中的每一層并且通過第二圖案化過程P2部分地露出后電極層210。這里，可以通過銀(silver)激光劃線方法或諸如額外的刀的構(gòu)件來執(zhí)行第二圖案化過程。在沉積了光吸收層210至高阻緩沖層230時，可以通過襯底固定設(shè)備500支撐襯底100。此外，襯底固定設(shè)備500可以為襯底100提供間隙，從而當沉積光吸收層220、緩沖層230和高阻緩沖層240時，使得襯底100上的層220、230和240中的每個層可以具有臺階部分。因此，為了形成具有臺階部分的半導體層200，依次層疊多個層220、230和240中的每個層，從而可以省去其它過程之后的額外的邊緣去除過程。參照圖9，在高阻緩沖層240上形成透明電極層250?？梢酝ㄟ^在高阻緩沖層240上層疊透明導電材料來形成透明電極層250。此時，透明導電材料被插入第二貫穿槽P2內(nèi)部以形成連接線221。連接線221可以將透明電極層250和后電極層210電連接。然后，一旦沉積透明電極層250，就執(zhí)行第三圖案化過程以形成第三貫穿槽P3。通過第三圖案化過程，后電極層210被部分地露出并且半導體層220被劃分為多個單體電池?？梢酝ㄟ^機械方法或激光輻射方法形成第三貫穿槽P3。此外，當沉積透明電極層250時，襯底100可以與襯底固定設(shè)備500分隔開，并且通過這樣做，透明電極層250可以形成為與高阻緩沖層240具有臺階部分。通過上述過程，半導體層200可以形成有臺階形多層結(jié)構(gòu)。更詳細地，后電極層210、光吸收層220和透明電極層230中的每個層形成為從襯底100的兩側(cè)朝向襯底100內(nèi)側(cè)分隔開預定間隔。然后，如圖10所示，在透明電極層250上形成母線300。母線300可以由從Ag、Al、Mg、Mn、Sb、Mo及其結(jié)合所構(gòu)成的組中選擇的至少一種形成，并且可以形成為平行于襯底100中的貫穿孔120。然后，執(zhí)行將總線400的一端附接到母線300的預定區(qū)域的過程?？偩€400的一端可以通過激光過程電連接到母線300。接著，總線400的另一端穿過襯底100中的貫穿孔120被置于襯底100背面處并且與襯底100背面處的接線盒(未示出)連接。由此，完成高效率的太陽能電池。以上實施例中描述的特征、結(jié)構(gòu)和效果并入本公開的至少一個實施例中，但是不限于唯一的實施例。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將在一個實施例中示例的特征、結(jié)構(gòu)和效果容易地結(jié)合和改進為另一實施例。因此，應(yīng)該認為這些結(jié)合和改進落在本公開的范圍內(nèi)。盡管已經(jīng)參照本公開的一些示例性實施例描述了本公開，但是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以推導出的許多其它改進和實施例將落在本公開原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本公開、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以對所討論的組合排列的組成部件和/或排列方式進行各種變型和改進。除了對組成部件和/或排列方式進行變型和改進之外，替換使用對本領(lǐng) 域技術(shù)人員來說也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，包括 襯底，包括彼此相對的貫穿孔； 在所述襯底的上側(cè)上的半導體層； 母線，在所述半導體層的上側(cè)的兩個邊緣處；以及 總線，分別電連接到所述母線并且通過所述貫穿孔延伸到所述襯底的背面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述半導體層被置于所述貫穿孔之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述貫穿孔具有直線或彎曲形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述貫穿孔的端部朝向所述襯底的內(nèi)側(cè)或外側(cè)彎曲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述貫穿孔形成在不妨礙所述半導體層的區(qū)域中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述半導體層的兩側(cè)具有臺階形部分或斜面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述半導體層具有臺階形多層結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述半導體層包括 在所述襯底上的后電極層； 在所述后電極層上的光吸收層；以及 在所述光吸收層上的透明電極層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能電池，其中，所述襯底、所述后電極層和所述透明電極層的各自寬度依次變窄。
10.一種太陽能電池制造方法，所述方法包括 在襯底上形成彼此面對的貫穿孔； 在所述襯底的上側(cè)上形成半導體層； 在所述半導體層的上側(cè)的兩個邊緣處形成母線； 將總線的一端附接到所述母線；以及 通過所述貫穿孔將所述總線的另一端布置在所述襯底的背面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，形成所述半導體層包括 在所述襯底上形成后電極層； 在所述后電極層上形成光吸收層；以及 在所述光吸收層上形成透明電極層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成所述半導體層包括形成具有臺階形多層結(jié)構(gòu)的所述襯底、所述后電極層、所述光吸收層和所述透明電極層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述后電極層、所述光吸收層和所述透明電極層中的每個層形成為從所述襯底的兩側(cè)向所述襯底的內(nèi)側(cè)分隔開預定距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，形成所述半導體層包括將所述襯底固定到與所述貫穿孔結(jié)合的襯底固定設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述貫穿孔具有直線或彎曲形狀。
全文摘要
提供一種太陽能電池。所述太陽能電池包括襯底，包括彼此相對的貫穿孔；在所述襯底的上側(cè)上的半導體層；母線，在所述半導體層的上側(cè)的兩個邊緣處；以及總線，分別電連接到所述母線并且通過所述貫穿孔延伸到所述襯底的背面。
文檔編號H01L31/042GK103053031SQ201180037819
公開日2013年4月17日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者成命錫, 權(quán)世漢 申請人:Lg伊諾特有限公司