專利名稱：用于太陽能發(fā)電的裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池設(shè)備及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，隨著能量消耗的增長，已經(jīng)開發(fā)出將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的太陽能電池。具體地，已廣泛使用基于CIGS的太陽能電池設(shè)備，所述基于CIGS的太陽能電池設(shè)備是Pn異質(zhì)結(jié)設(shè)備，具有包括玻璃襯底、金屬后電極層、p型基于CIGS的光吸收層、高電阻緩沖層和n型窗口層的襯底結(jié)構(gòu)。另外，必須進(jìn)行將太陽能電池劃分為多個(gè)電池的圖案化過程來制造太陽能電池設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種能夠防止短路并且提高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池設(shè)備及其制造方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池設(shè)備包括:襯底；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窗口層，其中，所述光吸收層形成有具有第一寬度的第三通孔，所述窗口層形成有具有大于所述第一寬度的第二寬度的第四通孔，并且所述第四通孔與所述第三通孔對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池設(shè)備包括:后電極；在所述后電極上的光吸收部；以及窗口，該窗口形成在所述光吸收部上，從而在所述窗口與所述光吸收部之間形成臺(tái)階差。根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池設(shè)備的制造方法包括:在襯底上形成后電極層；在所述后電極層上形成光吸收層；在所述光吸收層上形成窗口層；在所述窗口層上形成掩模圖案；以及通過蝕刻所述窗口層和所述光吸收層，在所述光吸收層中形成具有第一寬度的第三通孔并且在所述窗口層中形成具有大于所述第一寬度的第二寬度的第四通孔。有益效果根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備包括第三通孔和第四通孔。此時(shí)，第四通孔具有較大寬度，第三通孔具有較小寬度。此外，第四通孔劃分具有較低電阻的窗口層，第三通孔劃分具有較高電阻的光吸收層。因此，第三通孔和第四通孔可以分別有效地劃分光吸收層和窗口層。具體地，第三通孔和第四通孔可以劃分各個(gè)電池，從而可以有效地防止所述電池之間短路。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備可以防止電池之間短路，并且可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。


圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板的平面圖；圖2是沿圖1的A-A’線截取的剖視圖；以及圖3至圖8是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板的制造方法的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在實(shí)施例的描述中，應(yīng)該理解，當(dāng)襯底、層、膜或電極被表述為在其它襯底、層、膜或電極“上”或“下”時(shí)，它可以“直接地”或“間接地”在其它襯底、其它層、其它膜或其它電極上，或者也可以存在一個(gè)或多個(gè)中間層。參照附圖描述了所述層的這種位置關(guān)系。為了說明的目的，可以夸大附圖中示出的元件的尺寸，并且元件的尺寸不完全反映實(shí)際尺寸。圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板的平面圖，圖2是沿圖1的A-A’線截取的首1J視圖。參照圖1和圖2，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板包括支撐襯底100、后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500、窗口層600和多個(gè)連接部700。支撐襯底100具有板形形狀并且支撐后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500、窗口層600和多個(gè)連接部700。支撐襯底100可以是絕緣體。支撐襯底100可以是玻璃襯底、塑料襯底或金屬襯底。詳細(xì)地，支撐襯底100可以是鈉鈣玻璃襯底。支撐襯底100可以是透明的。支撐襯底100可以是撓性或剛性的。后電極層200設(shè)置在支撐襯底100上。后電極層200是導(dǎo)電層。例如，后電極層200可以包含金屬，諸如鑰(Mo)。此外，后電極層200可以包括兩層。在此情形中，所述層可以利用相同的金屬或不同的金屬來形成。第一通孔THl形成在后電極層200中。第一通孔THl用作露出支撐襯底100的上表面的開口區(qū)域。當(dāng)俯視時(shí)，第一通孔THl沿第一方向延伸。第一通孔THl的寬度可以在約80 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)。后電極層200被第一通孔THl劃分為多個(gè)后電極。換言之，第一通孔THl限定多個(gè)后電極。多個(gè)后電極通過第一通孔THl彼此分隔開。所述后電極被布置為條狀形式。此外，所述后電極可以布置為矩陣形式。當(dāng)俯視時(shí)，第一通孔THl被布置為網(wǎng)格形式。光吸收層300布置在后電極層200上。此外，包含在光吸收層300中的材料填充在第一通孔THl中。光吸收層300可以包括1-1I1-VI族化合物。例如，光吸收層300可以包括Cu (In, Ga) Se2 (CIGS)晶體結(jié)構(gòu)、Cu (In) Se2晶體結(jié)構(gòu)或Cu (Ga) Se2晶體結(jié)構(gòu)。光吸收層300的能帶隙可以在約IeV至約1.8eV的范圍內(nèi)。緩沖層400布置在光吸收層300上。緩沖層400可以包括CdS，并且緩沖層400的能帶隙在約2.2eV至約2.4eV的范圍內(nèi)。高阻緩沖層500布置在緩沖層400上。高阻緩沖層500可以包括未摻雜雜質(zhì)的1-ZnO0高阻緩沖層500的能帶隙可以在約3.1eV至約3.3eV的范圍內(nèi)。光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500中形成有第二通孔TH2。第二通孔TH2穿過光吸收層300形成。第二通孔TH2用作露出后電極層200的上表面的開口區(qū)域。第二通孔TH2與第一通孔THl相鄰。就是說，當(dāng)俯視時(shí)，第二通孔TH2的一部分位于第一通孔THl旁邊。第二通孔TH2沿第一方向延伸。第二通孔TH2的寬度可以在約80 ii m至約200 U m的范圍內(nèi)。光吸收層300和緩沖層400中形成有第三通孔TH3。第三通孔TH3穿過光吸收層300和緩沖層400形成。第三通孔TH3用作露出后電極層200的上表面的開口區(qū)域。第三通孔TH3分別與第二通孔TH2相鄰。就是說，第二通孔TH2分別插置于第一通孔THl與第三通孔TH3之間。第三通孔TH3沿第一方向延伸。第三通孔TH3的寬度可以在約30 iim至約IOOiim的范圍內(nèi)。第三通孔TH3的內(nèi)表面可以相對于光吸收層300的上表面傾斜或者垂直。此外，通過第二通孔TH2和第三通孔TH3可以在光吸收層300中限定多個(gè)光吸收部。就是說，光吸收層300被第二通孔TH2和第三通孔TH3劃分為多個(gè)光吸收部。通過第二通孔TH2和第三通孔TH3可以在緩沖層400中限定多個(gè)緩沖部。就是說，緩沖層400被第二通孔TH2和第三通孔TH3劃分為多個(gè)緩沖部。窗口層600形成在高阻緩沖層500上。窗口層600是透明導(dǎo)電層。此外，窗口層600的電阻高于后電極層200的電阻。窗口層600可以包含氧化物。例如，窗口層600可以包含摻雜Al的氧化鋅(AZO)或摻雜Ga的氧化鋅(GZO)。高阻緩沖層500和窗口層600中形成有第四通孔TH4。第四通孔TH4穿過高阻緩沖層500和窗口層600形成。第四通孔TH4分別與第二通孔TH2相鄰。詳細(xì)地，第四通孔TH4被布置為分別鄰近第二通孔TH2。當(dāng)俯視時(shí)，第四通孔TH4被布置為與第二通孔TH2平行地分別鄰近第二通孔TH2。第四通孔TH4沿第一方向延伸。第四通孔TH4可以分別與第三通孔TH3對應(yīng)。詳細(xì)地，第四通孔TH4分別與第三通孔TH3連接。更詳細(xì)地，當(dāng)俯視時(shí)，第四通孔TH4可以分別與第三通孔TH3重疊。第四通孔TH4的寬度W4可以大于第三通孔TH3的寬度。例如，第四通孔TH4的寬度W4可以在約80iim至約120iim的范圍內(nèi)。第四通孔TH4的內(nèi)表面601可以相對于窗口層600的上表面傾斜。第四通孔TH4的內(nèi)表面601可以相對于與窗口層600的上表面垂直的平面傾斜約Oo至約30o。通過第二通孔TH2和第四通孔TH4可以在高阻緩沖層500中限定多個(gè)高阻緩沖部。就是說，高阻緩沖層500被第二通孔TH2和第四通孔TH4劃分為多個(gè)高阻緩沖部。窗口層600被第四通孔TH4劃分為多個(gè)窗口。就是說，通過第四通孔TH4限定多個(gè)窗口。

所述窗口的形狀可以與后電極的形狀對應(yīng)。就是說，窗口被布置為條狀形式。此夕卜，所述窗口可以布置為矩陣形式。此外，通過第三通孔TH3和第四通孔TH4限定多個(gè)電池C1、C2…。詳細(xì)地，通過第二通孔TH2、第三通孔TH3和第四通孔TH4限定所述電池Cl、C2…。就是說，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備可以被第二通孔TH2、第三通孔TH3和第四通孔TH4劃分為所述電池Cl、C2…。所述電池Cl、C2…沿著與第一方向交叉的第二方向互相連接。就是說，電流可以沿著第二方向流過所述電池Cl、C2…。所述電池Cl、C2…中的每個(gè)可以包括后電極、光吸收部、緩沖部、高阻緩沖部和窗口。具體地，所述電池C1、C2…中的每個(gè)可以具有后電極、光吸收部、緩沖部、高阻緩沖部和窗口的層疊結(jié)構(gòu)。此時(shí)，在窗口與光吸收部之間形成臺(tái)階差。例如，如圖2所示，第二電池C2可以包括后電極210、光吸收部310、緩沖部410、高阻緩沖部510和窗口 610。窗口 610形成在光吸收部310上。此外，在窗口 610與光吸收部310之間形成臺(tái)階差。光吸收部310的側(cè)面311相對于窗口 610的側(cè)面611橫向地突出。就是說，光吸收部310的側(cè)面311可以布置在與窗口 610的側(cè)面611不同的平面上。此時(shí)，窗口 610的側(cè)面611可以相對于后電極層200的上表面傾斜。光吸收部310的側(cè)面311可以是第三通孔TH3的內(nèi)表面。此外，窗口 610的側(cè)面611可以是第四通孔TH4的內(nèi)表面。此外，可以在高阻緩沖部510與緩沖部410之間形成臺(tái)階差。緩沖部410的平面形狀可以與光吸收部310的平面形狀相對應(yīng)。此外，高阻緩沖部510的一個(gè)外緣部分可以與窗口 610的一個(gè)外緣部分相一致。連接部700布置在第二通孔TH2內(nèi)。連接部700從窗口層600向下延伸，并且連接到后電極層200。例如，連接部700從第一電池Cl的窗口延伸，并且與第二電池C2的后電極連接。因此，連接部700將相鄰電池互相連接。詳細(xì)地，連接部700將包括在相鄰的電池Cl、C2…中的窗口與后電極互相連接。連接部700與窗口層600 —體形成。就是說，用于形成連接部700的材料可以與用于形成窗口層600的材料相同。根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板包括具有較小寬度Wl的第三通孔TH3和具有較大寬度W2的第四通孔TH4。在此情形中，第四通孔TH4劃分具有較低電阻的窗口層，第三通孔TH3劃分具有較高電阻的光吸收層300。因此，第三通孔TH3和第四通孔TH4分別可以有效地劃分光吸收層300和窗口層600。具體地，第三通孔TH3和第四通孔TH4可以劃分相鄰的電池Cl、C2...，從而可以有效防止在相鄰電池之間發(fā)生短路。此外，在光吸收層300和窗口層600之間形成臺(tái)階差SC。就是說，窗口層600以階梯的形式層疊在光吸收層300上。由于臺(tái)階差SC，可以防止外部雜質(zhì)進(jìn)入第三通孔TH3中。就是說，外部雜質(zhì)被臺(tái)階差SC阻擋。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板可以防止相鄰電池C1、C2…之間短路，并且可以提高光電效率。
此外，由于第三通孔TH3具有小寬度W1，可以露出更少的后電極200。此外，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板可以有效地保護(hù)光吸收層300的與有效層相對應(yīng)的部分，在有效層中太陽光被轉(zhuǎn)換為電能。就是說，由于第三通孔TH3劃分具有高電阻的光吸收層300，因此可以有效地保護(hù)具有較小寬度Wl且布置在所述有效層中的光吸收層300的所述部分和后電極層200。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備可以具有提高的耐用性和可靠性。圖3至圖10是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備制造方法的剖視圖。下面將參照以上關(guān)于太陽能電池設(shè)備的描述來描述太陽能電池的制造方法。以上關(guān)于太陽能電池設(shè)備的描述基本合并于關(guān)于太陽能電池制造方法的描述中。參照圖3，后電極層200形成在支撐襯底100上。將后電極層200圖案化來形成第一通孔TH1。因此，在支撐襯底100上形成多個(gè)后電極。通過激光來圖案化后電極層200。后電極層200可以包含Mo并且可以具有基于彼此不同的過程條件形成的至少兩個(gè)層。第一通孔THl露出支撐襯底100的上表面，并且可以具有約80 ii m至約200 ii m的覽度。此外，可以在支撐襯底100和后電極層200之間插置諸如擴(kuò)散阻擋層的附加層。此時(shí)，第一通孔THl露出該附加層的上表面。參照圖4，在后電極層200上形成光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500。光吸收層300可以通過濺射方法或蒸發(fā)方法形成。例如，光吸收層300可以通過多種方法形成，諸如通過同時(shí)或單獨(dú)蒸發(fā)Cu、In、Ga和Se來形成基于Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)的光吸收層300的方法，以及在已經(jīng)形成金屬前驅(qū)層之后進(jìn)行硒化過程的方法。關(guān)于形成金屬前驅(qū)層之后的硒化過程的細(xì)節(jié)，通過利用Cu靶、In靶或Ga靶的濺射過程在后電極層200上形成金屬前驅(qū)層。之后，金屬前驅(qū)層經(jīng)歷硒化過程，從而形成基于Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)的光吸收層300。此外，可以同時(shí)執(zhí)行利用Cu靶、In靶和Ga靶的濺射過程和硒化過程。此外，可以通過僅利用Cu靶和In靶或僅利用Cu靶和Ga靶的濺射過程以及硒化過程形成基于CIS或CIG的光吸收層300。接著，通過濺射過程或化學(xué)浴沉積(CBD)方法沉積CdS，形成緩沖層400。之后，通過濺射過程在緩沖層400上沉積ZnO，形成高阻緩沖層500。緩沖層400和高阻緩沖層500可以具有薄的厚度。例如，緩沖層400和高阻緩沖層500的厚度可以在約Inm至約80nm的范圍內(nèi)。接著，部分去除光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500以形成第二通孔TH2?？梢酝ㄟ^諸如尖頭工具的機(jī)械裝置或激光裝置形成第二通孔TH2。例如，可以利用寬度范圍為約40 iim至約180 ii m的尖頭工具來圖案化光吸收層300和緩沖層400。第二通孔TH2的寬度可以在約IOOiim至約200 iim的范圍內(nèi)。此外，第二通孔TH2露出后電極層200的上表面的一部分。參照圖5，在光吸收層300上和第二通孔TH2中形成透明導(dǎo)電層600a。就是說，可以通過在高阻緩沖層500上和第二通孔TH2中沉積透明導(dǎo)電材料來形成透明導(dǎo)電層600a。例如，可以通過經(jīng)由濺射過程在高阻緩沖層的上表面上和第二通孔TH2中沉積摻雜Al的氧化鋅(AZO)來形成透明導(dǎo)電層600a。
此時(shí)，將透明導(dǎo)電材料填充在第二通孔TH2中，并且透明導(dǎo)電層600a與后電極層200直接接觸。參照圖6，在透明導(dǎo)電層600a上形成掩模圖案800。掩模圖案800可以包括用于露出透明導(dǎo)電層600a上表面的露出孔801。露出孔801分別與第二通孔TH2相鄰。露出孔801沿第一方向延伸。掩模圖案800包括第一掩模部810和第二掩模部820。第一掩模部810與露出孔801相鄰。就是說，露出孔801穿過第一掩模部810形成。第一掩模部810的厚度Tl小于第二掩模部820的厚度。詳細(xì)地，第一掩模部810的厚度Tl可以在約20 μ m至約40 μ m的范圍內(nèi)。第二掩模部820的厚度T2大于第一掩模部810的厚度Tl。詳細(xì)地，第二掩模部820的厚度T2可以在約50 μ m至約90 μ m的范圍內(nèi)。例如，用于形成掩模圖案800的材料可以包括光刻膠膜。參照圖7，通過使用掩膜圖案800作為蝕刻掩模，蝕刻光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500和透明導(dǎo)電層。因此，在光吸收層300和緩沖層400中形成多個(gè)第三通孔TH3。第三通孔TH3可以分別與露出孔801對應(yīng)。詳細(xì)地，第三通孔TH3可以分別與露出孔801 —致?？梢詧?zhí)行濕蝕刻過程或干蝕刻過程來形成第三通孔TH3。 可以使用各種蝕刻溶液來通過濕刻蝕過程形成第三通孔TH3。此外，可以使用多種蝕刻氣體來通過干刻蝕過程形成第三通孔TH3。參照圖8，在已經(jīng)形成第三通孔TH3之后，去除第一掩模部810，并且減小第二掩模部820的厚度。此時(shí)，為了去除第一掩模部810，可以朝掩模圖案800噴射O2等離子體。因此，可以同時(shí)去除整個(gè)第一掩模部810和第二掩模部820的一部分。參照圖9，通過利用已經(jīng)去除第一掩模部810后的掩模圖案821來圖案化高阻緩沖層500和窗口層600。因此，在高阻緩沖層500和窗口層600中形成第四通孔TH4。可以通過使用蝕刻溶液選擇性地蝕刻高阻緩沖層500和窗口層600來形成第四通孔 TH4?？梢耘c已去除第一掩模部810后的區(qū)域相對應(yīng)地形成第四通孔TH4。參照圖10，去除掩模圖案821，從而可以獲得能夠防止短路并且提高可靠性和耐用性的太陽能電池板。根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板相當(dāng)于接收太陽光以將太陽光轉(zhuǎn)換為電能的太陽能電池設(shè)備。因此，所述實(shí)施例可以應(yīng)用于太陽能電池設(shè)備以及太陽能電池板。工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備可以應(yīng)用于太陽能發(fā)電領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池設(shè)備，包括: 襯底； 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窗口層， 其中，所述光吸收層形成有具有第一寬度的第三通孔，所述窗口層形成有具有大于所述第一寬度的第二寬度的第四通孔，并且所述第四通孔與所述第三通孔對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述第四通孔的內(nèi)表面相對于所述窗口層的上表面傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池設(shè)備，其中，在所述光吸收層與所述窗口層之間形成臺(tái)階差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述第三通孔的所述第一寬度在40 μ m至100 μ m的范圍內(nèi)，所述第四通孔的所述第二寬度在80 μ m至120 μ m的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述光吸收層中形成有與所述第三通孔相鄰的第二通孔，所述后電極層中形成有與所述第二通孔相鄰的第一通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述第四通孔與所述第三通孔重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，進(jìn)一步包括: 在所述光吸收層與所述窗口層之間的第一緩沖層；以及 在所述第一緩沖層與所 述窗口層之間的第二緩沖層， 其中，所述第三通孔形成在所述光吸收層和所述第一緩沖層中，所述第四通孔形成在所述窗口層和所述第二緩沖層中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池設(shè)備，其中，在所述第三通孔的內(nèi)表面與所述第四通孔的內(nèi)表面之間形成臺(tái)階差。
9.一種太陽能電池設(shè)備，包括: 后電極； 在所述后電極上的光吸收部；以及 窗口，該窗口形成在所述光吸收部上，從而在所述窗口與所述光吸收部之間形成臺(tái)階差。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述窗口的側(cè)面相對于所述后電極的上表面傾斜。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述光吸收部的側(cè)面相對于所述窗口的側(cè)面橫向地突出。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池設(shè)備，進(jìn)一步包括: 在所述光吸收部與所述窗口之間的緩沖部；以及 在所述緩沖部與所述窗口之間的高阻緩沖部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池設(shè)備，其中，在所述高阻緩沖部與所述緩沖部之間形成臺(tái)階差。
14.一種太陽能電池設(shè)備的制造方法，所述方法包括: 在襯底上形成后電極層；在所述后電極層上形成光吸收層； 在所述光吸收層上形成窗口層； 在所述窗口層上形成掩模圖案；以及 通過蝕刻所述窗口層和所述光吸收層，在所述光吸收層中形成具有第一寬度的第三通孔并且在所述窗口層中形成具有大于所述第一寬度的第二寬度的第四通孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述掩模圖案形成有與所述第三通孔相對應(yīng)的露出孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述掩模圖案包括: 與所述露出孔相鄰并且具有第一厚度的第一掩模部；以及 包圍所述第一掩模部并且具有第二厚度的第二掩模部，所述第二厚度大于所述第一厚度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第一掩模部與所述第四通孔相對應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括去除所述第一掩模部并且減小所述第二掩模部的所述第 二厚度。
全文摘要
公開了一種太陽能發(fā)電的設(shè)備及其制造方法。所述用于太陽能發(fā)電的設(shè)備包括襯底；布置在所述襯底上的后電極層；布置在所述后電極層上的光吸收層；以及布置在所述光吸收層上的窗口層，其中，所述光吸收層形成有具有第一寬度的第三通孔，所述窗口層形成有具有大于所述第一寬度的第二寬度的第四通孔，并且所述第四通孔與所述第三通孔對應(yīng)。
文檔編號H01L31/042GK103081123SQ201180041209
公開日2013年5月1日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者李真宇 申請人:Lg伊諾特有限公司