太陽能電池裝置及其制造方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能電池裝置及其制造方法。該太陽能電池裝置包括設(shè)置在支撐基板上的虛設(shè)部分；設(shè)置在所述支撐基板上處于所述虛設(shè)部分之間的多個太陽能電池；以及設(shè)置在所述支撐基板和所述虛設(shè)之間并與所述太陽能電池電連接的匯流條。所述太陽能電池和所述虛設(shè)部分中的每一個包括在所述支撐基板上依次設(shè)置的背電極層、光吸收層以及前電極層?！緦＠f明】太陽能電池裝置及其制造方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本實施例涉及一種太陽能電池裝置及其制造方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]太陽能電池可以定義為利用當(dāng)光照射在P-N結(jié)二極管上時產(chǎn)生電子的光伏效應(yīng)來將光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。根據(jù)用于結(jié)型二極管的材料，此種太陽能電池可以分為硅太陽能電池、化合物半導(dǎo)體太陽能電池、染料敏化太陽能電池以及有機太陽能電池。[0003]太陽能電池的最小單元為一個電池，單個太陽能電池產(chǎn)生的電壓通常低到約0.5V到0.6V。把幾個電池在一個基板上串聯(lián)連接并制造成板狀形式以用于產(chǎn)生幾伏到幾百伏電壓的單元可以稱為模塊。進而，通過把太陽能電池模塊安裝在框架上制造太陽能電池裝置。[0004]在太陽能電池裝置中，作為正極和負極的導(dǎo)體(匯流條)與太陽能電池相連接。在一般的匯流條制造過程中，在制造完太陽能電池模塊以后，通過諸如焊接的工藝在太陽能電池模塊上形成金屬匯流條。接下來，在匯流條上設(shè)置具有和外部面板相近顏色的連接部件，以改善太陽能電池模塊的外觀。[0005]通過這種方法制造的匯流條與太陽能電池模塊之間的接合力弱，并且為了改善太陽能電池模塊的外觀還需要額外的過程，因此降低了工藝效率。【
發(fā)明內(nèi)容】[0006]技術(shù)問題[0007]本實施例提供一種能夠改善光電轉(zhuǎn)化效率和外觀的太陽能電池裝置。[0008]解決方案[0009]根據(jù)實施例，提供一種太陽能電池裝置，包括:在支撐基板上的虛設(shè)部分；在支撐基板上的位于所述虛設(shè)部分之間的多個太陽能電池；以及匯流條，所述匯流條電連接到所述太陽能電池，并且設(shè)置在所述支撐基板與所述虛設(shè)部分之間。其中，所述太陽能電池和所述虛設(shè)部分中的每一個均包括在支撐基板上依次設(shè)置的背電極層、光吸收層以及前電極層。[0010]根據(jù)實施例，提供一種太陽能電池裝置制造方法，所述方法包括:在支撐基板上形成背電極層；在所述背電極層上形成匯流條；在所述背電極層和所述匯流條上形成光吸收層；在所述光吸收層上形成前電極層；以及將所述光吸收層和所述前電極層圖案化以形成多個太陽能電池和虛設(shè)部分。[0011]有益效果[0012]根據(jù)本實施例所述的太陽能電池裝置，匯流條設(shè)置在支撐基板與虛設(shè)部分之間。相應(yīng)地，本實施例所述的太陽能電池裝置不需要利用單獨的遮蔽單元就可以防止匯流條暴露。因此，本實施例所述的太陽能電池裝置的外觀得到大大改善，該太陽能電池裝置可以輕易地應(yīng)用于幕墻太陽能電池模塊，例如，應(yīng)用在建筑的外墻上。[0013]另外，匯流條形成在非作用區(qū)域(NAA)中而不是形成太陽能電池C1、C2、C3…的作用區(qū)域(AA)，例如，形成在虛設(shè)部分中。因此太陽能電池裝置的作用區(qū)域面積得到了增加。相應(yīng)地，太陽能電池裝置的效率也得以提高。[0014]在本實施例所述的制造太陽能電池裝置的方法中，在形成光吸收層之前在背電極層上形成匯流條。因此，在背電極層和匯流條之間的界面上不會形成原本可能在光吸收層制造過程中產(chǎn)生的接觸電阻層。因此，可以促進在背電極層和匯流條之間的電子遷移，能夠改善太陽能電池裝置的光電轉(zhuǎn)化效率。此外，可以大大改善背電極層與匯流條之間的接合強度。【專利附圖】【附圖說明】[0015]圖1是示出了本實施例所述的太陽能電池裝置的上表面的平面圖；[0016]圖2和圖3是沿圖1中的A-A’線截取的剖視圖；以及[0017]圖4至圖8是示出了本實施例所述的太陽能電池裝置的制造方法的剖視圖。【具體實施方式】[0018]在實施例的描述中，應(yīng)該明白，當(dāng)某一基板、層、膜或者電極被稱作是在另一基板、另一層、另一膜或者另一電極“之上”或者“之下”時，它可以是“直接”或“間接”地在該另一基板、層、膜或電極之上或之下，或者也可以存在一個或多個中間層。層的這種位置參照附圖進行了描述。附圖中所示的元件的尺寸可能為了說明的目的而夸大，可能并不完全反映實際的尺寸。[0019]圖1是示出了本實施例所述的太陽能電池裝置的上表面的平面圖。圖2和圖3是沿圖1中的A-A’線截取的剖視圖。[0020]參照圖1，本實施例所述的太陽能電池裝置包括支撐基板10、太陽能電池模塊20以及匯流條30。[0021]支撐基板10具有平板形狀并且支撐太陽能電池模塊20和匯流條30。支撐基板10可以是透明的，剛性的或柔性的。支撐主體10可以是絕緣體。[0022]例如，支撐基板10可以是玻璃基板、塑料基板，或金屬基板。更具體地，支撐基板10可以是鈉鈣玻璃基板。[0023]替代地，支撐基板10的材料可以包括陶瓷(如氧化鋁)、不銹鋼、柔性聚合物等等。[0024]在支撐基板10上設(shè)置太陽能電池模塊20。太陽能電池模塊20可以包括多個太陽能電池Cl、C2、C3…和虛設(shè)部分DUM。[0025]太陽能電池Cl、C2、C3…彼此電連接。例如，太陽能電池Cl、C2、C3…可以串聯(lián)電連接，但本實施例不限于此。相應(yīng)地，太陽能電池模塊20可以將太陽光轉(zhuǎn)化為電能。同時，圖1到圖3示出了四個太陽能電池Cl、C2、C3...，但本實施例不限于此。[0026]每個太陽能電池C1、C2、C3…包括設(shè)置在支撐基板10上的背電極層200、設(shè)置在背電極層200上的光吸收層300以及設(shè)置在光吸收層300上的前電極層600。每個太陽能電池Cl、C2、C3…可以進一步包括在光吸收層300與前電極層600之間的緩沖層400和高電阻緩沖層500，但本實施例不限于此。[0027]背電極層200可以由鑰(Mo)、金(Au)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鎢(W)和銅(Cu)中的一種形成。在以上材料中，Mo具有與支撐基板100相近的熱膨脹系數(shù)，所以鑰可以改善粘合性能，防止背電極層200從基板100上剝落。[0028]在背電極層200上設(shè)置光吸收層300。光吸收層300包括1-1I1-VI族化合物。例如，光吸收層300可以具有銅-銦-鎵-硒基(Cu(In，Ga)(Se，S)2，CIGSS基)晶體結(jié)構(gòu)、銅-銦-硒基或銅-鎵-硒基晶體結(jié)構(gòu)。[0029]在光吸收層300上設(shè)置緩沖層400。緩沖層400包括硫化鎘、ZnS,InxSy以及InxSeYZn(0，0H)。在緩沖層400上設(shè)置高電阻緩沖層500。高電阻緩沖層500包括不摻雜雜質(zhì)的1-ZnO。[0030]在光吸收層300上可以設(shè)置前電極層600。例如前電極層600可以與在光吸收層300上的高電阻緩沖層500直接接觸。[0031]前電極層600可以由傳輸型導(dǎo)電材料形成。進一步說，前電極層600可以具有η型半導(dǎo)體的特性。然后，前電極層600與緩沖層40—起形成η型半導(dǎo)體，從而與作為P型半導(dǎo)體層的光吸收層300構(gòu)成ρη結(jié)。[0032]同時，參照圖2，本實施例所述的太陽能電池模塊20除太陽能電池C1、C2、C3…之外可以還包括虛設(shè)部分DUM。虛設(shè)部分DUM指在圖案化工藝中形成的將太陽能電池C1、C2、C3…彼此電連接的非作用區(qū)域(NAA)。在太陽能電池模塊20的最外側(cè)部分可以形成虛設(shè)部分DUM。例如，如圖2所示，在太陽能電池模塊20的兩個側(cè)表面上形成虛設(shè)部分DUM。[0033]與太陽能電池C1、C2、C3…相似，虛設(shè)部分DUM可以包括背電極層200或前電極層600。有關(guān)太陽能電池Cl、C2、C3…的描述基本上可以并入對虛設(shè)部分DUM的描述中。[0034]在支撐基板10與虛設(shè)部分DUM之間設(shè)置匯流條30。匯流條30可以由銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、其合金以及它們的組合中的一種形成。更具體地，匯流條30可以由銀(Ag)形成。例如，當(dāng)匯流條30厚度大約在5μm到15μm,寬度大約在Imm到4mm的情況下,匯流條30的比電阻為3X10-6Ωcm到5X10-6Ωcm。,但本實施例不限于此。[0035]在太陽能電池模塊20的背電極層200上設(shè)置匯流條30。更具體地，可以在虛設(shè)部分DUM的背電極層200上設(shè)置匯流條30。例如，匯流條30可以與在虛設(shè)部分DUM中的背電極層200的上表面直接接觸。相應(yīng)地，在匯流條30上設(shè)置光吸收層300或前電極層600。[0036]所以，不需要利用單獨的遮蔽單元就可以防止匯流條30暴露在外面。相應(yīng)地，大大改善了本實施例所述的太陽能電池裝置的外觀，于是該太陽能電池裝置易于應(yīng)用于幕墻太陽能電池模塊，例如，應(yīng)用在建筑的外墻上。另外，在非作用區(qū)域(NAA)中形成匯流條30，而不是在形成太陽能電池C1、C2、C3…的作用區(qū)域(AA)中，因此大幅增加了作用區(qū)域面積。相應(yīng)地，可以提高所述太陽能電池裝置的效率。[0037]匯流條30可以包括第一匯流條31和第二匯流條32，其中第一匯流條31連接至太陽能電池C1、C2、C3…中的一個，第二匯流條32連接至太陽能電池C1、C2、C3…中的另一個。例如，如圖2所示，第一匯流條31可以通過背電極層200電連接至電池Cl，另外，第二匯流條32可以通過背電極層200電連接至電池C4。[0038]可以在太陽能電池模塊20的外圍區(qū)域形成匯流條30。例如，如圖2所示，可以在太陽能電池模塊20的兩側(cè)表面上形成匯流條30。[0039]參照圖3，本實施例所述的太陽能電池裝置可以進一步包括接觸電阻層700。在背電極層200上不形成匯流條30的區(qū)域上形成接觸電阻層700，從而增加背電極層200的接觸電阻。[0040]在光吸收層300形成的過程中可以形成接觸電阻層700。例如，通過背電極層200上的鑰(Mo)和光吸收層300上的硒(Se)反應(yīng)形成接觸電阻層700，因此，接觸電阻層700可以包括MoSe2或MoS2。[0041]如上所述，在匯流條30與背電極層200的界面上不設(shè)置接觸電阻層。相應(yīng)地，匯流條30和背電極層200可以彼此直接接觸，從而可以促進匯流條30與背電極層200之間的電子遷移。因此，可以改善本實施例所述的太陽能電池裝置的光電轉(zhuǎn)化效率，并且可以大大改善匯流條30與背電極層200之間的接合強度。[0042]圖4到圖8是示出了本實施例所述的太陽能電池裝置的制造方法的剖視圖。描述實施例所述方法時將會參考上面描述的太陽能電池裝置。[0043]參照圖4，在支撐基板10上形成背電極層200。通過物理氣相沉積(PVD)或鍍層可以形成背電極層200。[0044]背電極層200包括第一圖案P1。也就是說,背電極層200可以通過第一圖案Pl圖案化。例如，第一圖案Pl的寬度大約在80μπι到200μm，但本實施例不限于此。[0045]接下來，在背電極層200上形成匯流條30。例如，如圖5所示，可以在背電極層200上形成第一匯流條31和第二匯流條32。[0046]形成匯流條30的工藝不受特別限制，只要其能夠在技術(shù)上普遍應(yīng)用即可。[0047]例如，匯流條30可以利用糊狀物制造。更具體地，匯流條30可以通過以下步驟制造，即，在背電極層200上涂布包含導(dǎo)電粉末的糊狀組合物，然后對所涂布的糊狀組合物進行熱處理，其中該導(dǎo)電粉末包括銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、其合金以及它們的組合。更具體地，該導(dǎo)電粉末可以包括從銀(Ag)、銀(Ag)合金、銀(Ag)化合物以及它們的組合構(gòu)成的組中選擇的一種材料。例如，該導(dǎo)電粉末可以是具有大約0.01μm到30.0μm大小的銀(Ag)微粒,但本實施例不限于此。[0048]除以上描述的粉末之外，該糊狀組合物還包括粘合劑和溶劑。另外，該糊狀組合物可以包括分散介質(zhì)以改善固體組分的分散性。用作粘合劑的材料例子可以包括硝基纖維素、乙基纖維素或丙烯酸樹脂，但本實施例不限于此。用作溶劑的材料例子可以包括醇，諸如乙醇或甲醇，但本實施例不限于此。[0049]利用上述方法制造的糊狀組合物可以通過浸涂、絲網(wǎng)印刷、輥印或平面涂布(tablecoating)印刷在或涂布在背電極層200上。[0050]其后，通過對糊狀組合物熱處理來制造匯流條30。熱處理過程包括干燥、預(yù)熱以及固化糊狀組合物?？梢栽诖蠹s200°C到400°C的溫度下執(zhí)行預(yù)熱過程大約IOmin到60min，但本實施例不限于此。然后，可以去除在糊狀組合物中所含的諸如溶劑和粘合劑的有機材料。其后，在大約450°C至600°C的溫度下固化該糊狀組合物，使得可以在背電極層200上形成匯流條31和32。[0051]作為另一例子，可以通過接合來制造匯流條。更具體地，可以通過在背電極層200的一部分上形成匯流條線(未示出)然后將匯流條30接合至匯流條線上來制造匯流條30。與匯流條30相似，該匯流條線可以包括包含銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、其合金以及它們的組合的導(dǎo)電材料。可以通過一般的焊接工藝或激光工藝來制造匯流條線。例如，可以通過點焊將匯流條線接合至背電極層200，但本實施例不限于此。[0052]接下來，將匯流條30與該匯流條線電連接。也可以通過一般的焊接工藝或激光工藝來制造匯流條30。然后,在激光工藝中，可以通過利用具有波長在800nm到IllOnm范圍內(nèi)的激光來將匯流條線與匯流條30彼此接合。例如，可以通過點焊將匯流條30接合在匯流條線，但本實施例不限于此。[0053]同時，目前已經(jīng)描述了，在背電極層200上形成匯流條線，然后在匯流條線上形成匯流條30，但本實施例不限于此。也就是說，在根據(jù)本實施例所述的太陽能電池裝置中，可以通過焊接工藝或激光工藝直接在背電極層200上形成匯流條30。[0054]參照圖6，在背電極層200和匯流條30上形成光吸收層300。形成光吸收層300的代表實例包括，例如，通過同時或分別蒸發(fā)銅、銦、鎵、硒來形成銅-銦-鎵-硒基(Cu(In,Ga)(Se)2；CIGS基)光吸收層300的方法，以及先形成金屬前體層然后再進行硒化的方法。[0055]至于先形成金屬前體層然后再進行硒化工藝的細節(jié)，通過使用Cu靶、In靶和Ga靶的濺鍍工藝在背電極層200上形成金屬前體層。然后，在金屬前體層上進行硒化工藝，進而形成Cu(In,Ga)Se2(CIGS)基光吸收層300。[0056]作為一替代例，利用Cu靶、In靶和Ga靶的濺鍍過程可以與硒化過程同時進行。[0057]作為另一替代例，可以通過僅使用Cu靶和In靶或者僅使用Cu靶和Ga靶的濺鍍過程或硒化過程來形成CIS基或CIG基光吸收層300。[0058]如上所述，在形成光吸收層300的過程中，可以在背電極層200上在不形成匯流條30的區(qū)域中形成接觸電阻層700。例如，可以通過背電極層200上的鑰(Mo)和光吸收層300上的硒(Se)反應(yīng)形成接觸電阻層700，接觸電阻層700可以包括MoSe2或MoS2。[0059]作為一替代例，接觸電阻層700沒有形成在背電極層200上形成匯流條30的區(qū)域中。也就是說，在匯流條30和背電極層300的交界面上沒有形成接觸電阻層700。相應(yīng)地，匯流條30和背電極層200可以直接接觸，從而可以促進匯流條30與背電極層200之間的電子遷移。因此可以改善本實施例所述的太陽能電池裝置的光電轉(zhuǎn)化效率，并且可以大大改善匯流條30與背電極層200之間的接合強度。[0060]參照圖7，在光吸收層300上形成緩沖層400和高電阻緩沖層500?？梢酝ㄟ^CBD(化學(xué)浴沉積)方案在光吸收層300上沉積硫化鎘以形成緩沖層400。另外，可以通過濺鍍工藝在緩沖層400上沉積氧化鋅來形成高電阻緩沖層500。[0061]接下來，在光吸收層400、緩沖層500和高電阻緩沖層500上形成第二圖案P2。第二接觸圖案P2可以形成為穿過光吸收層300、緩沖層500和高電阻緩沖層500。可以通過機械方法來形成第二接觸圖案P2，其寬度大約為80μm到200μm。但本實施例不限于此。[0062]接下來，如圖8所示，可以通過在高電阻緩沖層500上層疊透明導(dǎo)電材料來形成前電極層600。可以通過濺鍍或化學(xué)氣相沉積來形成前電極層600。例如，可以通過使用ZnO靶的沉積、使用Zn靶的反應(yīng)濺鍍以及作為RF濺鍍方法的有機金屬化學(xué)沉積，來制造前電極層600。[0063]然后，第三圖案P3被形成為穿過光吸收層300、緩沖層400、高電阻緩沖層500以及前電極層600。背電極層200的上表面被第三圖案P3部分地暴露。[0064]另外，可以通過第三圖案P3將太陽能電池C1、C2、C3…與虛設(shè)部分DUM相互區(qū)分。可以通過機械方法或激光照射形成第三圖案P3。[0065]在本說明書中每提及“一個實施例”、“實施例”、“示例性實施例”等時意味著，結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的此類短語不一定都是指同一實施例。另外，當(dāng)結(jié)合任何實施例描述具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性時，應(yīng)當(dāng)認為，結(jié)合其他實施例實現(xiàn)該特征、結(jié)構(gòu)或特性落入本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。[0066]雖然參照本發(fā)明的若干說明性實施例對實施例進行了描述，但應(yīng)該知道，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以構(gòu)思出落入本發(fā)明原理的精神和范圍內(nèi)的很多其它的變型和實施例。更具體地講，在本發(fā)明公開、附圖和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可以對主題組合結(jié)構(gòu)的組成部分和/或排列作出各種改變和變型。除了所述組成部分和/或排列的改變和變型之外，其它用途對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯然的?！緳?quán)利要求】1.一種太陽能電池裝置，包括:在支撐基板上的虛設(shè)部分；在所述支撐基板上并且處于所述虛設(shè)部分之間的多個太陽能電池；以及電連接至所述太陽能電池的匯流條，位于所述支撐基板與所述虛設(shè)部分之間。2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述太陽能電池和所述虛設(shè)部分中的每一個包括在所述支撐基板上依次設(shè)置的背電極層、光吸收層以及前電極層。3.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池裝置，其中，所述匯流條設(shè)置在所述虛設(shè)部分的所述背電極層上。4.如權(quán)利要求3所述的太陽能電池裝置，另外包括接觸電阻層，該接觸電阻層設(shè)置在所述背電極層上不形成所述匯流條的區(qū)域。5.如權(quán)利要求4所述的太陽能電池裝置，其中，所述接觸電阻層包括MoSe2或此&。6.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述匯流條設(shè)置在所述支撐基板的外圍區(qū)域。7.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述匯流條包括第一匯流條和第二匯流條，其中所述第一匯流條連接至所述太陽能電池中的一個，所述第二匯流條連接至所述太陽能電池中的另一個。8.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述匯流條包括銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、其合金以及它們的組合中的一種。9.一種制造太陽能電池裝置的方法，所述方法包括:在支撐基板上形成匯流條；以及在所述匯流條上形成虛設(shè)部分，并在所述虛設(shè)部分之間形成多個太陽能電池。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述支撐基板上形成所述匯流條包括:在所述支撐基板上形成背電極層；以及在所述背電極層上形成所述匯流條。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，形成所述虛設(shè)部分和形成所述太陽能電池包括:在所述背電極層和所述匯流條上形成光吸收層；在所述光吸收層上形成前電極層；以及將所述前電極層和所述光吸收層圖案化以形成所述太陽能電池和所述虛設(shè)部分。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成所述光吸收層包括:在所述背電極層上不形成所述匯流條的區(qū)域上形成接觸電阻層；以及在所述背電極層、所述匯流條和所述接觸電阻層上形成所述光吸收層。13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，在所述背電極層上形成所述匯流條包括:在所述背電極層上形成匯流條線；以及將所述匯流條接合至所述匯流條線上。14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，在所述背電極層上形成所述匯流條包括:在所述背電極層上涂布包含導(dǎo)電粉末的糊狀組合物；以及固化所涂布的糊狀組合物以形成所述匯流條。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述導(dǎo)電粉末包括銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、其合金以及它們的組合中的一種?！疚臋n編號】H01L31/18GK104025308SQ201280062756【公開日】2014年9月3日申請日期:2012年10月17日優(yōu)先權(quán)日:2011年10月18日【發(fā)明者】申慜凈申請人:Lg伊諾特有限公司