CN102047431A - 具有单片集成和背面接触器的薄膜太阳能电池 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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Abstract
本发明公开了一种新型的具有单片集成和背面金属接触器的薄膜光伏器件以及制造该器件的方法。本发明所描述的创新方法实现了完全通过薄膜处理来构造的器件和方法。根据本发明的太阳能电池由于降低了透明导电电极中的电流损失而提高了大器件的输出。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年6月4日申请的美国临时专利申请第61/130,926号和2008年6月7日申请的美国临时专利申请第61/131,179号的优先权，上述两案的内容以引用的方式并入本文。
背景技术
目前的太阳能技术可以粗略分类成晶体硅技术和薄膜技术；本发明涉及薄膜太阳能膜。大约90％的太阳能电池是由硅(单晶硅或多晶硅)制成的。晶体硅(c-Si)已在大多数太阳能电池中用作光吸收半导体(light-absorbing semiconductor)，虽然它是相对较差的光吸收体并且需要相当厚(数百微米)的材料。尽管如此，晶体硅被证明是方便的，因为它生产出具有良好效率(13-18％，理论最大值的二分之一到三分之二)的稳定的太阳能组件并且使用从微电子工业的知识基础发展出的工艺技术。
第二代太阳能电池吸收体技术是基于本领域承认的术语“薄膜”。主要的薄膜技术有非晶硅、铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉(CdTe)。CdTe薄膜太阳能电池的制造非常的简单，并且与所有其他的太阳能电池技术相比有希望实现最低的制造成本。NREL已证实了效率为16.5％的CdTe太阳能电池。现有技术通过在3mm厚的玻璃衬底上沉积CdTe，并用第二个3mm的盖片玻璃进行封装来构造CdTe太阳能电池。因此它们是通过缓慢的逐件制造工艺进行制造。这些CdTe太阳能电池非常的重，难以用于住宅屋顶应用——太阳能工业最大的细分市场之一。柔性太阳能电池的重量较轻，这使得它适合于住宅屋顶应用，这样的应用对于重玻璃衬底上的CdTe而言是不易实现的。
需要更高效的具有薄膜技术的衬底结构。诸如KanekaTM、SharpTM、Schott SolarTM和ErsolTM的许多公司正在使用商业上证实的CVD工艺来沉积最初为了平面显示器制造而开发的a-Si，从而在玻璃衬底上制造非晶硅太阳能电池。诸如Applied MaterialsTM的玻璃衬底设备公司提供了全程解决方案(turn-key)***以在玻璃衬底上制造非晶硅太阳能电池。
在诸如玻璃之类的透明衬底上使用上基板(superstrate)配置制造常规的CdTe和非晶硅太阳能电池。现有技术的建立在玻璃衬底上的薄膜太阳能电池组件是单片集成的，通过使用激光划线和机械划线工艺的组合来隔离电池并将其串联互连而成。薄膜太阳能电池的一个主要缺点是这些电池/组件只能产生有限的电流，因为所有的电流必须通过导电性有限的透明导电氧化物。因此，每个模块最高可获得的电流的限制显著地加大了***成本权衡，因此对薄膜太阳能电池在大太阳能农场市场中的使用造成了严重的限制。为了解决该问题，已将背面金属接触器技术用于硅太阳能电池。但是这些技术不能用于在玻璃衬底上构造的传统的上基板薄膜太阳能电池，因为在玻璃衬底上构造的太阳能电池就算可以也很难实现背面接触器。
当使用不透明金属箔或半透明聚合物衬底来制造非晶硅、CIGS或CdTe太阳能电池时，使用用于太阳能电池的衬底配置。Solexant公司已经公开了用于CdTe衬底太阳能电池的背面接触器形式的新颖的想法，参见申请日为2009年3月2日的共同转让的未决美国申请第12/380,638号，该案的内容以引用的方式并入本文。
现有技术还公开了一种绝缘衬底结构，其将单片集成与将透明导体连接到背面金属的方法相结合，参见美国专利第5,626,686号；第5,733,381号；第5,421,908号和第5,928,439号，其内容全部以引用的方式并入本文。这些设计仅通过使用绝缘衬底的太阳能电池来起作用。这些器件不通过导电衬底来起作用；也没有建议当考虑导电衬底时所面对的问题的解决方案。
现有技术中已经使用了导电衬底，但是没有人成功地使用用于柔性衬底上的光伏器件的薄膜吸收体材料将导电衬底与串联互连和并联电流收集相结合。CIGS太阳能电池常常建立在导电衬底上，但是它们的互连结构需要改进。诸如Odersun的一些公司将这些成卷的薄膜切割成1cm的小条并且将其手工粘结以建立串联互连。这是一个费力费钱的过程。其他的现有技术方法建立穿过吸收体层的导通孔(via)，并用导电胶填充所述导通孔以建立发射极卷绕，从而将透明导体连接到背面金属电极，参见美国专利第7,276,724号和美国专利公布第2007/0186971号，其内容都以引用的方式并入本文。
使用CdTe和类似的吸收体材料的绝缘衬底上的薄膜太阳能电池在现有技术中是已知的，参见McCandless，B.等人的美国专利4,709,466和Tyan，Y-S.等人的美国专利第4,207,119号，两者的内容都以引用的方式并入本文。United Solar Systems CorporationTM生产的构建在柔性金属箔上的非晶硅太阳能电池(参见美国专利第6,803,513号，其内容以引用的方式并入本文)使用单片集成并且忍受这些组件中的低电流。为了克服透明导电电极的电阻限制，United Solar Systems CorporationTM使用麻烦且昂贵的过程来将细金属丝结合到透明导体的表面上，以便使电阻损失最小化。具有其他串联互连结构的金属衬底在现有技术中是已知的，参见美国专利第5,468,988号。
本发明公开了一种构建具有单片集成和背面金属接触器的薄膜太阳能电池的新颖的方法。本发明所描述的创新方法的一个优点是实现了完全通过薄膜处理来构造的器件和方法。根据本发明的太阳能电池由于降低了TCO层中的电流损失而提高了大器件的输出。
发明内容
在本发明的一个实施例中，要求保护一种光伏器件，包括多个光伏电池，每个所述电池独立地包括透明导电电极、窗口层、吸收体层、底部电极、导电衬底、以及背面电极，其中所述底部电极和所述背面电极位于所述衬底的相对侧。在一个实施例中，所述衬底具有通过所述衬底延伸的多个导通孔。在另一个实施例中，所述导通孔通过所述导通孔内部的薄绝缘层与所述导电衬底绝缘。在另一个实施例中，第一电池的底部电极和相邻电池的背面电极通过至少一个第一接触器电连接，其中所述至少一个第一接触器通过所述导通孔延伸，以及第一电池底部电极和所述相邻电池背面电极不通过导电衬底电连接。在另一个实施例中，至少一个第一接触器包括导通孔壁上的毗连涂层。在另一个实施例中，至少一个第一接触器包括填满导电材料的导通孔。在另一个实施例中，至少一个电池通过至少一个第一接触器串联连接到相邻电池，以及其中所述至少一个第一接触器实现所述至少一个电池的底部电极与相邻电池的背面电极之间的电接触。在又一个实施例中，所述背面电极包括第一接触器附近的划线，其中所述划线通过所述背面电极延伸，以及所述相邻电池在底部电极中包括划线，其中所述划线位于所述第一接触器附近并且通过所述底部电极延伸。在另一个实施例中，第一划线通过所述透明导电电极延伸，其中：所述第一划线位于所述第一接触器附近。在另一个实施例中，所述第一划线通过所述透明导电电极，通过所述窗口层、所述吸收体层和底部电极层延伸。在另一个实施例中，第二划线通过所述透明导电电极延伸，其中所述第二划线位于所述第一接触器附近且位于所述第一划线的相对侧。在另一个实施例中，所述第二划线延伸通过所述窗口层和所述吸收体层。在另一个实施例中，所述第一划线和所述第二划线实质上彼此平行。在另一个实施例中，多个第二接触器，其中所述多个第二接触器中的每一个独立实现所述透明导电电极和所述背面电极之间的并联接触，其中所述多个第二接触器与所述底部电极电绝缘，以及所述底部电极不与所述背面电极电连接。在另一个实施例中，所述第二接触器和所述背面电极通过导通孔壁上的毗连涂层电接触。在另一个实施例中，所述第二接触器和所述背面电极通过填满导电材料的导通孔电接触。在另一个实施例中，存在实现至少两个电池之间的串联连接的第一接触器以及实现电池内的并联连接的第二接触器。在另一个实施例中，存在至少一个第一接触器和多个第二接触器，其中所述第一接触器和所述第二接触器中的每一个独立包括通过所述衬底延伸的导电材料薄层。在另一个实施例中，存在至少一个第一接触器和多个第二接触器，以及设置在所述第一接触器和/或所述第二接触器内部的薄绝缘层。在另一个实施例中，存在至少一个第一接触器和多个第二接触器，以及设置在所述第一接触器导通孔和/或所述第二接触器导通孔内部的薄阻挡层。在另一个实施例中，多个光伏电池以非直线的排列方式连接。
在本发明的另一个实施例中描述了一种光伏器件，包括多个光伏电池，每个所述电池独立地包括透明导电电极、窗口层、吸收体层、底部电极、绝缘衬底和背面电极，其中所述底部电极和所述背面电极位于所述衬底的相对侧。在另一个实施例中，所述衬底具有多个通过衬底延伸的导通孔。在另一个实施例中，第一电池的底部电极和相邻电池的背面电极通过至少一个第一接触器电连接，其中所述至少一个第一接触器通过所述导通孔延伸。在另一个实施例中，至少一个第一接触器包括导通孔壁上的毗连涂层。在另一个实施例中，至少一个第一接触器包括填满导电材料的导通孔。在另一个实施例中，至少一个电池通过至少一个第一接触器串联连接到相邻电池，以及其中所述至少一个第一接触器实现所述至少一个电池的底部电极与相邻电池的背面电极之间的电接触。在另一个实施例中，所述背面电极包括第一接触器附近的划线，其中所述划线通过所述背面电极延伸，以及所述相邻电池在底部电极中包括划线，其中所述划线位于所述第一接触器附近并且通过所述底部电极延伸。在另一个实施例中，存在通过所述透明导电电极的第一划线，其中所述第一划线位于所述第一接触器附近。在另一个实施例中，通过所述透明导电电极的所述第一划线通过所述窗口层、所述吸收体层和底部电极层延伸。在另一个实施例中，存在通过所述透明导电层的第二划线；所述第二划线位于所述第一接触器附近且位于所述第一划线的相对侧。在另一个实施例中，所述第二划线延伸通过所述窗口层与所述吸收体层。在另一个实施例中，所述第一划线和所述第二划线实质上彼此平行。在另一个实施例中，多个第二接触器，其中所述多个第二接触器中的每个独立地实现所述透明导电电极与所述背面电极之间的并联接触，其中所述多个第二接触器与所述底部电极电绝缘，以及所述底部电极不与背面电极电连接。在另一个实施例中，所述第二接触器和所述背面电极通过导通孔壁上的毗连涂层电接触。在另一个实施例中，所述第二接触器和所述背面电极通过填满导电材料的导通孔电接触。在另一个实施例中，存在实现至少两个电池之间的串联连接的第一接触器以及实现电池内的并联连接的第二接触器。在另一个实施例中，存在至少一个第一接触器和多个第二接触器，其中所述第一接触器和所述第二接触器中的每一个独立包括通过所述衬底延伸的导电材料薄层。在另一个实施例中，存在至少一个第一接触器和多个第二接触器，以及设置在所述第一接触器和/或所述第二接触器内部的薄绝缘层。在另一个实施例中，存在至少一个第一接触器和多个第二接触器，以及设置在所述第一接触器导通孔和/或所述第二接触器导通孔内部的薄阻挡层。在另一个实施例中，多个光伏电池以非直线的排列方式连接。
本文描述的器件的吸收体层包括选自于IV族材料、II-VI族化合物、III-V族化合物、I-III-VI族化合物或有机聚合物的材料。在另一个实施例中，所述吸收体层包括选自于硅、非晶硅、晶体硅、微晶硅、锗或SiGe的材料。在另一个实施例中，所述吸收体层包括选自于CdTe、PbSe、PbTe、SnSe、SnS或SnTe的化合物。在另一个实施例中，所述吸收体层包括选自于GaAs或InP的化合物。在另一个实施例中，所述吸收体层包括选自于CIS或CIGS的化合物。在另一个实施例中，所述吸收体层包括CdTe，以及所述窗口层包括CdS。
在本发明的另一个实施例中公开了一种用于制造光伏器件的过程，包括：提供具有多个孔的衬底，在所述衬底的每一侧沉积金属电极层以产生底部电极和背面电极，对一个或多个孔周围部分的金属层划线以使孔与底部电极电隔离，对底部和背面电极纵向划线以限定相邻的电池，由此相邻的电池通过一个电池的底部电极与相邻电池的背面电极之间的通过至少一个孔的至少一个接触器彼此电接触，所述孔位于底部划线与背面电极划线之间，以及进一步包括，沉积吸收体层，以及沉积透明导体层。在另一个实施例中，公开了涂覆一些孔以及填充一些孔。在另一个实施例中，公开了在串联互连导通孔一侧的电池的透明导电电极上纵向划线，以及在同一串联互连导通孔的相对侧的电池的透明导电电极上纵向划线，其中所述划线紧密靠近所述串联互连导通孔，以及所述划线去除TCO层。在另一个实施例中，公开了在串联互连导通孔一侧的电池的透明导电电极上纵向划线，其中所述划线紧密靠近所述串联互连导通孔，以及所述划线去除TCO层、窗口层、吸收体层和底部电极层，以及进一步包括对同一串联互连导通孔的相对侧的背面接触电极划线。在另一个实施例中，公开了在电流收集导通孔周围从透明导电电极的周围区域向下到底部电极划线。
附图说明
图1显示了具有通过串联互连装置连接的相邻光伏电池的光伏器件的侧视图。
图2显示了具有电流收集导通孔和串联互连导通孔的光伏电池的侧视图。
图2A显示了绝缘衬底上的图2的电流收集导通孔的放大侧视图。
图2B显示了绝缘衬底上的串联互联导通孔的侧视图。
图3显示了具有电流收集导通孔的光伏电池的局部剖视图。
图4显示了具有通过串联互连导通孔连接的相邻光伏电池的光伏器件的局部剖视图。
图4A显示了具有在透明导电电极处通过划线图案隔离的相邻光伏电池的光伏器件的局部侧视图。
图5显示了导电衬底上连接相邻光伏电池的串联互连导通孔的局部视图的侧视图。
图6显示了导电衬底上的具有串联互连导通孔和电流收集导通孔的光伏电池的侧视图。
图7显示了本发明的器件的衬底构造的俯视图和相应的侧视图
图8显示了具有用于电流收集的孔以及串联互连导通孔的衬底的俯视图和相应的侧视图。
图9显示了生成绝缘层之后的俯视图和相应的侧视图。
图10显示了阻挡层沉积之后的俯视图和相应的侧视图。
图11显示了正面和背面电极沉积之后的俯视图和相应的侧视图。
图12显示了具有相邻电池的光伏器件在对底部电极划线以建立邻近电池隔离以及对底部电极划线以隔离电流收集导通孔之后的俯视图和相应的侧视图。
图13显示了吸收体层沉积之后的俯视图和相应的侧视图。
图14显示了窗口层沉积之后的俯视图和相应的侧视图。
图15显示了透明导电电极沉积之后的俯视图和相应的侧视图。
图16显示了创建正面和背面光伏电池隔离划线之后的俯视图和相应的侧视图。
图17显示了具有以直线样式连接的多个电池的光伏器件。
图18显示了具有以并排样式连接的多个电池的光伏器件。
图19显示了具有以垂直并排样式连接的多个电池的光伏器件。
图20显示了具有以环形样式连接的多个电池的光伏器件。
具体实施方式
现在详细参考本发明的包括发明人为了执行本发明所设想的最佳方式在内的一些具体实施例。附图中显示了这些具体实施例的示例。虽然结合这些具体实施例描述本发明，但是应理解，其并非要将本发明限制于所描述的实施例。相反，其涵盖所附权利要求所限定的本发明的实质和范围内可包括的各种替代形式、修改形式和等价形式。在接下来的描述中，为提供对本发明的透彻理解而阐述了大量的具体细节。可以在缺少一部分或者全部这些具体细节的情况下实施本发明。在本说明书和所附权利要求书中，如未对某个术语加以明确的数量限制，则应认为其包含单数和复数的含义，除非上下文中明确表明不是这样。除非另有限定，本文所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员通常的理解相同的含义。
本文中使用的“光伏器件”指的是能够在工作环境中将光转化成电的多层结构。当使用衬底或上基板配置来构建太阳能电池时，本文所描述的本发明是适合的。该器件可具有实际使用该器件所必需的任意的其他结构，例如引线(lead)、接线(connection)等等。本文中使用的“每个所述电池独立地包括”指的是“电池”为“多个电池”且组成多个电池的每个单独的电池可包括所描述的层。
当在本文中使用时，“光伏电池”被广义地定义成器件的能够进行光电转换的部分并且通常是光伏器件中的最小单位。在这里，通过各个电极层中存在的划线(scribe)的位置来限定电池的边界。本发明的不同的实施例要求不同的划线布局以及不同的电池结构。优选地，通过底部电极层中的划线和如这里进一步限定的背面接触电极来分隔电池。在一个优选实施例中，通过电池边缘处的互连导通孔附近的底部电极中的划线来分隔相邻的光伏电池。每个光伏电池优选包括衬底、设置在衬底的两(相对)侧上的电极、绝缘层、阻挡层、吸收体层、窗口层以及透明导电氧化物电极层。在Durstock，M.等人的“Materials for photovoltaics：symposium held Nov.29-Dec.2，2004，Boston，MA，USA：Symposium proceedings/Materials Research Society v.836(2005)”中可找到适合于本文所公开的光伏电池层的材料的非限制性示例，该文的内容以引用的方式并入本文。本文所描述的发明还适合于叠层(tandem)光伏电池。“Preparation and Characterization of Monolithic HgCdTe/CdTe Tandem Cells”Mater.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.836，p.265-270(2008)中描述了用于本发明的叠层器件的合适的结构，该文的内容以引用的方式本如本文。本发明所构思的用于光伏器件的光伏电池并不需要每一个都是唯一的。所述用于光伏器件的光伏电池在层结构、材料、形状或者其他方面可以有所变化。
“多个光伏电池”指的是至少两个光伏电池。优选地，电池彼此相邻设置。本发明设想任意数量的电池可以互相串联连接，并且还提供了用于光伏电池互连的新颖结构。在一个优选实施例中，除串联互连导通孔外，一个电池的底部电极与其相邻电池的背面电极不发生电接触。
“单片集成”指的是将多个光伏电池结合在一起。
适合于建立本发明的导通孔的孔是“电流收集导通孔”和“串联互连导通孔”类型的。“导通孔”指的是过去是衬底中的孔现在则被填充的器件部分。“导通孔”还可以指器件中可通过除以孔开始之外的其他方法形成的任何其他开口或结构。首先通过冲孔、钻孔或其他方式在衬底箔中制造衬底孔，它们的尺寸可以是相同的或不同的，优选尺寸是在大约25-500微米之间一致的。在一个替代实施例中，电流收集孔具有与串联互连孔不同的尺寸。电流收集孔可具有彼此不同的尺寸，串联互连孔可具有彼此不同的尺寸。本发明设想任意形状的孔都是合适的，方孔、三角形孔、复杂形状的孔等等。孔通过衬底延伸。孔在衬底上的样式优选是一致的，但可以是所需的任意形状。
“通过衬底延伸”指的是导通孔或接触器从衬底的一个表面到相对的表面用另一种材料取代衬底材料。
“串联互连导通孔”表示孔或导通孔，在某些实施例中被称为“第一接触器”，在这些实施例中，光伏电池通过孔或导通孔壁上的导电涂层或者通过孔或导通孔中的导电填料与相邻的电池电接触。“Serial(串联)”和“series(串联)”在本文中可以互换使用。本发明设想一个“串联互连导通孔”用来连接相邻的阵列，但在相同的阵列上可以使用两个或更多个串联互连导通孔。优选地，互连导通孔不与电池的TCO层或相邻电池电接触，因此被电隔离。在一个实施例中，可以通过在互连导通孔附近和/或周围的TCO层上刻图来实现隔离。另外，可在TCO层附近的互连导通孔上和/或互连导通孔中沉积薄膜作为绝缘体或者沉积堵塞物作为绝缘体以实现隔离。
“串联互连”意为串联连接的两个电池，优选为串联连接的两个相邻的电池。
“电流收集导通孔”意为优选包括导通孔或孔的接触器，在具有从背面电极到TCO层的接触器的光伏电池中也被称为“第二接触器”，优选并联连接到至少一个其他的“电流收集导通孔”。该术语也被称为“电流收集孔”。
与本发明的光伏电池一起使用的吸收体层包括包含能够进行光电转换的半导体化合物的膜，其中半导体化合物选自于I-VI、II-VI、III-V和IV-VI族化合物、IV族半导体或有机半导体。优选的是CdTe，Mo由于更好的热匹配而最适合于CdTe沉积。CdTe的沉积方法包括近距离升华(CSS)、喷射沉积(SD)、丝网印刷和电沉积。其他吸收体材料包括I-III-VI化合物，例如CIGS。CIGS为CuInxGa1-xSe，其中0≤x＜1，在此包括本领域称作CIGS的包括CIS、CISe、CIGSe、CIGSSe在内的一类材料。适合于在本发明中使用的有机半导体包括聚(3-己基噻吩)或聚(3-辛基噻吩)以及其他本领域已知的有机半导体，参见例如Drndic，M.等人2006年2月6日申请的美国公布专利申请第20070102694号，其内容以引用的方式并入本文。吸收体层优选具有大约1-10微米之间的厚度。
本文所使用的窗口层被设计为与吸收体层形成结，与本发明一同使用的吸收体层优选包括n型材料。合适的窗口材料为CdS、CdSe、ZnS、ZnSe以及氧硫化物。目前CdS与CdTe形成最佳的异质结，因此是优选的。窗口层可具有50-200纳米的厚度。可以使用诸如溅射或蒸发之类的PVD工艺来沉积CdS。
根据本发明所使用的衬底可包括绝缘材料或导电材料。衬底可以是导电不透明金属箔(不锈钢、铝或铜)、柔性透明高分子膜(例如聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯醚砜、聚醚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酯等等)或刚性透明玻璃(硼硅酸盐或碱石灰)。衬底优选为柔性的。衬底的厚度可以是由期望的最终用途所决定的任意合适的尺寸，但是优选地，柔性金属箔的厚度为25-250微米，柔性高分子膜的厚度为10-100微米，或者玻璃的厚度为1-5毫米。
根据本发明的电极层包括透明导电电极、以及底部和背面电极，其中底部和背面电极优选为金属电极并且位于衬底的相对侧。“衬底一侧的电极”和“相对侧的电极”不表示电极必须直接设置在衬底上，因为电极和衬底之间可以存在中间层。适合于金属电极的材料的非限制示例包括Mo、Ti、Ni、Al、Nb、W、Cr和Cu。优选为Mo、Ti或Ni。金属电极层厚度可以为50纳米至2,000纳米，或者更优选为250-2000纳米。可以通过本领域已知的物理气相沉积技术来沉积金属层。这并不是限制将电极层实际设置在衬底表面上。透明导电电极通常使用具有良好的导电性和在可见光谱范围内高度透明的n型材料，并且可包括选自于ZnO、ITO、SnO2、Cd2SnO4、In2O3或Zn2SnO4的材料。优选使用ZnO，原因在于它的光电特性、它的机械、热以及化学稳定性。如需要，可以组合使用两个不同的透明导电电极层，因此利用两种不同材料的不同特性。ZnO还可以包括如美国专利第7,265,037号中公开的纳米线，该案的内容以引用的方式并入本文。
本发明设想光伏电池中可以存在各种界面层以匹配相邻层晶体结构、微观结构、晶格常数、电子亲合性/功函数、热膨胀系数、扩散系数、化学亲合性和迁移率、机械粘附性和迁移率、界面应力、缺陷和界面态、表面复合中心等等。本文所使用的“界面层”意为包括吸收体层与窗口层之间或者吸收体层与底部电极之间的一层或多层。通过定义，“界面层”包括单层以及一组多层，可以为1、2、3、4、5或更多层。每个层或多层可独立地包含薄膜、纳米颗粒、烧结的纳米颗粒或这三者中的一种或多种的组合。而且，本发明设想多个界面层包括具有相同和/或不同晶粒尺寸(grain size)的膜，也包括纳米颗粒、烧结的纳米颗粒和或不同化学成分的薄膜的层。适合于电极层与吸收体层之间的界面层的材料的示例包括2009年3月13日申请的共同转让和未决的美国专利申请第12/381,637号，该案的内容以引用的方式并入本文。在一些实施例中，特别是在吸收体层和窗口层之间，包括如2009年3月24日申请的共同转让和未决美国专利申请第12/383,532中教导的界面层可以是有益的，该案的内容以引用的方式并入本文。
适合于本发明的阻挡层包括玻璃、氮化物、氧化物、碳化物或以上物质的混合物，并且具有50-500纳米之间的厚度。阻挡层是可选的，并且额外地防止污染物扩散。当使用绝缘衬底时，优选在顶部氧化物层上应用阻挡层而不在底部氧化物层上应用阻挡层。当使用导电衬底时，优选在顶部氧化物层上和在底部氧化物层上应用阻挡层，其中阻挡层材料还薄薄地并且基本均匀地涂覆在孔或导通孔的内部。
适合于本发明的绝缘层材料包括无机材料，例如金属氧化物TiO2、ZnO、CuO、Cu2O以及氧化锆、氧化镧、氧化铌、氧化锡、氧化铟、氧化铟锡(ITO)、氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化锶等等。同样适合的还有选自于I-VI、II-VI、III-V或IV-VI族化合物、IV族半导体、或有机半导体的材料。“导通孔内部的薄绝缘层”意为厚度可与孔或导通孔的内径相同的层。优选地，厚度为更小，优选在2-20微米之间，更优选地在2-10微米之间。
“形成层”意为沉积、蚀刻、反应划线或建立或增加层、或者在已存在的层上作用的步骤，包括PVD、CVD、蒸发和升华。适合于形成本文所公开的层的技术包括2009年3月2日申请的共同转让和未决的美国专利申请第12/380,638号中公开的卷对卷(roll to roll)连续工艺，该案的内容以引用的方式并入本文。
“划线”作为名词使用时意为通过激光制图(laser patterning)去除或切掉的部分。适用于本发明的划线技术包括机械的或激光。
“表面处理”的含义包括湿法刻蚀、干法刻蚀、溅射、还原、电化学、热处理以及离子铣削处理。这些示例仅仅是说明性的而不是穷尽的。
本发明设想纳米颗粒和/或烧结的纳米颗粒在本发明的光伏电池中是有益的。本发明中的有益种类包括化合物半导体，所述化合物半导体包括I-VI、II-VI、III-V和IV-VI族化合物以及IV族半导体。其还包括I-III-VI化合物，例如CIGS。CIGS为CuInxGa1-xSe，其中0≤x＜1，在此包括本领域称作CIGS的包括CIS、CISe、CIGSe、CIGSSe在内的一类材料。本文中使用的球形纳米颗粒具有的尺寸大约在1-100纳米之间，优选大约在2-20纳米之间。应当理解的是，本发明设想本文中使用的“纳米颗粒”并不限于球形或基本上球形的颗粒，而是包括各种形状的纳米结构，例如四角结构、弯棒(bentrod)、纳米线、纳米棒、颗粒、空心颗粒、单一材料、合金材料、匀质材料和非匀质材料。纳米颗粒的尺寸是可变的，但是优选的是如果颗粒为细长结构，即纳米棒，则纳米棒的长度具有大约100纳米的最大长度，以及具有大约1-20纳米、优选约5纳米的最大直径。
根据本发明的纳米颗粒或烧结的纳米颗粒可以具有芯或芯/壳或芯/壳/壳、或芯/壳/壳/壳结构。芯和/或壳可以是半导体材料，所述半导体材料包括但不限于II-VI族(ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、MgTe等等)和III-V族(GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlAs、AlP、AlSb、AlS等等)、IV-V族化合物和IV族(Ge，Si)材料及其合金或其混合物。II型异质结构(参见S.Kim，B.Fisher，H.J.Eisler，M.Bawendi，“Type-II quantum dots：CdTe/CdSe(core/shell)and CdSe/ZnTe(core/shell)heterostructures”，J.Am.Chem.Soc.125(2003)11466-11467，其内容以引用的方式并入本文)和合金量子点(X.H.Zhong，Y.Y.Feng，W.Knoll，M.Y.Han，“Alloyed ZnxCd1-xS nanocrystals with highly narrow luminescence spectral width”，J.Am.Chem.Soc.125(2003)13559-13563和R.E.Bailey，S.M.Nie，“Alloyed semiconductor quantum dots：tuning the optical properties without changing the particle size”，J.Am.Chem.Soc.125(2003)7100-7106，其内容以引用的方式并入本文)被认为是合适的。纳米颗粒或烧结的纳米颗粒可以具有附于其上的涂层或配体。以上所列的大部分材料为量子限制的。但是本发明并不要求纳米颗粒为量子限制的。
“电绝缘”意为具有至少10千欧/平方的电阻
“导电”意为具有小于100欧姆/平方的电阻。
在一个实施例中，可以通过提供衬底并且在衬底中制造一组孔来制造光伏器件。使用一组这样的孔来串联互连，使用另一组这样的孔来实现与透明导体电极以及背面电极的接触器(电流收集导通孔)。如果使用导电衬底，则制造出孔之后首先在前表面、后表面和孔壁上创建绝缘层(如果使用绝缘衬底，则该步骤不是必需的)。在前表面和后表面上沉积导电金属层，沉积的方式是使金属层覆盖前后两个表面，并且通过完全填充串联互连导通孔和电流收集导通孔(填孔)或者通过涂覆侧壁(镀孔)，使前后金属之间通过串联互连导通孔和电流收集导通孔接触。底部电极金属和背面接触电极用激光划线以建立邻近电池隔离(neighboring cell isolation)。底部电极划线和背面接触电极划线在串联互连导通孔的周围偏置以允许相邻电池的串联连接。通过对电流收集导通孔周围的底部电极金属进行激光划线来去除这些孔周围的金属以隔绝它们与电池中的邻近的前金属表面的接触。如果电流收集导通孔是镀孔，则之后沉积界面层、吸收体层、窗口层和TCO，并且进行划线以隔离电池。如果电流收集导通孔是填孔，则之后沉积界面层、吸收体层和窗口层，并对区域进行划线(机械或激光)以去除电流收集导通孔上或其周围的这些层，以便露出填孔。然后沉积透明的导电氧化物层并且随后划线以隔离相邻的电池。
下面特别参考附图来描述本发明。除非另有说明，否则下文所述的实施例、材料和范围仅为说明性的实施例，并非是限制性的，也不是穷尽的。
示例1：柔性绝缘衬底上的具有串联互连和背面金属接触器的薄膜CdTe太阳能电池
参考图1，其显示了根据本发明的一个实施例的光伏器件101的横截面。显示了光伏电池102a、光伏电池102b和光伏电池102c，相邻的电池102a和电池102b通过串联互连导通孔103互相连接。导通孔103a的细节在图2B中放大。划线104a和104b分隔光伏电池102a和光伏电池102b。通过底部电极112的划线104a与背面接触器107中的划线105共同用于电隔离通过互连导通孔103连接的相邻电池。划线104a靠近导通孔103并且隔绝导通孔103与电池102a底部电极的电接触，但电池102b的底部电极通过导通孔103接触(未显示)电池102a的底部电极107a，通过这样的电接触来实现与电池102a的电接触。孔106a和106b限定实现与背面电极层107的电接触的电流收集导通孔(未显示)的顶部。在图1中，每个电池具有如下的层结构：背面金属电极107、下方氧化物层108、衬底109、顶部氧化物层110、阻挡层111、底部电极112、吸收体层113、窗口层114以及正面电极(透明导体层或透明导电电极)115，并且根据示例2中所描述的过程来制造。
示例2：柔性绝缘衬底上的通过填孔串联互连和背面金属接触器的薄膜CdTe太阳能电池
特别参考图1-3来描述用于制造根据本发明的太阳能电池的过程。绝缘衬底109设置有具有一组直径的多个孔106a、106b、106c和106d。可以通过由材料以及孔的尺寸、形状和数量所决定的任意的合适方式来产生孔。孔之间的距离是可变的。在一个实施例中，在箔上冲压横向间隔为10厘米、沿垂直或纵向方向的行间距为100厘米的串联互连孔。沿x方向和y方向都间隔1厘米在串联连接孔的行之间冲压电流收集孔的行。优选令电流收集导通孔之间的距离最小化以使电阻最小化，并且使接触器的数量最小化，以便确保不会减小有效电流产生区域。
可选地，衬底109的顶面侧涂覆有50-500纳米厚的诸如SiO2的顶部氧化物层110，底面侧涂覆有底部氧化物层108以防止任何污染物从衬底扩散到有源层中。
可以在顶部氧化物层110上可选地沉积50-500纳米厚的可选阻挡层111，以额外地防止污染物扩散。优选为氮化钛。在前后表面沉积导电金属以生成阻挡层111(如果存在的话)顶部上的底部电极层112以及在衬底109的相对侧附着在底部氧化物层108上的背面电极层107。优选的电极材料为具有50-2,000纳米厚度的Mo。在一个实施例中，还通过完全填孔或者涂覆侧壁(未显示)来通过导通孔203实现背面电极层107和底部电极112之间的接触。背面电极层107、207以及底部电极112、212可以在串联互连导通孔103、203的任一侧进行划线105、205，以建立邻近电池隔离。这将相邻电池的背面金属电极彼此隔离开来。
在底部电极层112、212上沉积包含1-10微米厚的CdTe的吸收体层113、213。将底部电极层112、212划线217a、21b、317a、317b以限定电流收集孔216周围的区域，从而将导通孔或沉积在其侧壁上的任何材料与底部电极112电隔离。在一个实施例中，在沉积吸收体层113之前，可以在底部电极层112上50-500纳米厚度处沉积包括诸如ZnTe的材料的界面层(未显示)。在一个实施例中，可以通过溅射或本领域已知的用于该目的的其他物理气相沉积(PVD)方法，例如近距离升华(CSS)、气相传输沉积(VTD)、蒸发、近空间气相输运(CSVT)，或者通过化学气相沉积(CVD)方法来沉积吸收体层113。
图2是图1中的电池102b的更完整的视图，其显示了图1中未显示的其他特征。继续描述具有电流收集导通孔216和串联互连导通孔203以及电流收集孔206a和206b的光伏电池202的制造过程，在吸收体层213上沉积厚度大约在50-200纳米之间的窗口层214。
参考图2，在窗口层214上沉积包括厚度约为100-1000纳米的诸如ZnO的氧化物的透明导电电极215。透明导电电极215接触电流收集孔中的金属并且建立背面接触器。最后，ZnO和背面电极被划线205以限定具有背面金属接触器的串联连接的电池。
图2A中显示了导通孔216的放大视图219以及电流收集导通孔216上的涂层的细节。用于器件的沉积过程在导通孔内部产生成层结构。背面金属电极207沉积过程产生导通孔216内壁的导电材料涂层220。从导通孔内腔向外移动，存在一直向下延伸到背面电极层207并实现与背面电极层207的电接触的透明导体层221。在一些实施例中，涂层220可以只实现与透明导体层的导通孔涂层222的接触，涂层221不需要延伸到背面电极207来进行电接触。导通孔层225(以及因此底部电极)通过限定电流收集管周围的电绝缘区域的划线217a和217b与电流收集导通孔216之间电隔离，使之与底部电极212绝缘。同样，绝缘电流收集导通孔216是吸收体材料的导通孔壁层224和包括窗口层的层223。应注意的是，图中显示的划线217a和217b实际上是一个环形划线的横截面的两端。在一个非限制性实施例中，划线距电流收集孔的外周为100微米宽。划线的尺寸是由所使用的材料、导通孔的形状以及其他因素所决定的明显的工程变量。
图2B中显示了导通孔203的细节203a。图2B显示了绝缘衬底上的串联互连导通孔103a和串联互连导通孔203a的放大图。串联互连导通孔203连接通过底部电极211中的划线231和背面金属电极207中的划线205分隔的两个相邻的光伏电池202a和202b。导通孔203具有氧化物材料薄层227、阻挡层226和金属层225。导通孔203的俯视局部剖面图也显示了分别包括透明导体材料、窗口材料和吸收体材料的导通孔内层222、导通孔内层223和导通孔内层224。通过与隔离划线205左侧的电极207电接触的导通孔涂层225来实现从电池202b的底部电极到电池202a的背面电极层207的接触。导通孔壁层226和导通孔壁层227有助于减少处理过程中的扩散污染。
图3显示了在具有限定其各自的电流收集导通孔(未显示)的顶部的电流收集导通孔开口306a和电流收集导通孔开口306b的光伏电池302中以并联方式连接的两个电流收集导通孔316a和316b的横截面，显示了划线的替代实施例以将电流收集导通孔与底部电极层隔离。划线317a和317b沿圆周使电流收集导通孔316b与底部电极312绝缘。在替代实施例中，窗口层314、吸收体层313和底部电极层312这些层在电流收集孔周围具有划线318a和318b以开辟显示围绕电流收集导通孔316a延伸的划线的接触区域318a和318b。本发明设想一个或两个划线结构适合于在相同的器件中同时使用。
示例3：柔性导电衬底上的具有串联互连和背面金属接触器的薄膜CdTe太阳能电池
参考图4，其公开了根据本发明的一个实施例设计的光伏器件，具有通过串联互连导通孔403连接的光伏电池402a和相邻的光伏电池402b。每个电池402a和电池402b优选的按照从底面到顶面的顺序具有至少下列层结构：背面金属电极407、下方阻挡层430、下方氧化物层408、衬底409、顶部氧化物层410、顶部阻挡层411、底部电极412、吸收体层413、窗口层414以及透明导体层415。孔406a和孔406b分别限定电流收集导通孔416a和电流收集导通孔416b的顶部的开口。电流收集导通孔416a和电流收集导通孔416b位于分别通过串联连接导通孔403串联互连的相邻的光伏电池402b和光伏电池402a中。背面电极407划线405和底部电极412划线431划分相邻的电池。透明导体层415具有划线432以隔离串联互连导通孔403(以及其他未显示的互连导通孔)并且限定相邻的电池。电流收集导通孔416a具有通过底部电极层412的环形划线417a和417b以将导通孔416a和导通孔416b与底部电极412隔离。在一个实施例中，划线417a大约比底部电极层沉积之后的导通孔的内部直径宽100微米。电流收集导通孔416b具有通过金属层412的环形划线417，以将导通孔和底部电极412隔离。
在图4显示的实施例中，参考三个划线来限定“光伏电池”。划线432通过透明导体电极分隔电池402a和电池402b的顶部部分。划线431在底部电极处分隔电池402a和402b。在该实施例中，当通过透明导体层415和底部电极层412的划线432、431偏离时，即划线不相连时，在底部电极层中产生区域440。该区域和上方区域，取决于划线432的宽度，能够进行光电转换并且提高电池的产出。因此在该实施例中，将划线432做得尽可能的细是有利的。在一个实施例中，优选将划线435和436尽可能彼此接近并且尽可能接近导通孔403来布置。
图4A显示了本发明的替代实施例，其中串联连接导通孔403使用划线435和划线436来进行隔离，划线435通过透明导体层、窗口层、吸收体层和底部电极延伸，划线436通过单一透明导体层延伸，但可选地可以通过包括窗口层、吸收体层和任何存在的界面层在内的多个层延伸，但优选不通过底部电极层延伸。
图5显示了图4的串联互连导通孔403的放大图。串联互连导通孔503连接被底部电极511中的划线531和背面金属电极507中的划线505隔离的两个相邻的光伏电池。导通孔具有绝缘材料薄层527、阻挡层526和金属层525。
图6显示了图4的器件上的电流收集配置的另一实施例。电流收集导通孔616a和电流收集导通孔616b通过周围的划线617a和617b与正面电极电隔离。划线632建立沟槽以将串联互连导通孔603与透明导电层615隔离。
示例4：在柔性导电衬底上制造具有串联互连和背面金属接触器的薄膜CdTe太阳能电池的方法
参考图7，提供了具有期望的导电材料的衬底709a(俯视图)709b(侧视图)。图8显示了电流收集导通孔806a(俯视图)806b(侧视图)，其中形成了具有大约介于25-500微米之间的所选尺寸的串联互连孔837a(俯视图)和837b(侧视图)以产生导通孔。在一个实施例中，串联互连孔837a在x方向和y方向上均相隔100厘米。在x方向和y方向上均以1厘米的间隔在串联连接孔之间冲压电流收集孔806a。图9显示了可选实施例，其中衬底909a(俯视图)和909b(侧视图)涂覆有顶部氧化层910a(俯视图)和910b(侧视图)以及底部氧化物层908b(侧视图)。导通孔内部927涂覆有氧化物层材料。当使用铝衬底时，可以使用阳极氧化技术来在两个表面上和孔的内部产生氧化铝层(2-20微米)，因此产生绝缘表面和绝缘孔。当使用不锈钢衬底时，可在衬底的顶面和底面上以及沿着孔壁沉积氧化铝或二氧化硅层以确保孔内壁完全覆盖了氧化物层，以便产生绝缘孔。图10显示了可选实施例，其中接下来在顶部氧化物层1010(侧视图)和底部氧化物层1008(侧视图)以及导通孔1021的内部沉积阻挡层1011a(俯视图)1011b(侧视图)和1030(底部阻挡层)。图11显示了底部电极1112a(俯视图)和1112b(侧视图)以及背面金属电极层1107的添加，其中背面金属电极层1107包括诸如Mo的金属，厚度介于50-2,000纳米之间，更优选地介于250-2,000纳米之间。在优选实施例中，材料还涂覆在导通孔1125的内部。图12显示了金属电极层具有划线1231a和1231b，以限定相邻的电池1202a和电池1202b。在一个实施例中，划线相隔100厘米以产生100厘米x100厘米的电池。在电流收集孔1206周围制造周围划线1217(俯视图)1217a和121b(侧视图)以将电流收集导通孔与底部电极1212a(俯视图)隔离。优选地，划线大约比电流收集孔的内径宽100微米。
图13显示了优选包括厚度大约介于1-10微米之间的CdTe的吸收体层1313a(俯视图)1313b(仰视图)的沉积。可选地，可以在沉积CdTe吸收体层之前，在Mo上的500纳米厚度处沉积诸如ZnTe的界面层(未显示)。图14显示了优选包括厚度大约介于50-200纳米之间的CdS的窗口层1414a(俯视图)1414b(仰视图)的沉积。这些层在电流收集孔的正上方被划线以在这些孔处开辟接触区域。在一个非限制性实施例中，划线比电流收集孔宽100微米。划线的尺寸是由使用的材料决定的明显的工程变量。图15显示了优选包括ZnO大约为100-1000纳米的透明导电氧化物层1515a(俯视图)1515b(仰视图)的沉积。透明导电氧化物层接触电流收集孔中的金属并且建立背面接触器。图16显示了透明导电层被向下划线到阻挡层1604a(俯视图)和1604b(仰视图)以隔离相邻的电池。优选地，划线尽可能靠近串联连接导通孔，并且划线尽可能地窄。背面金属电极被划线1605以限定具有背面金属接触器的串联连接电池。
示例5：柔性衬底上的通过镀孔串联互连和背面金属接触器的薄膜CdTe太阳能电池
在本发明的替代实施例中，导通孔要么是镀孔，要么是填孔。在任一种情况中，衬底可以是绝缘的或导电的。形成与示例1-4中的任何一个相似的光伏层。在衬底的底部或后侧的50-1,000纳米厚度处沉积诸如Mo的金属电极层。本发明设想该背面金属层仅为电极层或者是一个、两个或更多个所形成的背面电极层的一部分。金属层的沉积会部分地镀孔的内壁，或者在另一实施例中从底部到顶部以及沿着圆周完全镀孔的内壁。在一个实施例中，底部上的两个金属层是相同的。在另一实施例中，两个金属层是不同的。透明导体层和背面金属电极通过开放导通孔至少有一部分电接触，从而它们为电流传导实现电接触。器件顶部的透明导体层被划线以为了相邻电池的串联连接而隔离个体光伏电池。
示例6：柔性衬底上的具有串联互连导通孔和通过不同尺寸的导通孔的背面金属接触器的薄膜CdTe太阳能电池
与示例1-4中所公开的类似地制造光伏器件。衬底中的孔制成不同直径、不同形状和/或兼而有之。使用本文所公开的过程，将一些导通孔实现成镀孔，而将其他导通孔实现成填孔。在非限制性示例中，在衬底中冲压尺寸介于25-100微米之间的串联连接孔，并且在衬底中冲压尺寸介于100-500微米之间的电流收集孔。串联连接孔在一个方向上间隔10厘米，在垂直方向上间隔100厘米。在x方向和y方向上均间隔1厘米将电流收集孔冲压在串联连接孔之间。在该实施例中，串联连接孔足够小以在沉积过程中容易填满并产生填孔，而电流收集导通孔比较大，不会填满，从而它们形成镀孔。串联连接填孔可以使最终的隔离划线的位置更加灵活，因为这些孔与TCO不完全隔离，从而不需要特殊的隔离。
示例7：使用不同的电池互连样式的光伏器件结构
根据本发明的使用串联互连和电流收集导通孔的光伏电池能够以能够简化制造过程和降低成本的结构模式连接。图17显示了具有相邻的光伏电池1702a、光伏电池1702b、光伏电池1702c的光伏器件1701的俯视图。通过透明导体层的划线1732隔离相邻的电池并且将串联互连导通孔1703与透明导体电极隔离。箭头1750显示了电流流动的方向。图18显示了具有以并排环形样式连接的相邻的光伏电池1802a、光伏电池1802b、光伏电池1802c的光伏器件1801的俯视图。通过透明导体层的划线1832隔离相邻的电池并且将串联互连导通孔1803与透明导体电极隔离。箭头1850显示了电流流动的方向。图19显示了具有以并排蛇形样式连接的相邻的光伏电池1902a、光伏电池1902b、光伏电池1902c的光伏器件1901的俯视图。通过透明导体层的划线1932隔离相邻的电池并且将串联互连导通孔1903与透明导体电极隔离。箭头1950显示了电流流动的方向。
图20显示了具有以环形样式连接的相邻的光伏电池2002a、光伏电池2002b、光伏电池2002c的光伏器件2001的俯视图。通过透明导体层的划线2032隔离相邻的电池并且将串联互连导通孔2003与透明导体电极隔离。箭头2050显示了电流流动的方向。
Claims (32)
1.一种光伏器件，包括：
多个光伏电池，
每个所述电池独立地包括透明导电电极、窗口层、吸收体层、底部电极、导电衬底、以及背面电极，
其中所述底部电极和所述背面电极位于所述衬底的相对侧。
2.如权利要求1所述的光伏器件，其中：
所述衬底具有通过所述衬底延伸的多个导通孔。
3.如权利要求2所述的光伏器件，其中：
所述导通孔通过所述导通孔内部的薄绝缘层与所述导电衬底绝缘。
4.如权利要求3所述的光伏器件，其中：
第一电池的底部电极和相邻电池的背面电极通过至少一个第一接触器电连接，其中
所述至少一个第一接触器通过所述导通孔延伸，以及
第一电池底部电极和所述相邻电池背面电极不通过导电衬底电连接。
5.如权利要求4所述的光伏器件，其中：
至少一个第一接触器包括导通孔壁上的毗连涂层。
6.如权利要求4所述的光伏器件，其中：
至少一个第一接触器包括填满导电材料的导通孔。
7.如权利要求4所述的光伏器件，其中：
至少一个电池通过至少一个第一接触器串联连接到相邻电池，以及
其中所述至少一个第一接触器实现所述至少一个电池的底部电极与相邻电池的背面电极之间的电接触。
8.如权利要求7所述的光伏器件，其中：
所述背面电极包括第一接触器附近的划线，其中
所述划线通过所述背面电极延伸，以及
所述相邻电池在底部电极中包括划线，其中
所述划线位于所述第一接触器附近并且通过所述底部电极延伸。
9.如权利要求8所述的光伏器件，进一步包括：
通过所述透明导电电极的第一划线，其中：
所述第一划线位于所述第一接触器附近。
10.如权利要求9所述的光伏器件，其中：
通过所述透明导电电极的所述第一划线通过所述窗口层、所述吸收体层和底部电极层延伸。
11.如权利要求9所述的光伏器件，进一步包括：
通过所述透明导电电极的第二划线，其中：
所述第二划线位于所述第一接触器附近且位于所述第一划线的相对侧。
12.如权利要求11所述的光伏器件，其中：
所述第二划线通过所述窗口层和所述吸收体层延伸。
13.如权利要求11所述的光伏器件，其中：
所述第一划线和所述第二划线实质上彼此平行。
14.如权利要求3所述的光伏器件，进一步包括：
多个第二接触器，其中
所述多个第二接触器中的每一个独立实现所述透明导电电极和所述背面电极之间的并联接触，其中
所述多个第二接触器与所述底部电极电绝缘，
以及所述底部电极不与所述背面电极电连接。
15.如权利要求14所述的光伏器件，其中：
所述第二接触器和所述背面电极通过导通孔壁上的毗连涂层电接触。
16.如权利要求14所述的光伏器件，其中：
所述第二接触器和所述背面电极通过填满导电材料的导通孔电接触。
17.如权利要求1所述的光伏器件，进一步包括：
实现至少两个电池之间的串联连接的第一接触器以及实现电池内的并联连接的第二接触器。
18.如权利要求1所述的光伏器件，进一步包括：
至少一个第一接触器和多个第二接触器，其中：
所述第一接触器和所述第二接触器中的每一个独立包括通过所述衬底延伸的导电材料薄层。
19.如权利要求1所述的光伏器件，进一步包括：
至少一个第一接触器和多个第二接触器，以及
设置在所述第一接触器和/或所述第二接触器内部的薄绝缘层。
20.如权利要求1所述的光伏器件，进一步包括：
至少一个第一接触器和多个第二接触器，以及
设置在所述第一接触器导通孔和/或所述第二接触器导通孔内部的薄阻挡层。
21.如权利要求1所述的光伏器件，其中：
所述吸收体层包括选自于IV族材料、II-VI族化合物、III-V族化合物、I-III-VI族化合物或有机聚合物的材料。
22.如权利要求21所述的光伏器件，其中：
所述吸收体层包括选自于硅、非晶硅、晶体硅、微晶硅、锗或SiGe的材料。
23.如权利要求21所述的光伏器件，其中：
所述吸收体层包括选自于CdTe、PbSe、PbTe、SnSe、SnS或SnTe的化合物。
24.如权利要求21所述的光伏器件，其中：
所述吸收体层包括选自于GaAs或InP的化合物。
25.如权利要求21所述的光伏器件，其中：
所述吸收体层包括选自于CIS或CIGS的化合物。
26.如权利要求23所述的光伏器件，其中：
所述吸收体层包括CdTe，以及
所述窗口层包括CdS。
27.如权利要求1所述的光伏器件，其中：
多个光伏电池以非直线的排列方式连接。
28.一种光伏器件，包括：
多个光伏电池，
每个所述电池独立地包括透明导电电极、窗口层、吸收体层、底部电极、绝缘衬底和背面电极，其中：
所述底部电极和所述背面电极位于所述衬底的相对侧。
29.如权利要求28所述的光伏器件，其中：
至少一个电池通过至少一个第一接触器串联连接到相邻电池，其中：
所述至少一个第一接触器实现所述至少一个电池的底部电极与相邻电池的背面电极之间的电接触。
30.如权利要求29所述的光伏器件，进一步包括：
多个第二接触器，
所述多个第二接触器中的每个独立地实现所述透明导电电极与所述背面电极之间的并联接触，其中：
所述多个第二接触器与所述底部电极电绝缘，以及
在所述光伏电池内部所述底部电极不与背面电极电连接。
31.一种用于制造光伏器件的过程，包括：
提供具有多个孔的衬底，
在所述衬底的每一侧沉积金属电极层以产生底部电极和背面电极，
对一个或多个孔周围部分的金属层划线以使孔与底部电极电隔离，
对底部电极和背面电极纵向划线以限定相邻的电池，由此相邻的电池通过一个电池的底部电极与相邻电池的背面电极之间的通过至少一个孔的至少一个接触器彼此电接触，所述孔位于底部划线与背面电极划线之间，以及进一步包括，
沉积吸收体层，以及
沉积透明导体层。
32.根据权利要求31所述的用于制造光伏器件的过程，进一步包括：
在串联互连导通孔一侧的电池的透明导电电极上纵向划线，以及
在同一串联互连导通孔的相对侧的电池的透明导电电极上纵向划线，其中：
所述划线紧密靠近所述串联互连导通孔，以及
所述划线去除TCO层。
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| JP2013149650A (ja) | 光電変換装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110504 |