CN102074598B - 太阳能电池模块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池模块及其制造方法。所述太阳能电池模块包括：基板，其包括由绝缘区分隔开的电流产生区和边缘区；以及多个太阳能电池，其位于所述电流产生区中。所述多个太阳能电池中的每一个都包括：位于所述基板上的透明电极；位于所述透明电极上的硅电流产生层；以及位于所述硅电流产生层上的背电极。一个太阳能电池的背电极电连接到与所述一个太阳能电池相邻的另一个太阳能电池的所述透明电极。与所述绝缘区相邻的最外侧太阳能电池的透明电极的侧面被所述最外侧太阳能电池的硅电流产生层的在所述绝缘区中暴露的侧面部分所覆盖。
Description
技术领域
本发明的示例性实施方式涉及太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术
近来，由于认为现有能源(如石油和煤)是会被耗尽的，因此对于代替现有能源的可恢复能源越来越感兴趣。在这些可恢复能源中，从太阳能产生电能的太阳能电池尤其受到关注。
使用硅晶片的单晶体硅等现在已经商品化，但由于其制造成本高，所以还没有投入实际应用。
为解决此问题，最近，正在积极研究一种薄膜太阳能电池。具体地说，使用氢化非晶硅(a-Si:H)的薄膜太阳能电池被用来以低成本制造大型太阳能电池模块，并且因此吸引了大量关注。
包括多个薄膜太阳能电池的薄膜太阳能电池模块具有：电流产生区，在该区域中形成有多个薄膜太阳能电池；形成在电流产生区周围的边缘区；以及在电流产生区与边缘区之间进行分隔的绝缘区。
需要最小化不必要的电流路径，该电流路径是由于再次淀积或重新淀积在基板上执行划线处理时去除的导电材料(例如，透明导电层)而形成的，因此当制造具备上述构造的薄膜太阳能电池模块时，薄膜太阳能电池模块的电力产生效率将会提高。
发明内容
一方面，存在一种太阳能电池模块，该太阳能电池模块包括：基板，其包括由绝缘区分隔开的电流产生区和边缘区；以及多个太阳能电池，其位于所述电流产生区中。所述多个太阳能电池中的每一个都包括：位于所述基板上的透明电极；位于所述透明电极上的硅电流产生层；以及位于所述硅电流产生层上的背电极，一个太阳能电池的背电极电连接到与所述一个太阳能电池相邻的另一个太阳能电池的所述透明电极。与所述绝缘区相邻的最外侧太阳能电池的透明电极的侧面被所述最外侧太阳能电池的硅电流产生层的在所述绝缘区中暴露的侧面部分所覆盖。
所述最外侧太阳能电池的背电极的侧面与所述最外侧太阳能电池的所述硅电流产生层的所述侧面部分对齐。当所述多个太阳能电池中的每一个都在所述硅电流产生层和所述背电极之间进一步包括背反射层时，所述最外侧太阳能电池的背反射层的侧面与所述最外侧太阳能电池的所述硅电流产生层的所述侧面部分和所述背电极的所述侧面对齐。
在所述基板上的所述边缘区中，按顺序形成有用于形成所述透明电极的透明导电层、用于形成所述硅电流产生层的硅薄膜层、以及用于形成所述背电极的背电极层的各个部分。所述透明导电层部分的侧面被所述硅薄膜层部分的在所述绝缘区中暴露的侧面部分所覆盖。
位于所述边缘区的所述透明导电层部分和所述最外侧太阳能电池的所述透明电极之间的距离大于所述绝缘区的宽度。
所述背电极层部分在所述绝缘区中暴露的侧面与所述硅薄膜层的侧面对齐。当在所述硅薄膜层部分和所述背电极层部分之间具有背反射层部分时，所述背反射层部分的在所述绝缘区中暴露的侧面与所述硅薄膜层部分的侧面和所述背电极层部分的侧面对齐。
所述透明导电层和所述透明电极由金属氧化物形成。所述金属氧化物包括从二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)以及铟锡氧化物(ITO)中选择出的至少一种材料。
在另一方面，存在一种太阳能电池模块的制造方法，该制造方法包括以下步骤：在基板上淀积透明导电层并且对该透明导电层进行构图；在所述透明导电层上淀积硅薄膜层并且对该硅薄膜层进行构图；在所述硅薄膜层上淀积背电极层并且对该背电极层进行构图；并且形成在所述基板的电流产生区和边缘区之间进行分隔的绝缘区。对所述透明导电层的构图包括以下步骤：去除所述透明导电层的至少位于所述绝缘区的一部分，使得所述透明导电层的被去除部分的宽度大于所述绝缘区的宽度。
对所述透明导电层的构图包括以下步骤：通过第一划线处理来形成多个透明电极。通过所述第一划线处理来执行对所述透明导电层的所述部分的去除。
对所述硅薄膜层的构图包括以下步骤：通过第二划线处理来形成多个硅电流产生层。对所述背电极层的构图包括以下步骤：通过第三划线处理来形成多个背电极。形成所述绝缘区的步骤包括以下步骤：通过第四划线处理来去除所述硅薄膜层和所述背电极层的位于所述绝缘区中的部分。
在执行第四划线处理之前，执行对齐处理。所述方法进一步包括以下步骤：在所述硅薄膜层和所述背电极层之间形成背反射层。通过所述第四划线处理来去除所述背反射层的位于所述绝缘区中的部分。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，其被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1为根据本发明示例性实施方式的太阳能电池模块的部分剖面图；并且
图2至7是顺序地示出根据本发明示例性实施方式的太阳能电池模块的制造方法中的处理的剖面图。
具体实施方式
以下将参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方式。然而，本发明可以以很多不同形式实现并且不应被理解为局限于这里阐述的实施方式。
在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同标号表示相同元件。应该理解，当将诸如层、膜、区域或基板的元件称为“位于另一元件上”时，它可以直接位于所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当将一元件称为“直接位于另一元件上”时，不存在中间元件。另外，应该理解，当将诸如层、膜、区域或基板的元件称为“完全”位于另一元件上时，它可以位于所述另一元件的整个表面上，而不可以位于所述另一元件的边缘部分上。
现在将详细描述本发明的实施方式，其示例示出在附图中。
图1为根据本发明示例性实施方式的太阳能电池模块的部分剖面图。
根据本发明示例性实施方式的太阳能电池模块包括基板110，该的基板110具有电流产生区A1、边缘区A2、以及在区A1和A2之间进行分隔的绝缘区A3。
尽管图1示出一个边缘区A2和一个绝缘区A3，但是在基板110的个或更多个边界区中都可以包括A2区和A3区。
例如，多个太阳能电池C1、C2和C3位于基板110上的电流产生区A1中。太阳能电池C1、C2和C3中的每一个都包括透明电极120、硅电流产生层130、背反射层140以及背电极150，它们按顺序堆叠在基板110上。如果需要，则可以去除背反射层140。
透明电极120可以由氧化物材料形成，例如，从二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)以及铟锡氧化物(ITO)中选择的至少一种材料。此外，可以由通过将至少一种杂质与金属氧化物混合而得到的混合物形成透明电极120。
硅电流产生层130可以由基于非晶硅的薄膜(例如，p-i-n薄膜)或其中基于非晶硅的薄膜和基于微晶硅的薄膜相堆叠的级联式硅薄膜层形成。
当硅电流产生层130由级联式硅薄膜层形成时，可以在基于非晶硅的薄膜和基于微晶硅的薄膜之间形成中间透明导电层。硅电流产生层130可以具有不同于本发明示例性实施方式中描述的结构的多种结构。
背电极150例如可以由在金(Au)、银(Ag)和铝(Al)中选择的一种金属形成。一个太阳能电池的背电极150电连接到与这一个太阳能电池相邻的另一个太阳能电池的透明电极120。例如，如图1所示，与绝缘区A3相邻的最外侧太阳能电池C1的背电极150通过最外侧太阳能电池C1的背反射层140，电连接到与最外侧太阳能电池C1相邻的太阳能电池C2的透明电极120。
如果省略背反射层140，则背电极150直接连接到相邻太阳能电池的透明电极120。因此，多个太阳能电池C1、C2和C3彼此串联连接。
在边缘A2区中淀积有与太阳能电池样具有相同的夹层结构的薄膜。换言之，用于形成透明电极120的透明导电层125、用于形成硅电流产生层130的硅薄膜层135、背反射层140以及用于形成背电极150的背电极层155按顺序形成在基板110上的边缘A2区中。
在具有上述结构的太阳能电池模块中，位于边缘区A2的透明导电层125和最外侧太阳能电池C1的透明电极120之间的距离D大于绝缘区A3的宽度W。
因此，位于边缘A2区中的透明导电层125中的面对绝缘区A3的透明导电层125的侧面，被在绝缘区A3中暴露(或具有暴露部分)的硅薄膜层135的侧面(或部分)所覆盖。此外，在最外侧太阳能电池C1的透明电极120中的面对绝缘区A3的透明电极120的侧面，被在绝缘区A3中暴露(或具有暴露部分)的最外侧太阳能电池C1的硅电流产生层130的侧面(或部分)所覆盖。
位于边缘A2区中的背反射层140和背电极层155的侧面与在绝缘区A3中暴露的硅薄膜层135的侧面一致(对齐或平齐)。此外，最外侧太阳能电池C1的背反射层140和背电极150的侧面，与在绝缘区A3中暴露的硅电流产生层130的侧面一致(对齐或平齐)。
下面参照图1至7，描述根据本发明示例性实施方式的太阳能电池模块的制造方法的处理。图2至7为按顺序示出了根据本发明示例性实施方式的太阳能电池模块的制造方法的处理的剖面图。
为制造图1所示的太阳能电池模块，首先，如图2所示，将透明导电层125淀积在基板110的整个表面上。
在本发明的示例性实施方式中，透明导电层125可以由金属氧化物形成，例如，从二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)以及铟锡氧化物(ITO)中选择的至少一种材料。此外，透明导电层125可以由通过将至少一种杂质与金属氧化物混合而得到的混合物形成。
接下来，如图3所示，对透明导电层125进行构图，以在基板110上的电流产生区A1中形成多个透明电极120。
可以通过第一划线处理来执行对透明导电层125的构图。第一划线处理是这样的处理：从基板110的下表面对基板110的内部辐射激光，以蒸发透明导电层125在预定区域内的一部分。当执行了第一划线处理，例如，在电流产生区A1中形成了多个透明电极120，这些透明电极120按恒定距离彼此间隔开。
在现有技术中，第一划线处理仅对位于电流产生区A1中的透明导电层125执行。然而，在本发明的示例性实施方式中，第一划线处理除了对位于电流产生区A1中的透明导电层125执行之外，还对位于绝缘区A3中的透明导电层125执行。
当通过第一划线处理去除透明导电层125的位于绝缘区A3中的一部分时，通过第一划线处理去除的透明导电层125的宽度(对应于距离D)大于在随后的处理中形成的绝缘区A3的宽度W。因此，位于边缘A2区的透明导电层125和最外侧太阳能电池C1的透明电极120之间的距离D大于绝缘区A3的宽度W。
如上所述，使得透明导电层125和透明电极120之间的距离D大于绝缘区A3的宽度W的原因是，当通过后面将要介绍的第四划线处理来形成绝缘区A3时，保证对齐裕量。这将在稍后详细描述。
在执行了上述的第一划线处理后，如图4所示，将硅薄膜层135淀积在基板110上。在该情况下，将硅薄膜层135填充在透明电极120之间的空间中。
硅薄膜层135可以由基于非晶硅的薄膜(例如，p-i-n薄膜)或者其中基于非晶硅的薄膜和基于微晶硅的薄膜相堆叠的级联式硅薄膜层形成。
当硅薄膜层135由级联式硅薄膜层形成时，可以在基于非晶硅的薄膜和基于微晶硅的薄膜之间形成中间透明导电层。硅薄膜层135可以具有不同于本发明示例性实施方式中描述的结构的多种结构。
接下来，如图5所示，对硅薄膜层135进行构图，以在基板110上的电流产生区A1中形成多个硅电流产生层130。可以通过第二划线处理来执行对硅薄膜层135的构图。
在第二划线处理中使用的激光输出少于在第一划线处理中使用的激光输出。因此，当通过从基板110的下表面对基板110的内部辐射激光来执行第二划线处理时，电流产生区A1中的透明电极120不会被蒸发。然而，电流产生区A1中的透明电极120上的硅薄膜层135的一部分被蒸发和去除。因此，在电流产生区A1中例如按恒定距离彼此分隔开地形成多个硅电流产生层130。
在执行了上述第二划线处理之后，如图6所示，顺序地淀积背反射层140和背电极层155。在该情况下，将背反射层140和/或背电极层155填充在硅电流产生层130之间的空间中。在图6中，示出了背反射层140填充在硅电流产生层130之间的空间中的情况。因此，将背电极150电连接至相邻太阳能电池的透明电极120。
背电极层155例如可以由从金(Au)、银(Ag)和铝(Al)中选择的一种金属形成。
接下来，如图7所示，对背反射层140和背电极层155进行构图，以在电流产生区A1形成多个背电极150。可以由第三划线处理来执行对背反射层140和背电极层155的构图。
在第三划线处理中使用的激光输出少于在第二划线处理中使用的激光输出。因此，当通过从基板110的下表面对基板110的内部辐射激光来执行第三划线处理时，电流产生区A1中的透明电极120不会被蒸发。然而，电流产生区A1中的硅电流产生层130、背反射层140以及背电极层155的一部分被蒸发和去除。因此，在电流产生区A1中按恒定距离彼此分隔开地形成多个背电极150。
在执行了上述第三划线处理之后，执行用于形成绝缘区A3的第四划线处理。在执行了使用对齐标记的对齐处理之后，执行第四划线处理。当执行第四划线处理时，形成绝缘区A3，使得绝缘区A3的宽度W小于位于边缘A2区中的透明导电层125和最外侧太阳能电池C1的透明电极120之间的距离D。因此，在第四划线处理中，保证了对齐裕量。结果，防止了透明导电层125和透明电极120在第四划线处理期间由于激光而蒸发。
然而，如果可以精确地执行对齐处理，则绝缘区A3的宽度W可以与透明导电层125和透明电极120之间的距离D相等。
在根据本发明示例性实施方式的制造方法中，在用于形成绝缘区A3的第四划线处理中，仅仅可以去除硅薄膜层和背电极层(选择性地包括背反射层)。
在本发明的示例性实施方式中，因为可以防止透明导电层的材料的部分原子在第四划线处理中再次淀积或重新淀积在硅电流产生层和背电极层上，所以防止了由于透明导电层的材料的重新淀积的原子而形成不需要的电流通路。因此，可以提高电流产生效率。
虽然已参照多个示例性实施方式描述了实施方式，但应该理解，本领域技术人员能够设想落入本公开的原理的范围内的许多其它变型和实施方式。更具体地讲，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，可以对主题组合设置的组成部件和/或设置进行各种变化和修改。除了对组成部件和/或设置的各种变化和修改之外，另选用途对于本领域技术人员而言也是很明显的。
本申请要求于2009年10月7日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2009-0095217的优先权和利益，在此通过引用并入其全部内容。
Claims (10)
1.一种太阳能电池模块，该太阳能电池模块包括：
基板，其包括由绝缘区分隔开的电流产生区和边缘区；以及
多个太阳能电池，其位于所述电流产生区中，所述多个太阳能电池中的每一个都包括：
位于所述基板上的透明电极；
位于所述透明电极上的硅电流产生层；以及
位于所述硅电流产生层上的背电极，一个太阳能电池的所述背电极电连接到与所述一个太阳能电池相邻的另一个太阳能电池的所述透明电极，
位于所述硅电流产生层和所述背电极之间的背反射层，
其中，与所述绝缘区相邻的最外侧太阳能电池的透明电极的侧面被该最外侧太阳能电池的硅电流产生层的在所述绝缘区中暴露的侧面部分所覆盖，并且
所述最外侧太阳能电池的所述背反射层的侧面与该最外侧太阳能电池的所述硅电流产生层的所述侧面部分和所述背电极的所述侧面对齐。
2.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述最外侧太阳能电池的背电极的侧面与该最外侧太阳能电池的所述硅电流产生层的所述侧面部分对齐。
3.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，在所述基板上的所述边缘区中，按顺序形成有用于形成所述透明电极的透明导电层、用于形成所述硅电流产生层的硅薄膜层、以及用于形成所述背电极的背电极层的各个部分，并且
所述透明导电层部分的侧面被所述硅薄膜层部分的在所述绝缘区中暴露的侧面部分所覆盖。
4.如权利要求3所述的太阳能电池模块，其中，位于所述边缘区中的所述透明导电层部分和所述最外侧太阳能电池的所述透明电极之间的距离大于所述绝缘区的宽度。
5.如权利要求4所述的太阳能电池模块，其中，所述背电极层部分的在所述绝缘区中暴露的侧面与所述硅薄膜层的所述侧面对齐。
6.如权利要求5所述的太阳能电池模块，其中，在所述硅薄膜层部分和所述背电极层部分之间具有背反射层部分，并且
所述背反射层部分的在所述绝缘区中暴露的侧面与所述硅薄膜层部分的所述侧面和所述背电极层部分的所述侧面对齐。
7.如权利要求6所述的太阳能电池模块，其中，所述透明导电层和所述透明电极由金属氧化物形成。
8.如权利要求7所述的太阳能电池模块，其中，所述金属氧化物包括在二氧化锡即SnO2、氧化锌即ZnO、以及铟锡氧化物即ITO中选择的至少一种材料。
9.一种太阳能电池模块的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
在包括由绝缘区分隔开的电流产生区和边缘区的基板上淀积透明导电层；
利用第一划线处理对所述透明导电层进行构图，使得在所述电流产生区上形成多个透明电极，并且在所述边缘区上保留一个透明导电层；
在所述基板上淀积硅薄膜层；
利用第二划线处理对所述硅薄膜层进行构图，使得在所述电流产生区上形成多个硅电流产生层，并且在所述边缘区和所述绝缘区上保留一个硅薄膜层；
在所述基板上淀积背反射层；
在所述背反射层上淀积背电极层；
利用第三划线处理对位于所述电流产生区上的所述硅电流产生层、所述背反射层和所述背电极层行构图，使得在所述电流产生区上形成多个太阳能电池；以及
利用第四划线处理形成所述绝缘区，
其中，对所述透明导电层的构图包括以下步骤：去除所述透明导电层的至少位于所述绝缘区中的一部分，使得所述透明导电层的被去除部分的宽度大于所述绝缘区的宽度，并且
其中，利用第四划线处理形成所述绝缘区的步骤包括：去除所述硅薄膜层、所述背反射层和所述背电极层的位于所述绝缘区中的部分。
10.如权利要求9所述的制造方法，其中，在执行所述第四划线处理之前，执行对齐处理。
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