薄膜光伏太阳能电池的互连件及其制造方法
【专利说明】薄膜光伏太阳能电池的互连件及其制造方法
[0001]优先权和交叉引用
[0002]无
技术领域
[0003]本发明总体涉及太阳能电池，更具体地，涉及太阳能电池的互连结构。
【背景技术】
[0004]本发明涉及薄膜光伏太阳能电池以及制造太阳能电池的方法。太阳能电池是通过光伏(PV)效应由太阳光产生电流的电子器件。薄膜太阳能电池具有沉积在衬底上的一层或多层PV材料薄膜。PV材料的薄膜厚度可以是纳米级或微米级。
[0005]用作太阳能电池中的吸收层的薄膜PV材料的实例包括铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉。吸收层吸收光以转化为电流。太阳能电池包括正面接触层和背面接触层以辅助光捕捉和光电流提取并且为太阳能电池提供电接触。正面接触层通常包括透明导电氧化物(TCO)层。TCO层将光传输至吸收层并且在TCO层的平面内传导电流。
[0006]在一些系统中，多个太阳能电池彼此邻近布置并且串联连接。每个太阳能电池均包括用于将电荷载流子从太阳能电池的正面接触层传输到同一平面上的下一个邻近的太阳能电池的背面接触层的互连结构。Pl划线将邻近的第一和第二太阳能电池的背面接触层分隔开。P2划线穿透第一太阳能电池的吸收层并且填充有TCO材料以连接第一太阳能电池的正面接触层和第二太阳能电池的背面接触层。P3划线将第一和第二太阳能电池的各自的吸收层和正面接触层分隔开。
【发明内容】
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池，包括:第一背面接触层；第一吸收层，位于第一背面接触层的上方，第一吸收层具有穿过其中的划线；第一正面接触层，位于第一吸收层的上方；以及第一导电材料，位于第一正面接触层的一部分的上方，第一导电材料延伸穿过划线并且连接至第二太阳能电池的第二背面接触层。
[0008]优选地，该划线具有第二部分，第二部分将第一吸收层和第一正面接触层与第二太阳能电池的第二吸收层和第二正面接触层分别隔离。
[0009]优选地，第一导电材料包括覆盖第一正面接触层的一部分的透明导电氧化物(TCO)材料。
[0010]优选地，TCO材料是高掺杂的。
[0011]优选地，第一导电材料包括覆盖正面接触层的一部分的金属材料。
[0012]优选地，太阳能电池具有收集区和互连区；以及第一导电材料具有位于收集区的主体之上的至少一个开口。
[0013]根据本发明的另一方面，提供了一种太阳能电池，包括:第一背面接触层；第一吸收层，位于第一背面接触层的上方，第一吸收层具有延伸穿过其中的单条划线；第一正面接触层，位于第一吸收层的上方；以及第一导电层，位于第一正面接触层的一部分上，第一导电层包括延伸穿过单条划线的第一部分并且连接至第二太阳能电池的第二背面接触层的材料。
[0014]优选地，单条划线具有第二部分，第二部分将第一吸收层和第一正面接触层与第二太阳能电池的第二吸收层和第二正面接触层分别隔离。
[0015]优选地，第一背面接触层具有穿过其中的Pl划线，Pl划线将第一背面接触层与第二太阳能电池的第二背面接触层分隔开；以及单条划线的第一部分介于Pi划线和单条划线的第二部分之间。
[0016]优选地，单条划线的第一部分和第二部分彼此邻近。
[0017]优选地，第一导电层包括覆盖第一正面接触层的一部分的透明导电氧化物(TCO)网格。
[0018]优选地，第一导电层包括覆盖正面接触层的一部分的金属网格。
[0019]优选地，太阳能电池具有六边形形状。
[0020]优选地，该太阳能电池还包括:介于第一吸收层和第一正面接触层之间的第一缓冲层，其中，单条划线穿过第一缓冲层，并且单条划线的第二部分将第一缓冲层与第二太阳能电池的第二缓冲层隔离。
[0021]根据本发明的又一方面，提供了一种制造太阳能电池的方法，包括:在太阳能电池的第一背面接触层的上方形成第一吸收层；在形成穿过第一吸收层的任何划线之前，在第一吸收层的上方形成第一正面接触层；形成穿过第一吸收层的划线；以及施加延伸穿过划线并且将第一正面接触层连接至第二太阳能电池的第二背面接触层的导电材料。
[0022]优选地，导电材料位于该划线的第一部分中，并且该划线具有将第一吸收层和第一正面接触层与第二太阳能电池的第二吸收层和第二正面接触层分别隔离的第二部分。
[0023]优选地，该方法还包括:在该划线的第一部分中施加导电材料之前，在划线的第二部分的上方施加掩模。
[0024]优选地，施加导电材料的步骤包括在正面接触层的第二部分的上方施加金属网格，金属网格包括延伸穿过划线的一部分。
[0025]优选地，施加导电材料的步骤包括在正面接触层的第二部分的上方提供掺杂的透明导电氧化物(TCO)，掺杂的TCO包括延伸穿过划线的一部分。
[0026]优选地，该方法仅形成穿过第一吸收层的单条划线。
【附图说明】
[0027]当结合附图进行阅读时，从以下详细的描述可以最佳理解本发明的各方面。应该注意的是，根据工业中的标准实践，无需按比例绘制各种部件。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0028]图1A是根据一些实施例的太阳能组件的平面图。
[0029]图1B是图1A的局部放大图。
[0030]图2是根据一些实施例的沿着图1A的剖面线2-2截取的图1A中示出的一个太阳能电池的互连结构的截面图。
[0031]图3是根据一些实施例的另一个太阳能组件的平面图。
[0032]图4是根据一些实施例的另一个太阳能组件的平面图。
[0033]图5是根据一些实施例的制造如图1、图3或图4中任一所示的太阳能电池的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]以下公开提供了许多不同实施例或实例，用于实现主题的不同特征。下面描述了部件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个实例中重复参考符号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0035]此外，为了便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”以及“上部”等的空间相对术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一(或另一些)元件或部件的关系。除图中所示的方位之外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地进行相应地解释。
[0036]太阳能组件的开路电压(Voc)取决于该太阳能组件内串联连接的太阳能电池的数量。一些太阳能组件包括串联连接的100个至150个太阳能电池。薄膜太阳能组件能够提供高组件Voc，诸如面积约Im2的太阳能组件的Voc电压为60V至120V，短路电流(Jsc)为3安培至4安培。但是，处理太阳能组件(例如，反相器)的电流的一些器件对其能接受的电流的电压设置了限制。例如，一些反相器能够接受由10个太阳能组件产生的3安培至4安培的电流。如果能够使用具有较低Voc的太阳能电池，则较少数量的反相器能够处理较多数量的太阳能电池产生的功率。
[0037]并且，互连结构的面积对发电没有帮助。在一些具有100个至150个太阳能电池的薄膜太阳能组件中，100个至150个互连结构的总长度是4mm至10mm。因此,太阳能电池之间的串联互连件导致收集区减小3%至5%。
[0038]本发明描述了一种太阳能电池设计，该设计将太阳能电池总面积的很大一部分分配用于收集，而将太阳能电池总面积的一小部分分配用于太阳能组件中的太阳能电池之间的互连，