薄膜光伏太阳能电池的互连件及其制造方法_3

文档序号:9305682阅读:来源:国知局
出了图1A的局部放大图,包括两个太阳能电池100。在图1B中,在高导电材料层160中形成额外的线162。如图1A所示,这些线在电流流动的方向上延伸。线162很细并且间隔设置以便使阴影以及由于形成线162的位置处的透光率降低而导致的光子收集的减少最小化。线162可以沿着如图1B所示的太阳能电池100的整个长度延伸,或线162可以沿着太阳能电池的一部分长度延伸。在其他实施例中,省略线162。线162的宽度介于2 μ m至2000 μ m的范围内。
[0054]在一些实施例中,以连接的线所形成的网格形式来配置高导电材料160。例如,如图1B所示,高导电材料的平行线162横跨每个太阳能电池100的长度延伸,并且连接至高导电材料160在P2划线中的P2a部分。
[0055]在其他实施例中,第一导电层160包括覆盖正面接触层150的一部分151和P2划线的P2a部分的金属材料(例如,铝)。在一些实施例中,例如,将金属材料选择性地施加于图1A中示出的区域104和105中。在一些实施例中,如图1B所示的多条细平行线162中也包括金属材料。在一些实施例中,金属材料形成网格。
[0056]图2也示出了收集区102和互连结构104。没有按比例绘制附图;收集区102远长于互连结构104。收集区102包括用以捕捉光子的所有层120、130、140和150。互连结构104包括将邻近的太阳能电池100的背面接触层120分隔开并且填充有吸收材料的Pl划线。P2划线将电流从太阳能电池的正面接触层150传输至左手侧的邻近的太阳能电池的背面接触层120以串联连接太阳能电池100。在一些实施例中,例如,P2划线的宽度可以介于20 μ m至300 μ m之间。
[0057]P2划线在P2划线的第一部分P2a中部分地填充有高导电材料。P2划线的第二部分P2b未填充有导电材料160。P2划线的部分P2a和P2b彼此邻近。P2划线的第二部分P2b将太阳能电池100的正面接触层150、缓冲层140和吸收层130与位于左侧的邻近的太阳能电池100-2(图2中仅部分地示出)中的各自的正面接触层150、缓冲层140和吸收层130分隔开并且绝缘。不需要包括单独的P3划线以将太阳能电池100的正面接触层150、缓冲层140和吸收层130与邻近的第二太阳能电池100-2中的类似层分隔开。在一些实施例中,P2划线的第一部分P2a介于Pl划线和P2划线的第二部分P2b之间。因此,图2中示出的单条P2划线执行了在互连区中具有三条单独的划线的太阳能电池(未示出)中的P2和P3划线的功能。图2中示出的互连结构省略了 P2a区和P2b区之间的间距,因此互连结构的长度(和互连区)可以小于具有三条划线P1、P2和P3的太阳能电池(未示出)的互连件。已从图2的结构消除了与P2和P3划线(未示出)之间的间距相对应的长度。这减小了非收集面积而增大了太阳能电池总面积中可用于光子收集的部分。
[0058]因此,在图2的配置中,可以将互连结构104的宽度减小了具有单独的P2和?3划线的太阳能电池(未示出)中的P2划线和P3划线之间的距离。在一些实施例中,P2划线的P2a部分的宽度与具有单独的P2和P3划线的太阳能电池(未示出)中的P2划线的宽度大致相同。在一些实施例中,P2划线的P2b部分的宽度与具有单独的P2和P3划线的太阳能电池(未示出)中的P3划线的宽度大致相同。在一些实施例中,P2划线的P2a部分和/或P2b部分的宽度可以小于具有P2和P3划线的太阳能电池(未示出)的P2或P3划线的宽度。
[0059]在一些实施例中,将高导电材料160选择性地仅施加于正面接触层150的一部分151的上方和P2划线的第一部分P2a的上方。高导电材料160可以吸收光子并且降低到达吸收层130中位于导电材料160下面的部分的光子的数量。仅通过在所选择区域(例如,如图1A所示)内施加高导电材料160,使因存在高导电材料160而导致的光子收集的降低最小化。
[0060]图5是根据一些实施例的制造图1A的太阳能电池100的方法的流程图。
[0061]在步骤200中,清洁衬底。在一些实施例中,通过使用清洁剂或化学物质以刷洗工具或超声清洁工具来清洁衬底110。
[0062]在步骤202中,然后,通过溅射、原子层沉积(ALD)、化学汽相沉积(CVD)或其他合适的技术在衬底110上形成背电极层120。
[0063]在步骤204中,接着在底电极层120中形成Pl图案化的划线以露出所示衬底110的顶面。可以使用任何合适的划线方法,诸如,但不限于,使用划针的机械划线或激光划线。
[0064]在步骤206中,接着在底电极层120的顶部上形成P型掺杂的半导体光吸收层130。吸收层130材料还填充Pl划线并且与衬底110的露出的顶面接触以将层130连接至衬底。由CIGS形成的吸收层130可以通过任何合适的真空或非真空工艺形成。这样的工艺包括但不限于硒化、硒化后硫化(“SAS”)、蒸发、溅射电沉积、化学汽相沉积或喷墨等。
[0065]在步骤208中,在吸收层130上形成缓冲层140。可以通过化学沉积(例如,化学浴沉积)、PVD, ALD、或其他合适的技术来沉积缓冲层140。
[0066]在步骤210中,在缓冲层140上直接形成正面接触层150。在一些实施例中,形成正面接触层150的步骤可以包括溅射一层1-ZnO或ΑΖ0。在其他实施例中,形成正面接触层150的步骤可以包括使用金属有机CVD (MOCVD)施加一层ΒΖ0。在吸收层形成步骤之后进行缓冲层沉积步骤210,这两个步骤之间没有任何P2划线步骤介入。
[0067]在步骤212中,在形成正面接触层之后,接着P2划线穿过正面接触层150、缓冲层140和吸收层130以露出底电极120在P2划线或沟道的开口内的顶面。可以使用任何合适的方法切割P2划线,包括但不限于机械(例如,刻针)或激光划线。
[0068]在步骤214中,高导电材料160选择性地沉积在P2划线的P2a部分中以及正面接触层150的一小部分的上方。例如,在一些实施例中,高导电材料160覆盖太阳能电池100的收集区102的约2%。
[0069]在一些实施例中,步骤214包括施加覆盖P2划线的第二部分P2b的掩模。例如,牺牲材料(未示出)可以施加于正面接触层的上方,并且使用激光、电子束或光刻工艺进行图案化以形成掩模。从其上将要形成高导电材料160的任何区域(S卩,P2a区和区域151)处去除牺牲材料。然后施加高导电材料160以填充P2划线的P2a部分并且覆盖正面接触层150中与P2a部分直接邻近的的一小部分151,但不会沉积在具有剩余掩模材料的区域内。
[0070]在其他实施例中,在网格印刷工艺中将高导电材料160印刷在正面接触层150的所选择部分和P2划线的P2a部分上,而不是掩蔽正面接触层150中的未被高导电材料160覆盖的部分。网格印刷工艺随着将太阳能板放置在印刷台上而开始。将安装在框架内的具有非常细的网孔的网屏放置在太阳能板的上方。网屏阻隔某些区域而其他区域为开孔。糊剂可以穿过这些开孔。小心地控制太阳能板和网屏之间的距离(称为离网间隙)。在将经过测量的糊剂量分布在网屏上之后,刮刀将糊剂分布在网屏的上方以均匀地填充网屏的开孔。当刮刀刮过网屏时,刮刀使糊剂穿过网屏的开孔从而到达太阳能板的表面上。
[0071]在其他实施例中,高导电材料160沉积在太阳能电池100的整个表面上方。然后,实施光刻工艺以选择性地将材料160从除了 P2划线的P2a部分和正面接触层150中直接邻近划线的P2a部分的部分151以外的区域处去除。在一些实施例中,使用各向异性蚀刻(例如,反应离子蚀刻或其他干蚀刻技术)以去除P2a区和区域151以外的高导电材料。
[0072]在步骤216中,施加乙烯醋酸乙烯酯(EVA)和丁基的组合来密封太阳能电池100。在一些实施例中,EVA和丁基密封剂直接施加在顶电极层150上。EVA/ 丁基用作合适的光传输密封剂。
[0073]在步骤218中,施加热量和压力以将EVA/丁基膜层压至正面
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