专利名称：薄膜太阳能电池模块及其制造方法
技术领域：
本发明是有关于 一种薄膜太阳能电池模块及其制造方法，且特别是有关 于 一种能够在工艺中对薄膜太阳能电池模块进行检测的薄膜太阳能电池模 块及其制造方法。
背景技术：
太阳能是一种具有永不耗尽且无污染的能源，在解决目前石化能源所面 临的污染与短缺的问题时， 一直是最受瞩目的焦点。其中，又以太阳能电池 模块可直接将太阳能转换为电能，而成为目前相当重要的研究课题。由于薄
膜太阳能电池(thin film solar cell)具有低成本、容易大面积生产，且模块化工 艺简单等优点，因此薄膜太阳能电池的研发乃成为新的发展方向。
随着薄膜太阳能电池的大型化，如要维持高转换效率电池的制作，对于 工艺的稳定度与均匀度要求相当高，这是因为薄膜太阳能电池模块是以串联 结构为主。在串联的电池中，当其中一颗电池发生不良而使得该颗电池的电 流量大幅降低时，由于电池模块所产生的电流会受到电流量最小的电池所决 定，因而使得整个电池模块的发电效率会随之大幅的下降。因此，在工艺中 对薄膜太阳能电池模块进行线上的检测乃至于进行除错具有相当的重要性。
关于薄膜太阳能电池模块的检测，在US6，228,662、 US6，365，825中提出 一种检测方法，此方法是对由基底/透明电极/光电转换层/金属电极所构成的 薄膜太阳能电池模块，利用两根探针或是阵列式探针与薄膜太阳能电池模块
中的孔洞而产生短路，进而通过破坏孔洞中的金属或使其氧化以进行修复。 然而，上述的先前技术是通过将探针与薄膜太阳能电池模块中的金属电 极接触以进行检测，其功能仅只能检查太阳电池元件于不照光时的性质，藉 以了解是否有短路发生，但当薄膜太阳能电池模块的不良原因是来自于透明 电极时，对于已形成基底/透明电极/光电转换层/金属电极结构的薄膜太阳能 电池模块而言，先前的技术并无法对其中的透明电极进行有效的检测，并且亦无法检测出发生不良的透明电极，以及无法确实了解元件真正的光电转换特性。
发明内容
有鉴于上述的问题，本发明的目的在于提供一种薄膜太阳能电池模块， 能够对薄膜太阳能电池模块中连接基板的电极进行电性检测。
本发明的另一目的在于提供一种薄膜太阳能电池模块的制造方法，能够 沿用现有的薄膜太阳能电池模块的工艺技术。
本发明提出 一种薄膜太阳能电池模块的制造方法。首先在基板上形成第 一电极材料层。接着移除部分第一电极材料层，以形成可将第一电极材料层
分隔成相互平行的多条第一带状电极的多条第一x方向开口。然后形成光电
转换材料层以覆盖基板以及第 一带状电极。其后移除部分光电转换材料层， 以于第一带状电极上方形成平行于第一x方向开口的多条第二x方向开口，
并使光电转换材料层形成为光电转换层。之后形成第二电极材料层以覆盖光 电转换层、第一带状电极与基板。然后移除部分第二电极材料层以形成曝露
出光电转换层表面的平行于第一 X方向开口的多条第三X方向开口，以使
第二电极材料层形成多条第二带状电极，并于第二电极材料层与光电转换层
中的X方向的两端部附近，沿Y方向移除部分第二电极材料层与部分光电 转换层，以至少于两端部各形成一条曝露出第一带状电极表面的Y方向开 口 。
在上述薄膜太阳能电池模块的制造方法中，于移除部分光电转换材料层 的步骤中，第二 X方向开口的长度小于第一 X方向开口的长度，并且光电 转换材料层的X方向的两端部于Y方向互相连接。
在上述薄膜太阳能电池模块的制造方法中，第一、第二、第三X方向开 口以及Y方向开口是利用激光切割方式制备。
在上述薄膜太阳能电池模块的制造方法中，第一电极材料层为透明导电 氧化物层，且透明导电氧化物层的材料包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或 氧化铟。
在上述薄膜太阳能电池模块的制造方法中，光电转换材料层为单层结构 或堆叠层结构，并且，光电转换材料层的组成材料为P型半导体、本征半导 体或N型半导体材料。在上述薄膜太阳能电池模块的制造方法中，光电转换材料层包括硅，且 硅的结晶方式为非结晶硅、单晶硅或多晶硅。
在上述薄膜太阳能电池模块的制造方法中，第二电极材料层为金属层或 金属与透明电极组合而成，并且金属层的材料包括铝、银、铜、钼或其合金，
且透明电极其材料包括氧化锌(ZnO)、 二氧化锡(Sn02)、氧化铟锡(indium tin oxide ， 1丁0)或氧化铟(111203)。
本发明另提出一种薄膜太阳能电池模块，包括第一电极、第二电极以及 光电转换层。第一电极配置在基板上，并且第一电极是由沿X方向延伸且平 行排列的多条第一带状电极组成。第二电极配置在第一电极上方，且第二电 极是由沿X方向延伸且平行排列的多条第二带状电极组成。光电转换层配置 于第一电极与第二电极之间，并且光电转换层是由沿X方向延伸且平行排列
的多条带状光电转换材料层组成。其中于第二电极与光电转换层中的x方向
的两端部附近至少各具有一条曝露出第一电极表面的Y方向开口。
在上述薄膜太阳能电池模块中，光电转换层的X方向的两端部于Y方 向互相连接。
在上述薄膜太阳能电池模块中，第一电极为透明导电氧化物层，且透明 导电氧化物层的材料包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
在上述薄膜太阳能电池模块中，光电转换层为单层结构或堆叠层结构， 并且，光电转换材料层的组成材料为P型半导体、本征半导体或N型半导体材料。
在上述薄膜太阳能电池模块中，光电转换材料层包括硅，且硅的结晶方 式为非结晶硅、单晶硅或多晶硅。
在上述薄膜太阳能电池模块中，第二电极为金属层或金属与透明电极组 合而成，并且金属层的材料包括铝、银、铜、钼或其合金，且透明电极其材 料包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
本发明的薄膜太阳能电池模块形成有暴露出第一电极的Y方向开口 ，因 此本发明可对薄膜太阳能电池模块中连接基板的第 一 电极(透明电极)进行各 种的电性一企测。
而且，在本发明的薄膜太阳能电池模块中，由于光电转换层的X方向的 两端部于Y方向为互相连接，而暴露出第一电极的Y方向开口将第二电极 与光电转换层在X方向的最末两端部分别形成一阻挡层，能够阻挡水气与氧气的进入。
此外，由于本发明的薄膜太阳能电池模块仅通过对激光切割工艺做些许 的更动即可达成，因此能够沿用现有的薄膜太阳能电池的工艺，具有容易制 造，几乎不会增加制造成本等优点。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例并详细说明如下。
图1至图6所示为依照本发明的一实施例所绘示的薄膜太阳能电池模块
的制造方法的流程示意图。其中，图1至图6的子图(a)是绘示俯视示意图， 子图(b)和(e)是绘示沿剖面线I-I，的剖面示意图，子图(c)和(f)是绘示沿剖面线
n-n，的剖面示意图，子图(d)是绘示沿剖面线in-nr的剖面示意图。
图7为对本发明的薄膜太阳能电池模块进行一种电性检测的示意图。其
中，图7(a)是绘示俯视示意图，图7(b)是绘示沿剖面线in-in，的剖面示意图。
图8为对本发明的薄膜太阳能电池模块进行另一种电性检测的示意图。 其中，图8(a)是绘示俯视示意图，图8(b)是绘示沿剖面线III-m，的剖面示意图。
主要元件符号说明
100:薄膜太阳能电池模块
101:电池
102:基板
104:第一电极材料层
104a:第一电极
104b:第一X方向开口
106:光电转换材料层
賜a:光电转换层
106b:第二x方向开口
108:第二电极材料层
108a:第二电极
108b:第三X方向开口
108c:Y方向开口110、 112、 114、 116:探针
具体实施例方式
图1至图6为依照本发明的一实施例所绘示的薄膜太阳能电池模块的制 造方法的流程示意图。其中，图1至图6的子图(a)是绘示俯视示意图，子图 (b)和(e)是绘示沿剖面线I-I，的剖面示意图，子图(c)和(f)是绘示沿剖面线n-n，
的剖面示意图。子图(d)是绘示沿剖面线m-ni ，的剖面示意图。
首先，请同时参照图6(a)、图6(b)、图6(c)与图6(d),本实施例的薄膜 太阳能电池模块100具有在Y方向彼此串联的多颗电池101。薄膜太阳能电 池模块100包括基板102以及配置于其上方的第一电极104a、第二电极108a 与光电转换层106a。其中，第一电极104a例如是透明电极，其直接配置在 基板102上，并由沿X方向延伸且平行排列的多条第一带状电极所组成。第 二电极108a例如是金属电极，其配置在第一电极104a上方，并由沿X方向 延伸且平行排列的多条第二带状电极所组成。而且，第一带状电极104a、第 二带状电极108a是以平行位移方式配置。另外，光电转换层106a配置于第 一电极104a与第二电极108a之间，而光电转换层106a是由平行排列的多 条带状光电转换材料层所组成。
而且，请继续参照图6，如图6(a)与图6(d)所示，其中于第二电极108a 与光电转换层106a中的X方向的两端部附近，至少各具有一条曝露出第一 电极104a表面的Y方向开口 108c。此外，如图6(c)所示，其中光电转换层 106a的X方向的两端部于Y方向是互相连接的。
请参阅图6(d)，由于本实施例的薄膜太阳能电池模块具有暴露出第一电 极104a表面的Y方向开口 108c，因此能够如同后述的对第一电极104a(透 明电极)进行电性^r测。而且，由于光电转换层106a的X方向的两端部于Y 方向互相连接，而暴露出第一电极104a的Y方向开口 108c将第二电极108a 与光电转换层106a在X方向的最末两端部分别形成一阻挡层，从而能够阻 挡水气与氧气的进入。
以下，以图1至图6详细说明本实施例的薄膜太阳能电池模块100的制 造方法。
首先，请同时参照图l(a)与图l(b)，提供基板102。其中此基板102的 材料例如是玻璃或其他的透明材料。接着，在基板102上形成第一电极材料层104。第一电极材料层104例如是透明导电氧化物(transparent conductive oxide， TCO)薄膜,其材料例如是氧化锌(ZnO)、 二氧化锡(Sn02)、氧化铟锡 (indium tin oxide， 1丁0)或氧化铟(111203)。第一电极材料层104的形成方法例 如是可利用化学气相沉积法(CVD method)、賊镀法(sputtering method)或其他
方法来制备。
然后，请同时参照图2(a)与图2(b),在第一电极材料层104中，形成可 将第一电极材料层104分隔成多条第一带状电极104a且相互平行的多条第 一X方向开口 104b。其中X方向开口 104b的形成方法，例如是利用激光切 割(laserscribing)工艺来移除部分第一电极材料层104而形成。
接着，请同时参照图3(a)与图3(b),在基板102上方形成一层光电转换 材料层106。此光电转换材料层106会覆盖住基板102与第一带状电极104a。 光电转换层106可以是单层结构或堆叠层结构。光电转换材料层106的组成 材料例如是P型半导体、本征半导体或N型半导体材料。并且光电转换材料 层106包括硅，且硅的结晶方式例如是非结晶硅、单晶硅或多晶硅。光电转 换材料层106的形成方法例如是可利用化学气相沉积法或其他的方法来制 备。
之后，请同时参照图4(a)、图4(b)与图4(c),移除部分光电转换材料层 106，于第一带状电极104a上方形成平行于第一 X方向开口 104b的多条第 二X方向开口 106b，其中第二X方向开口 106b将光电转换材料层106分隔 成多条带状光电转换材料层106a。而且，上述所形成的第二X方向开口 106b 的长度短于第一X方向开口 104b的长度，以使得所形成的光电转换层106a 的第二X方向的两端于Y方向互相连接。上述第二X方向开口 106b的形成 方法，例如是利用激光切割工艺移除部分光电转换材料层106而形成。
继之，请同时参照图5(a)、图5(b)与图5(c)，在基板102上方形成一层 第二电极材料层108。此第二电极材料层108例如是金属层，其会覆盖住光 电转换层106a、第一带状电极104a与基板102。第二电极材料层108例如 是金属层或金属与透明电极组合而成的电极，其金属层材料例如是铝(A1)、 银(Ag)、钼(Mo)、铜(Cu)或其他适合的金属或合金，而透明电极其材料例如 是氧化锌(ZnO)、 二氧化锡(Sn02)、氧化铟锡(indium tin oxide， ITO)或氧化铟 (ln203)。第二电极材料层108的形成方法例如是可利用化学气相沉积法、溅 镀法或其他的方法来制备。随后，请参照图6(a)、图6(b)、图《c)与图6(d),于第二电极材料层108 中形成平行第一X方向开口 104b的多条第三X方向开口 108b,以使第二电 极材料层108成为多条带状电极108a，并于电极材料层108与光电转换层 106a中的X方向的两端部附近，沿Y方向移除部分电极材料层108与部分 光电转换层106a，以至少于两端部各形成一条曝露出第一带状电极104a表 面的Y方向开口 108c。其中，第三X方向开口 108b是通过移除部分第二电 极材料层108,直至曝露出光电转换层106a表面而形成。在另一实例中，如 图6(e)以及图6(f)所示，开口 108b亦可以通过移除部分第二电极材料层108 以及部分光电转换层106a,直至曝露出第一带状电极104a表面而形成。至 于Y方向开口 108c，则是通过沿Y方向移除第三X方向两端部附近的部分 第二电极材料层108以及部分光电转换层106a,直至曝露出第一带状电极 104a表面而形成。同样地，第三X方向开口 108b与Y方向开口 108c可以 利用激光切割工艺以形成。在进行上面的各个步骤之后，即可完成本实施例 的薄膜太阳能电池模块100。
由上述图1至图6的工艺可知，本发明的薄膜太阳能电池模块仅通过对 激光切割工艺做些许的变动即可达成，因此能够沿用现有的薄膜太阳能电池 的工艺，不需导入额外的新工艺技术与机台。
图7所示为对本发明的薄膜太阳能电池模块进行电性检测的示意图，其 中图7(a)是绘示俯视示意图，图7(b)是绘示沿剖面线Ill-Ill'的剖面示意图。 当于生产线上完成图1至图6的工艺以制造出薄膜太阳能电池模块100之后， 可以于生产线上进行薄膜太阳能电池模块100的电性检测。请同时参照图7(a) 与图7(b),将探针110与一端的开口 108c中的第一电极104a接触，并将探 针112与另一端开口 108c中的第一电极104a接触，藉此可以量测出在一个 电池101中的与基板102连接的第一电极104a的阻值分布情况。其中。该 探针110可电性连接正极或负极，探针112则电性连接探针110相对应的电 极，以进行量测。
图8所示为对本发明的薄膜太阳能电池模块进行另 一种电性检测的示意 图，其中图8(a)是绘示俯视示意图，图8(b)是绘示沿剖面线m-iir的剖面示 意图。同样的，此电性检测可以于生产线上进行。请同时参照图8(a)与图8(b), 将探针114与开口 108c中的第一电极104a接触，并将探针116与第二电极 108a接触，藉此可以量测出在一个电池101中的第一电极104a与第二电极108a的接面电阻值。其中。该探针114可电性连接正极或负极，探针116则 电性连接探针114相对应的电极，以进行量测。
本发明的薄膜太阳能电池模块IOO在经由上述图7、图8的量测方法对 薄膜太阳能电池模块IOO整体进行电性检测之后，可以在工艺中检测出第一 电极的阻值均匀性、第一电极的阻值分布情况以及第一电极与第二电极的接 面电阻值等相关于第 一 电极的电特性，并能够藉此检测出其中具有问题的电 池，而具有问题的电池则能够通过接续进行的除错工艺来进行修复或排除。
综上所述，由于本发明的薄膜太阳能电池模块IOO形成有暴露出第一电 极104a表面的Y方向开口 108c,因此本发明可对薄膜太阳能电池模块100 中连接基板102的第一电极104a(透明电极)进行各种的电性检测。
再者，在本发明的薄膜太阳能电池模块100中，由于光电转换层106a 的X方向的两端部于Y方向互相连接，而暴露出第一电极104a的Y方向开 口 108c将第二电极108a与光电转换层106a在X方向的最末两端部分别形 成一阻挡层，能够阻挡水气与氧气的进入。
本发明的薄膜太阳能电池模块100仅通过对激光切割工艺做些许的更动 即可达成，因此能够沿用现有的薄膜太阳能电池的工艺，从而使得本发明的 薄膜太阳能电池模块IOO具有容易制造，几乎不会增加制造成本等优点。
除此之外，本发明的薄膜太阳能电池模块100所形成的Y方向开口 108c，能够再装填隔绝材料作为水气与氧气隔绝材料的固定位置，以利于后 续封装的进行。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰， 因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种薄膜太阳能电池模块的制造方法，包括在基板上形成第一电极材料层；移除部分所述第一电极材料层，以形成可将所述第一电极材料层分隔成相互平行的多条第一带状电极的多条第一X方向开口；形成光电转换材料层，覆盖所述基板以及所述第一带状电极；移除部分所述光电转换材料层，于所述第一带状电极上方形成平行于所述第一X方向开口的多条第二X方向开口，并使所述光电转换材料层形成为光电转换层；形成第二电极材料层，覆盖所述光电转换层、所述第一带状电极与所述基板；以及移除部分所述第二电极材料层，以形成曝露出所述光电转换层表面的平行于所述第一X方向开口的多条第三X方向开口，以使所述第二电极材料层形成多条第二带状电极，并于所述第二电极材料层与所述光电转换层中的X方向的两端部附近，沿Y方向移除部分所述第二电极材料层与部分所述光电转换层，以至少于所述两端部各形成一条曝露出所述第一带状电极表面的Y方向开口。
2. 如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块的制造方法，其中所述移除 部分所述光电转换材料层的步骤中，所述第二 X方向开口的长度小于所述第 一 X方向开口的长度，并且所述光电转换材料层的X方向的两端部于Y方 向互相连接。
3. 如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块的制造方法，其中所述第一、 第二、第三X方向开口以及所述Y方向开口是利用激光切割方式制备。
4. 如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块的制造方法，其中所述第一 电极材料层为透明导电氧化物层，所述透明导电氧化物层的材料包括氧化 锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
5. 如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块的制造方法，其中所述光电 转换材料层为单层结构或堆叠层结构。
6. 如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块的制造方法，其中所述光电 转换材料层的组成材料为P型半导体、本征半导体或N型半导体材料。
7. 如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块的制造方法，其中所述光电转换材料层包括硅，且硅的结晶方式为非结晶硅、单晶硅或多晶硅。
8. 如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块的制造方法，其中所述第二电极材料层为金属层或金属与透明电极组合而成的电极。
9. 如权利要求8所述的薄膜太阳能电池模块的制造方法，其中所述金属层的材料包括铝、银、铜、钼或其合金，且所述透明电极层的材料包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
10. —种薄膜太阳能电池模块，包括第一电极，配置在基板上，所述第一电极是由沿X方向延伸且平行排列的多条第一带状电极组成；第二电极，配置在所述第一电极上方，且所述第二电极是由沿X方向延伸且平行排列的多条第二带状电极组成；以及光电转换层，配置于所述第一电极与所述第二电极之间，且所述光电转换层是由沿X方向延伸且平行排列的多条带状光电转换材料层组成，其中于所述第二电极与所述光电转换层中的X方向的两端部附近至少各具有一条曝露出所述第一电极表面的Y方向开口。
11. 如权利要求IO所述的薄膜太阳能电池模块，其中所述光电转换层的X方向的两端部于Y方向互相连"l妾。
全文摘要
一种薄膜太阳能电池模块，至少包括第一电极、第二电极以及光电转换层。第一电极配置在基板上，并且第一电极是由沿X方向延伸且平行排列的多条第一带状电极组成。第二电极配置在第一电极上方，且第二电极是由沿X方向延伸且平行排列的多条第二带状电极组成。光电转换层配置于第一电极与第二电极之间，并且光电转换层是由沿X方向延伸且平行排列的多条带状光电转换材料层组成。其中于第二电极与光电转换层中的X方向的两端部附近至少各具有一条曝露出第一电极表面的Y方向开口。
文档编号H01L21/82GK101494193SQ20081000376
公开日2009年7月29日 申请日期2008年1月22日 优先权日2008年1月22日
发明者陈颐承 申请人:财团法人工业技术研究院