薄膜型太阳能电池及其制造方法

专利名称：薄膜型太阳能电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池，更具体地说，涉及一种适于将前电极的电阻减至最小的薄膜型太阳能电池。
背景技术：
具有半导体特性的太阳能电池将光能转化为电能。下面将简要说明根据现有技术所述的太阳能电池的结构和原理。太阳能电池以P N结的结构形成，其中，正(P)型半导体与负(N)型半导体形成结。当太阳光线入射在具有 PN结结构的太阳能电池上的时候，由于太阳光线的能量而在所述半导体中产生空穴(+)和 电子(_)。在PN结区域中所产生的电场的作用下，空穴(+)向P型半导体漂移，电子(_)向 N型半导体漂移，由此产生了电力，并出现了电势。太阳能电池主要分为晶片型太阳能电池和薄膜型太阳能电池。晶片型太阳能电池使用由诸如硅等半导体材料制成的衬底来制造。而薄膜型太阳 能电池则通过在玻璃衬底上以薄膜的形式形成半导体来制造。就效率而言，晶片型太阳能电池优于薄膜型太阳能电池。然而，对晶片型太阳能电 池来说，因实施其制造过程中的困难而难以实现较小的厚度。此外，晶片型太阳能电池使用 昂贵的半导体衬底，因此增加了它的制造成本。尽管薄膜型太阳能电池在效率上不如晶片型太阳能电池，但薄膜型太阳能电池具 有诸如实现薄的纵断面和使用低价材料等优点。因此，薄膜型太阳能电池适于大规模生产。薄膜型太阳能电池通过顺序地执行下述步骤而制成在玻璃衬底上形成前电极， 在所述前电极上形成半导体层，以及在所述半导体层上形成后电极。在这种情况中，由于所 述前电极相当于太阳光线的入射面，所以所述前电极由透明导电材料(例如，ZnO)制成。对 于大尺寸的衬底来说，在由透明导电材料制成的前电极中电阻增大，由此导致能量损失增 大。因此，提出了使由透明导电材料制成的前电极中的电阻减至最小的方法，其中，将 薄膜型太阳分成多个单体电池，并且将所述多个单体电池串联连接起来。在下文中，将参照附图描述具有多个串联连接的单体电池的薄膜型太阳能电池的 现有制造方法。图IA至IF是剖面图，示出了具有多个串联连接的单体电池的薄膜型太阳能电池 的现有制造方法。首先，如图IA所示，在衬底10上形成前电极层12，其中，前电极层12由透明导电 材料(例如，ZnO)制成。接着，如图IB所示，通过图案化前电极层12形成单体前电极12a、12b和12c。可 以通过激光划线过程进行所述图案化前电极层12的过程。接着，如图IC所示，在衬底10的整个表面上形成半导体层14。半导体层14由诸 如硅等半导体材料形成，其中，半导体层14具有PIN结构，在所述PIN结构中，正(P)型半导体层(在下文中，称作P层)、本征(I)型半导体层(在下文中，称作I层)和负(N)型半导体层(在下文中，称作N层)被顺序地沉积。如图ID所示，通过图案化半导体层14形成单体半导体层14a、14b和14c。可以通过激光划线过程进行所述图案化半导体层14的过程。接着，如图IE所示，在衬底10的整个表面上顺序地形成透明导电层16和后电极层18。透明导电层16由氧化锌(ZnO)形成，而后电极层18由铝(Al)形成。如图IF所示，通过图案化后电极层18形成单体后电极18a、18b和18c。此时，当图案化后电极层18时，位于后电极层18下面的透明导电层16以及单体半导体层14b和14c也通过所述激光划线过程被图案化。如果太阳能电池被分成多个单体电池，并且所述单体电池串联连接，那么，即使在大尺寸的衬底中，前电极的电阻也不会增大，由此防止了能量损失问题的发生。然而，薄膜型太阳能电池的现有制造方法必须要有激光划线过程。这会导致下述问题。第一，进行激光划线过程会产生大量碎料。所产生的碎料会引起诸如衬底污染或器件短路等问题。第二，如果由于激光照射和辐照时间控制不当而使激光过度地作用在目标层上，那么位于目标层下面的下部层会与目标层一起被划线。第三，激光划线过程会使制造薄膜型太阳能电池的过程变复杂。另外，难以连续地在大气条件下进行激光划线过程和在真空条件下进行其它过程。

发明内容
技术问题因此，鉴于上述问题而提出本发明，本发明的目的是提供一种薄膜型太阳能电池及其制造方法，其适于在不增加前电极的电阻的情况下实现大尺寸，并且将薄膜型太阳能电池分为多个单体电池。技术方案为了实现这些目的和其它优点并与本发明的目标一致，如在此具体和概括描述的，一种薄膜型太阳能电池包括衬底；在所述衬底上的前电极层和电池划分部分；在所述前电极层和所述电池划分部分上的半导体层；以及在所述半导体层上的后电极。此时，所述电池划分部分包括辅助电极。另外，在所述衬底上可额外地形成绝缘层。所述绝缘层可形成在所述辅助电极的侧表面和上表面上，或者可形成在所述辅助电极的一侧。所述绝缘层可形成在所述各个辅助电极之间，或者可形成为具有椭圆形水平横截面的预定图案。所述绝缘层比所述辅助电极高。所述薄膜型太阳能电池进一步包括暴露于外部的第一和第二总线，其中，所述第一总线在所述衬底的一端与所述辅助电极连接，所述第二总线在所述衬底的另一端与所述后电极连接。所述辅助电极包括沿第一方向以固定间隔排列的多个第一辅助电极、以及沿第二方向排列以与各自相应的所述第一辅助电极相连的第二辅助电极。所述辅助电极由电导率比所述前电极层高的预定材料形成。所述电池划分部分由分隔壁形成。此时，所述分隔壁形成为条纹或格子图案。所述后电极包括沿第一方向以固定间隔排列的多个第一后电极、以及沿第二方向排列以与各自相应的第一后电极相连的第二后电极。所述后电极形成在所述各个电池划分部分之间的区域中。此外，透明导电层形成在所述半导体层和所述后电极之间。所述电池划分部分可形成在所述前电极层上，或者可形成在所述前电极层的下 面。本发明的另一方面提供一种薄膜型太阳能电池的制造方法，包括在衬底上形成 前电极层和电池划分部分；在所述前电极层和电池划分部分上形成半导体层；以及在所述 半导体层上形成后电极。所述电池划分部分可包括辅助电极。此时，在形成所述半导体层之前，额外地在所 述衬底上形成绝缘层。所述绝缘层可形成在所述辅助电极的侧表面和上表面上，或者可形成在所述辅助 电极的一侧。所述绝缘层可形成在所述各个辅助电极之间。此时，绝缘层形成为具有椭圆形水 平横截面的预定图案。所述绝缘层比所述辅助电极高。形成所述辅助电极的步骤包括，在所述衬底的一端形成与所述辅助电极连接的第 一总线，形成所述后电极的步骤包括在所述衬底的另一端形成与所述后电极连接的第二总 线，其中，所述前电极、半导体层以及后电极未形成在所述第一总线上，以使所述第一总线
暴露在外部。形成所述辅助电极的步骤包括形成沿第一方向以固定间隔排列的多个第一辅助 电极；以及形成沿第二方向排列以与各自相应的所述第一辅助电极相连的第二辅助电极。 所述辅助电极由电导率比所述前电极层的电导率高的材料形成。所述电池划分部分包括分隔壁，所述分隔壁形成为条纹或格子图案。形成所述后电极的步骤包括形成沿第一方向以固定间隔排列的多个第一后电 极；以及形成沿第二方向排列以与各自相应的第一后电极相连的第二后电极。所述后电极形成在所述各个电池划分部分之间的区域中。所述方法进一步包括在所述半导体层和所述后电极之间形成透明导电层。所述前电极层可形成在所述衬底上，所述电池划分部分可形成在所述前电极层 上。在另一种方法中，所述电池划分部分可形成在所述衬底上，而所述前电极层可形成在所 述电池划分部分上。应该理解，本发明的上述概括描述和下述详细描述都是示例性和说明性的，意在 提供所主张的本发明的进一步解释。有益效果根据本发明所述的薄膜型太阳能电池及其制造方法具有以下优点。在薄膜型太阳能电池的现有制造方法中，由于进行激光划线过程而产生大量的碎 料。然而，根据本发明所述的薄膜型太阳能电池的制造方法不需要所述激光划线过程，从而在根据本发明所述的薄膜型太阳能电池的制造方法中不会产生碎料。因此，根据本发明所 述的薄膜型太阳能电池的制造方法可以避免由碎料导致的各种问题，例如，衬底污染、器件 短路、划线波及非目标层、过程复杂以及无法进行连贯的过程。如果利用辅助电极或分隔壁而不是现有的激光划线方法来将根据本发明所述的 薄膜型太阳能电池分成多个单体电池，那么，即使在大尺寸器件中也可以防止前电极层电 阻增大。此外，除辅助电极以外还额外地形成绝缘层，由此防止在所述辅助电极和半导体层之间的界面中产生问题，并且在太阳能电池中实现精确的划分。此外，所述绝缘层可以使 所述半导体层的整体尺寸增加并可以使光俘获效率提高。


图IA至IF是图示根据现有技术所述的薄膜型太阳能电池的制造方法的剖面图；图2是图示根据本发明第一实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法的剖面 图；图3是图示根据本发明第二实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法的剖面 图；图4是图示根据本发明第三实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法的剖面 图；图5是图示根据本发明第四实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法的剖面 图；图6是图示根据本发明第五实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法的剖面 图；图7是图示根据本发明第六实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法的剖面 图；图8A至8D是图示根据本发明所述的各种类型的辅助电极的平面图；图9是图示根据本发明所述的一类后电极的平面图；图IOA至IOD是图示根据本发明所述的各种类型的辅助电极和绝缘层的平面图；图IlA至IlC是图示根据本发明所述的各种类型的分隔壁的平面图，图IlD是图 示根据本发明所述的一类后电极的平面图；图12A至12E是图示根据本发明第一实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图；图13A至13F是图示根据本发明第二实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图；图14A至14F是图示根据本发明第三实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图；图15A至15E是图示根据本发明第四实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图；图16A至16E是图示根据本发明第五实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图17A至17E是图示根据本发明第六实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图；作为参考，所有剖面图都是沿相应的平面图中的I-I线截取的。
具体实施例方式现在将详细描述本发明的优选实施例，其例子示于附图中。在任何可能的情况下，将在所有附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。在下文中，将参照附图描述根据本发明所述的薄膜型太阳能电池及其制造方法。薄膜型太阳能电池第一实施例图2是图示根据本发明第一实施例所述的薄膜型太阳能电池的剖面图。如图2所示，根据本发明第一实施例所述的薄膜型太阳能电池包括衬底100、前 电极层200、辅助电极300、半导体层400、透明导电层500及后电极600。此处，衬底100可由玻璃或透明塑料形成。透明导电层200形成在衬底100上，其 中，透明导电层200可通过溅射或MOCVD (Metal Organic ChemicalVapor D印osition，金属 有机物化学气相沉积)方法由诸如，ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, ZnO:H, SnO2, SnO2 = F或ITO(铟锡 氧化物)等透明导电材料形成。此外，前电极层200相当于太阳光线的入射面，因此对于前电极层200来说重要的 是以最小的损失使太阳光线传输到太阳能电池的内部。为此，可以对前电极层200额外地 进行纹理化处理。通过纹理化处理，材料层的表面经使用光刻的刻蚀过程、使用化学溶液的 各向异性腐蚀过程、或机械划刻过程而变得不平整，即变为纹理化结构。如果对前电极层 200进行纹理化处理，那么，由于太阳光线的散射，在太阳能电池的前电极层200上的太阳 光线反射率降低，并且在太阳能电池中的太阳光线吸收率增加，由此提高太阳能电池的效 率。形成在前电极层200上的辅助电极300将薄膜型太阳能电池分成多个子电池。辅 助电极300以预定图案形成在前电极层200上，其中，所述预定图案彼此电连接。参照图8A至8D来描述辅助电极300的各种图案。图8A是图示一类辅助电极300 的平面图，其中，图8A中的辅助电极300包括在衬底100上的第一辅助电极310以及第二 辅助电极320a和320b。第一辅助电极310沿第一方向(例如，衬底100的短边方向)以 固定间隔排列，第二辅助电极320a和320b沿第二方向(例如，衬底100的长边方向，与所 述第一方向垂直)排列，其中，通过第二辅助电极320a和320b将第一辅助电极310电连接 起来。更具体地，如图8A所示，第二辅助电极320a和320b交替地排列，即，第二辅助电极 320a连接第一辅助电极310的一端，第二辅助电极320b连接第一辅助电极310的另一端。第一总线350与辅助电极300连接。第一总线350将所述薄膜型太阳能电池与外 部电路连接，其中，第一总线350形成在薄膜型太阳能电池的有源区(A/A)的外围、在衬底 100的一侧。通过第一总线350，薄膜型太阳能电池与外部电路连接。因此，如图2所示，在第一 总线350上未设置任何其它部分，从而使第一总线350暴露于外部。图8是图示另一类辅助电极300的平面图。除了额外地设置有第三辅助电极330之外，图8B中的辅助电极与图8A中的辅助电极结构相同。此时，第三辅助电极330与第一 辅助电极310相交，其中第三辅助电极330以固定间隔排列。如果额外地设置第三辅助电 极330，那么，图8B所示的辅助电极整体具有格子形状，从而使薄膜型太阳能电池具有更多 个被分割成的子电池。图8C是图示第三类辅助电极300的平面图。除了第二辅助电极320c和320d之外，图8C中的辅助电极与图8A中的辅助电极结构相同。如图8C所示，第二辅助电极320c 和320d包括连接各个第一辅助电极310的一端的一个图案320c、以及连接各个第一辅助 电极310的另一端的另一个图案320d。图8D是图示另一类辅助电极300的平面图。除了额外地设置有第三辅助电极330之外，图8D中的辅助电极与图8C中的辅助电极结构相同。第三辅助电极330与第一辅助电 极310相交，其中第三辅助电极330以固定间隔排列。如果额外地设置第三辅助电极330， 那么，图8D所示的辅助电极整体具有格子形状，从而使薄膜型太阳能电池具有更多个被分 割成的子电池。辅助电极300可以形成图8A至8D所示的各种形状，但是辅助电极不限于上述图8A至8D所示的形状。辅助电极300和与辅助电极300连接的第一总线350可通过丝网印刷法、喷墨印刷法、凹版印刷法或微接触印刷法由诸如Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、Ag+Mn、Ag+Sb、Ag+Zn、Ag+M0、 Ag+Ni、Ag+Cu或Ag+Al+Zn等金属形成。在丝网印刷法中，利用挤压将原料转移到预定主体 上。喷墨印刷法使用喷墨机将原料喷溅到预定的主体上从而在其上形成预定的图案。在凹 版印刷法中，将原料涂覆在凹版印板上，随后将所涂覆的原料转移到预定的主体上，由此在 该预定主体上形成预定的图案。微接触印刷法使用预定的模具在预定主体上形成由原料制 成的预定图案。优选地，辅助电极300由电导率高于前电极层200的电导率的材料形成，从而尽量 减小由电阻增加而导致的能量损失。半导体层400形成在前电极层200和辅助电极300上。此外，半导体层400未形 成在第一总线350上，从而使第一总线350暴露于外部。半导体层400可通过等离子体CVD 方法由硅基半导体材料形成，其中，所述硅基半导体材料可以是非晶硅(a_Si:H)或微晶硅 (uc-Si:Η)ο半导体层400可形成为PIN结构，在所述PIN结构中，P层、I层和N层被顺序地沉 积。此时，通过太阳光线产生空穴和电子，并且所产生的空穴和电子分别被收集在半导体层 400中的P层和N层中。为了提高空穴和电子的收集效率，优选地，所述PIN结构比包括P 层和N层的PN结构更可取。如果形成了具有PIN结构的半导体层400，那么，通过P层和N 层使I层发生耗尽，从而在其中产生电场。此外，由太阳光线产生空穴和电子在所述电场的 作用下发生漂移，然后分别被收集在P层和N层。同时，如果半导体层400形成为PIN结构，那么，优选地，首先形成P层，然后再形 成I层和N层。这是因为空穴的漂移迁移率比电子的漂移迁移率小。为了尽量提高对入射 光所产生的空穴和电子的收集效率，使P层与光入射面相邻。透明导电层500形成在半导体层400上。但是，透明导电层500未形成在第一总 线350上，以便使第一总线350暴露在外部。透明导电层500可通过溅射或MOCVD方法由诸如ZnO、ZnO B、ZnO Al、ZnO H或者Ag等透明导电材料形成。透明导电层500可省略。但是，为了提高太阳能电池的效率，优选地形成透明导电层500。就是说，当形成透明导电层500时，太阳光线穿过半导体层图案400，然后穿过透明 导电层图案500。在这种情况中，穿过透明导电层500的太阳光线以不同角度散射。因此， 当所述太阳光线在后电极600上反射后，再次入射到半导体层400上太阳光线的比例增加。后电极600在透明导电层500上以预定图案形成，其中，后电极600的所述预定图案是电连接的。后电极600的预定图案在图9中示出。如图9所示，后电极600可包括第一后电极610及第二后电极620a和620b。第一后电极610沿第一方向(例如，衬底100的短边方向)以固定间隔排列，第二 后电极620a和620b沿第二方向(例如，衬底100的长边方向，与所述第一方向垂直)以固 定间隔排列，其中，通过第二后电极620a和620b来电连接第一后电极610。更具体地，如图 9所示，第二后电极620a和620b交替地排列，即，第二后电极620a连接第一后电极610的 一端，第二后电极620b连接第一后电极610的另一端。第二总线650与后电极600连接。第二总线650形成在薄膜型太阳能电池的有源 区(A/A)的外围、在衬底100的另一侧。就是说，通过第一总线350和第二总线650，薄膜型 太阳能电池与外部电路连接。第一总线350形成在衬底100的一侧，而第二总线650形成在衬底100的另一侧， 由此，第一总线350和第二总线650分别用作薄膜型太阳能电池的正极(+)和负极(_)。图9图示了一类后电极600。但是，根据本发明所述的后电极600不限于上述图9 中的形状。后电极600可形成在辅助电极300之间的区域中。后电极600和与后电极600连接的第二总线650可通过丝网印刷法、喷墨印刷 法、凹版印刷法或微接触印刷法由诸如Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、Ag+Mn、Ag+Sb、Ag+Zn、Ag+Mo、 Ag+Ni、Ag+Cu 或 Ag+Al+Zn 等金属形成。第二实施例图3是图示根据本发明第二实施例所述的薄膜型太阳能电池的剖面图。除了额外地设置有绝缘层700之外，根据本发明的第二实施例所述的薄膜型太阳 能电池与根据本发明的第一实施例所述的薄膜型太阳能电池在结构上相同，因此，将在所 有附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分，并且省略对相同部分的详细说明。根据本发明的第二实施例所述的薄膜型太阳能电池额外包括绝缘层700，其中，绝 缘层700覆盖辅助电极300，即，绝缘层700形成在辅助电极300的侧表面和上表面上。更 具体地，绝缘层700形成在图8A至8D所示的第一辅助电极310、第二辅助电极320a、320b、 320c和320d、以及第三辅助电极330的侧表面和上表面上。绝缘层700防止辅助电极300与半导体层400直接接触，由此防止在辅助电极300 和半导体层400之间的界面上发生故障。绝缘层700可额外地形成在薄膜型太阳能电池的有源区(A/A)的外围。在这种情 况中，为了使第一总线350暴露在外部，绝缘层700未形成在第一总线350上。绝缘层700通过丝网印刷法、喷墨印刷法、凹版印刷法或微接触印刷法由诸如SiO2, TiO2, SiNx, SiON或聚合物等绝缘材料形成。第三实施例图4是图示根据本发明第三实施例所述的薄膜型太阳能电池的剖面图。除了额外地设置有绝缘层700之外，根据本发明第三实施例所述的薄膜型太阳能 电池与根据本发明第一实施例所述的薄膜型太阳能电池在结构上相同，因此，将在所有附 图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分，并且省略对相同部分的详细说明。根据本发明第三实施例所述的薄膜型太阳能电池额外地包括绝缘层700，其中，绝 缘层700形成在辅助电极300的一侧。更具体地，绝缘层700形成在图8A至8D所示的第 一辅助电极310的一侧，其中，绝缘层700高于第一辅助电极310。如有必要，绝缘层700可 形成在第二辅助电极320a、320b、320c、320d和/或第三辅助电极330的一侧，其中，绝缘层 700高于所述第二或第三辅助电极。如果绝缘层700形成在辅助电极300的一侧并且高于辅助电极300，则可以更精确 地分割子电池。另外，绝缘层700可反射或散射太阳光线，由此提高光俘获效率。绝缘层700可额外地形成在薄膜型太阳能电池的有源区(A/A)的外围。在这种情 况中，为了使第一总线350暴露在外部，绝缘层700未形成在第一总线350上。第四实施例图5是图示根据本发明第四实施例所述的薄膜型太阳能电池的剖面图。除了额外地设置有绝缘层700之外，根据本发明第四实施例所述的薄膜型太阳能 电池与根据本发明第一实施例所述的薄膜型太阳能电池在结构上相同，因此，将在所有附 图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分，并且省略对相同部分的详细说明。根据本发明第四实施例所述的薄膜型太阳能电池额外包括绝缘层700，其中，绝缘 层700在前电极层200上形成在各个辅助电极300之间。为了防止光透射率降低，绝缘层700由诸如Si02、Ti02、SiNx、Si0N或聚合物等透明 绝缘材料形成。如图IOA至IOD所示，优选地，绝缘层700和辅助电极300以固定间隔沿一个方向 (例如，所述衬底的纵向)交替地排列。绝缘层700通过增加半导体层400的整体尺寸来提高太阳能电池的效率。就是说， 如果形成绝缘层700，那么可以增加设置在绝缘层700上的半导体层400的整体尺寸，由此 提高太阳能电池的效率。为了增加半导体层400的整体尺寸，优选地，绝缘层700高于辅助 电极300。此外，绝缘层700提高光俘获率。就是说，如果形成绝缘层700，那么透过位于绝缘 层700下面的前电极层200的光以不同角度进行折射和散射，由此提高光俘获效率。因此， 光俘获效率提高能使光吸收效率提高。优选地，如图IOA至IOD所示，具有上述功能的绝缘层700的预定图案以固定间隔 排列，其中，优选地，每个图案都由具有椭圆形水平横截面的绝缘材料图案形成。即使绝缘 层700由透明绝缘材料形成，光透射率也会随着绝缘层700的水平横截面的增大而降低。 因此，优选地，绝缘层700具有小尺寸的水平横截面。然而，绝缘层不限于上述形状和图案。 可沿直线设置绝缘材料，来代替以固定间隔排列绝缘层的图案。此外，绝缘层图案的水平横 截面可以是三角形、诸如四边形等多边形或者圆形。
如图5所示，后电极600可形成在各个辅助电极300之间的预定部分上，即绝缘层 700上的那部分上。后电极600未形成在辅助电极300上。这是因为具有辅助电极300的 区域具有相对较低的电池效率。就是说，不需要在辅助电极300上设置有后电极600，由此 可以降低用于形成后电极600的糊料(paste)成本。然而，如果需要的话，可以在辅助电极 300上设置后电极600。第五实施例图6是图示根据本发明第五实施例所述的薄膜型太阳能电池的剖面图。除了前电极层200、辅助电极300和绝缘层700的位置改变之外，根据本发明第五 实施例所述的薄膜型太阳能电池与根据本发明第四实施例所述的薄膜型太阳能电池在结 构上相同，因此，将在所有附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分，并且省略对 相同部分的详细说明。在根据本发明第五实施例所述的薄膜型太阳能电池中，前电极层200形成在辅助电极300和绝缘层700上。与根据本发明第四实施例所述的前电极层200形成在衬底100 上的薄膜型太阳能电池相比，根据本发明第五实施例所述的薄膜型太阳能电池可以实现更
高的效率。在根据本发明第五实施例所述的薄膜型太阳能电池中，前电极层200形成在半导 体层400的下面，从而绝缘层700不插置在前电极层200和半导体层400之间。就是说，根 据本发明第五实施例所述的薄膜型太阳能电池可以实现比根据本发明第四实施例所述的 薄膜型太阳能电池更高的效率，而在根据本发明第四实施例所述的薄膜型太阳能电池中， 绝缘层700插置在前电极层200和半导体层400之间。在根据本发明的第一、第二和第三实施例所述的薄膜型太阳能电池中，前电极层 200可形成在辅助电极300上，或者前电极层200可形成在辅助电极300和绝缘层700上。第六实施例图7是图示根据本发明第六实施例所述的薄膜型太阳能电池的剖面图。根据本发明的第六实施例所述的薄膜型太阳能电池具有利用辅助电极300分割 而成的多个子电池。同时，根据本发明的第六实施例所述的薄膜型太阳能电池具有利用分 隔壁800分隔而成的多个子电池。就是说，设置在根据本发明第六实施例所述的薄膜型太 阳能电池中的衬底100、前电极层200、半导体层400、透明导电层500和后电极600与设置 在根据本发明第一实施例所述的薄膜型太阳能电池中的这些部分相同。分隔壁800形成在前电极层200上，其中，分隔壁800所具有的高度可以将所述太 阳能电池分成至少两个单体电池。分隔壁800被设置为重复的图案，以将太阳能电池分为多个单体电池。更具体地， 如图IlA和IlB所示，分隔壁800可形成为条纹图案。如图IlC所示，分隔壁800可形成为 格子图案。图IlA至IlC示例性地图示了所述条纹图案或格子图案。但是，根据本发明所述 的分隔壁800的形状可变化。优选地，分隔壁800由诸如Si02、Ti02、SiNx、Si0N或聚合物等透明绝缘材料形成， 从而防止光透射率降低。分隔壁800可利用丝网印刷法、喷墨印刷法、凹版印刷法或微接触印刷法形成。
后电极600形成在各个分隔壁800之间。后电极600在透明导电层500上形成为预定图案，其中所述预定图案是电连接的。就是说，如图IlD所示，后电极600的预定图案可包括设置在衬底100上的第一后电极610 和第二后电极620a、620b。可先在衬底100上形成前电极层200，然后在前电极层200上形成分隔壁800。或 者，可先在衬底100上形成分隔壁800，然后在分隔壁800上形成前电极层200。薄膜型太阳能电池的制造方法第一实施例图12A至12E是图示根据本发明第一实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图。首先，如图12A所示，在衬底100上形成前电极层200。此处，衬底100可由玻璃或透明塑料形成。透明导电层200可通过溅射或MOCVD 方法由诸如ZnO、ZnO: B, ZnO Al、ZnO H、SnO2、SnO2 F或ITO等透明导电材料形成。可以通过纹理化处理使前电极层200具有不平整表面。如图12B所示，在前电极层200上形成辅助电极300。同时形成辅助电极300和第一总线350。此时，辅助电极300形成在薄膜型太阳能 电池的有源区的内部，而第一总线350形成在所述有源区的外围。辅助电极300和与辅助电极300连接的第一总线350可通过丝网印刷法、喷墨印 刷法、凹版印刷法或微接触印刷法由诸如Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、Ag+Mn、Ag+Sb、Ag+Zn、Ag+M0、 Ag+Ni、Ag+Cu 或 Ag+Al+Zn 等金属形成。如图12C所示，在前电极层200和辅助电极300上形成半导体层400。通过等离子体CVD方法使用硅基半导体材料顺序地沉积P层、I层和N层，从而形 成具有PIN结构的半导体层400。半导体层400不形成在第一总线350上。为此，在用掩膜(shadow mask)遮住第 一总线350上方区域的同时，执行等离子体CVD方法，由此顺序地沉积P层、I层和N层。如图12D所示，在半导体层400上形成透明导电层500。透明导电层500可通过溅 射或MOCVD方法由诸如ZnO、ZnO: B, ZnO Al、ZnO H或者Ag等透明导电材料形成。透明导电层500不形成在第一总线350上。为此，在用掩膜遮住第一总线350的 上方区域的同时，执行溅射或MOCVD方法，由此形成所述透明导电层。可以省略透明导电层500。如图12E所示，在透明导电层500上形成后电极600，由此完成根据本发明第一实 施例所述的薄膜太阳能电池。可以同时形成后电极600和与后电极600连接的第二总线650。此时，后电极600 形成在薄膜型太阳能电池的有源区内，而第二总线650形成在所述有源区的外围。后电极600和与后电极600连接的第二总线650可通过丝网印刷法、喷墨印刷 法、凹版印刷法或微接触印刷法由诸如Ag、Al、Ag+Al、Ag+Mg、Ag+Mn、Ag+Sb、Ag+Zn、Ag+Mo、 Ag+Ni、Ag+Cu 或 Ag+Al+Zn 等金属形成。第二实施例图13A至13F是图示根据本发明第二实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法的剖面图。 首先，如图13A所示，在衬底100上形成前电极层200。接着，如图13B所示，在前电极层200上形成辅助电极300和与辅助电极300连接 的第一总线350。如图13C所示，绝缘层700覆盖辅助电极300，即，在辅助电极300的侧表面和上表 面上形成绝缘层700。更具体地，在图8A至8D所示的第一辅助电极310、第二辅助电极320a、320b、320c 和320d、以及第三辅助电极330的侧表面和上表面上形成绝缘层700。绝缘层700可以通过丝网印刷法、喷墨印刷法、凹版印刷法或微接触印刷法由诸 如Si02、TiO2, SiNx, SiON或聚合物等绝缘材料形成。绝缘层700可额外地形成在薄膜型太阳能电池的有源区的外围。在这种情况中， 绝缘层700未形成在第一总线350上。如图13D所示，在前电极层200、辅助电极300和绝缘层700上形成半导体层400。如图13E所示，在半导体层400上形成透明导电层500。然后，如图13F所示，在透明导电层500上形成后电极600和第二总线650，由此完 成根据本发明的第二实施例所述的薄膜太阳能电池。第三实施例图14A至14F是图示根据本发明第三实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图。首先，如图14A所示，在衬底100上形成前电极200。接着，如图14B所示，在前电极200上形成绝缘层700。绝缘层700位于在图14C的过程中所形成的辅助电极的一侧。此时，绝缘层700 的形成要使得绝缘层700高于辅助电极300。如图14C所示，在前电极层200上形成辅助电极300和与辅助电极300连接的第 一总线350。辅助电极300的位置挨着绝缘层700。同时，首先形成辅助电极300和第一总线350，然后再形成绝缘层700。接着，如图14D所示，在辅助电极300和绝缘层700上形成半导体层400。如图14E所示，在半导体层400上形成透明导电层500。然后，如图14F所示，在透明导电层500上形成后电极600和第二总线650，由此完 成根据本发明的第三实施例所述的薄膜太阳能电池。第四实施例图15A至15E是图示根据本发明第四实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图。在下文中，省略对于与前述实施例中的部分相同的部分的详细说明。首先，如图15A所示，在衬底200上形成前电极200。接着，如图15B所示，在前电极200上形成辅助电极300和绝缘层700。在这种情况中，可先形成辅助电极300，再形成绝缘层700。或者，先形成绝缘层 700，再形成辅助电极300。优选地，绝缘层700和辅助电极300可沿一个方向以固定间隔交替地排列。
同时形成辅助电极300和与辅助电极300连接的第一总线350。绝缘层700高于辅助电极300。如图IOA至IOD所示，绝缘层700可形成以固定间隔排列的预定图案，其中，每个图案都由具有椭圆形水平横截面的绝缘材料图案形成。如图15C所示，在辅助电极300和绝缘层700上形成半导体层400。半导体层400 未形成在第一总线350上。如图15D所示，在半导体层400上形成透明导电层500。透明导电层500未形成在 第一总线350上。如图15E所示，在透明导电层500上形成后电极600和第二总线650，由此完成根 据本发明的第四实施例所述的薄膜型太阳能电池。可以将后电极600设置在绝缘层700之上，S卩，设置在各个辅助电极300之间的预 定部分之上。第五实施例图16A至16E是图示根据本发明的第五实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方 法的剖面图。在下文中，省略对于与前述实施例中的部分相同的部分的详细说明。首先，如图16A所示，在衬底100上形成辅助电极300和绝缘层700。在形成辅助电极300的同时，形成第一总线350。接着，如图16B所示，在衬底100、辅助电极300和绝缘层700上形成前电极层200。接着，如图16C所示，在前电极200上形成半导体层400。如图16D所示，在半导体层400上形成透明导电层500。接着，如图16E所示，在透明导电层500上形成后电极600和第二总线650，由此完 成根据本发明的第五实施例所述的薄膜型太阳能电池。第六实施例图17A至17E是图示根据本发明第六实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法 的剖面图。在下文中，省略对于与前述实施例中的部分相同的部分的详细说明。首先，如图17A所示，在衬底100上形成前电极层200。接着，如图17B所示，在前电极层200上形成分隔壁800。分隔壁800可形成为适于将薄膜型太阳能电池分为多个单体电池的重复图案。更 具体地，可将分隔壁800设置为如图IlA和IlB所示的条纹图案或者设置为如图IlC所示 的格子图案。分隔壁800可利用丝网印刷法、喷墨印刷法、凹版印刷法或微接触印刷法由诸如 SiO2, TiO2, SiNx, SiON或聚合物等透明绝缘材料形成。如图17C所示，在分隔壁800上形成半导体层400。接着，如图17D所示，在半导体层400上形成透明导电层500。如图17E所示，在透明导电层500上形成后电极600，由此完成根据本发明第六实 施例所述的薄膜型太阳能电池。尽管未示出，但可以首先在衬底100上形成分隔壁800，然后在分隔壁800上形成 前电极层200。在根据本发明第一实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法中，可以在辅助电 极300上形成前电极层200。在根据本发明第二和第三实施例所述的薄膜型太阳能电池的制造方法中，可以在辅助电极300和绝缘层700上形成前电极层200。 对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的主旨或范围的情况下，可以 对本发明进行各种改进和变型。因此，本发明旨在涵盖本发明的各种改进和变型，只要这些 改进和变型在后附权利要求及其等同描述所限定的范围内即可。
权利要求
一种薄膜型太阳能电池包括衬底；在所述衬底上的前电极层和电池划分部分；在所述前电极层和所述电池划分部分上的半导体层；以及在所述半导体层上的后电极。
2.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述电池划分部分包括辅助电极。
3.根据权利要求2所述的薄膜型太阳能电池，进一步包括在所述衬底上的绝缘层。
4.根据权利要求3所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述绝缘层形成在所述辅助电极 的侧表面和上表面上。
5.根据权利要求3所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述绝缘层形成在所述辅助电极 的一侧。
6.根据权利要求3所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述绝缘层形成在所述各个辅助 电极之间。
7.根据权利要求6所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述绝缘层形成为具有椭圆形水 平横截面的预定图案。
8.根据权利要求3所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述绝缘层比所述辅助电极高。
9.根据权利要求2所述的薄膜型太阳能电池，进一步包括暴露于外部的第一和第二总 线，其中，所述第一总线在所述衬底的一端与所述辅助电极连接，所述第二总线在所述衬底 的另一端与所述后电极连接。
10.根据权利要求2所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述辅助电极包括沿第一方向 以固定间隔排列的多个第一辅助电极、以及沿第二方向排列以与各自相应的所述第一辅助 电极相连的第二辅助电极。
11.根据权利要求2所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述辅助电极由电导率比所述前 电极层高的预定材料形成。
12.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述电池划分部分由分隔壁形成。
13.根据权利要求12所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述分隔壁形成为条纹或格子图案。
14.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述后电极包括沿第一方向以 固定间隔排列的多个第一后电极、以及沿第二方向排列以与各自相应的第一后电极相连的第二后电极。
15.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述后电极形成在所述各个电池 划分部分之间的区域中。
16.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，进一步包括在所述半导体层和所述后 电极之间的透明导电层。
17.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述电池划分部分形成在所述前 电极层上。
18.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述电池划分部分形成在所述前 电极层的下面。
19.一种薄膜型太阳能电池的制造方法，包括在衬底上形成前电极层和电池划分部分；在所述前电极层和所述电池划分部分上形成半导体层；以及在所述半导体层上形成后电极。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述电池划分部分包括辅助电极。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括，在形成所述半导体层之前，在所述衬底 上形成绝缘层。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述绝缘层形成在所述辅助电极的侧表面和 上表面上。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述绝缘层形成在所述辅助电极的一侧。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述绝缘层形成在所述各个辅助电极之间。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述绝缘层形成为具有椭圆形水平横截面的预定图案。
26.根据权利要求21所述的方法，其中，所述绝缘层比所述辅助电极高。
27.根据权利要求20所述的方法，其中，形成所述辅助电极的步骤包括在所述衬底的 一端形成与所述辅助电极连接的第一总线，而形成所述后电极的步骤包括在所述衬底的另 一端形成与所述后电极连接的第二总线，其中，所述前电极层、所述半导体层以及所述后电 极未形成在所述第一总线上，以使所述第一总线暴露在外部。
28.根据权利要求20所述的方法，其中，形成所述辅助电极的步骤包括形成沿第一方 向以固定间隔排列的多个第一辅助电极；以及形成沿第二方向排列以与各自相应的所述第 一辅助电极相连的第二辅助电极。
29.根据权利要求20所述的方法，其中，所述辅助电极由电导率比所述前电极层的电 导率高的材料形成。
30.根据权利要求19所述的方法，其中，所述电池划分部分包括分隔壁。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述分隔壁形成为条纹或格子图案。
32.根据权利要求19所述的方法，其中，形成所述后电极的步骤包括形成沿第一方向 以固定间隔排列的多个第一后电极；以及形成沿第二方向排列以与各自相应的所述第一后 电极相连的第二后电极。
33.根据权利要求19所述的方法，其中，所述后电极形成在所述各个电池划分部分之 间的区域中。
34.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在所述半导体层和所述后电极之间形成 透明导电层。
35.根据权利要求19所述的方法，其中，所述前电极层形成在所述衬底上，而所述电池 划分部分形成在所述前电极层上。
36.根据权利要求19所述的方法，其中，所述电池划分部分形成在所述衬底上，而所述 前电极层形成在所述电池划分部分上。
全文摘要
本发明公开一种薄膜型太阳能电池及其制造方法，由于利用辅助电极或分隔壁将所述薄膜型太阳能电池分成多个子电池，因此其可以克服由现有技术中的激光划线过程所导致的各种问题，所述薄膜型太阳能电池包括衬底；在所述衬底上的前电极层和电池划分部分；以及在所述半导体层上的后电极。
文档编号H01L31/042GK101803041SQ200880107124
公开日2010年8月11日 申请日期2008年9月19日 优先权日2007年9月19日
发明者洪震, 金宰湖, 金桢植 申请人:周星工程股份有限公司