薄膜型太阳能电池及其制造方法和组件、利用该组件的发电系统的制作方法

专利名称：薄膜型太阳能电池及其制造方法和组件、利用该组件的发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜型太阳能电池，更具体地，涉及一种具有多个串联连接的 单体电池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。
下面对根据现有技术的太阳能电池的构造和原理进行简要介绍。太阳能电池以P 型半导体与N型半导体结合在一起的PN结的构造形成。当太阳光线照射在具有PN结构 造的太阳能电池上的时候，由于太阳光线的能量而在半导体中生成空穴(+)和电子(_)。 由于在PN结的区域产生了电场，空穴(+)向P型半导体漂移，电子(_)向N型半导体漂 移，因此随着电势的出现而形成电源。
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诸如硅的半导体材料制成的晶片。然而，薄膜型太阳能 电池是通过在玻璃衬底上以薄膜的形式形成半导体而制成。
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低于晶片型太阳能电池，但薄膜型太阳能电池 具有诸如实现薄外形和使用低价材料等的优点。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以下步骤而制成在衬底上形成前电极、在 前电极上形成半导体层以及在半导体层上形成后电极。随着衬底尺寸的增大，由于电极 电阻的增大使得能量转换效率下降。因此，已经提出了包括多个被分割并且串联连接的 单体电池。
在下文中，将参照附图描述现有技术的薄膜型太阳能电池。
如图IA所示，在衬底10上形成多个单体电池，即第一单体电池至第N单体电 池。所述多个单体电池串联连接，并且通过插置于其间的分隔槽50被设置为具有固定间隔。
更具体地，如图IB所示，在衬底10上形成多个前电极20，其中以固定间隔设 置多个前电极20。然后，在前电极20上形成多个半导体层30。并且，在半导体层30 上形成多个后电极40，其中后电极40通过插置于其间的分隔槽50被设置为具有固定间隔。后电极40通过形成在各个半导体层30中的各个接触部分与前电极20电连接。
每个单体电池都由顺序地沉积的前电极20、半导体层30和后电极40构成。由 于包括在各个相应的单体电池中的后电极40与包括在相邻单体电池中的前电极20电连 接，因此多个单体电池串联地电连接。
上述现有技术的薄膜型太阳能电池指出第一至第N单体电池是以相同图案形成 的。例如，以第一至第N单体电池中的每一个都具有相同的电池宽度(W)的方式设计所 述第一至第N单体电池。
对于具有串联连接的多个单体电池的现有技术的薄膜型太阳能电池来说，即使 衬底10的尺寸增大，电极电阻也不会增加，这样可以防止能量转换效率降低。但是，难 以保持第一至第N单体电池的能量转换效率一致。
图2是曲线图，图示现有技术的薄膜型太阳能电池中的第一至第(η)单体电池的 能量转换效率。如图2所示，毗邻薄膜型太阳能电池的边缘放置的单体电池的能量转换 效率低于毗邻薄膜型太阳能电池的中心放置的单体电池的能量转换效率，由此整体地降 低了薄膜型太阳能电池的总能量转换效率。
对于具有串联连接的多个单体电池的现有技术的薄膜型太阳能电池来说，全部 单体电池的能量转换效率不都是相同的，就是说，一些单体电池的能量转换效率与其它 单体电池相比较低，由此使总能量转换效率下降。发明内容
因此，本发明涉及一种薄膜型太阳能电池，其基本上解决了由于现有技术的限 制和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种具有串联连接的多个单体电池的薄膜型太阳能电 池，其中，通过提高能量转换效率相对较低的单体电池的能量转换效率，保持全部单体 电池中的能量转换效率一致，由此实现能量转换效率的提高。
在下面的描述中将部分地提出本发明的其它优点、目的和特征，并且，对于本 领域的技术人员来说，部分的所述其它优点、目的和特征通过分析下文是显而易见的， 或者可以通过实施本发明而了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出 的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些目的和其它优点并与本发明的意图一致，如在本文中具体地和概 括地描述的，提供一种薄膜型太阳能电池，其包括多个单体电池，每个单体电池包括顺 序地沉积在衬底上的前电极、半导体层和后电极，其中，薄膜型太阳能电池包括第一单 体电池组和第二单体电池组，所述第一单体电池组包括至少一个具有第一电池宽度的第 一单体电池，所述第二单体电池组包括至少一个具有与第一电池宽度不同的第二电池宽 度的第二单体电池，其中，第一单体电池组占据单体电池的整个面积的80%到95%，第 二单体电池组占据单体电池的整个面积的5%到20%。
本发明的另一方面是提供一种薄膜型太阳能电池，其包括在衬底上的第一太阳 能电池和第二太阳能电池，其中，所述第一太阳能电池和第二太阳能电池形成为其间具 有预定间隔，从而在将衬底切割为第一太阳能电池和第二太阳能电池时，使第一太阳能 电池和第二太阳能电池单独地工作，其中第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每个都包括多个单体电池，每个单体电池都包括顺序地沉积在衬底上的前电极、半导体层和后 电极，并且，其中，多个单体电池构成设置有第一单体电池的第一单体电池组和设置有 第二单体电池的第二单体电池组，其中每个第一单体电池都具有第一电池宽度，每个第 二单体电池都具有第二电池宽度，并且第一电池宽度与第二电池宽度不同，并且其中， 第一单体电池组占据单体电池的整个面积的80%到95%，第二单体电池组占据单体电池 的整个面积的5%到20%。
本发明的另一方面是提供一种薄膜型太阳能电池组件，其包括薄膜型太阳能 电池，所述薄膜型太阳能电池包括多个单体电池，每个单体电池包括顺序地沉积在衬底 上的前电极、半导体层和后电极，其中，多个单体电池构成第一单体电池组和第二单体 电池组，所述第一单体电池组包括至少一个具有第一电池宽度的第一单体电池，所述第 二单体电池组包括至少一个具有与第一电池宽度不同的第二电池宽度的第二单体电池， 并且，其中，第一单体电池组占据单体电池的整个面积的80%到95%，第二单体电池组 占据单体电池的整个面积的5%到20%;第一连接线和第二连接线，所述第一连接线用于 使形成在衬底一侧的单体电池的前电极与外部连接，所述第二连接用于使形成在衬底另 一侧的单体电池的后电极与外部连接；以及支架，所述支架用于支撑所述薄膜型太阳能 电池。
本发明的另一方面是提供一种发电系统，其包括薄膜型太阳能电池组件和用于 转化薄膜型太阳能电池组件的输出的能量转化装置，其中，所述薄膜型太阳能电池组件 包括薄膜型太阳能电池、第一连接线和第二连接线以及支架，所述薄膜型太阳能电池 包括多个单体电池，每个单体电池包括顺序地沉积在衬底上的前电极、半导体层和后电 极，其中，多个单体电池构成第一单体电池组和第二单体电池组，所述第一单体电池组 包括至少一个具有第一电池宽度的第一单体电池，所述第二单体电池组包括至少一个具 有与第一电池宽度不同的第二电池宽度的第二单体电池，并且，其中，第一单体电池组 占据单体电池的整个面积的80%到95%，第二单体电池组占据单体电池的整个面积的 5%到20%;所述第一连接线用于使形成在衬底一侧的单体电池的前电极与外部连接，所 述第二连接用于使形成在衬底另一侧的单体电池的后电极与外部连接；所述支架用于支 撑所述薄膜型太阳能电池。
本发明的另一方面是提供一种薄膜型太阳能电池的制造方法，所述薄膜型太阳 能电池包括多个单体电池，每个单体电池包括顺序地沉积在衬底上的前电极、半导体层 和后电极，所述方法包括形成第一单体电池组，所述第一单体电池组包括至少一个具 有第一电池宽度的第一单体电池；以及形成第二单体电池组，所述第二单体电池组包括 至少一个具有第二电池宽度的第二单体电池，其中，所述第二电池宽度与所述第一电池 宽度不同，其中，通过采用至少一个激光器用来形成分隔槽的激光划线过程，来形成所 述第一和第二单体电池组。
应该理解，本发明的上面的概括描述和下面的详细描述是例证性和说明性的， 并且意在提供所主张的本发明的进一步解释。


包括在本发明中以提供本发明的进一步理解的附图合并在本申请中并且构成本申请的一部分，其阐明了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。 在附图中
图IA是图示现有技术的薄膜型太阳能电池的平面图，图IB是沿图IA的I-I线 截取的剖面图2是曲线图，图示包括在现有技术的薄膜型太阳能电池中的第一至第(η)单体 电池的能量转换效率；
图3是图示根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池的平面图4是图示根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图5是图示根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池组件的剖面图6是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图7和图8是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的平面图9Α和图9Β是平面图，图示根据本发明的一个实施例的薄膜型太阳能电池的 制造方法；
图IOA至图IOC是平面图，图示根据本发明的另一个实施例的薄膜型太阳能电 池的制造方法；
图IlA和图IlB是平面图，图示根据本发明的另一个实施例的薄膜型太阳能电 池的制造方法；以及
图12是图示用于激光划线过程的激光器的示意图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的优选实施例，其例子在附图中阐明。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件。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的薄膜型太阳能电池。
图3是图示根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池的平面图。
如图3所示，根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池包括在衬底100上的多 个单体电池。更详细地说，多个单体电池串联连接，并且通过插置在其间的各个分隔槽 600以固定间隔设置。
多个单体电池构成第一和第二单体电池组，其中，第一单体电池组包括第一单 体电池，第二单体电池组包括第二单体电池。每个第一单体电池都具有第一电池宽度 (W1),每个第二单体电池都具有第二电池宽度(W2)。第一单体电池组形成在衬底100的 中心部分，第二单体电池组形成在衬底100的每一侧。
第二单体电池的第二电池宽度(W2)大于第一单体电池的第一电池宽度(W1)。 由于形成在衬底100两侧的每个第二单体电池的第二电池宽度(W2)大于形成在衬底100 中心部分的每个第一单体电池的第一电池宽度(W1),因此增大了衬底100两侧中的短路 电流，由此提高能量转换效率。
包括在第一单体电池组中的多个单体电池占单体电池整个面积的80%到95%， 包括在第二单体电池组中的多个单体电池占单体电池整个面积的5%到20%。如果第一 单体电池组的面积小于80%，那么电极电阻就会增加，同时，会难以保持所有单体电池 中的能量转换效率一致。与此同时，如果第一单体电池组的面积大于95%，那么具有增大的短路电流的第二单体电池的面积就会显著地减小，使得难以提高能量转换效率。
每个第二单体电池的第二电池宽度(W2)可比每个第一单体电池的第一电池宽度 (W1)大5%到20%。如果第二电池宽度(W2)与第一电池宽度(W1)的差小于5%，那么 就会难以通过增加短路电流来提高能量转换效率。与此同时，如果第二电池宽度(W2)与 第一电池宽度(W1)的差大于20%，那么电极电阻会增大，使得太阳能电池的能量转换效 率下降。
可以在所有第二单体电池中设置相同的第二电池宽度(W2),但是不限于此。可 以在第二单体电池中设置不同的第二电池宽度(W2)。例如，每个第二单体电池的第二电 池宽度(W2)可沿朝向衬底100的各端的方向逐渐增大。就是说，如图2所示，由于能量 转换效率沿朝向衬底100的各端的方向逐渐降低，因此每个第二单体电池的第二电池宽 度(W2)沿朝向衬底100的各端的方向逐渐增大，从而克服由能量转换效率降低所导致的 问题。
在下文中，将对根据本发明一个实施例的图3的薄膜型太阳能电池的具体结构 进行如下描述。但是，将省略对与上述部件相同的部件的详细说明。
图4是图示沿图3的I-I线截取的截面图，图3是图示了根据本发明一个实施例 的薄膜型太阳能电池。
如图4所示，根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池包括衬底100、多个 前电极200、多个半导体层300、多个透明导电层400和多个后电极500。
衬底100可由玻璃或透明塑料制成。
多个前电极200可以以固定间隔形成在衬底100上，其中前电极200可由透明 导电材料制成，例如，ZnO(氧化锌)、ZnO:B(掺硼氧化锌)、ΖηΟ:Α1 (掺铝氧化锌)、 SnO2 (氧化锡)、Sn02:F (掺氟氧化锡)或ITO (氧化铟锡)。
多个前电极200可以通过顺序地执行下述步骤而以固定间隔形成通过溅射或 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition,金属有机化学气相沉积)在衬底 100 的整个表面上沉积透明导电材料，以及通过激光划线过程选择性地从所沉积的透明导电材 料中除去预定的部分。
前电极200相当于太阳光线的入射面。在这点上，对于前电极200重要的是， 在最大化的吸收的太阳光线的同时使其透射入太阳能电池内部。为此，前电极200可通 过纹理化处理具有不平整表面。通过纹理化处理，例如，利用光刻法的刻蚀过程、利用 化学溶液的各向异性刻蚀过程或者利用机械划线的成槽过程，材料层的表面被给予不平 整表面，即纹理化结构。具有不平整结构的前电极200能够降低太阳能电池上的太阳光 线反射率，并且能够通过太阳光线的散射提高进入太阳能电池的太阳光线吸收率，由此 提高电池效率。
多个半导体层300形成在前电极200上，其中，多个半导体层300通过插置于其 间的各个接触部分350或各个分隔槽600以固定间隔放置。多个半导体层300可通过顺 序地执行下述步骤而以固定间隔形成通过等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)沉积诸如非晶硅的硅基半导体材料，以及通过激光划线过程选择性地从 所沉积的硅基半导体材料中除去预定的部分。
半导体层300可形成为PIN结构，其中，P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层被顺序地沉积。在具有PIN结构的半导体层300中，通过P型半导体层和N型半 导体层在I型半导体层产生耗尽，从而在其中产生电场。因此，通过太阳光线产生的电子 和空穴在电场作用下漂移，然后漂移的电子和空穴分别聚集在N型半导体层和P型半导 体层。如果形成具有PIN结构的半导体层300，优选地，首先在前电极200上形成P型 半导体层，然后在P型半导体层上形成I型半导体层和N型半导体层。这是因为空穴的 漂移迁移率小于电子的漂移迁移率。为了使收集入射光线的效率最大化，P型半导体层 被设为与光线入射表面相邻。
多个透明导电层400形成在半导体层300上，其中，透明导电层400设置有与半 导体层300相同的图案类型。就是说，多个透明导电层400通过插置于其间的各个接触 部分350或各个分隔槽600而以固定间隔形成。
透明导电层400可通过顺序地执行下述步骤而以固定间隔形成通过溅射或 MOCVD沉积透明导电材料，例如，ZnO、ZnO:B、ZnO:AL ZnO:H(掺氢氧化锌)或Ag(银)，以及通过激光划线过程选择性地从所沉积的透明导电材料中除去预定的部分。
透明导电层400可省略。但是，为了提高电池效率，形成透明导电层400比省 略透明导电层400更可取。这是因为透明导电层400可使穿透半导体层300的太阳光线 以各个角度散射，由此太阳光线在后电极层500上被反射，之后重新入射到半导体层300 上，因此提高了电池的效率。
形成在半导体层300和透明导电层400中的接触部分350可通过顺序地执行下述 步骤而形成沉积用于形成半导体层300的硅基半导体材料，沉积用于形成透明导电层 400的透明导电材料，以及执行一次激光划线过程。
形成在半导体层300和透明导电层400中的分隔槽600可通过顺序地执行下述步 骤而形成沉积用于形成半导体层300的硅基半导体材料，沉积用于形成透明导电层400 的透明导电材料，沉积用于形成后电极500的导电材料，以及执行一次激光划线过程。
多个后电极500通过插置在其间的各个分隔槽600以固定间隔放置。各个相应 的后电极500通过接触部分350与邻近的前电极200电连接，由此使多个单体电池串联连 接。
各个后电极500的宽度与各个单体电池的电池宽度相对应。这里，电池宽度是 指各个单体电池中的各个后电极500的宽度。
各个后电极500的宽度根据各个分隔槽600之间的间隔来决定，各个单体电池的 电池宽度根据各个后电极500的宽度来决定。因此，应该鉴于各个单体电池的电池宽度 来调节各个分隔槽600之间的间隔。
多个后电极500可通过顺序地执行下述步骤而以固定间隔形成通过溅射沉积 金属材料，例如Ag、Al、Ag加Al、Ag加Mg (镁)、Ag加Mn (锰)、Ag力Sb (锑)、 Ag力Zn、Ag力Mo(钼)、Ag力Ni(镍)、Ag力Cu(同)或Ag加Al加Zn，以及通过激光划线过程选择性地从所沉积的金属材料中除去预定的部分。
多个后电极500可通过一次印刷过程以固定间隔同时形成，而不需要进行额外 的激光划线过程。就是说，多个后电极500可通过丝网印刷过程、喷墨印刷过程、凹版 印刷过程或微接触印刷过程使用金属膏来图案化。在这种情况下，在从用于形成半导体 层300的硅基半导体材料和用于形成透明导电层400的透明导电材料中除去预定的部分之后，通过上述的印刷过程图案化多个后电极500，由此完成分隔槽600。
在下文中，将参照

根据本发明一个实施例的、包括上述图4的薄膜型 太阳能电池的薄膜型太阳能电池组件。图5是图示根据本发明一个实施例的薄膜型太阳 能电池组件的剖面图。由于该薄膜型太阳能电池与图4的薄膜型太阳能电池相同，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件，并且省略对相同部件的详 细描述。
如图5所示，根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池组件包括上述的图4 所述的薄膜型太阳能电池；用于将薄膜型太阳能电池的电极与外部连接的连接线710和 730；以及用于支撑薄膜型太阳能电池的支架800。
连接线710和730包括第一连接线710和第二连接线730，其中，第一连接线710 将放置在衬底100 —侧的单体电池的前电极200与外部连接，第二连接线730将放置在衬 底100另一侧的单体电池的后电极500与外部连接。第一连接线710可通过接触孔715 与前电极200连接。
提供一种根据本发明一个实施例的、包括上述图5的薄膜型太阳能电池组件的 发电系统。根据本发明一个实施例的发电系统包括上述的图5所示的薄膜型太阳能电 池组件，以及用于转化薄膜型太阳能电池组件的输出的能量转化装置，如转化器。
如上所述，根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池可以应用于根据本发明 一个实施例的薄膜型太阳能电池组件和发电系统。同样地，显然，根据本发明另一个实 施例的薄膜型太阳能电池可以应用于根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池组件 和发电系统。
在下文中，将对根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池进行如下描述， 如上所述，该薄膜型太阳能电池也能够应用于薄膜型太阳能电池组件和发电系统。图6 是沿图4的I-I线截取的剖面图，其中，图6图示了根据本发明另一个实施例的薄膜型太 阳能电池。除了半导体层的结构外，图6的薄膜型太阳能电池与图5的薄膜型太阳能电 池相同。因此，在任何可能的情况下，在所有附图中使用相同的附图标记表示相同或相 似的部件，并且省略对相同部件的详细说明。
如图6所示，根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池包括放置在前电极 200和透明导电层400之间的半导体层。所述半导体层包括其间插置有缓冲层320的第一 半导体层310和第二半导体层330。就是说，所述半导体层形成为串接(tandem)结构， 其中，第一半导体层310、缓冲层320和第二半导体层330被顺序地沉积。
每个第一半导体层310和第二半导体层330都可形成为PIN结构，其中，P型半 导体层、I型半导体层和N型半导体层被顺序地沉积。
第一半导体层310可由PIN结构的非晶半导体材料形成，第二半导体层330可由 PIN结构的微晶半导体材料形成。
非晶半导体材料具有吸收短波长光的特性，微晶半导体材料具有吸收长波长光 的特性。非晶半导体材料和微晶半导体材料的混合物可提高光吸收效率，但是不限于这 种类型的混合物。就是说，第一半导体层310可由非晶半导体/锗材料或微晶半导体材 料形成；第二半导体层330可由非晶半导体材料或非晶半导体/锗材料形成。
缓冲层320插置在第一半导体层310和第二半导体层330之间，其中缓冲层320通过隧道结使得电子和空穴平稳地漂移。缓冲层320可由透明材料制成，例如，ZnO。
半导体层300可形成为三层结构，而不形成为图6所示的串接结构。对于三层 结构来说，各个缓冲层插置在包括在半导体层300中的各个第一、第二和第三半导体层 之间。
图7和图8是图示根据本发明的其它实施例的薄膜型太阳能电池的平面图。当 衬底尺寸增大时，可在衬底上形成多个太阳能电池图案，然后执行切割过程，以获得多 个单独工作的太阳能电池。下面将对此进行描述。
如图7所示，根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池包括分别放置在衬 底100的中心线的左部和右部的第一太阳能电池和第二太阳能电池，其中，中心线相当 于衬底100的切割线。
当在衬底100上图案化第一和第二太阳能电池时，在其间设置预定的间隔，从 而在完成切割过程之后，使第一和第二太阳能电池单独地工作。在切割过程之后获得的 第一和第二太阳能电池中的每一个都与图3所示的上述薄膜型太阳能电池目同。
第一和第二太阳能电池中的每一个都包括多个单体电池，其中，每个单体电池 包括前电极、半导体层和后电极。多个单体电池构成第一和第二单体电池组，其中， 第一单体电池组包括第一单体电池，第二单体电池组包括第二单体电池。此时，每个第 一单体电池都具有第一电池宽度(W1)，每个第二单体电池都具有第二电池宽度(W2)，其 中，第二电池宽度(W2)大于第一电池宽度(W1)。
在将衬底100切割成第一和第二太阳能电池之前，以下述方式排列第一和第二 单体电池组将第二单体电池组放置在衬底100的中部；将第一单体电池组关于放置在 中心的第二单体电池组对称地放置；并且将第二单体电池组放置在每个第一单体电池组 旁边，即，将第二单体电池组放置在衬底100每一侧。
在将衬底100切割成第一和第二太阳能电池之后，以下述方式排列第一和第二 单体电池组将第一单体电池组放置在包括在第一和第二太阳能电池中每一个的各个衬 底100的中部；并且将第二单体电池组放置在包括在第一和第二太阳能电池中每一个的 各个衬底100的每一侧。
在将衬底100切割成第一和第二太阳能电池之前和之后，都以下述方式设计第 一和第二单体电池组第一单体电池组占单体电池的整个面积的80%到95%，第二单体 电池组占单体电池的整个面积的5%到20%。
每个第二单体电池的第二电池宽度(W2)比每个第一单体电池的第一电池宽度 (W1)大5%到20%。或者，各个第二单体电池的第二电池宽度(W2)可以是固定的或变 化的。例如，在各个第二单体电池中每个第二单体电池的第二电池宽度(W2)可以为固定 值，或每个第二单体电池的第二电池宽度(W2)可朝向预定方向逐渐增大。
图8的薄膜型太阳能电池与图7的薄膜型太阳能电池的相似之处是，第一太阳能 电池和第二太阳能电池分别放置在相对于衬底100的中心线，即衬底100的切割线的左部 和右部。但是，在将衬底100切割成第一和第二太阳能电池之后，每个第一和第二太阳 能电池都与图7的第一和第二太阳能电池不同。
在将衬底100切割成第一和第二太阳能电池之前，以下述方式排列第一和第二 单体电池组将第一单体电池组放置在衬底100的中部，并且，将第二单体电池组放置在衬底100每一侧。就是说，相同的单体电池组，例如第一单体电池组设置在第一和第 二太阳能电池的相邻侧。
在将衬底100切割成第一和第二太阳能电池之后，以下述方式排列第一和第二 单体电池组将第一单体电池组放置在第一和第二太阳能电池中每一个的衬底100的一 侧，并且，将第二单体电池组放置在第一和第二太阳能电池中每一个的衬底100的另一 侧。
在将衬底100切割成第一和第二太阳能电池之前和之后，都以下述方式设计第 一和第二单体电池组第一单体电池组占单体电池的整个面积的80%到95%，第二单体 电池组占单体电池的整个面积的5%到20%。
每个第二单体电池的第二电池宽度(W2)比每个第一单体电池的第一电池宽度 (W1)大5%到20%。或者，各个第二单体电池的第二电池宽度(W2)可以是固定的或变 化的。例如，在各个第二单体电池中的第二电池宽度(W2)可以为固定值，或每个第二单 体电池的第二电池宽度(W2)可朝向预定方向逐渐增大。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的薄膜型太阳能电池的制造方法。
图9A和图9B是平面图，图示根据本发明的一个实施例的薄膜型太阳能电池的 制造方法，参照上述的图3所示的薄膜型太阳能电池对所述制造方法进行说明。
如图9A所示，第二单体电池组同时地分别形成在衬底100的两侧。
形成第二单体电池组的过程可以利用激光划线过程，所述激光划线过程用于在 顺序地沉积在衬底100上的前电极、半导体层和后电极的预定部分中形成分隔槽600。
激光划线过程可使用图12所示的激光器设备。就是说，如图12所示，以固定 间隔放置包括多个激光器的第一激光器组900a和第二激光器组900b，并且将在第一激光 器组900a和第二激光器组900b中的各个激光器之间的间隔调节为第二电池宽度(W2)。 通过使用包括第一激光器组900a和第二激光器组900b的激光器设备，具有第二电池宽度 (W2)的第二单体电池组同时形成在衬底100的两侧。图12中所示的激光器的数量可也 改变。如果需要，可以暂时停止若干激光器的操作，以便改变激光器的数量，所述激光 器可以应用到本发明的下述实施例中。
如图9B所示，第一单体电池组形成在衬底100的中部。
形成第一单体电池组的过程可使用图12所示的激光器设备。在图12中，通过 毗邻地放置包括多个激光器的第一激光器组900a和第二激光器组900b，将各个激光器之 间的间隔调节为第一电池宽度(W1)。通过使用激光器设备，具有第一电池宽度(W1)的 第一单体电池组形成在衬底100的中部。
图IOA至图IOC是平面图，图示根据本发明的另一个实施例的薄膜型太阳能电 池的制造方法，参照上述的图3所示的薄膜型太阳能电池对所述制造方法进行说明。
如图IOA所示，第二单体电池组形成在衬底100的一侧。
形成第二单体电池组的过程可以利用激光划线过程，所述激光划线过程通过利 用图12中所示的激光器设备用于形成分隔槽600。在图12中，通过毗邻地放置包括多个 激光器的第一激光器组900a和第二激光器组900b，将各个激光器之间的间隔调节为第二 电池宽度(W2)。通过使用激光器设备，具有第二电池宽度(W2)的第二单体电池组形成 在衬底100的一侧。
如图IOB所示，第一单体电池组形成在衬底100的中部。
形成第一单体电池组的过程可使用图12所示的激光器设备。更详细地，将毗邻 地放置的第一激光器组900a和第二激光器组900b的各个激光器之间的间隔调节为第一电 池宽度(W1),并且通过使用激光器设备使具有第一电池宽度(W1)的第一单体电池组形 成在衬底100的中部。
如图IOC所示，第二单体电池组形成在衬底100的另一侧。此过程与图IOA的 过程相同，因此省略对此过程的详细说明。
图IlA和图IlB是平面图，图示根据本发明的另一个实施例的薄膜型太阳能 电池的另一制造方法，参照上述的图3所示的薄膜型太阳能电池对所述制造方法进行说明。
如图IlA所示，第二单体电池组形成在衬底100的一侧，同时，若干第一单体电 池组形成在衬底100的中部。
形成第二单体电池组和若干第一单体电池组的过程可以使用图12中所示的激光 器设备。在毗邻地或以固定间隔地放置包括多个激光器的第一激光器组900a和第二激 光器组900b之后，将第一激光器组900a的各个激光器之间的间隔调节为第二电池宽度 (W2),并将第二激光器组900b的各个激光器之间的间隔调节为第一电池宽度(W1),然 后进行激光辐照。
如图IlB所示，第二单体电池组形成在衬底100的另一侧，同时，第一单体电池 组的剩余部分形成在衬底100的中部。
形成第二单体电池组和第一单体电池组的剩余部分的过程可以使用图12中所示 的激光器设备。在毗邻地或以固定间隔地放置包括多个激光器的第一激光器组900a和第 二激光器组900b之后，将第一激光器组900a的各个激光器之间的间隔调节为第一电池宽 度(W1),并将第二激光器组900b的各个激光器之间的间隔调节为第二电池宽度(W2), 然后进行激光辐照。
当通过激光划线过程形成第一和第二单体电池组时，可以如图9A和图9B以及 图IOA至图IOC所示，顺序地形成第一和第二单体电池组，也可以如图IlA和图IlB所 示，同时形成第一和第二单体电池组。
如上所述，第一单体电池组占单体电池的整个面积的80%到95%，第二单体电 池组占单体电池的整个面积的5%到20%。
上述的薄膜型太阳能电池的制造方法是参照图3所示的薄膜型太阳能电池来说 明的。但是，通过对上述参照图3所示的薄膜型太阳能电池来说明的方法稍作改动，可 以制造图7和图8所示的薄膜型太阳能电池。
在根据本发明的薄膜型太阳能电池中的单体电池被设计为，能量转换效率相对 低的单体电池中的电池宽度大于能量转换效率相对高的单体电池中的电池宽度。因此， 增加了能量转换效率相对低的单体电池中的短路电流，由此通过提高能量转换效率的一 致性而提高能量转换效率。
对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，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 要这些改进和变型落在由权利要求及其等同描述限定的范围内。
权利要求
1.一种薄膜型太阳能电池，其包括多个单体电池，每个单体电池包括顺序地沉积在 衬底上的前电极、半导体层和后电极，其中，所述薄膜型太阳能电池包括第一单体电池组和第二单体电池组，所述第一单 体电池组包括至少一个具有第一电池宽度的第一单体电池，所述第二单体电池组包括至 少一个具有与所述第一电池宽度不同的第二电池宽度的第二单体电池，其中，所述第一单体电池组占所述单体电池的整个面积的80%到95%，所述第二单 体电池组占所述单体电池的所述整个面积的5%到20%。
2.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述第一单体电池组形成在所述 衬底的中部，所述第二单体电池组形成在所述衬底的每一侧，并且，每个第二单体电池 的所述第二电池宽度沿朝向所述衬底每一端的方向逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述第一单体电池组形成在所述 衬底的一侧，所述第二单体电池组形成在所述衬底的另一侧。
4.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述半导体层包括其间插置有缓 冲层的第一和第二半导体层。
5.一种薄膜型太阳能电池，其包括在衬底上的第一太阳能电池和第二太阳能电池， 其中，所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池形成为其间具有预定间隔，从而在将 所述衬底切割为所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池时，使所述第一太阳能电池 和所述第二太阳能电池单独地工作，其中所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个都包括多个单体电池，每 个单体电池都包括顺序地沉积在所述衬底上的前电极、半导体层和后电极，并且其中，所述多个单体电池构成设置有第一单体电池的第一单体电池组和设置有第二 单体电池的第二单体电池组，其中，每个所述第一单体电池都具有第一电池宽度，每个 所述第二单体电池都具有第二电池宽度，并且所述第一单体电池宽度与所述第二电池宽 度不同，并且其中，所述第一单体电池组占所述单体电池的整个面积的80%到95%，所述第二单 体电池组占所述单体电池的整个面积的5%到20%。
6.根据权利要求5所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述第一单体电池组形成在所述 衬底的中部，所述第二单体电池组形成在所述衬底的每一侧。
7.根据权利要求6所述的薄膜型太阳能电池，其中，每个第二单体电池的所述第二电 池宽度沿朝向所述衬底每一端的方向逐渐增大。
8.根据权利要求5所述的薄膜型太阳能电池，其中，以下述方式排列所述第一和第二 单体电池组将所述第二单体电池组放置在所述衬底的中部，将所述第一单体电池组关 于所述放置在中心的第二单体电池组对称地放置，并且将所述第二单体电池组放置在每 个第一单体电池组旁边。
9.根据权利要求5所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述第二单体电池组关于第一单 体电池组对称地放置，所述第一单体电池组放置在所述第一和第二太阳能电池中每一个 的所述衬底的所述中部。
10.根据权利要求5所述的薄膜型太阳能电池，其中，相同类型的单体电池组形成在 所述第一和第二太阳能电池的相邻侧。
11.一种薄膜型太阳能电池组件，其包括薄膜型太阳能电池，其包括多个单体电池，每个单体电池包括顺序地沉积在衬底 上的前电极、半导体层和后电极，其中，所述多个单体电池构成第一单体电池组和第二 单体电池组，所述第一单体电池组包括至少一个具有第一电池宽度的第一单体电池，所 述第二单体电池组包括至少一个具有与第一电池宽度不同的第二电池宽度的第二单体电 池，并且，其中，所述第一单体电池组占所述单体电池的整个面积的80%到95%，所述 第二单体电池组占所述单体电池的整个面积的5%到20% ；第一连接线和第二连接线，所述第一连接线用于将形成在所述衬底一侧的所述单体 电池的所述前电极与外部连接，所述第二连接线用于将形成在所述衬底另一侧的所述单 体电池的所述后电极与外部连接；以及 支架，用于支撑所述薄膜型太阳能电池。
12.一种发电系统，其包括薄膜型太阳能电池组件和用于转化薄膜型太阳能电池组件 的输出的能量转化装置，其中，所述薄膜型太阳能电池组件包括薄膜型太阳能电池，其包括多个单体电池，每个单体电池包括顺序地沉积在衬底 上的前电极、半导体层和后电极，其中，所述多个单体电池构成第一单体电池组和第二 单体电池组，所述第一单体电池组包括至少一个具有第一电池宽度的第一单体电池，所 述第二单体电池组包括至少一个具有与第一电池宽度不同的第二电池宽度的第二单体电 池，并且，其中，所述第一单体电池组占所述单体电池的整个面积的80%到95%，所述 第二单体电池组占所述单体电池的整个面积的5%到20% ；第一连接线和第二连接线，所述第一连接线用于将形成在所述衬底一侧的所述单体 电池的所述前电极与外部连接，所述第二连接线用于将形成在所述衬底另一侧的所述单 体电池的所述后电极与外部连接；以及 支架，用于支撑所述薄膜型太阳能电池。
13.一种薄膜型太阳能电池的制造方法，所述薄膜型太阳能电池包括多个单体电池， 每个单体电池包括顺序地沉积在衬底上的前电极、半导体层和后电极，所述方法包括形成第一单体电池组，所述第一单体电池组包括至少一个具有第一电池宽度的第一 单体电池；以及形成第二单体电池组，所述第二单体电池组包括至少一个具有第二电池宽度的第二 单体电池，其中，所述第二电池宽度与所述第一电池宽度不同，其中，通过采用至少一个激光器用来形成分隔槽的激光划线过程来形成所述第一和 第二单体电池组。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述激光划线过程包括 形成所述第一和第二单体电池组中的任意一个；以及形成所述第一和第二单体电池组中的另一个。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述激光划线过程包括在将各个激光器之间的间隔调节为所述第二电池宽度之后，在所述衬底的一侧形成 所述第二单体电池组；在将各个激光器之间的间隔调节为所述第一电池宽度之后，在所述衬底的中部形成所述第一单体电池组；以及在将各个激光器之间的间隔调节为所述第二电池宽度之后，在所述衬底的另一侧形 成所述第二单体电池组。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述激光划线过程包括在将各个激光器之间的间隔调节为所述第二电池宽度之后，在所述衬底的两侧同时 形成所述第二单体电池组；以及在将各个激光器之间的间隔调节为所述第一电池宽度之后，在所述衬底的中部形成 所述第一单体电池组。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，通过所述激光划线过程形成所述第一和第二 单体电池组的步骤同时开始。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述激光划线过程包括在将若干激光器之间的每个间隔调节为所述第二电池宽度并且将剩余的激光器之间 的每个间隔调节为所述第一电池宽度之后，在所述衬底的一侧形成所述第二单体电池组 并且同时在所述衬底的中部形成若干所述第一单体电池组；以及在将若干激光器之间的每个间隔调节为所述第一电池宽度并且将剩余的激光器之间 的每个间隔调节为所述第二电池宽度之后，在所述衬底的中部形成剩余的所述第一单体 电池组并且同时在所述衬底的另一侧形成所述第二单体电池组。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一单体电池组占所述单体电池的整个 面积的80%到95%，所述第二单体电池组占所述单体电池的整个面积的5%到20%。
全文摘要
本发明提供一种具有多个串联连接的单体电池的薄膜型太阳能电池，其中，通过提高能量转换效率相对较低的单体电池中的能量转换效率，保持全部单体电池中的能量转换效率一致，由此实现能量转换效率的提高。所述薄膜型太阳能电池包括多个单体电池，每个单体电池包括顺序地沉积在衬底上的前电极、半导体层和后电极，其中，所述薄膜型太阳能电池包括第一单体电池组和第二单体电池组，所述第一单体电池组包括至少一个具有第一电池宽度的第一单体电池，所述第二单体电池组包括至少一个具有与第一电池宽度不同的第二电池宽度的第二单体电池，其中，第一单体电池组占所述单体电池的整个面积的80％到95％，第二单体电池组占所述单体电池的整个面积的5％到20％。
文档编号H01L21/82GK102024826SQ20091026602
公开日2011年4月20日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年9月16日
发明者康萤同, 朴昶均 申请人:周星工程股份有限公司