专利名称：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及其制造方法。
背景技术：
近年来，随着能量需求的增加，已研制将太阳能转化为电能的太阳能电池。具体地，已广泛使用基于CIGS的太阳能电池，所述基于CIGS的太阳能电池是pn 异质结设备，具有包括玻璃衬底、在金属后表面上的电极层、P型基于CIGS的光吸收层、高电阻缓冲层以及η型窗口层的衬底结构。然而，在形成基于CIGS的太阳能电池时，在η型窗口层上形成母线，并且所述母线具有大的宽度，因此，缩小了用于形成太阳能电池的电池的有效面积。此外，为了将母线的信号连接到衬底后表面的接线盒，在形成所述母线之后，执行用于将母线的信号扩展到衬底后表面的额外过程。
发明内容
技术问题本发明试图提供一种太阳能电池及其制造方法，其能够增加太阳能电池的效率。技术方案本发明的一个示例性实施例提供一种太阳能电池，包括形成在衬底上的所述太阳能电池的多个电池，每个所述电池具有后电极图案、光吸收层、缓冲层和前电极；穿透所述衬底的通孔；以及通过所述通孔与所述后电极图案电连接的母线。本发明的另一示例性实施例提供一种太阳能电池制造方法，包括形成穿透衬底的通孔；在所述衬底的后面上与所述通孔相对应的区域形成母线；以及在所述衬底的前表面上形成所述太阳能电池的多个电池，每个所述电池具有后电极图案、光吸收层、缓冲层和前电极，其中，所述母线通过所述通孔与所述后电极图案电连接。有益效果在根据本发明示例性实施例的太阳能电池及其制造方法中，宽度比母线小的连接电极通过通孔与后电极图案连接，因此，扩宽了太阳能电池的电池形成面积，由此增加太阳能电池的效率。
图1至11是示出根据示例性实施例的太阳能电池制造方法的平面图和剖面图。
具体实施例方式在实施例的描述中，应该理解，当衬底、层、膜或电极等被表述为在其它层、膜或电极“上”或“下”时，“上”或“下”包括“直接地”或“间接地”的含义。此外，将基于附图描述每个组件的“上”或“下”。可以放大每个组件的尺寸以进行描述，并且不表示实际采用该尺寸。图9是根据示例性实施例的太阳能电池的剖面图。根据示例性实施例的太阳能电池包括形成在衬底100上的后电极图案200、光吸收层300、缓冲层400、前电极500、通孔10、连接电极50以及母线150。通孔10形成为穿透衬底100，并且通过将导电材料填充在通孔10中形成连接电极 50。母线150与衬底100的后表面电连接，与连接电极50接触。连接电极50接触待被电连接的后电极图案200，以使母线150和后电极图案200 电连接。在此情形中，母线150与形成在衬底100最外侧处的后电极图案200电连接。这里，将根据太阳能电池的制造过程详细描述所述太阳能电池。图1至11是示出根据示例性实施例的太阳能电池制造方法的平面图和剖向图。首先，如图1和2所示，形成穿透衬底的通孔10。玻璃用作衬底100，并且可以使用诸如氧化铝的陶瓷衬底、不锈钢衬底、钛衬底或聚合物衬底。钠钙玻璃可以用作玻璃衬底，并且聚酰亚胺可以用作聚合物衬底。此外，衬底100可以是刚性或挠性的。通孔10的形状可以根据之后形成的母线和后电极图案的形状改变，但是在示例性实施例中，通孔10沿一个方向伸长。图2是沿图1的1-1’线截取的剖面图。在衬底100的两个边缘处形成两个通孔10。在此情形中，一个通孔与待连接到正⑴电极的母线连接，另一个通孔与待连接到负(_)电极的母线连接。如上所述，形成两个通孔。然而，通孔的数量不限于此，而是可以根据太阳能电池的各个电池的结构改变通孔10的数量。通孔10的宽度Wl可以在0. 5-3mm的范围内，并且优选可以在l_2mm的范围内。随后，如图3所示，形成填充在通孔10中的连接电极50。通过将待填充的Ag或Al浆料插入通孔10中可以形成连接电极50，此外，可以通过插入作为后电极材料的钼(Mo)来形成连接电极50。
然而，形成连接电极50的材料不限于此，而是连接电极50可以由导电材料制成。此外，如图4所示，在衬底100的后表面上形成母线150。母线150可以暴露在衬底100的后表面上。母线150与连接电极50接触，以与连接电极50电连接。母线150可以由包括Al和Cu的导电材料制成。母线150的宽度W2在l-5mm的范围内，并且优选在3_4mm的范围内。此外，母线150可以比连接电极50的宽度Wl宽。在此情形中，可以交换连接电极50和母线150的形成顺序。就是说，在示例性实施例中，形成连接电极50之后形成母线150，但是，可以先形成母线150，之后可以形成连接电极50。随后，如图5所示，在衬底100的前表面形成后电极图案200。
后电极图案200可以由诸如金属的导体制成。例如，可以通过溅射过程利用钼靶形成后电极图案200。这是为了获得钼的高电导率、与光吸收层的欧姆接触、以及在义气氛下的高温稳定性。后电极图案200可以形成为覆盖通孔10。就是说，后电极图案200与连接电极50接触，以与连接电极50电连接。就是说，后电极图案200和母线150可以通过连接电极50互相电连接。在此情形中，通孔形成在衬底100的边缘处，以将形成在衬底最外侧处的后电极图案和母线150互相电连接。此外，尽管附图中未示出，后电极图案200可以由至少一层形成。当后电极图案200由多层形成时，构成后电极图案200的多个层可以由不同材料制成。衬底100的一部分可以在各后电极图案200之间被露出。此外，后电极图案200可以被布置为条状类型或矩阵类型，并且分别与多个所述电池相对应。然而，后电极图案200的类型不限于此，而是后电极图案可以具有各种类型。在示例性实施例中，形成连接电极50和母线150，之后形成后电极图案200，以使后电极图案200和母线150互相电连接，但是不限于此，并且在衬底150的后表面上仅形成母线150，之后形成后电极图案200。就是说，在不形成连接电极50的情况下形成母线150之后，在形成后电极图案时， 将后电极图案200的材料插入通孔10中，以与母线150电连接。此外，如图6所示，在后电极图案200上形成光吸收层300和缓冲层400。光吸收层300包括基于Ib-IIIB-VIb的化合物。更具体地，光吸收层300包括铜-铟-镓-硒基(Cu (In, Ga) Se2, CIGS基)的化合物。与此相反，光吸收层300包括铜-铟-硒基(Cuhk2，CIS基，CIGS基)的化合物或铜-镓-硒基(Cufe^e2,，CIS基)的化合物。例如，为了形成光吸收层300，通过利用铜靶、铟靶和镓靶在后电极图案200上形成基于CIG的金属前驱层。之后，金属前驱层通过硒化过程与硒(Se)反应，以形成CIGS基光吸收层300。此外，在形成金属前驱层的过程和硒化过程期间，包含在衬底100中的碱性成分穿过后电极图案200扩散到金属前驱层和光吸收层300中。碱性成分提高光吸收层300的粒度，并且提高结晶度。此外，光吸收层300可以通过共蒸发铜(Cu)、铟an)、镓(Ga)和硒(Se)形成。光吸收层300形成在后电极图案200上并且可以形成衬底100上，所述衬底100 的一部分在所述后电极图案200之间被露出。光吸收层300接收从外部入射的光，以将所接收的外部光转换为电能。光吸收层 300通过光电效应产生光电动势。缓冲层400形成在光吸收层300上并且由至少一层形成，并且可以通过电镀硫化镉(CcK)、ΙΤ0, ZnO和i-aiO中的任意一种来形成缓冲层400，或者通过将硫化镉(CdS)、ITO、ZnO和i-ZnO层叠在具有光吸收层300的衬底100上来形成缓冲层400。在此情形中，缓冲层400是η型半导体层，光吸收层300是ρ型半导体层。因此， 光吸收层300和缓冲层400形成ρη结。缓冲层400位于光吸收层300和将形成在缓冲层400上的前电极之间。就是说，由于光吸收层300和前电极在晶格常数和能带隙方面差异很大，因此，将带隙在两种材料的带隙之间的缓冲层400插置在光吸收层300与前电极之间，以获得优异的结。在示例性实施例中，在光吸收层300上形成一个缓冲层，但是缓冲层不限于此，并且缓冲层400可以由多个层形成。随后，如图7所示，形成穿透光吸收层300和缓冲层400的接触图案310。可以通过机械方法形成接触图案310，并且后电极图案200的一部分在接触图案 310上暴露。接触图案310可以与后电极图案200相邻地形成。此外，如图8所示，通过在缓冲层400上层叠透明导电材料形成前电极500和连接线 700。当在缓冲层400上层叠透明导电材料时，将透明导电材料插入接触图案310中，以形成连接线700。就是说，前电极500和连接线700由相同材料制成。后电极图案200和前电极500可以通过连接线700互相电连接。通过在衬底100上执行溅射过程，由掺杂铝的氧化锌制成前电极500。作为与光吸收层300形成ρη结的窗口层的前电极500在太阳能电池的前表面上用作透明电极，因此，前电极500由具有高透光率和高电导率的氧化锌(aio)制成。在此情形中，可以通过向氧化锌掺杂铝来形成具有低电阻值的电极。通过利用沉积ZnO靶的RF溅射法、利用Si靶的反应溅射法、或金属有机化学气相沉积法等方法，可以形成作为前电极500的氧化锌薄膜。此外，前电极500可以形成为双层结构，其中，在氧化锌薄膜上沉积具有高光电特性的氧化铟锡(ITO)薄膜。随后，如图9所示，形成穿透光吸收层300、缓冲层400和前电极500的分隔图案 320。可以通过机械方法形成分隔图案320，并且后电极图案200的上部的一部分在分隔图案320上暴露。通过分隔图案320可以区分缓冲层400和前电极500，并且分隔图案320使电池 Cl和C2互相分隔。通过分隔图案320，前电极500、缓冲层400和光吸收层300可以被放置为条状类
型或矩阵类型。然而，分隔图案320的类型不限于此，而是分隔图案320可以具有各种类型。通过分隔图案320形成包括后电极图案200、光吸收层300、缓冲层400和前电极 500的电池Cl和C2。在此情形中，电池Cl和C2可以通过连接线700互相连接。就是说，连接线700使第二电池C2的后电极图案200与毗邻第二电池C2的第一电池Cl的前电极500电连接。图10是示出衬底100的前表面的平面图，其中，通过分隔图案320形成太阳能电池的多个电池，图11是示出衬底100的后表面的平面图，其中，形成了母线150。由于母线150形成在衬底100的后表面上，因此不需要通过在前电极500上形成母线来额外形成用于将母线的信号传送到衬底100的后表面的电极。此外，与后电极图案200直接连接的连接电极50的宽度Wl小于母线150的宽度 W2，以增大太阳能电池的电池形成面积。就是说，现有技术的母线形成在前电极500上，因此，太阳能电池的电池形成面积被缩小为与母线的宽度一样大，但是在本示例性实施例中，由于宽度比母线150小的连接电极50与后电极图案200连接，因此，可以扩宽太阳能电池的电池形成面积。因此，随着太阳能电池的电池形成面积的增加，太阳能电池的效率也增加。在根据本发明示例性实施例的太阳能电池及其制造方法中，宽度比母线小的连接电极通过通孔与后电极图案连接，因此，扩宽了太阳能电池的电池形成面积，由此增加太阳能电池的效率。尽管已参照示例性实施例示出和描述了本发明，但是对本领域技术人员来说显然的是，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改进和变型。例如，可以改进和应用在示例性实施例中详细示出的每个组件。此外，应该理解，与所述改进和应用相关的差异包括在所附权利要求中所限定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种太阳能电池，包括形成在衬底上的所述太阳能电池的多个电池，每个所述电池具有后电极图案、光吸收层、缓冲层和前电极；穿透所述衬底的通孔；以及通过所述通孔与所述后电极图案电连接的母线。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述母线通过所述通孔暴露在所述衬底的后表面上。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，进一步包括在所述通孔中的连接电极，所述连接电极将所述母线与所述后电极图案电连接，所述连接电极与所述后电极图案和所述母线相接触。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述母线与形成在所述衬底的最外侧处的所述后电极图案电连接。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述通孔与形成在所述衬底的最外侧处的所述后电极图案相接触。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述通孔的宽度在l_2mm的范围内。
7.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述连接电极的宽度小于所述母线的宽度。
8.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述连接电极由导电材料制成。
9.根据权利要求3所述的太阳能电池，其中，所述连接电极由与所述后电极图案相同的材料制成。
10.一种太阳能电池制造方法，包括 形成穿透衬底的通孔； 在所述衬底的后面上与所述通孔相对应的区域形成母线；以及在所述衬底的前表面上形成所述太阳能电池的多个电池，每个所述电池具有后电极图案、光吸收层、缓冲层和前电极，其中，所述母线通过所述通孔与所述后电极图案电连接。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池制造方法，进一步包括在形成所述母线之后， 形成填充在所述通孔中的连接电极。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池制造方法，其中，所述连接电极与所述后电极图案和所述母线相接触，以电连接所述后电极图案和所述母线。
13.根据权利要求10所述的太阳能电池制造方法，其中，在所述衬底的前表面上形成包括后电极图案、光吸收层、缓冲层和前电极的所述太阳能电池的多个电池的步骤包括形成多个后电极图案，所述后电极图案互相分隔地放置在所述衬底上； 在放置有所述后电极图案的所述衬底上形成所述光吸收层； 形成穿透所述光吸收层的接触图案；在所述光吸收层上形成所述前电极，所述前电极被插入所述接触图案中；以及在所述前电极和所述光吸收层上形成分隔图案，以被分隔为单体电池。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池制造方法，其中，所述母线与形成在所述衬底的最外侧处的所述后电极图案电连接。
15.根据权利要求10所述的太阳能电池制造方法，其中，将所述后电极图案的材料插入到所述通孔中，以与所述母线电连接。
全文摘要
根据本发明的一个示例性实施例，提供一种太阳能电池，包括形成在衬底上的所述太阳能电池的多个电池，每个所述电池具有后电极图案、光吸收层、缓冲层和前电极；穿透所述衬底的通孔；以及通过所述通孔与所述后电极图案电连接的母线。根据本发明的另一示例性实施例，提供一种太阳能电池制造方法，包括形成穿透衬底的通孔；在所述衬底的后面上与所述通孔相对应的区域形成母线；以及在所述衬底的前表面上形成所述太阳能电池的多个电池，每个所述电池具有后电极图案、光吸收层、缓冲层和前电极，其中，所述母线通过所述通孔与所述后电极图案电连接。
文档编号H01L31/042GK102598302SQ201080049920
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月1日 优先权日2009年11月3日
发明者李东根 申请人:Lg伊诺特有限公司