串联型集成光电模块及其制造方法

专利名称：串联型集成光电模块及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种串联型集成光电模块及其制造方法。
背景技术：
目前，伴随着现有能源如石油、煤炭等将会枯竭的预测，人们越来越关注替代这些现有能源的可替代能源。其中，太阳能因其资源丰富且不污染环境而特别受到瞩目。将太阳能转换为电能的光电模块和二极管一样，具有P型半导体和η型半导体的接合结构。当光照射到光电模块时，光和光电模块中构成半导体的物质之间产生相互作用，产生带㈠电荷的电子和带⑴电荷的空穴，电荷的流动产生电流。光电模块根据半导体的厚度分为块型(bulk)和薄膜型(thin film)，薄膜光电模块包括厚度在数十Pm至数μm以下的光电转换物质。 目前，块型硅光电元件广泛应用于地面电力领域。但是，最近随着块型硅光电模块的需求激增，出现原料供应紧张，价格不断上涨。因此，最近出现了具有高能源转换效率的同时，还可以以低廉的价格批量生产的集成型薄膜光电模块的需求。但是，单一接合(single-junction)薄膜光电模块在其性能上存在局限性，所以开发层压多个单元电池形成的双重接合薄膜光电模块或三重接合薄膜光电模块，追求高稳定化的效率(stabilized efficiency)。双重接合或三重接合薄膜光电模块被称之为串联型光电模块。与此同时，减少薄膜光电模块的无效区域，提高其效率为目的，业内正在开展光电模块的集成化技术研究。

发明内容
本发明已经充分考虑到了现有技术上存在的问题以及技术必要性，其目的在于提供一种能够最大限度降低光电模块的漏电和无效区域而提高效率的高效率的串联型集成光电模块及其制造方法。本发明要解决的技术课题不局限于以上涉及到的技术课题，在本发明中没有涉及到的其它技术课题，属于本技术领域的技术人员可以从本发明中记载的内容明确地理解。根据本发明一个实施例的串联型集成光电模块包括，基板上依次层压下部电极、光电转换层以及上部电极而形成的第一电池和第二电池，所述光电转换层包括第一单元电池层、第二单元电池层以及位于所述第一单元电池层和所述第二单元电池层之间的中间反射膜，所述第一电池的下部电极和所述第二电池的下部电极被下部电极分离槽隔开，所述第一电池的下部电极上的光电转换层上相互隔开形成有用来连接所述第二电池上部电极和所述第一电池的下部电极的多个贯通孔。根据本发明另一个实施例的串联型集成光电模块的制造方法包括，基板上形成下部电极层的步骤；将所述下部电极层分割成第一电池的下部电极层以及第二电池的下部电极层的下部电极分离槽的形成步骤；所述第一电池和第二电池的下部电极层上形成包括第一单元电池层、中间反射膜以及第二单元电池层的光电转换层的步骤；贯通所述第二电池的下部电极层上的光电转换层的相互隔开的多个贯通孔的形成步骤；所述贯通孔的内部和光电转换层上形成上部电极层的步骤；隔开所述上部电极层和所述光电转换层的上部分离槽的一部分经过所述下部电极分离槽之上的步骤。根据本发明，通过点接触将光电模块内的单元电池串联起来，降低光电模块内的无效区域，可以提高模块的效率。另外，根据本发明，降低串联型光电模块的漏电，也可以提高效率。另外，根据本发明，可以提供串联型集成光电模块及其制造方法。


图I为根据本发明的一个实施例 的包括通过点接触串联连接的光电电池的串联型集成光电模块的示意图；图2a和图2b是沿着图I的a-a'线和b-b'线的截面图；图3a至图3i表示根据本发明一个实施例的串联型集成光电模块的制造过程；图4a和图4b表示通过均化器前后激光光束的强度分布及其相关的图案面；图4c表示通过均化器的激光光束所形成的图案截面；图5为根据本发明一个实施例的图I的虚线四角形部分(A)的放大图；图6a和图6b为根据本发明另一个实施例的图I虚线四角形部分(A)的放大图；图7a和图7b为沿着图6a的c-c'线和图6b的d-d'线的截面图；图8a至图Sc为围绕住根据本发明实施例的贯通孔的第二线的形状示意图。附图标号说明100 :基板200:下部电极220 :第一线300:光电转换层310 :第一单元电池层320:中间反射膜330 :第二单元电池层400:上部电极420 :第二线
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。但是，本发明的实施方式可以变更为其它多种方式，本发明的范围并不局限于以下说明的实施例。为了更加清楚地说明，附图中的要素形象和尺寸等都可以放大，对于附图中的引号以及相同的构成要素，即使标注在不同的附图上，也尽可能按相同的引号标注。说明本发明时，认为相关的公知功能或构成相关的具体说明有可能混淆本发明的要旨时，会省略详细的说明。图I为根据本发明的一个实施例的包括通过点接触(point contact)串联连接的光电电池的光电模块示意图。图I和以下的附图中，虽然将下部电极分离槽PU绝缘槽P2、贯通孔P3以及上部分离槽P4的形状显示在光电模块的上部表面，但这只是出于说明的便利，在上部表面有可能观察不到所述形状。根据本发明一个实施例的光电模块包括，基板100、下部电极200、光电转换层300以及上部电极400。在此，所述光电转换层300可以包括多个单元电池层。例如，所述光电转换层300可以包括层压的两个或三个单元电池层。所述层压的各个单元电池层是执行光电转换的基本单元层。所述层压的单元电池层之间可以插入中间反射膜，以便加强内部反射，最大限度地提高光捕捉效果。例如，所述光电转换层300包括两个单元电池层310，330时，所述两个单元电池层之间可以插入中间反射膜320。所述中间反射膜320位于两个单元电池层之间，所以能包括透光性物质。所述透光性物质可以包括ΖηΟ、ΙΤ0, SiO或SnO2中的至少一个。 所述光电转换层300包括多个单元电池层的情况下，相互串联连接的各个光电电池UCl，UC2可以是多个单元电池310，330层压的形态。所述光电电池UCl，UC2的开路电压是所述所层压单元电池310，330的开路电压之和，所述单元电池UCl’ UC2的短路电流为所述所层压单元电池的短路电流中的最小值。如图I所示，为了防止各个光电电池的下部电极200之间的短路，下部电极分离槽Pl是贯通下部电极200而形成。例如，所述下部电极分离槽Pl可以沿着直线型的第一线220形成。贯通光电转换层300的贯通孔P3不是以直线形态，而是具有规定宽度的点状，在所述下部电极分离槽Pl的一侧隔开形成多个。相邻的光电电池UCl以及UC2通过所述贯通孔P3串联连接。S卩，第一电池UCl的下部电极200和第二电池UC2的上部电极400通过点状的所述贯通孔P3相连，使第一电池UCl和第二电池UC2串联连接。这些事项可以在图2a的沿着图I光电模块的a-a,线的截面图中确认。如图2a所示，相邻的电池UCl，UC2通过所述相互隔开的贯通孔P3形成的部分串联连接起来。本说明书中例示的所述贯通孔P3是点状，但这只是例示，如果所述多个贯通孔P3相互隔开形成时，仍属于本发明范畴。例如，所述贯通孔P3可以是按一个方向延长的分段的直线形状。如前所述，根据本发明实施例的光电模块可以包括，下部电极200、光电转换层300以及上部电极400、还可以包括相互串联连接的多个电池UCl，UC2。所述分离槽P4是贯通所述光电转换层300和所述上部电极400而形成，由此区分光电电池UC1，UC2。除了按规定的形状围绕住点状的贯通孔P3之外，所述上部分离槽P4按照与下部电极分离槽Pl路径重叠的方式形成。例如，所述上部分离槽P4可以沿着第二线420形成。为了便于理解本发明，沿着图I的光电模块的b-b'线的截面图显示在图2b中。如图I所示，在所述上部分离槽P4经过所述下部电极分离槽Pl之上的部分，所述上部分离槽P4延长至基板100的上面。相反,如图2b所示,在所述上部分离槽P4不经过所述下部电极分离槽Pl之上的部分，所述上部分离槽P4只延长至所述下部电极200的上部表面。这是因为，虽然所述上部分离槽P4是贯通光电转换层300和上部电极400而形成，但是形成所述下部电极分离槽Pl的部分，下部电极200已经被所述下部电极分离槽Pl去除。
如上所述，下部电极分离槽Pl形成的第一线220和上部分离槽P4形成的第二线420除了特定区域之外会重叠，所以根据本发明实施例的光电模块的无效区域会减少。另夕卜，用于将光电模块内的单元电池串联起来的贯通孔P3以点接触的形态隔开规定的距离形成，所以能减少光电模块的无效区域。因此，面积不变的情况下，有效区域的面积会增加，可以取得电流值的相对上升。另外，根据本发明的实施例，即使中间反射膜320为导电性物质，也可以防止通过中间反射膜320产生的漏电。这是因为中间反射膜320上形成了图I、图2a以及图2b上标注为P2的绝缘槽，使所述贯通孔P3与中间反射膜320之间绝缘而达到此目的。从上部电极400—侧观察所述光电模块时，所述绝缘槽P2的截面宽度大于所述贯通孔P3的截面宽度，所述贯通孔P3通过所述绝缘槽P2的内部。因此，通过所述绝缘槽P2可以防止所述贯通孔P3与所述中间反射膜320接触。由此，可以预防上部电极400的物质通过所述贯通孔P3接触到所述中间反射膜320而产生的漏电。 下面参照图3a至图3i详细说明根据本发明一个实施例的包括通过点接触串联连接的光电电池的光电模块的制造过程。图3a至图3i表示三个光电电池，但是本发明的光电模块可以包括更多数量的电池。如图3a所示，准备基板100。所述基板100可以是绝缘性透明基板。根据本发明实施例的光电模块通过从上部电极400 —侧照射的光进行光电转换时,所述基板100可以是不透明的绝缘性基板。另外，所述基板100可以是柔性基板。如图3b所示，所述基板100上形成有所述下部电极200。所述下部电极200可以是包括氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)或氧化铟锡(ITO)等的透明电极。根据本发明实施例的光电模块通过从上部电极400 —侧照射的光进行光电转换时,所述下部电极200可以是不透明的电极。如图3c所示，激光在大气中照射到下部电极200 —侧或基板100 —侧，对下部电极200进行划线(scribe)。由此，例如贯通下部电极200的下部电极分离槽Pl沿着直线型的第一线220形成。S卩，下部电极200之间通过下部电极分离槽Pl被隔开，所以能防止下部电极200之间的短路。如图3d所示，所述下部电极200上形成第一单元电池层310以及中间反射膜320。此时，所述第一单元电池层310以及所述中间反射膜320可以形成在下部电极分离槽Pl之内。所述第一单元电池层310和后续要形成的所述中间反射膜320上的第二单元电池层330可以包括，将照射的光能转换成电能的任何物质。例如，所述第一和第二单元电池层310，330可以包括，可以形成非晶硅类、化合物类、有机物类以及染料敏化太阳能电池等薄膜光电模块的光电转换物质。所述中间反射膜320在所述第一单元电池层和后续要形成的第二单元电池层中，将一部分通过光首先照射到的单元电池层的光反射到所述光首先照射到的单元电池层，一部分则会通过剩下的单元电池层。由此，光首先照射到的单元电池层吸收的光量增加，所述单元电池层上发生的电流会增加。如图3e所示，贯通所述中间反射膜320和所述第一单元电池层310的绝缘槽P2可以相互隔开形成。根据本发明的实施例，所述绝缘槽P2可以通过中间反射膜320形成。通过这样的绝缘槽P2可以防止后续要形成的贯通孔P3与所述中间反射膜320接触。如图3f所示，所述中间反射膜320上形成第二单元电池层330。此时，所述绝缘槽P2内可以填充所述第二单元电池层330物质。此时，所述第一和第二单元电池层中距离光照射较近的单元电池层的光学能隙可以大于剩下的单元电池层的光学能隙。例如，光通过基板100照射时，第一单元电池层的光学能隙大于第二单元电池层的光学能隙。这是因为，能量密度高的短波长的光透射距离短，光学能隙越大的物质，越能吸收短波长的光。所述第一单元电池层和所述第二单元电池层包括非晶硅类光电转换物质时，根据本发明的其它实施例，所述绝缘槽P2可以贯通所述中间反射膜之外的其它层而形成。S卩，所述第一单元电池层和所述第二单元电池层分别包括，按下面的顺序层压的P 型半导体层、纯半导体层以及η型半导体层。根据实施例，所述第一和第二单元电池层可以包括，分别按下面的顺序依次层压的η型半导体层、纯半导体层以及P型半导体层。此时，所述绝缘槽Ρ2除了所述中间反射膜320之外，还可以贯通与所述中间反射膜相接的P型半导体层形成。所述单元电池层上依次层压P型半导体层、纯半导体层以及η型半导体层时，所述绝缘槽Ρ2按照可以贯通中间反射膜320以及第二单元电池层的P型半导体层的方式形成。此时，根据实施例所述绝缘槽Ρ2还可以贯通第一单元电池层310。所述单元电池层上依次层压η型半导体层、纯半导体层以及P型半导体层时，所述绝缘槽Ρ2按照可以贯通第一单元电池层的P型半导体层以及中间反射膜320的方式形成。此时，根据实施例所述绝缘槽Ρ2还可以贯通第一单元电池层的η型半导体层以及纯半导体层。这是因为通常P型半导体层的导电率高，所述P型半导体层通过贯通孔Ρ3接触到上部电极400时，也有可能发生漏电。因此，如上所述，形成绝缘槽Ρ2时，同时贯通与所述中间反射膜320相接的P型半导体层，因此可以防止漏电的发生。以上说明了包括两个单元电池层310，330以及该电池层之间形成的中间反射膜320的光电转换层300。但是，根据本发明的实施例，三个以上的单元电池层可以包括在光电转换层300内。另外，根据本发明的实施例，所述光电转换层300可以包括两个以上的中间反射膜。此时，绝缘槽按照可以同时贯通两个中间反射膜的方式形成。所述光电转换层300的单元电池层通常在真空状态下形成，形成下部电极分离槽Ρ1、绝缘槽Ρ2、贯通孔Ρ3以及上部分离槽Ρ4的激光图案是在大气中完成。因此，为了进行图3g相关的下面要说明的贯通孔Ρ3的形成为目的的激光划线时，所述光电转换层300需要暴露在大气中。这样所述光电转换层300暴露在大气中的过程中，所述光电转换层300会产生氧化而导致光电转换层300的变质，最终会降低所制造的光电模块的效率。因此，制造根据本发明的其它实施例的光电模块时，还可以包括在真空状态下形成所述光电转换层300，在大气中形成贯通孔P3之前，在真空状态下在所述光电转换层上形成透明导电膜的步骤。这样，在真空状态下在所述光电转换层上形成所述透明导电膜，因此可以防止所述光电转换层300暴露在大气中而发生变质。例如，所述光电转换层300由于所述透明导电膜形成在上面，在大气中进行激光划线时会防止其氧化。如前所述，所述透明导电膜不仅具有所述光电转换层300的保护作用，还可以在所述光电转换层300和所述上部电极400之间最大限度地提高光捕捉效果(lighttrapping effect)。S卩，所述透明导电膜将所述光电转换层300上无法用于光电转换的光进行反射，在所述光电转换层300上重新使用起来，因此可以提高光的利用效率。所述透明导电膜可以包括，例如氧化锌(ZnO)或氧化铟锡(ITO)等物质。虽然在下面的记载中贯通孔P3只贯通了光电转换层300，但是根据实施例，所述贯通孔P3可以按照贯通光电转换层300和光电转换层300上形成的透明导电膜的方式形成。另外，记载中上部分离槽P4也贯通光电转换层300和上部电极400形成，但是根据实施例，上部分离槽P4可以按照贯通光电转换层300、透明导电膜以及上部电极400的方式形成。如图3g所示，激光在大气中照射到基板100 —侧或光电转换层300 —侧对光电转换层300进行划线。由此，形成贯通光电转换层300的多个相互隔开的贯通孔P3。此时，所述贯通孔P3不会沿着连续的直线型线条形成。所述贯通孔P3作为具有规定宽度的点状，可以在所述下部电极分离槽Pl的一侧相互隔开形成多个。通过这样形成的贯通孔P3，光电 模块内的电池之间串联连接起来。此时，为了让所述贯通孔P3完全插入到所述绝缘槽P2通过，所述贯通孔P3截面的宽度小于所述绝缘槽P2截面的宽度。这样，所述贯通孔P3通过所述绝缘槽P2可以与所述中间反射膜320以及/或与所述中间反射膜320相接的P型半导体层绝缘。如图3h所示，形成覆盖所述光电转换层300以及所述贯通孔P3的上部电极400。所述上部电极400可以包括光反射特性优异，可作为电极使用的导电性物质。例如，形成所述上部电极400的导电性物质可以包括，铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铜(CU)、锌(Zn)、镍(Ni)、钼金(Pt)、钯金(Pd)或铬(Cr)等。形成所述上部电极400的导电性物质填充到所述贯通孔P3内，使相邻的电池中第一电池的下部电极200和其它第二电池的上部电极400进行电连接。另外，根据本发明实施例的光电模块通过从上部电极400 —侧照射的光进行光电转换时，所述上部电极400可以由透明导电性物质形成。此时，所述下部电极200可以包括，光反射特性好，可以作为电极使用的导电性物质。如图3i所示，激光在大气中照射，对光电转换层300和上部电极400进行划线。由此，贯通所述光电转换层300以及所述上部电极400的上部分离槽P4可以沿着第二线420形成。除了围绕住点状的所述贯通孔P3之外，所述第二线420与下部电极分离槽P2形成的第一线220的路径相同。即，除了围绕住所述贯通孔P3部分之外，所述上部分离槽P4会经过所述下部电极分离槽Pl之上。通过所述上部分离槽P4定义单元电池UCl，UC2。根据本发明的其它实施例，在真空状态下形成所述上部电极，在大气中通过激光划线形成上部分离槽P4的过程，可以被在非真空状态下印刷形成有图案的上部电极的方式取代。例如，以第二线420的形状图案化的上部电极可以在非真空状态下，通过激光印刷、喷墨印刷以及丝网印刷等印刷方法，形成在所述光电转换层300之上。这样，在非真空的大气中形成图案化的上部电极，因此可以节省制造成本。前面所述的根据本发明一个实施例的光电模块的制造过程中，例示了下部电极分离槽Pl沿着第一线220形成，上部分离槽P4沿着第二线420形成的情形。但是，下部电极分离槽Pl沿着第二线420形成，上部分离槽P4沿着第一线220形成也可以。此时，相对于所述第一线的长度的所述上部分离槽和所述下部电极分离槽重叠部分的长度之比可以为O. 70 O. 96。所述比率小于O. 70时，无效区域增加，无法取得足够的电流上升的效果，制造时间也会延长。所述比率大于O. 96时，电子的移动路径延长，阻抗和焦耳热增加，导致光电模块的填充因子(fill factor)减少。另外，根据图I和前面所述的本发明一个实施例的光电模块的制造过程中，下部电极分离槽Pl的宽度大于上部分离槽P4的宽度，但这只是例示，下部电极分离槽Pl的宽度可以小于或等于上部分离槽P4的宽度。根据前面所述的本发明实施例的光电模块的制造过程中，下部电极分离槽Pl、绝缘槽P2、贯通孔P3以及上部分离槽P4中的至少一个可以通过激光划线形成。执行这样的激光划线的激光加工机(未图不)可以具备均化器(homogenizer),以便激光振荡器发出的激光光束的强度均匀分布在照射区域。这种均化器可以是球面透镜的组合或利用全反射特性的光纤维电缆等组成。如图4a和图4b所示，从激光振荡器发出的具有高斯强度分布的激光光束通过均化器时，会成为具有均匀强度分布的激光光束。另外，参照图4a和图4b时可以发现，利用具有高斯强度分布(图4a)的激光光束制作的图案面，与利用通过均化器具有均匀强度分布(图4b)的激光光束制作的图案面相比非常不规则。即，激光光束的强度分布均匀时，激光光束照射而形成的分离槽的图案面实质上会均匀。由此，可以最大限度地降低下部电极分离槽、绝缘槽、贯通孔以及/或上部分离槽P1，P2，P3，P4侧壁上毛刺(burr)的发生，可以制作改善效率的集成型薄膜光电模块。另外，这样利用通过均化器的激光光束，能够防止为体现所需的绝缘特性而增加激光能所导致周边光电转换层和电极特性发生变化。另外，所述激光加工机可以包括形成有规定图案的掩模，以便使通过均化器的激光光束有选择地透射。因此，只将具有所需程度均匀强度分布的激光光束区域，用于分离槽、绝缘槽或贯通孔的形成。图4c显示根据本发明的实施例形成的分离槽、绝缘槽或贯通孔图案的截面。此时，相对于图案宽度W的图案底面的段差h之比优选的是5% 10%。相对于所述图案宽度W的段差h之比大于10%时，无法充分去除图案的边缘，可能发生漏电(leak)。相对于所述图案宽度W的段差h之比小于5%时，会施加过多的激光能量，周围的光电转换层和电极特性可能会发生变化。根据本发明的一个实施例的包括通过点接触串联连接的光电电池的光电模块中，形成适当数量的贯通孔P3非常重要。如果贯通孔P3的数量太多，则会与直线型激光划线一样，无效区域增加，无法取得足够的电流上升的效果。另外，通过激光划线形成的上部分离槽P4按照围绕住所述贯通孔P3的方式形成，所以会延长制造时间。如果所述贯通孔P3的数量太少，则电子需要移动的路径延长，导致阻抗和焦耳(joule)热变大，填充因子(fillfactor)会减少。因此，有必要优化两个相邻的单元电池之间形成的多个贯通孔P3之间的距离和所述贯通孔P3数量。 图5为图I的虚线四角形部分㈧的放大图。d表示两个相邻贯通孔P3之间的距离。X表示第一线220和贯通孔P3之间的距离。P3h表示从贯通孔P3落到第一线220的垂足。J14表示下部电极分离槽Pl和上部分离槽P4的分叉点。！■表示所述P3h和J14之间的距离。
如图5所示，除了围绕所述贯通孔P3的区域之外，第二线420与第一线220重叠。即，所述第二线420从所述垂足P3h距第一线220上的规定距离r的地点J14开始从第一线220分岔出来并围绕住所述贯通孔P3，且回归到从垂足P3h距所述第一线220上的规定距离r的另一个地点。此时，所述贯通孔P3可以位于所述第二线420距离所述第一线220最远的最外围地点P4p和所述垂足P3h的中间,所述垂足P3h和所述第二线420距离所述第一线220最远的最外围地点P4p的距离可以用2x表示。根据本发明实施 例的光电模块中，所述距离2x可以为300 μ m 400 μ m。将所述距离2x维持在所述范围之内，不仅可以防止所述下部电极分离槽Pl和上部分离槽P4之间绝缘槽P2和贯通孔P3的短路，还可以防止无效区域无为增加。根据本发明实施例的光电模块中，所述贯通孔P3之间的距离d优选的是Imm 5cm。此时，相对于所述贯通孔P3之间的距离d的、所述距离2x，即所述垂足P3h和所述第二线420距离所述第一线220最远的最外围地点P4p的距离之比可以为6xl(T3 400χ10_3。所述距离d小于Imm时，无效区域会增加，无法获得足够的电流上升效果，制造时间会延长。所述距离d大于5cm时，电子移动到下部电极的路径会增加，导致阻抗和焦耳热变大，光电模块的填充因子(fill factor)会减少。根据本发明实施例的光电模块的单元电池UC1，UC2具有6mm 15mm的宽度。所述电池的宽度小于6mm时，无效区域会增加，每个模块中发生的开路电压(Voc)值变大，安装成本会增加。所述电池宽度大于15_时，阻抗变大，效率降低。模块中为了进行边缘隔离(edge isolation)去除半导体和导体后剩下的，执行光电转换的区域称之为有效区域时，根据本发明实施例的光电模块中，相对于有效区域的通过激光划线形成的无效区域之比大约为O. 015% 2. 7%。根据本发明实施例的光电模块中，所述第二线420围绕住所述贯通孔P3的形状取决于电子从所述贯通孔P3到所述第二线420的最短距离。从所述贯通孔P3到围绕住贯通孔的上部分离槽P4为止的移动距离短，才可以最大限度地减少焦耳热的产生。另外，所述形状应保证距贯通孔P3的距离均等，可以最大限度减少无效区域。例如，围绕住所述贯通孔P3的所述上部分离槽P4可以具有部分圆形的形态。例如，所述第二线420可以以部分圆形的形态围绕住所述贯通孔P3。图5中显示，绝缘槽P2被所述贯通孔P3贯通，被上部分离槽P4围绕住。但这只是一个例子，如图6a所示，从所述光电模块的上部电极一假观察所述绝缘槽P2时，可以按照上部分离槽P4横穿所述绝缘槽P2的方式形成。图7a为沿着所述图6a的C-C'线的截面图。此时，所述绝缘槽P2的宽度足够大，以便所述贯通孔P3和所述上部分离槽P4形成在所述绝缘槽P2内。为了使所述贯通孔P3与导电性的中间反射膜320以及/或与所述中间反射膜相接的P型半导体层绝缘，所述贯通孔P3完全插入到所述绝缘槽P2内时，所述绝缘槽P2形成的宽度或形状可以有多种变形。但是，所述绝缘槽P2的宽度不必要的变宽时，光电模块的效率会降低。所述绝缘槽P2可以是多角形、圆形或椭圆形。最好按照与所述贯通孔P3的形状匹配的方式确定所述绝缘槽P2的形状，由此可以维持适当的绝缘性的同时，还可以防止电流收集效率的不必要的降低。例如，所述贯通孔P3为圆形或正多边形时，所述绝缘槽P2的形状优选的也是圆形或正多边形，其中心与所述贯通孔P3的中心一致。这种绝缘槽P2的形状可以通过所述激光加工机包括形成有规定图案的掩模，以便通过所述均化器的激光光束可以有选择地透射来实现。图6b为根据本发明另一个实施例的图I虚线四角形部分㈧的放大图。尤其，图示了防止所述贯通孔P3内填充的上部电极400物质和中间反射膜可能接触而发生的漏电为目的的绝缘槽P2的另一个实施例。即，所述上部分离槽P4和下部电极分离槽Pl分岔，围绕住所述贯通孔P3的区域内，所述绝缘槽P2按照与所述上部分离槽P4形成封闭环路的方式形成。此时，所述贯通孔P3可以位于所述绝缘槽P2和所述上部分离槽P4形成的封闭环路内部。此时，所述绝缘槽P2还可以按照形成围绕住所述贯通孔P3的封闭环路的方式形成。即，所述绝缘槽P2可以与所述上部分离槽P4—起形成封闭环路，但是也可以由所述绝缘槽P2单独形成围绕住所述贯通孔P3的封闭环路。所述贯通孔P3与位于所述封闭环路内部的导电性的中间反射膜320以及/或与 所述中间反射膜相接的P型半导体层相接。但是，通过形成所述封闭环路的所述绝缘槽P2以及所述上部分离槽P4，与所述中间反射膜320以及/或与所述中间反射膜相接的P型半导体层与相邻电池的中间反射膜绝缘，所以能防止漏电。图7b为沿着图6b的d-d'线的截面图。此时，可以发现，与所述贯通孔P3相接的中间反射膜320通过绝缘槽P2以及上部分离槽P4，与相邻电池的中间反射膜绝缘。本说明书中，所述贯通孔P3位于封闭环路内部时，并不排除所述贯通孔P3与所述绝缘槽P2重叠的情形。S卩，所述绝缘槽P2可以比图6b所示的更大，与所述贯通孔P3的部分或全部重叠。但是，所述贯通孔P3此时也要与所述上部分离槽P4绝缘。另外，只要所述上部分离槽P4和所述绝缘槽P2能形成围绕住所述贯通孔P3的封闭环路，所述绝缘槽P2可以是任何长度或任何形状。例如，所述绝缘槽P2可以是与所述上部分离槽P4接触的两个终端延长的形态。所述绝缘槽P2与下部电极分离槽Pl —样，也可以沿着第一线220形成。根据本发明的其它实施例，上部分离槽P4沿着直线形态的第一线220形成，下部电极分离槽Pl沿着第二线420形成时，所述绝缘槽P2按照和所述上部分离槽P3形成封闭环路的方式形成，可以防止漏电。此时，所述贯通孔P3位于通过所述绝缘槽P2和所述上部分离槽P4形成的封闭环路内部。图8a至图Sc显示，根据本发明实施例的光电模块中，所述上部分离槽P4围绕住所述贯通孔P3的形状的另一个例子。图8a显示，第二线420在分叉点J14上从第一线220分岔，沿着椭圆的一部分围绕住贯通孔P3的形状。此时，所述贯通孔P3可以位于垂足P3h和所述第二线420的最外围地点P4p的中间。第二线420沿着椭圆或圆形的一部分围绕住贯通孔P3时，从所述贯通孔P3到所述第二线420的距离有所均匀，可以减少无效区域。图Sb和图Sc显示，所述第二线420围绕住所述贯通孔P3的部分五角形或三角形的形状。所述第二线420以这种形状围绕住所述贯通孔P3时，也可以减少无效区域，从所述贯通孔P3到所述第二线420的距离也有所均匀。但是，图示的形状只是例示，根据本发明实施例的光电模块中，所述特定形状可以是包括五角形或三角形的多角形的一部分。此时，所述多角形的所有内角均小于180°，才可以有效地减少无效区域。另外，所述多角形优选的是相对于连接所述垂足P3h、所述贯通孔P3以及所述最外围地点P4p的直线对称。另外，所述多角形的所有内角优选的是大于90°，因为所述多角形的内角为锐角时，激光光束集中到相同的顶点，形成过度的图案形成或通过产生的热量光电转换层和电极层可能受损。但是，所述第一线220和所述第二线420在所述分叉点J14形成的角Θ可以具有90° 135°的值。例如，所述形状为圆形或椭圆的一部分时，所述圆形或椭圆在所述分叉点J14上的切线和所述第一线220所形成的角度为90° 135°。所述形状为前面所述的多角形时，所述分叉点J14上所述多角形的外角可以为90° 135°。所述角Θ小于90°时，所述第二线420和所述贯通孔P3之间的距离变长，无法有效减少无效区域。另外，所述角Θ大于135°时，围绕住所述贯通孔P3的所述第二线420的宽度会变大，减少无效区域的效果会降低。
另外，根据围绕住所述贯通孔P3的形状，所述贯通孔P3的点状也可以具有圆形或椭圆形或多角形形状。这种贯通孔P3的形状可以通过，所述激光加工机上包括形成有规定图案的掩模，以便通过所述均化器的激光光束可以有选择地透射来实现。这样使所述贯通孔P3的形状与围绕住所述贯通孔P3的形状匹配，可以缩短电子从所述贯通孔P3通过下部电极到达围绕住所述贯通孔P3的第二线420的距离，也使距离均匀。以上，参照附图对本发明的实施例进行了说明，但是本发明所属技术领域的技术人员可以理解在无需变更其技术思想或必要特征的情况下，通过其它的具体实施方式
实施。因此，本发明的上述实施例在所有方面都只是例示性的，而不仅限于此。
权利要求
1.一种串联型集成光电模块，该模块包括，基板上分别层压形成下部电极、光电转换层以及上部电极的第一电池以及第ニ电池，其中， 所述光电转换层包括第一単元电池层、第二单元电池层以及位于所述第一単元电池层和所述第二単元电池层之间的中间反射膜， 所述第一电池的下部电极和所述第二电池的下部电极被下部电极分离槽隔开， 所述第一电池的下部电极上的光电转换层上相互隔开形成有用来连接所述第二电池的上部电极和所述第一电池的下部电极的多个贯通孔。
2.根据权利要求I所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述第一电池的光电转换层以及上部电极和所述第二电池的光电转换层以及上部电极被上部分离槽隔开，所述上部分离槽的一部分经过所述下部电极分离槽之上。
3.根据权利要求2所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述第一电池的下部电极上的中间反射膜上形成有贯通该中间反射膜并插入所述贯通孔的绝缘槽。
4.根据权利要求2所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述第一电池的下部电极上的中间反射膜上形成有贯通该中间反射膜的绝缘槽，所述绝缘槽按照该所述绝缘槽和所述上部分离槽形成封闭环路，所述贯通孔位于所述封闭环路内部的方式形成。
5.根据权利要求3或4所述的串联型集成光电模块，其特征在干，所述贯通孔内填充有导电性物质，所述绝缘槽内填充有所述第二単元电池层。
6.根据权利要求3或4所述的串联型集成光电模块，其特征在干，所述第一単元电池层和所述第二単元电池层包括依次层压的P型半导体层、纯半导体层以及η型半导体层，所述绝缘槽贯通所述中间反射膜以及与中间反射膜相接的P型半导体层。
7.根据权利要求3或4所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述下部电极分离槽和所述上部分离槽中的ー个分离槽具有直线形态。
8.根据权利要求7所述的串联型集成光电模块，其特征在于，相对于所述ー个分离槽的长度的经过所述下部电极分离槽之上的所述上部分离槽的部分的长度之比为O. 70 O.96。
9.根据权利要求7所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述上部分离槽不经过所述下部电极分离槽之上的区域内，所述下部电极分离槽和所述上部分离槽中另ー个分离槽具有部分圆形或椭圆形态。
10.根据权利要求9所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述另ー个分离槽从所述直线分岔的分叉点上，所述圆形或椭圆的切线和所述直线所形成的角为90° 135°。
11.根据权利要求7所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述上部分离槽不经过所述下部电极分离槽之上的区域内，所述下部电极分离槽和所述上部分离槽中另ー个分离槽具有部分多角形的形态。
12.根据权利要求11所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述另ー个分离槽从所述直线分岔的分叉点上，所述多角形的外角为90° 135°，所述多角形的所有内角小于 180° 。
13.根据权利要求7所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述贯通孔位于在所述上部分离槽不经过所述下部电极分离槽之上的区域内落在所述直线上的所述贯通孔的垂足和所述上部分离槽和所述下部电极分离槽中另ー个分离槽的最外围地点之间的中心。
14.根据权利要求3或4所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述第一电池和第ニ电池的宽度分别为6mm 15mm。
15.根据权利要求3或4所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述贯通孔中两个相邻的贯通孔之间的距离为Imm 5cm。
16.根据权利要求3或4所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述串联型集成光电模块中相对于有效区域的、通过所述下部电极分离槽、所述绝缘槽、所述贯通孔以及所述上部分离槽形成的无效区域之比为O. 015% 2. 7°。
17.根据权利要求7所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述贯通孔中两个相邻的贯通孔之间按规定距离隔开，相对于所述规定距离的、落在所述直线上的所述贯通孔的垂足和所述上部分离槽和所述下部电极分离槽中另ー个分离槽的最外围地点之间的距离比为 6xl(T3 400x1 O^30
18.根据权利要求3或4所述的串联型集成光电模块，其特征在于，所述贯通孔的截面形状为圆形、椭圆形或多角形。
19.根据权利要求3或4所述的串联型集成光电模块，其特征在于，相对于所述下部电极分离槽、所述绝缘槽、所述贯通孔以及所述上部分离槽中至少ー个的宽度的底面的段差之比为5% 10%。
20.一种串联型集成光电模块的制造方法，该制造方法包括， 基板上形成下部电极层的步骤； 将所述下部电极层分割成第一电池的下部电极层以及第ニ电池的下部电极层的下部电极分离槽的形成步骤； 所述第一电池和第二电池的下部电极层上形成包括第一単元电池层、中间反射膜以及第二単元电池层的光电转换层的步骤； 贯通所述第一电池的下部电极层上的光电转换层的相互隔开的多个贯通孔的形成步骤； 所述贯通孔内部和所述光电转换层上形成上部电极层的步骤； 将分割所述上部电极层以及所述光电转换层的上部分离槽按照其一部分经过所述下部电极分离槽之上的方式形成的步骤。
21.根据权利要求20所述的串联型集成光电模块的制造方法，其特征在于，所述光电转换层的形成步骤，包括 所述第一単元电池层的形成步骤； 所述第一単元电池层上形成所述中间反射膜的步骤； 贯通所述第一电池的下部电极层上的中间反射膜，形成用于插入所述贯通孔的绝缘槽的步骤； 所述绝缘槽内部和所述中间反射膜上形成所述第二単元电池层的步骤。
22.根据权利要求20所述的串联型集成光电模块的制造方法，其特征在于，所述光电转换层的形成步骤，包括 所述第一単元电池层的形成步骤； 所述第一単元电池层上形成所述中间反射膜的步骤； 所述第一电池的下部电极上的中间反射膜上形成贯通该中间反射膜的绝缘槽，所述绝缘槽按照该所述绝缘槽和所述上部分离槽形成封闭环路，使所述贯通孔位于所述封闭环路内部的方式形成的步骤； 所述绝缘槽内部和所述中间反射膜上形成所述第二単元电池层的步骤。
23.根据权利要求21或22所述的串联型集成光电模块的制造方法，其特征在于，在所述绝缘槽的形成步骤中，形成贯通所述中间反射膜和所述第一单元电池层的绝缘槽。
24.根据权利要求21或22所述的串联型集成光电模块的制造方法，其特征在于，所述第一単元电池层和所述第二単元电池层包括依次层压的P型半导体层、纯半导体层以及η型半导体层， 所述光电转换层的形成步骤包括 所述第一単元电池层的P型半导体层、纯半导体层以及η型半导体层的形成步骤； 所述第一単元电池层上形成所述中间反射膜的步骤； 所述中间反射膜上形成所述第二単元电池层的P型半导体层的步骤； 所述绝缘槽按照贯通所述中间反射膜和所述第二単元电池层的P型半导体层的方式形成的步骤； 所述绝缘槽内部和所述第二単元电池层的P型半导体层上形成所述第二単元电池层的纯半导体层以及η型半导体层的步骤。
25.根据权利要求24所述的串联型集成光电模块的制造方法，其特征在于，所述绝缘槽的形成步骤上形成贯通所述第一単元电池层、所述中间反射膜以及所述第二単元电池层的P型半导体层的绝缘槽。
26.根据权利要求21或22所述串联型集成光电模块的制造方法，其特征在于，所述第一单元电池层以及所述第二単元电池层包括依次层压的η型半导体层、纯半导体层以及P型半导体层， 所述光电转换层的形成步骤包括 所述第一単元电池层的η型半导体层、纯半导体层以及P型半导体层的形成步骤； 所述第一単元电池层上形成所述中间反射膜的步骤； 所述绝缘槽按照贯通所述第一単元电池层的P型半导体层以及所述中间反射膜的方式形成的步骤； 所述绝缘槽内部和所述中间反射膜上形成所述第二単元电池层的η型半导体层、纯半导体层以及P型半导体层的步骤。
27.根据权利要求26所述的串联型集成光电模块的制造方法，其特征在于，形成所述绝缘槽的步骤中，形成贯通所述第一单元电池层以及所述中间反射膜的绝缘槽。
全文摘要
本发明涉及一种串联型集成光电模块，该模块包括基板上分别层压形成下部电极、光电转换层以及上部电极的第一电池和第二电池，所述光电转换层包括第一单元电池层、第二单元电池层以及位于所述第一单元电池层和所述第二单元电池层之间的中间反射膜，所述第一电池的下部电极和所述第二电池的下部电极被下部电极分离槽隔开，所述第一电池的下部电极上的光电转换层上相互隔开形成了用来连接所述第二电池上部电极和所述第一电池的下部电极的多个贯通孔。
文档编号H01L31/18GK102651362SQ20111031125
公开日2012年8月29日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年2月25日
发明者全罗仙, 明承烨 申请人:韩国铁钢株式会社