专利名称：太阳能电池及其制造方法
技术领域：
本公开涉及一种太阳能电池及其制造方法。
背景技术：
太阳能电池将光能转化为电能。随着近来能量需求的增加，这种太阳能电池被广泛商业化。一般地，随着薄膜型太阳能电池的面积变得越来越大，它被划分为多个太阳能单体电池，并且被划分的多个太阳能单体电池串联连接以将其中收集的电力输出到外部。为此，母线与多个太阳能单体电池的两个端部连接。母线通过衬底中的通孔与衬底背面的接线盒连接，以输出收集的电·力。然而，由于衬底中的通孔总是形成在相同区域，因此衬底背面处的接线盒的位置是固定的。此外，对于典型的薄膜太阳能电池，在执行其它过程之后，在薄膜的边缘区域上额外执行绝缘过程，以防止电短路。这使得制造过程更复杂且操作性能更低效。
发明内容
技术问题本发明提供一种太阳能电池及其制造方法，所述太阳能电池通过获得安置接线盒的自由度而提供结构稳定性。本发明还提供一种不需要边缘绝缘过程的太阳能电池的制造方法。本发明还提供一种太阳能电池制造方法，其中，在制造过程期间容易固定和附接衬底。技术方案在一个实施例中，一种太阳能电池包括衬底，包括彼此相对的贯穿孔；在所述衬底的上侧上的半导体层；母线，在所述半导体层的上侧的两个边缘处；以及总线，分别电连接到所述母线并且通过所述贯穿孔延伸到所述衬底的背面。在另一实施例中，一种太阳能电池制造方法包括在衬底上形成彼此面对的贯穿孔；在所述衬底的上侧上形成半导体层；在所述半导体层的上侧的两个边缘处形成母线；将总线的一端附接到所述母线；以及通过所述贯穿孔将所述总线的另一端置于所述衬底的背面。有益效果在根据实施例的太阳能电池中，在衬底中形成贯穿孔并且总线通过贯穿孔连接到衬底背面，由此增加在衬底背面安置接线盒的自由度。此外，在根据实施例的太阳能电池中，在衬底上形成具有台阶形多层结构的半导体层，以省去边缘绝缘过程。
此外，根据实施例的太阳能电池制造方法利用与衬底贯穿孔结合的衬底固定设备，以在制造过程中容易地固定和附着衬底。
图1是根据实施例的太阳能电池的平面图。图2是根据实施例的太阳能电池的剖视图。图3至5是图示根据实施例的具有贯穿孔的衬底的改进例的平面图。图6至10是图示根据实施例的太阳能电池制造方法的剖视图。
具体实施例方式在实施例的描述中，应该理解，当衬底、框架、片、层或图案被表述为在其它衬底、框架、片、层或图案“上”或“下”时，它可以直接在其它层或衬底上或下，也可以存在中间层。此外，将基于附图确定对在每个组件“上”或“下”的描述。此外，可以夸大元件的尺寸和元件之间的相对尺寸以进一步理解本公开。图1是根据实施例的太阳能电池的平面图，图2是根据实施例的太阳能电池的剖视图。此外，图3至5是图示根据实施例的具有贯穿孔的衬底的改进例的平面图。参照图1和2，根据实施例的太阳能电池包括具有相对的贯穿孔120的衬底100、在衬底100上的半导体层200、在半导体层200两个边缘处的总线300、以及电连接到总线300并通过贯穿孔120延伸到衬底100背面的母线(bus line) 400。衬底100具有板形形状并且支撑半导体层200、总线300和母线400。衬底100可以是透明的并且是刚性或挠性的。衬底100可以是电绝缘体。例如，衬底100可以是玻璃衬底、塑料衬底或 金属衬底。更详细地，衬底可以是含钠的钠钙玻璃。与此不同，衬底100可以由诸如氧化铝的陶瓷、不锈钢和诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET, Polyethylene Terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN, Polyethylenenaphthelate)、聚丙烯(PP, Polypropylene)和三醋酸纤维素(TAC, Tri Acethl Cellulose)的塑料形成。竖直穿过衬底100的贯穿孔120形成在衬底100中。贯穿孔120在衬底100中形成为互相面对。更详细地，贯穿孔120可以形成为置于衬底100的两个边缘处并且互相面对。此外，贯穿孔120形成在不妨碍稍后描述的半导体层200的区域中。贯穿孔120可以具有直线或弯曲形状，但是不限于此。更详细地，贯穿孔120可以形成为沿一个方向延伸的条形。此外，可以改变贯穿孔120的长度和宽度。半导体层200形成在衬底100的上侧。半导体层200可以是基于铜铟镓硒(CIGS)的半导体层，其具有优异的光伏效率和耐用性，但是不限于此。半导体层200可以形成在衬底100中的贯穿孔120之间。此外，可以通过图案化过程P3形成具有多个被划分的单体电池的半导体层200。参照图1，半导体层200被划分为五个单体电池，但是不限于此。参照图2，半导体层200包括依次形成在衬底100上的后电极层210、基于CIGS的光吸收层220、第一缓冲层230、高阻缓冲层240和透明电极层250。后电极层210可以是导电层。后电极层210可以由钥(Mo)、金(Au)、铝(Al)、铬(Cr)、钨(W)和铜(Cu)之一形成，但是不限于此。在这些元素中，由于与其它元素相比，Mo和衬底100的热膨胀系数差异较小，因此粘合性优异，并且因此可以防止层离现象。此外，Mo可以满足后电极层210所需的所有特性。此外，后电极层210可以包括两层或更多层。多个层可以由相同金属或分别由不同金属形成。后电极层210可以被第一贯穿槽(through groove) Pl划分为多个后电极层。第一贯穿槽Pl不仅可以具有如图1所示的条形形状，还可以具有矩阵形状，但是不限于此。第一贯穿槽Pl的宽度可以在约80 μ m至约200 μ m的范围内，但不限于此。光吸收层220可以被置于后电极层210上。光吸收层220包括基于1-1I1-VI族的复合物。例如，光吸收层220可以具有基于铜铟镓硒(Cu (In，Ga) Se2 ;基于CIGS)的晶体结构或基于铜铟硒或铜镓硒的晶体结构。缓冲层230被置于光吸收层220上。缓冲层230可以用于减小光吸收层220和稍后描述的透明电极层250之间的能带隙。缓冲层230包括硫化镉、ZnS、InXSY和InXSeYZn (O, 0H)。缓冲层230的厚度可以在约50nm至约150nm之间，并且能带隙可以在约2. 2eV至约2. 4eV的范围内。高阻缓冲层240形成在缓冲层230上。高阻缓冲层240形成为具有高电阻，从而与透明电极层250绝缘并防止电损坏。高阻缓冲层240可以由未掺杂杂质的氧化锌(1-ZnO)形成。高阻缓冲层240的能带隙可以在约3.1eV至约3. 3eV的范围内。可以省去高阻缓冲层 240。光吸收层220、缓冲层230和高阻缓冲层240包括第二贯穿槽P2。就是说，第二贯穿槽P2可以穿过光吸收层220、缓冲层230和高阻缓冲层240。通过第二贯穿槽P2部分地露出后电极层210。第二贯穿槽P2的宽度可以在约80μπι至约200μπι的范围内，但不限于此。第二贯穿槽Ρ2可以 填充有与透明电极层250相同的材料，由此形成连接线221。连接线221可以与透明电极层250和后电极层210电连接。透明电极层250可以由光透射和导电材料形成。此外，透明电极层250可以具有η型半导体的特性。在此情形中，透明电极层250与缓冲层230 —起形成η型半导体层，以便与光吸收层220 (即P型半导体层)形成ρη结。例如，透明电极层250可以由掺杂铝的氧化锌(AZO)形成。透明电极层250的厚度可以在约IOOnm至约500nm的范围内。透明电极层250、高阻缓冲层240、缓冲层230和光吸收层220包括第三贯穿槽P3。通过第三贯穿槽P3部分地露出后电极层210，并由此，半导体层200可以形成有多个被划分的电池。此外，多个电池可以通过连接线221互相电连接。第三贯穿槽P3的宽度可以在约80 μ m至约200 μ m的范围内，但不限于此。此外，半导体层200包括台阶形多层结构。就是说，用于形成半导体层200的后电极层210至透明电极层250可以构成台阶形多层结构。更详细地，后电极层210、光吸收层220、缓冲层230、高阻缓冲层240和透明电极层250可以依次层叠在衬底100上，以使边缘具有台阶部分。例如，后电极层210、光吸收层220、缓冲层230、高阻缓冲层240和透明电极层250的各个宽度可以从衬底100逐渐地且依次地变窄。因此，可以在不进行边缘绝缘过程的情况下形成根据实施例的太阳能电池，该边缘绝缘过程用于在沉积半导体层之后移除半导体层200的边缘。后电极层210、光吸收层220、缓冲层230、高阻缓冲层240和透明电极层250形成为具有台阶形边缘，但是不限于此。就是说，每个层可以形成为具有斜率。母线300形成在半导体层200的上侧上。更详细地，母线300可以形成在半导体层200上侧的两个边缘处。例如，母线300可以形成为直接接触透明电极层250。因此，母线300形成为互相面对。母线300可以形成在衬底100的一侧和另一侧，以与半导体层200上的贯穿孔120平行。母线300可以由具有优异的电导率和低熔点的金属材料形成。例如，母线可以由从Ag、Al、Mg、Mn、Sb、Mo及其结合所构成的组中选择的至少一种形成。此外,母线300的表面可以涂覆有防止氧化的涂覆材料。母线300形成为与总线(bus bar) 400电连接。总线400可以通过与母线300的预定区域接触电连接到母线300。此外，与母线300连接的总线400通过衬底100中的贯穿孔120延伸到衬底100背面。因此，总线400可以通过在衬底100背面处的接线盒(未示出)向外部提供电力。这里，总线400由与母线300相同的材料形成。当总线400穿过衬底100中的贯穿孔120时，可以不接触半导 体层200的侧面。为此，可以在总线400和半导体层200的侧面之间提供绝缘构件。如图2所示，总线400形成为垂直于母线300并且电连接到母线300，但不限于此。就是说，总线400可以形成为从母线300的上部或下部沿母线300延伸以穿过衬底100中的贯穿孔120。在根据实施例的太阳能电池中，由于衬底100中的贯穿孔120形成为邻近半导体层200，因此总线400可以形成有很短的长度。这可以降低总线400的内电阻以增加功率效率。此外，在根据实施例的太阳能电池中，由于贯穿孔120形成为沿一个方向延伸的条形形状，因此根据总线400的位置可以提高在衬底100背面安置接线盒(未示出)的自由度。此外，在衬底100中的贯穿孔120形成为图2和3中的条形形状，但是不限于此。如图3所示，贯穿孔120具有沿衬底100的一个方向延伸的中间部和朝向衬底100的外侧弯曲的两个端部120a。这里，可以仅弯曲贯穿孔120的两个端部120a中的一个。此外，参照图4，贯穿孔120的两个端部120b可以朝向衬底100的内侧弯曲。此夕卜，两个端部120b可以形成为不妨碍贯穿孔120之间的半导体层200。如图3和4所示，当贯穿孔120包括弯曲部分时，总线400穿过贯穿孔120的两个弯曲端部120被置于衬底100的背面处，以使总线400的长度缩短。此外，参照图5，贯穿孔120可以形成为具有弯曲形状。该弯曲角度不限于特定值并且可以视情况改变。如图3至5所示，被总线400穿过的贯穿孔120在衬底100中形成为各种形状，从而可以提高在衬底背面安置接线盒(未示出)的自由度和与总线400的邻近程度。下面将参照图6至10描述根据实施例的太阳能电池制造方法。对方法的描述参照以上对太阳能电池的描述。以上对太阳能电池的描述实质上可以与对方法的描述结合。参照图6，在衬底100上形成贯穿孔120。更详细地，贯穿孔120可以沿一个方向延伸并且可以通过激光或额外的玻璃切割仪器来形成。在以下过程中，可以通过与贯穿孔120结合的衬底固定设备500来支撑衬底100。衬底固定设备500在制造期间辅助衬底100的固定和粘合。
然后，参照图7至9，在衬底100上形成半导体层200。参照图7，可以通过诸如物理气相沉积(PVD)或电镀的方法在衬底100上形成后电极层200。例如，在衬底100中的贯穿孔120之间利用Mo执行溅射，以形成后电极层210。然后，执行第一图案化过程，以通过第一贯穿槽Pl露出部分衬底100。后电极层210被第一贯穿槽Pl划分为多个分区。可以通过利用激光的划线过程执行第一图案化过程P1。参照图8，在后电极层210上依次形成光吸收层220、缓冲层230和高阻缓冲层240。形成光吸收层220包括通过利用Cu靶、In靶和Ga靶在后电极层210上形成基于CIG的前驱层，以及提供通过硒化过程由金属前驱层和Se的反应制备的结果。或者，可以通过共蒸发法利用Cu、In、Ga和Se形成光吸收层220。此外，可以通过化学浴沉积(CBD)方法和溅射方法沉积CdS和ZnO，以形成缓冲层230和高阻缓冲层240。然后，执行第二溅射过程，以在光吸收层220、缓冲层230和高阻缓冲层240中形成第二贯穿槽P2。单独地形 成层220、230和240中的每一层并且通过第二图案化过程P2部分地露出后电极层210。这里，可以通过银(silver)激光划线方法或诸如额外的刀的构件来执行第二图案化过程。在沉积了光吸收层210至高阻缓冲层230时，可以通过衬底固定设备500支撑衬底100。此外，衬底固定设备500可以为衬底100提供间隙，从而当沉积光吸收层220、缓冲层230和高阻缓冲层240时，使得衬底100上的层220、230和240中的每个层可以具有台阶部分。因此，为了形成具有台阶部分的半导体层200，依次层叠多个层220、230和240中的每个层，从而可以省去其它过程之后的额外的边缘去除过程。参照图9，在高阻缓冲层240上形成透明电极层250。可以通过在高阻缓冲层240上层叠透明导电材料来形成透明电极层250。此时，透明导电材料被插入第二贯穿槽P2内部以形成连接线221。连接线221可以将透明电极层250和后电极层210电连接。然后，一旦沉积透明电极层250，就执行第三图案化过程以形成第三贯穿槽P3。通过第三图案化过程，后电极层210被部分地露出并且半导体层220被划分为多个单体电池。可以通过机械方法或激光辐射方法形成第三贯穿槽P3。此外，当沉积透明电极层250时，衬底100可以与衬底固定设备500分隔开，并且通过这样做，透明电极层250可以形成为与高阻缓冲层240具有台阶部分。通过上述过程，半导体层200可以形成有台阶形多层结构。更详细地，后电极层210、光吸收层220和透明电极层230中的每个层形成为从衬底100的两侧朝向衬底100内侧分隔开预定间隔。然后，如图10所示，在透明电极层250上形成母线300。母线300可以由从Ag、Al、Mg、Mn、Sb、Mo及其结合所构成的组中选择的至少一种形成，并且可以形成为平行于衬底100中的贯穿孔120。然后，执行将总线400的一端附接到母线300的预定区域的过程。总线400的一端可以通过激光过程电连接到母线300。接着，总线400的另一端穿过衬底100中的贯穿孔120被置于衬底100背面处并且与衬底100背面处的接线盒(未示出)连接。由此，完成高效率的太阳能电池。以上实施例中描述的特征、结构和效果并入本公开的至少一个实施例中，但是不限于唯一的实施例。此外，本领域技术人员可以将在一个实施例中示例的特征、结构和效果容易地结合和改进为另一实施例。因此，应该认为这些结合和改进落在本公开的范围内。尽管已经参照本公开的一些示例性实施例描述了本公开，但是应该理解，本领域技术人员可以推导出的许多其它改进和实施例将落在本公开原理的精神和范围内。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内可以对所讨论的组合排列的组成部件和/或排列方式进行各种变型和改进。除了对组成部件和/或排列方式进行变型和改进之外，替换使用对本领 域技术人员来说也是显而易见的。
权利要求
1.一种太阳能电池，包括 衬底，包括彼此相对的贯穿孔； 在所述衬底的上侧上的半导体层； 母线，在所述半导体层的上侧的两个边缘处；以及 总线，分别电连接到所述母线并且通过所述贯穿孔延伸到所述衬底的背面。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述半导体层被置于所述贯穿孔之间。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述贯穿孔具有直线或弯曲形状。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述贯穿孔的端部朝向所述衬底的内侧或外侧弯曲。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述贯穿孔形成在不妨碍所述半导体层的区域中。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述半导体层的两侧具有台阶形部分或斜面。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述半导体层具有台阶形多层结构。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述半导体层包括 在所述衬底上的后电极层； 在所述后电极层上的光吸收层；以及 在所述光吸收层上的透明电极层。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，所述衬底、所述后电极层和所述透明电极层的各自宽度依次变窄。
10.一种太阳能电池制造方法，所述方法包括 在衬底上形成彼此面对的贯穿孔； 在所述衬底的上侧上形成半导体层； 在所述半导体层的上侧的两个边缘处形成母线； 将总线的一端附接到所述母线；以及 通过所述贯穿孔将所述总线的另一端布置在所述衬底的背面。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述半导体层包括 在所述衬底上形成后电极层； 在所述后电极层上形成光吸收层；以及 在所述光吸收层上形成透明电极层。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，形成所述半导体层包括形成具有台阶形多层结构的所述衬底、所述后电极层、所述光吸收层和所述透明电极层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述后电极层、所述光吸收层和所述透明电极层中的每个层形成为从所述衬底的两侧向所述衬底的内侧分隔开预定距离。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述半导体层包括将所述衬底固定到与所述贯穿孔结合的衬底固定设备。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述贯穿孔具有直线或弯曲形状。
全文摘要
提供一种太阳能电池。所述太阳能电池包括衬底，包括彼此相对的贯穿孔；在所述衬底的上侧上的半导体层；母线，在所述半导体层的上侧的两个边缘处；以及总线，分别电连接到所述母线并且通过所述贯穿孔延伸到所述衬底的背面。
文档编号H01L31/042GK103053031SQ201180037819
公开日2013年4月17日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年1月24日
发明者成命锡, 权世汉 申请人:Lg伊诺特有限公司