专利名称：太阳能电池模块及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池模块及其制造方法，特别是有关一种无效区域比例小，以具有优选光电转换效率的太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术：
传统的太阳能电池模块经由数道切割步骤，一般需要三道的切割步骤，以分别移除第一电极层、光电转换层以及第二电极层，而形成具有多个互相串联的电池单元的太阳能电池模块。在太阳能电池模块上，经过切割步骤的区块因无法进行光电转换作用，故被称为无效区域。传统太阳能电池模块的工艺所形成的无效区域的宽度约略为O. 5_，而所述无效区会降低太阳能电池模块的光电转换效率。举例来说，如美国专利US 6080928，公开一种太阳能电池模块的工艺，其经由三道以上的切割步骤来分别移除第一电极层、光电转换层以及第二电极层；并且进一步公开形成导电层在两个相邻的电池单元之间，以连接两者的第一电极层与第二电极层而形成串联。然而，所述传统工艺在形成导电层后需进一步执行切割步骤，以移除相邻所述导电层的部分第二电极层，以避免所述电极层因同时接触到任一电池单元的第一电极层与第二电极层而发生短路，因此所述工艺的切割步骤繁琐，耗费较多的工时，并且大幅增加无效区域的面积，无法有效并且稳定地提升太阳能电池模块的光电转换效率。发明内容
本发明提供一种无效区域比例较小，以具有优选光电转换效率的太阳能电池模块及其制造方法，以解决上述的问题。
基于上述目的，本发明公开一种太阳能电池模块，包括基板；多个条状第一电极， 所述多个条状第一电极沿着第一方向间隔形成在基板上；多个条状光电转换层，所述多个条状光电转换层沿着第一方向形成在相邻的所述条状第一电极之间与基板上，并且相邻 的所述条状光电转换层之间露出部分的相对应条状第一电极；多个条状第二电极，所述条状第二电极沿着第一方向形成在相对应的条状光电转换层上；以及多个导电层，所述导电层沿着第一方向形成在相对应的条状第二电极的一侧、及相邻所述侧的条状第一电极上，并且不接触相邻所述侧的另一个条状第二电极。
基于上述目的，本发明还公开相邻的所述多个条状光电转换层之间是露出部分的相对应条状第一电极以及部分的基板。
基于上述目的，本发明还公开所述导电层沿着第一方向形成在相对应的条状第二电极的一侧、相邻所述侧的条状第一电极、及部分的基板上。
基于上述目的，本发明还公开所述条状第二电极的宽度相等于所述条状光电转换层的览度。
基于上述目的，本发明还公开所述太阳能电池模块进一步包括缓冲层，所述缓冲层形成在条状光电转换层与条状第二电极之间。
基于上述目的，本发明还公开所述条状第一电极为金属电极。
基于上述目的，本发明还公开所述条状光电转换层是由铜铟硒系化合物所组成。
基于上述目的，本发明还公开所述条状第二电极是由氧化铝锌或铟锡氧化物所组成。
基于上述目的，本发明还公开所述导电层的宽度介于40 60微米。
基于上述目的，本发明还公开相邻的所述多个条状光电转换层间所露出的部分条状第一电极的宽度介于50 100微米。
基于上述目的，本发明还公开一种制造太阳能电池模块的方法，包括在基板上形成第一电极层；沿第一方向移除部分第一电极层，以形成间隔排列的多个条状第一电极； 在所述多个条状第一电极与所述基板上形成光电转换层；在所述光电转换层上形成第二电极层；沿第一方向移除部分第二电极层与部分光电转换层，以露出部分的所述多个条状第一电极，并且形成多个条状光电转换层与多个条状第二电极；以及沿第一方向将多个导电层分别形成在相对应的条状第二电极的一侧、及相邻所述侧的条状第一电极上，并且不接触相邻所述侧的条状第二电极。
基于上述目的，本发明还公开所述方法进一步包括沿第一方向移除部分第二电极层与部分光电转换层，以露出部分的所述多个条状第一电极与部分的基板，并且形成多个条状光电转换层与多个条状第二电极。
基于上述目的，本发明还公开所述方法进一步包括沿第一方向形成多个导电层在部分的条状第一电极、部分的基板与相邻的条状第二电极上，其中，所述导电层形成在相对应的条状第二电极的一侧、及相邻所述侧的条状第一电极上，并且不接触相邻所述侧的条状第二电极。
根据上述技术方案，本发明的太阳能电池模块及其相关制造方法可节省机台成本、有效提高工艺的速度、大幅降低无效区相较整体面板的面积比例，以具有优选的光电转换效率。
图1为本发明第一实施例的太阳能电池模块的示意图。
图2为本发明第二实施例的太阳能电池模块的示意图。
图3为本发明第一实施例用来制造太阳能电池模块的流程示意图。
图4至图8A分别为本发明第一实施例的太阳能电池模块在不同工艺阶段沿第二方向的剖视图。
图4至图SB分别为本发明第二实施例的太阳能电池模块在不同工艺阶段沿第二方向的剖视图。
图9为本发明第二实施例用来制造太阳能电池模块的流程示意图。 其中，附图标记说明如下101 太阳能电池 13 第一电极层 15 光电转换层 17 第二电极层0 2 4 6ι-H T-H ι-H T-H太阳能电池模块基板条状第一电极条状光电转换层
18条状第二电极20 导电层
22缓冲层30 太阳能电池模块
301太阳能电池W1、W2、宽度
W3
A1、A2区域Dl 第一方向
D2第二方向
步骤 100、102、104、106、108、110 (110，)、112(112，)具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明第一实施例的太阳能电池模块10的示意图。太阳能电池模块10包括一个基板12、多个条状第一电极14、多个条状光电转换层16、多个条状第二电极18及多个导电层20。如图1所示，多个条状第一电极14分别沿着第一方向Dl间隔形成在基板12，其中，两个相邻条状第一电极14间所露出的部分基板12的宽度Wl可约为 50微米。条状光电转换层16沿着第一方向Dl形成在相邻的条状第一电极14之间及基板 12上,并且相邻的条状光电转换层16之间露出部分的条状第一电极14。一般来说,所露出的部分条状第一电极14的宽度W2可介于50 100微米。条状第二电极18沿着第一方向 Dl形成在相对应条状光电转换层16上，并且条状第二电极18的宽度可相等于条状光电转换层16的宽度。导电层20沿着第一方向Dl形成在相对应条状第二电极18的一侧、及相邻所述侧的条状第一电极14上，并且不接触相邻所述侧的另一个条状第二电极18，以使条状第二电极18可沿着不同于第一方向Dl的第二方向D2与相邻条状第一电极14串联。其中，导电层20的宽度W3可介于40 60微米，因此第一实施例的太阳能电池模块10的无效区的宽度可为图1所示的区域Al。
太阳能电池模块10由多个太阳能电池101所组成，所述太阳能电池101的条状光电转换层16用来接收光能以转换成电力，并且条状第一电极14以及条状第二电极18分别用来作为太阳能电池101的正、负极以输出电力，故多个太阳能电池101可利用多个导电层 20沿着第二方向D2互相串联，以便使用者可依需求调整太阳能电池模块10的输出电压。 此外，太阳能电池模块10还可包括缓冲层22，缓冲层22设置在条状光电转换层16以及条状第二电极18之间。
一般来说，基板12可由钠钙玻璃或可挠性基板所组成，条状第一电极14可由钥、 钽、钛、钒或锆等金属电极所组成，条状光电转换层16可由具有黄铜矿结构的铜铟硒系 (CIS系)化合物所组成，例如铜铟硒(CIS)、铜铟硫(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)或铜铟镓硒硫 (CIGSS)等，条状第二电极18可由氧化铝锌或铟锡氧化物所组成，导电层20可为导电银胶， 缓冲层22可由硫化锌、硫化镉或硫化铟化合物以及本质氧化锌所组成。基板12、条状第一电极14、条状光电转换层16、条状第二电极18、以及缓冲层22的组成材质可不限在上述实施例所述，端视设计需求而定。
请参阅图2，图2为本发明第二实施例的太阳能电池模块30的示意图。第二实施例中与第一实施例相同编号的组件由相同材质所组成，并且也具有相同的功能，故在此不再详述。第二实施例与第一实施例的差异在于，太阳能电池模块30的相邻条状光电转换层 16之间可露出部分的条状第一电极14与部分的基板12，如图2所示，并且导电层20可形成在相对应条状第二电极18的一侧、相邻所述侧的条状第一电极14、及露出的部分基板12 上，并且不接触相邻所述侧的另一个条状第二电极18。相较于第一实施例，第二实施例的太 阳能电池模块30的无效区的宽度可为图2所示的区域A2，并且区域A2可小于区域A1。请参阅图1、图3至图6、图7A与图8A，图3为本发明第一实施例用来制造太阳能 电池模块10的流程示意图，图4至图8A分别为本发明第一实施例的太阳能电池模块10在 不同工艺阶段沿第二方向D2的剖视图。方法包括下列步骤步骤100 :清洗基板12。步骤102 :在基板12上形成第一电极层13。步骤104:沿第一方向D 1移除部分第一电极层13，以形成间隔排列的多个条状第 一电极14。步骤106 :形成光电转换层15在多个条状第一电极14与露出的基板12上。步骤108 :形成缓冲层22在光电转换层15上，接着再形成第二电极层17在缓种 层22上。步骤110 :沿第一方向D 1同时移除部分第二电极层17与部分光电转换层15 (以 及部分缓冲层22)，以露出部分条状第一电极14，并且形成多个条状光电转换层16与多个 条状第二电极18。步骤112 :沿第一方向D 1将多个导电层20分别形成在露出的部分条状第一电极 14与相邻的条状第二电极18上，以使多个太阳能电池101的条状第一电极14与条状第二 电极18可利用导电层20沿着第二方向D2互相串联。步骤114:结束。在此针对上述步骤分别详细说明，并且步骤100至步骤112分别对应至图4至图 8A。首先将基板12洗净，以确保后续工艺杂质不会参杂在沉积材料与基板12之间。其中， 基板12可不限定为玻璃基板材质、金属软板材质或其它可应用在铜铟硒系(CIS系)太阳 能电池模块制造的材料。此时可选择性地在基板12上形成由氧化铝(A1203)或二氧化鞋 (Si02)组成的阻挡层，氧化铝与二氧化硅可阻挡透光基板102内的不纯物扩散至光电转换 层102内而影响光电转换层102的结晶成长，并且还可选择性地将氟化钠(NaF)以蒸镀或 溅镀方式形成在基板12上，氟化钠用来帮助CIGS薄膜在基板12上进行结晶。接着如图 4 (步骤100与步骤102)与图5(步骤104)所示，使用者可使用溅镀机将由钥金属所组成的 第一电极层13形成在基板12上，再通过雷射切割技术或其它移除技术沿着第一方向D1移 除部分第一电极层13，藉以裸露部分基板12，并且形成间隔排列的多个条状第一电极14。如图6 (步骤106与步骤108)所示，使用者可使用薄膜沉积技术依序将光电转换 层15形成在多个条状第一电极14与裸露的部分基板12上，将由硫化锌与本质氧化锌所组 成的缓冲层22形成在光电转换层15上，以及将第二电极层17形成在缓冲层22上。接着，如 图7A(步骤110)所示，使用刮刀刮除方式或其它移除技术沿着第一方向D1同时移除部分 第二电极17、部分光电转换层15、以及部分缓冲层22，以露出部分条状第一电极14，并且可 形成间隔排列的多个条状第二电极18与多个条状光电转换层16。由于步骤110同时移除第 二电极层17与光电转换层15，因此条状第二电极18的宽度相等于条状光电转换层16的宽 度。本质氧化锌为一种具有良好光电特性的薄膜，用来提高太阳能电池模块10的光电转换 效率以及电力输出效率。一般而言，薄膜沉积技术可通过四元共蒸镀法(co-evaporation)、真空派镀法(sputter)、以及硒化法(selenization)来制作CIS系薄膜以达到优选的光电转换效率。此外，缓冲层22的材质与工艺顺序可不限于前述实施例所述，意即其为一选择性的工艺，端视设计需求而定。
最后如图8A(步骤112)所示,使用者可利用喷射打印(jet print)技术沿第一方向Dl将多个导电层20分别形成在露出的部分条状第一电极14与相邻的条状第二电极18 上。导电层20的线宽度约可为40 60um，用来连接其中一个太阳能电池101的条状第二电极18与相邻太阳能电池101的条状第一电极14，以使多个太阳能电池101可沿着第二方向D2互相串联。使用喷射打印技术可精准控制导电层20的最小线宽为40微米，以确保导电层20不会同时接触到任一个太阳能电池101的条状第二电极18以及条状第一电极14， 以防止短路。这样一来，第一实施例的太阳能电池模块10的无效区的宽度可控制为图8A 所示的区域Al。其中，Al的数值可小于250微米。
请参阅图9，图9为本发明第二实施例用来制造太阳能电池模块30的流程示意图。 图4至图6、图7B与图SB分别为本发明第二实施例的太阳能电池模块30在不同工艺阶段沿第二方向D2的剖视图。方法包括下列步骤
步骤100 :清洗基板12。
步骤102 :在基板12上形成第一电极层13。
步骤104:沿第一方向D I移除部分第一电极层13，以形成间隔排列的多个条状第一电极14。
步骤106 :形成光电转换层15在多个条状第一电极14与露出的基板12上。
步骤108 :形成缓冲层22在光电转换层15上，接着再形成第二电极层17在缓冲层22上。
步骤110’ 沿第一方向Dl同时移除部分第二电极层17与部分光电转换层15 (以及部分缓冲层22)，以露出部分条状第一电极14与部分基板12，并且形成多个条状光电转换层16与多个条状第二电极18。·
步骤112’ 沿第一方向Dl将多个导电层20分别形成在露出的部分条状第一电极 14、部分基板12与相邻的条状第二电极18上，以使多个太阳能电池301的条状第一电极14 与条状第二电极18可利用导电层20沿着第二方向D2互相串联。
步骤114:结束。
在此对上述步骤进行详述说明，并且步骤100至步骤112’分别对应至图4至图 SB。第二实施例的步骤100至步骤108 (意即图4至图6)如第一实施例所述，故在此不再详述。第二实施例与第一实施例的差异在于，如图7B(步骤110’ )所示，使用者可使用刮刀刮除方式或其它移除技术沿着第一方向Dl同时移除部分第二电极层17与部分光电转换层15 (以及部分缓冲层22)，并且露出部分条状第一电极14与部分基板12，意即使宽度Wl 与宽度W2的区块部分重迭。接着，如图SB(步骤112’ )所示，使用者可利用喷射打印技术沿第一方向Dl将多个导电层20分别形成在露出的部分条状第一电极14、部分基板12与相邻的条状第二电极18上，以电导通相邻的两个太阳能电池301。第二实施例的导电层20 的喷涂方式与尺寸调配如第一实施例所述，故在此不再详述。相较第一实施例，第二实施例的太阳能电池模块30的无效区的宽度可控制为图SB所示的区域A2。其中，A2的数值可小于250微米，并且区域A2小于区域Al。
综上所述，本发明的太阳能电池模块依序将光电转换层、缓冲层及第二电极层形成在条状第一电极与基板上，接着再一次性地可同时移除相同宽度的部分光电转换层、缓冲层以及部分第二电极层，以区隔出多个太阳能电池。接着再将导电层形成在相对应的条状第一电极与条状第二电极上，以使导电层可用来电连接两个相邻的太阳能电池，而达到串联导通的目的。因此，本发明的工艺可将形成缓冲层与第二电极层的两套设备整合为同一个机台，以有效节省机器成本及制造时程。此外，本发明的工艺可仅包括两道切割工法， 其中一个是移除第一导电层以形成多个条状第一电极，另外一个是可同时移除光电转换层与第二电极层以形成多个光电转换层及多个条状第二电极。由于太阳能电池模块的切割区块无法进行光电转换作用，故本发明可通过减少切割工法的数量(相较于现有技术的三道切割步骤)，来大幅提高制作流程的速度，并有效降低太阳能电池模块的无效区的面积比例，以使本发明的太阳能电池模块可具有优选的光电转换效率。
相较于现有技术，本发明的太阳能电池模块及其相关制造方法可节省机台成本、 有效提高工艺的速度、大幅降低无效区相较整体面板的面积比例，以具有优选的光电转换效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明 可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种太阳能电池模块，其特征在于，所述太阳能电池模块包括基板；多个条状第一电极，所述多个条状第一电极沿着第一方向间隔形成在所述基板上；多个条状光电转换层，所述条状光电转换层沿着所述第一方向形成在相邻的所述多个条状第一电极之间与所述基板上，并且相邻的所述多个条状光电转换层之间露出部分的所述相对应条状第一电极；多个条状第二电极，所述条状第二电极沿着所述第一方向形成在相对应的所述条状光电转换层上；以及多个导电层，所述导电层沿着所述第一方向形成在相对应的所述条状第二电极的一侧、及相邻所述侧的所述条状第一电极上，并且不接触相邻所述侧的另一个条状第二电极。
2.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，相邻的所述多个条状光电转换层之间露出部分的所述相对应条状第一电极以及部分的所述基板。
3.如权利要求2所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述导电层沿着所述第一方向形成在相对应的所述条状第二电极的一侧、相邻所述侧的所述条状第一电极、及部分的所述基板上。
4.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述条状第二电极的宽度相等于所述条状光电转换层的宽度。
5.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述太阳能电池模块进一步包括缓冲层，所述缓冲层形成在所述条状光电转换层与所述条状第二电极之间。
6.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述条状第一电极为金属电极。
7.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述条状光电转换层是由铜铟硒系化合物所组成。
8.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述条状第二电极是由氧化铝锌或铟锡氧化物所组成。
9.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述导电层的宽度介于40 60 微米。
10.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，相邻的所述多个条状光电转换层间所露出的部分的所述条状第一电极的宽度介于50 100微米。
11.一种制造太阳能电池模块的方法，其特征在于，所述方法包括在基板上形成第一电极层；沿第一方向移除部分所述第一电极层，以形成间隔排列的多个条状第一电极；在所述多个条状第一电极与所述基板上形成光电转换层；在所述光电转换层上形成第二电极层；沿所述第一方向移除部分所述第二电极层与部分所述光电转换层，以露出部分的所述多个条状第一电极，并且形成多个条状光电转换层与多个条状第二电极；以及沿所述第一方向将多个导电层分别形成在相对应的所述条状第二电极的一侧、及相邻所述侧的所述条状第一电极上，并且不接触相邻所述侧的另一个条状第二电极。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括沿所述第一方向移除部分所述第二电极层与部分所述光电转换层，以露出部分的所述多个条状第一电极与部分的所述基板，并且形成所述多个条状光电转换层与所述多个条状第二电极。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括沿所述第一方向将所述多个导电层分别形成在相对应的所述条状第二电极的一侧、相邻所述侧的所述条状第一电极、及部分的所述基板上。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电池模块，包括基板；多个条状第一电极，所述多个条状第一电极间隔形成在基板上；多个条状光电转换层，所述条状光电转换层形成在相邻的所述多个条状第一电极之间与基板上，并且露出部分的相对应条状第一电极；多个条状第二电极，所述条状第二电极形成在相对应的条状光电转换层上；以及多个导电层，所述导电层形成在相对应的条状第二电极的一侧、及相邻所述侧的条状第一电极上，并且不接触相邻所述侧的条状第二电极。本发明的太阳能电池模块及其相关制造方法可节省机台成本、有效提高工艺的速度、大幅降低无效区相较整体面板的面积比例，以具有优选的光电转换效率。
文档编号H01L31/18GK103000707SQ20121004273
公开日2013年3月27日 申请日期2012年2月23日 优先权日2011年9月16日
发明者李适维, 蔡耀仓, 林明弘 申请人:绿阳光电股份有限公司