专利名称：形成太阳能电池中的互连件的方法
形成太阳能电池中的互连件的方法技术领域
一般而言，本发明涉及光伏太阳能电池，更具体而言，涉及薄膜太阳能电池及其形成方法。
背景技术：
薄膜光伏(PV)太阳能电池是一类能源器件，利用光形式的再生能源将其转换成可以用于各种用途的有用电能。薄膜太阳能电池是通过在衬底上沉积半导体和其他材料的各种薄层和膜而形成的多层半导体结构。这些太阳能电池可以被制成以由多个单独的电互连的电池组成的一些形式存在的轻质柔性板(light-weight flexible sheet)。轻质和柔性的属性给予薄膜太阳能电池板广泛的潜在应用性，使其能够作为电源用于便携式电子设备、航空空间、住宅和商业建筑物，在这些地方中它们可以与各种建筑部件(比如屋顶木瓦、外立面和天窗)相结合。
薄膜太阳能电池半导体封装件通常包括在衬底上形成的导电底部电极(也被称为后接触件)和在底部电极上方形成的透光导电顶部电极(也被称作顶部接触件)。顶部电极膜可以由例如透光透明导电氧化物(“TC0”)材料制成，该透光TCO材料对光基本上是透明的，并将TCO上的入射光传递至在太阳能电池中的形成在下面的半导体层。
在底部电极和顶部电极之间沉积有源光吸收层，其基本上以公知的方式捕获光能并将光能转换成电能。吸收层由能够以公知模式将入射光能转换成电能的感光和辐射能敏感材料制成。在太阳能电池中形成导电互连件以通过吸收层将TCO顶部电极层与下面的底部电极层电连接。迄今，通过在沉积TCO电极层之前形成穿过吸收层的垂直凹槽(诸如通过划割)形成互连件。这暴露了位于互连凹槽内的底部电极。然后在典型的单个工艺步骤中在吸收层上沉积TCO材料，该单个工艺步骤通常用TCO覆盖吸收层的整个表面，包括至少部分地或者完全地填充互连凹槽(包括沿着垂直侧壁)。TCO材料自身因而形成了通过凹槽互连至底部电极层的导电互连件。
期待用于薄膜太阳能电池的改进的互连件。发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于形成薄膜太阳能电池中的互连件的方法，所述方法包括:在衬底上形成导电底部电极层；在所述底部电极层上形成吸收层；在所述吸收层中形成开口互连凹槽，所述凹槽延伸穿过所述吸收层至所述底部电极层；采用电镀工艺在所述凹槽中沉积金属导电材料，经电镀的凹槽限定出互连件；以及在所述吸收层上方形成透光顶部电极层，所述顶部电极层由不同于所述互连件的材料制成。
在上述方法中，其中，所述互连件由电镀材料制成，所述电镀材料选自由铜、镍、金、银、钯、钼、及其合金组成的组。
在上述方法中，进一步包括:在形成所述互连凹槽之前，在所述吸收层上形成缓冲层，其中，穿过所述缓冲层和所述吸收层形成所述凹槽。根据本发明的另一方面，还提供了一种薄膜太阳能电池，包括:底部电极层，形成在衬底上；半导体吸收层，形成在所述底部电极层上；顶部电极层，形成在所述吸收层上方，所述顶部电极层由透光导电材料形成；以及导电互连件，垂直地延伸穿过所述吸收层并将所述顶部电极层电连接至所述底部电极层，所述互连件由不同于所述顶部电极层的导电金属或金属合金制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光的不透明材料制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光的不透明材料制成，其中，所述顶部电极层由透明导电氧化物材料制成。在上述太阳能电池中，进一步包括缓冲层，所述缓冲层形成在所述吸收层和所述顶部电极层之间。在上述太阳能电池中，进一步包括缓冲层，所述缓冲层形成在所述吸收层和所述顶部电极层之间，其中，所述缓冲层由CdS制成。在上述太阳能电池中，其中，导电互连材料至少部分地填充形成在所述顶部电极层和所述底部电极层之间的凹槽。在上述太阳能电池中，其中，所述顶部电极层由η型材料形成，所述η型材料选自由氧化锌、掺氟氧化锡、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟、氧化锡、氧化锑锡(ATO)、和碳纳米管层组成的组。在上述太阳能电池中，其中，所述吸收层由P型硫属化合物材料或CdTe组成。在上述太阳能电池中，其中，所述顶部电极层具有的最大厚度为3微米。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件具有上表面，所述上表面与所述吸收层的顶表面基本上齐平。在上述太阳能电池中，其中，所述顶部电极层没有延伸到邻近所述互连件的所述吸收层的顶面下方。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非氧化物金属或金属合金制成，以及所述顶部电极层由透明导电氧化物材料制成。在上述太阳能电池中，其中，在凹槽中沉积互连导电材料，所述凹槽在所述顶部电极层和所述底部电极层之间延伸。根据本发明的又一方面，还提供了一种薄膜太阳能电池，包括:底部电极层，形成在衬底上；半导体吸收层，形成在所述底部电极层上；顶部电极层，形成在所述吸收层上方，所述顶部电极层由透光导电材料形成；以及导电互连件，垂直地延伸穿过所述吸收层并将所述顶部电极层电连接至所述底部电极层，所述互连件由不同于顶部电极层导电材料的导电材料制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光金属材料制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光金属材料制成，其中，所述顶部电极层由透明导电氧化物材料制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光金属材料制成，其中，所述互连件由非氧化物金属或金属合金材料制成。
将参考以下附图来描述示例性实施例的部件，在以下附图中对相似的元件进行相似的标记，并且其中:
图1至图4示出了根据本发明的一个实施例的用于形成太阳能电池和互连件的示例性工艺中的连续步骤期间的太阳能电池的横截面，其中形成的互连件完全地填充互连凹槽；
图5至图6示出了在图1至图4的示例性工艺中的可选连续步骤期间的太阳能电池的横截面，其中形成的互连件部分地填充互连凹槽；以及
图7是示出了图1至图6的示例性工艺中的连续步骤的流程图。
所有附图均为示意性的，并且未按比例进行绘制。
具体实施方式
预期结合附图一起阅读说明性实施例的这种描述，所述附图被视为整个书面说明书的一部分。在本文所公开的实施例的描述中，对方向或者方位的任何提及仅仅是预期用于简化描述的目的，而不预期以任何方式限制本发明的范围。相对位置的术语诸如“下方”、“上方”、“水平”、“垂直”、“在...上方”、“在...下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应被解释为是指随后所述的或者如论述中的附图中所示的方位。这些相对位置术语仅仅是为了便于说明的目的，并且不需要在特定方位中构造或者操作装置。除非另有明确描述，术语诸如“接合”、“附接”、“连接”和“互连”是指其中结构被直接或者通过中间结构间接固定或接合至另一个结构的关系，以及二者都是可移动的或者刚性的接合或者关系。本文用于描述结构/元件之间的关系的术语“邻近”包括所提及的相应结构/元件之间直接接触和相应的结构/元件之间存在其他中间结构/元件。而且，参考示例性实施例说明本发明的部件和益处。因此，本发明显然不应限于这些示例性实施例，这些示例性实施例示出了可能单独存在或者以部件的其他组合存在的部件的一些可能的非限制性组合。
图4示出了可以由本文所公开的示例性方法制造的具有高导电互连结构的薄膜太阳能电池的示例性实施例。太阳能电池100通常包括衬底110、在衬底110上形成的底部电极层120、在底部电极层120上形成的吸收层130、在吸收层130上形成的缓冲层140、以及在缓冲层140上形成的TCO顶部电极层150。在一些实施例中，可以省略缓冲层140，其中直接在吸收层130上沉积TC0。
在所有情况中TCO单独用于形成互连层可能不是十分理想的。为了在互连凹槽中具有良好的TCO侧壁覆盖，吸收层的顶部上的TCO涂层(其同时也沉积在凹槽中)的厚度不能太薄。否则由于互连件侧壁上TCO层太薄导致出现高电阻。这降低了太阳能电池的总能量转换性能和效率。
相反，为了避免前述的互连凹槽侧壁上的TCO层太薄和相应的高电阻的问题，在吸收层上沉积厚TCO层可能导致穿过TCO到达下面的有源光吸收层的透光率较低。穿过TCO的低透光率也同样地降低了太阳能电池的总能量转换性能和效率。
在根据本发明的一个实施例中，在顶部电极层150和底部电极层120之间形成导电互连件160。互连件160垂直延伸穿过太阳能电池100封装件。在一个实施例中，互连件160可以由与如本文中进一步所述的TCO顶部电极层150分开且不同的导电材料形成。在一些实施例中，互连件160可以由导电金属制成。在图1中所不的实施例中，互连件160材料可以完全填充穿过吸收层130形成的互连凹槽162，以使互连件具有上表面164，该上表面164与由吸收层130限定的上表面132或者由吸收层140限定的上表面142 (任选提供的)基本上是平面的且齐平或者同延。在图6中所示的另一可能实施例中，互连件160可以部分地填充互连凹槽162。太阳能电池通常还包括微沟道，在半导体结构中对其进行图案化和划割以互连各个导电材料层并分隔相邻的电池。对如本领域中常提及的这些微沟道或“划割线”给定与其在半导体太阳能电池制造工艺期间的功能和步骤相关的“P”命名。Pl和P3划割线基本上用于电池隔离。P2划割线形成互连。Pl划割线将吸收层互连至衬底，并图案化TCO板至在单个电池内。P2划割线去除吸收材料，将顶部TCO电极互连至底部电极，从而阻止中间缓冲层充当顶部电极和底部电极之间的阻挡物。P3划割线完全穿过TC0、缓冲层和吸收层延伸至底部电极或者衬底，从而隔离由Pl和P2划割线限定的每个电池。现在将描述图4中所示的用于形成太阳能电池100的方法的示例性实施例。图7示出了形成工艺中的基本方法步骤。现在参考图1和图7，首先通过本领域中所用的任何合适的常规方式清洁衬底110 (步骤200)，从而制备用于接收底部电极层的衬底。可以用于衬底110的合适的常规材料包括但不限于玻璃，诸如，例如但不限于碱石灰玻璃；陶瓷；金属，诸如，例如但不限于不锈钢和铝的薄片；或者聚合物，诸如，例如但不限于聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalates)、聚合烃、纤维素类聚合物、聚碳酸酯、聚醚、和其他。在一个示例性实施例中，玻璃可以用于衬底110。接下来，然后通过本领域中常用的任何常规方法包括但不限于溅射、原子层沉积(ALD)、化学汽相沉积(CVD)或其他技术在衬底110上形成底部电极层120 (步骤210)。在一个实施例中，底部电极层120可以由钥(Mo)制成；然而，可以使用本领域中通常所用的其他合适的导电金属材料和半导体材料，诸如Al、Ag、Sn、T1、N1、不锈钢、ZnTe等。在一些代表性而非限制性的实施例中，底部电极层120可以优选具有处于约0.1至2(包括0.1和2)微米(μπι)以上范围内的厚度。在一个实施例中，层120具有近似约
0.5μπι的代表性厚度。接着，在底部电极层120的顶部上形成半导体光吸收层130 (步骤220)，如图1中所示。在一个实施例中，吸收层130可以是本领域中常用的P型掺杂的硫属化合物(chalcogenide)材料,在一些可能的实施例中，优选但不限于CIGSCu (In, Ga) Se20可以使用其他合适的硫属化合物材料，包括但不限于Cu (In，Ga) (Se，S)2*“CIGSS”、CuInSe2,CuGaSe2, CuInS2 和 Cu (In, Ga) S2。通常可以用于形成吸收层130的合适的P型掺杂剂包括但不限于硼(B)或元素周期表中的II族或III族的其他元素。可以通过本领域中通常所用的任何合适的真空或非真空工艺形成由CIGS形成的吸收层130。这些工艺包括但不限于硒化、蒸发、溅射、化学汽相沉积等。
在一些代表性而非限制性的实施例中，吸收层130可以优选具有处于0.5至3(包括0.5和3)微米(ym)范围内的厚度。在一个实施例中，吸收层130具有近似约2μπι的代表性厚度。
继续参考图1和图7，然后可以任选地在吸收层130上形成η型薄缓冲膜或层140 (步骤230)以建立电有源η-ρ结。在一个实施例中，缓冲层140可以是CdS。可以采用本领域中常用的任何适当的方法形成缓冲层140。在一个实施例中，可以通过本领域中为形成这些层常用的电解质化学浴沉积(CBD)工艺使用包含硫的电解质溶液形成缓冲层140。在一些代表性而非限制性的实施例中，缓冲层140可以优选具有处于约O至0.1 (包含O和0.1)微米(μπι)范围内的厚度。在一个实施例中，缓冲层140具有近似约0.02 μ m的代表性厚度。
在形成CdS缓冲层140 (如果有的话)之后，或者如果没有缓冲层在形成吸收层130之后，接着切割P2划割线穿过吸收层130，从而暴露出位于开口划割线或沟道内的底部电极层120的顶部最上表面(步骤240，图7)。该步骤还形成了互连凹槽162，该互连凹槽162具有垂直的侧壁166，以及显示其中的底部电极层120的开口顶部和开口底部。可以使用本领域中通常所用的任何合适的方法来切割P2划割线，形成互连凹槽162，包括但不限于机械(例如，刻针)或激光划割。到目前为止形成的具有互连凹槽162的太阳能电池100半导体封装件在图2中示出。
在部分形成的太阳能电池100上沉积TCO材料以形成顶部电极层之前，接着可以如图3中所示制造导电互连件160。在一个实施例中，采用电化学沉积(EOT)电镀工艺在互连凹槽162内沉积导电材料，从而形成互连件160 (步骤250，图7)。E⑶是湿式化学工艺，用于逐步建立导电互连件并使用包含主要导电材料和其他添加剂的电解溶液。实施E⑶电镀工艺以逐步并相继地在凹槽162内建立互连件160。将导电互连材料沉积到凹槽162内暴露的底部电极层120上，并从底部向上逐渐垂直地填充凹槽。导电互连材料从侧壁166向相对的侧壁水平地或横向地填充互连凹槽以消除或最小化沿着侧壁的薄的导电材料区域，该薄的导电材料区域可能导致不想要的高电阻，降低太阳能电池的性能。
在一些实施例中，可以在互连凹槽162内通过E⑶电镀工艺相继垂直地建立用于互连件160的导电材料，直到该材料基本上填充凹槽162，并且互连件的顶面164与图4中所示的吸收层130的顶面132基本上齐平或平面(除了可能的较小的互连顶面凹凸或变化)。在其他实施例中，可以相继地建立导电材料，并且如图5中所示至少部分地填充互连凹槽162，最后形成图6中所示的太阳能电池100。期望导电互连材料最大程度地填充凹槽162以便可能地最小化TCO材料的量，该TCO材料在后来形成TCO层时将与凹槽内的吸收层的侧壁166相接触。用于实施电镀的ECD电镀方法和机器的工艺局限性可能阻止凹槽162被完全填充，并且在完成电镀工艺之后可能发生一些收缩。
在一个实施例中，为形成互连件160而电镀在太阳能电池100的凹槽162内的吸收层130和底部电极层120上的导电材料是与用于形成顶部电极层150的透光导电TCO材料显著不同类型的材料。因此，用于互连件160的导电材料可以是非氧化物且非透光的导电材料，而不是用于顶部电极的透光TCO材料，并可以在与在吸收层130上沉积TCO分开的工艺步骤中形成。在一些实施例中，互连件160导电材料可以对光不透明，因为互连件直接形成在底部电极层120上并被限制在互连凹槽162内，互连凹槽162将不会干扰到达有源吸收层130的透光率。
在一些实施例中，可以用于互连件160的导电材料可以包括光学不透明材料和金属。可以用于互连件160的合适的金属材料包括但不限于铜、镍、金、银、钯、钼、和合金或者前述金属与其他元素的组合。在一个示例性实施例中，可以使用铜。
使用有机添加物的表面选择性电化学电镀工艺可以用于形成互连件160。这种工艺优先地将导电材料专门对准和沉积在直接位于底部电极层120 (参加图2和图3)的暴露的最上顶面122上的互连凹槽162的区域内。表面选择性工艺最小化或消除了并行的和不想要的金属导电材料在其余区域(诸如吸收层130的暴露的水平顶面132)上的电镀，这种电镀可能干扰光透射到层130并降低太阳能电池的性能。因此，将在位于底部电极材料顶部上的凹槽162内表面选择性地沉积并形成导电材料。有利的是，本文所公开的互连件形成和选择性E⑶电镀工艺不需要保护吸收层顶面132不被导电互连材料电镀的掩模。合适的电化学电镀浴包括但不限于酸或碱金属离子溶液。在一个示例性实施例中，可以使用具有杂环氮化合物的硫酸铜电化学电镀浴。
可以以可操作用于该目的的任何合适的可商购的ECD电镀机(诸如例如购自Novellus Systems, Inc.0f San Jose, CA 的 Sabre System ;来自 AppliedMaterials, Inc.0f Santa Clara, CA的Raider-S E⑶；和其他)来实施用于形成互连件160的电化学电镀工艺。在本示例性制造工艺中，首先将图2中所示的部分完成的太阳能电池100装载到ECD电镀机中，并安装在ECD电镀机中。然后以刚才在上面所述的方式形成互连件160。然后可以从E⑶电镀机去除带有完成的互连件160的太阳能电池100，以便完成剩余的制造步骤，诸如顶部电极层150沉积和其他步骤。
在一些实施例中，如果导电互连材料在互连凹槽162外面的吸收层区域上(诸如在顶面132上)有一些移行(carryover)和电镀，那么可以在沉积TCO顶部电极层150之前，任选地使用常规等离子体蚀刻工艺(在图7中的步骤250和260之间)，先从吸收层去除不想要的导电材料薄膜。
现在参考图4，在形成导电互连件160之后，接着在吸收层130或者缓冲层140 (如果使用的话)的顶部上形成η型掺杂的透光顶部电极层150 (步骤260，图7)，用于从电池收集电流(电子)，同时吸收最少量的穿过光吸收层130的光。在一些实施例中，顶部电极层150可以由氧化物材料(诸如TCO材料)制成。在一个实施例中，如图4中所示，可以大量沉积沉积的TCO材料以完全覆盖图3中所示的太阳能电池100的整个上表面，包括吸收层130的暴露的顶部水平表面132和在其中形成的导电互连件160的上部或顶部暴露的表面164。通过在本工艺步骤之前预先形成的单独的导电互连件160将TCO顶部电极层150电连接至底部电极层120，代替使用TCO自身形成如过去一些太阳能电池封装件中的互连件。有利的是，这产生了更高导电性互连件，因为可以用于形成互连件160的材料可以是非氧化物、非透光的，并因此是高质量电导体。在本文所述的实施例中，TCO顶部电极层150因而可以是在如图4中所示的具有基本上平坦的相对的顶部和底部区域的整个太阳能电池100中具有基本上均匀的厚度(垂直测量)的膜。
铝是常用于薄膜太阳能电池中的TCO顶部电极的一种可能的η型掺杂剂；然而，可以使用其他合适的常规掺杂剂诸如但不限于磷(P)、砷(As)或元素周期表中的V族或VI族的其他元素。
在一个实施例中，用于顶部电极层150的TCO可以是本领域中常用于薄膜太阳能电池的任何常规材料。可以使用的合适的TCO包括但不限于氧化锌(ZnO)、掺氟氧化锡(“FTO”或 SnO2 = F)、氧化铟锡(“ΙΤ0”)、氧化铟锌(“ ΙΖ0”或 In203/Zn0)、氧化铟(In2O3)、氧化锑锡(ΑΤ0)、氧化锡(SnO2)、碳纳米管层、或拥有用于顶部电极的期望性质的任何其他合适的涂层材料。在一个示例性实施例中，所用的TCO是ΖηΟ。在其中顶部电极层150可以由ZnO制成的一些可能的实施例中，应当注意到:在形成较厚的η型掺杂的TCO顶部电极层150期间有时可以在吸收层130的顶部上形成薄本征ZnO膜(未示出)。可以理解，因为与TCO不同的且分开的导电材料形成互连件160，可以使TCO层的厚度(垂直测量)最小化至仅仅提供良好质量的顶部电极层150所必需的厚度。TCO层在其最上表面上接收入射光，并将该光传输至下面的有源吸收层。有利的是，薄TCO层使到达下面的吸收层的透光率最大化。在一个实施例中，可以沉积具有最大厚度为0.5微米或以下的薄TCO顶部电极层150。估计该TCO厚度使透光率从约80%增加至约90%，从而改善太阳能电池性能和能量转换效率。在形成本文所公开的薄膜太阳能电池结构之后可以实施额外的常规后段(backend of line)工艺和层压，如本领域技术人员所熟知和了解的。这可以包括用处于顶部覆盖玻璃和电池结构之间的封装剂(诸如但不限于EVA(乙烯醋酸乙烯酯)和丁酯的组合)在电池结构上层压顶部覆盖玻璃，从而密封电池。EVA和丁酯封装剂是本领域中常用的，并且在本实施例中可以直接施加于TCO顶部电极层150，接着在其上施加顶部覆盖玻璃。然后可以完成合适的另外的后端工艺，其可以包括以本领域中公知的常规方式形成前导电栅格接触件和一个或多个抗反射涂层(未示出)。栅格接触件将向上伸出穿过并超出任何抗反射涂层的顶面，用于连接外部电路。太阳能电池制造工艺生产出完成的和完整的薄膜太阳能电池模块。根据本发明，用于形成薄膜太阳能电池中的互连件的一种示例性方法包括:在衬底上形成导电底部电极层；在底部电极层上形成吸收层；在吸收层中形成开口互连凹槽，该凹槽延伸穿过吸收层到达底部电极层；采用电镀工艺在凹槽中沉积金属导电材料，经电镀的凹槽限定出互连件；以及在吸收层的上方形成透光顶部电极层，该顶部电极层由与互连件不同的材料制成。在一些实施例中，顶部电极由透明导电氧化物材料制成，而互连件由光学不透明金属制成。根据本发明，用于形成薄膜太阳能电池中的互连件的另一示例性方法包括:在衬底上形成导电底部电极层；在底部电极层上形成吸收层；穿过吸收层划割开口 P2划割线，该划割线限定出互连凹槽，该互连凹槽延伸穿过吸收层并暴露出其中的底部电极层；用直接沉积到暴露的底部电极层上的金属导电材料至少部分地填充互连凹槽，该金属导体限定出互连件；以及在吸收层的上方形成顶部电极层，该顶部电极层由与互连件不同的导电材料制成。在一个实施例中，通过电化学沉积电镀实施填充步骤。因此，在一些实施例中，该方法可以进一步包括在填充步骤之前在电化学沉积电镀机中定位并安装太阳能电池的步骤。在一个实施例中，互连件由电镀材料制成，该电镀材料选自由铜、镍、金、银、钯、钼、及其合金组成的组。根据本发明，一种示例性薄膜太阳能电池包括:在衬底上形成的底部电极层；在底部电极层上形成的半导体吸收层；在吸收层上方形成的顶部电极层，该顶部电极层由透光导电材料形成。该太阳能电池进一步包括导电互连件，该导电互连件垂直延伸穿过吸收层并将顶部电极层电连接至底部电极层。该互连件由与顶部电极层导电材料不同的导电材料制成，并且是与顶部电极分开的分立结构。在一些实施例中，导电材料是光学不透明的非透光金属。在一个实施例中，顶部电极层由透明导电氧化物材料制成。
尽管前面的描述和附图代表本发明的示例性实施例，但是可以理解在不背离所附的权利要求的等效物的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种添加、更改和替换。特别是，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例、尺寸并且采用其他元素、材料和组分来实现，而不背离本发明的精神或本质特征，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。本领域技术人员还将理解，可以采用在本发明的实践中所用的许多更改的结构、布置、比例、尺寸、材料和元件等等来使用本发明，所述更改尤其适合于具体环境和可操作性要求，而不背离本发明的原理。此外，可以在本文所述的示例性方法和工艺进行众多变化，而不背离本发明的精神。因此，本发明所公开的实施例在各个方面中都被视为是说明性的而不是限制性的，本发明的范围由附随的权利要求及其等效物来限定，而不局限于前面的描述或者实施例。而且，附随的权利要求应按广义解释以包括本发明的其他变体和实施例，其可以由本领域技术人员在不背离本文所公开的实施例的等效物的范围的情况下制造出。
权利要求
1.一种用于形成薄膜太阳能电池中的互连件的方法，所述方法包括: 在衬底上形成导电底部电极层； 在所述底部电极层上形成吸收层； 在所述吸收层中形成开口互连凹槽，所述凹槽延伸穿过所述吸收层至所述底部电极层； 采用电镀工艺在所述凹槽中沉积金属导电材料，经电镀的凹槽限定出互连件；以及在所述吸收层上方形成透光顶部电极层，所述顶部电极层由不同于所述互连件的材料制成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述互连件由电镀材料制成，所述电镀材料选自由铜、镍、金、银、钯、钼、及其合金组成的组。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 在形成所述互连凹槽之前，在所述吸收层上形成缓冲层，其中，穿过所述缓冲层和所述吸收层形成所述凹槽。
4.一种薄膜太阳能电池，包括: 底部电极层，形成在衬底上； 半导体吸收层，形成在所述底部电极层上； 顶部电极层，形成在所述吸收层上方，所述顶部电极层由透光导电材料形成；以及导电互连件，垂直地延伸穿过所述吸收层并将所述顶部电极层电连接至所述底部电极层，所述互连件由不同于所述顶部电极层的导电金属或金属合金制成。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其中，所述互连件由非透光的不透明材料制成。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其中，所述顶部电极层由透明导电氧化物材料制成。
7.一种薄膜太阳能电池，包括: 底部电极层，形成在衬底上； 半导体吸收层，形成在所述底部电极层上； 顶部电极层，形成在所述吸收层上方，所述顶部电极层由透光导电材料形成；以及导电互连件，垂直地延伸穿过所述吸收层并将所述顶部电极层电连接至所述底部电极层，所述互连件由不同于顶部电极层导电材料的导电材料制成。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其中，所述互连件由非透光金属材料制成。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，所述顶部电极层由透明导电氧化物材料制成。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，所述互连件由非氧化物金属或金属合金材料制成。
全文摘要
一种薄膜太阳能电池及其形成工艺。该太阳能电池包括底部电极、半导体光吸收层、和顶部电极。可以通过在电极之间形成的凹进区域中电化学电镀导电材料，在顶部电极和底部电极之间形成互连件。在一些实施例中，导电材料可以是具有非透光性质的光学不透明金属。互连件是高度导电的，并使顶部电极层的厚度最小化，从而增强透光率和电池能量转换性能。本发明还提供一种形成太阳能电池中的互连件的方法。
文档编号H01L31/18GK103137785SQ20121042997
公开日2013年6月5日 申请日期2012年10月31日 优先权日2011年11月30日
发明者杨弦升, 李文钦 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司