多层电子设备及其制造方法与流程

1.本发明涉及一种多层电子设备，其包括多个单元电子设备，例如薄膜设备，以及用于生产此类设备的方法。
2.

背景技术：
和发明解决的问题
3.多层电子设备，特别是薄膜设备是电子设备的重要部分，并且集成在许多功能设备中。
4.例如，薄膜光伏是一种用于生产太阳能电池的新兴技术，所述太阳能电池具有将光转化为电的半导体层，所述半导体层的厚度低于几十微米。这些类型的电池包括但不限于以下技术：例如，有机太阳能电池、染料合成太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和铜铟镓硒化太阳能电池。
5.使用薄膜技术有多个好处。例如，这种技术可以减少半导体材料的消耗，从而降低最终太阳能电池的制造成本。此外，薄膜技术可用于生产柔性的和/或半透明的光伏模块。
6.如图1所示，薄膜太阳能电池的基本结构包括刚性或柔性的基板101，所述基板101上具有导电层102，起到收集光生电荷的电极的作用。为了进一步参考，此层被设定为底部的或下部的电极。在底部的电极102的顶部有光伏层103，所述光伏层103吸收光并将其转换成电荷。根据太阳能电池的类型和结构，此层可以包括多层膜。构成光伏层的膜可以包括一个或多个n型半导体、p型半导体、缓冲层、电子阻挡层、空穴阻挡层、活性有机层或其他。在光伏层的顶部有另一层导电材料，其用作第二电极。为了进一步参考，此层被设定为顶部的或上部的电极104。至少一个电极层设计为透明或半透明，以便允许光通过其传输并随后由光伏层吸收。虽然上述结构是示例性的，但替代结构也可用于薄膜太阳能电池的生产。
7.在透明或半透明太阳能电池的情况下，诸如玻璃或透明聚合物之类的材料可以用作基板101。导电层102和导电层104中的一个或两个优选也具有高透明度。后者可以通过使用多种材料和这些材料的组合来实现，如氧化铟锡(ito)、薄金属层、各种氧化物材料或其他材料及其组合。
8.为了提高太阳能电池板(也称为太阳能模块或光伏模块)的效率，多个单独的太阳能电池旨在通过太阳能模块内的互连串联连接。相邻的电池的顶部的和底部的电极之间的一组电连接就是这种互连结构的实例。
9.下面将参考图2(a)至图2(c)对薄膜太阳能模块的一般制造程序进行解释。此图示意性地表示了两个串联太阳能电池的形成，在下文中称为左(或第一)电池和右(或第二)电池或单元设备。然而，这种技术不限于一对相邻的太阳能电池，而是可以应用于通过互连串联连接的多个太阳能电池的制造。这种互连的制造是复杂的过程，所述过程包括对一组对准良好的线或段(称为p1、p2、p3)进行划线。这种图案化通常通过激光划线技术执行。如图2(a)所示，p1线是将底部的电极层102的各部分分别断开为左和右电池的独立底部的电极201和电极202的间隙。在光伏层的沉积期间，此p1划线由光伏层填充。如图2(b)所示，划线p2在光伏层103中提供间隙，以将其分别分成左和右电池的断开的光伏层203和光伏层204。在沉积顶部的导电层104期间，p2划线由导电层填充，在顶部和底部的电极之间建立电连
接。如图2(c)所示，p3划线延伸穿过顶部的电极104，将该层分别分成左和右电池的电分离的顶部的电极205和电极206。虽然p3划线的主要目的是断开相邻的太阳能电池的顶部的电极，但p3线也可能穿透光伏层。由于p1、p2、p3划线，左电池205的顶部的电极与右电池202的底部的电极电连接，从而使相邻的太阳能电池串联，并确保太阳能模块中的电流循环的能力。
10.然而，p1、p2、p3划线的形成通常需要昂贵的激光器或用于胶片划线的一组激光器，以及根据每条划线的激光束来定位模块的复杂系统。结果，这种互连结构的制造会增加太阳能模块的制造时间和/或复杂性。反过来，这会导致生产成本的增加。此外，激光划线可能导致太阳能电池内的顶部和底部的电极层之间出现低电阻点或分流，从而导致光伏模块的整体效率降低。这对于p3划线来说特别成问题，因为p3划线工艺会导致导电材料和光伏材料的再沉积。如果没有很好地优化，p3划线工艺也可能损坏底部的电极202。因此，迫切需要一种替代方法，其允许简单、快速和可靠的模块互连制造，而无需p3划线工艺。理想情况下，这种替代制造方法应为无激光划线工艺。至少，在理想情况下，应避免电子层103和/或电极层104的激光划线，或使其损伤更小。
11.本发明的目的是克服现有激光划线技术的上述局限性，用于在由多个此类设备组成的模块内实现薄膜设备的互连，这些设备通常是串联的。
12.us7927497b2公开了一种工艺，其包括沉积太阳能电池层，在特定位置蚀刻这些层，并倾斜沉积至少一种导电材料，以便串联连接单元太阳能电池。本发明的目的是避免可能需要以非常精确的方式进行的特定蚀刻步骤。
13.us2016329446a1提出了基板材料的图案化和用于制造薄膜设备的特定装置，其中层可以在装置中倾斜沉积。本发明的目的是避免基板的图案化。wo2012/102218公开了一种制造有机发光设备(oled)的方法，所述有机发光设备包括不对称组的沉积，所述不对称组包括以单独步骤沉积的若干层部分，并且在没有倾斜沉积的情况下沉积发光层。不对称组用于随后的沉积步骤，以避免单个设备的上部和下部的电极之间短路。
14.ep1970960a2还公开了一种生产oled的方法，其包括在第一电极处沉积导体部分的条纹和在绝缘层处沉积隔板分离器。鉴于此和其他文献，本发明的目的是提供一种用于制造多层电子设备的简单工艺，与现有技术相比，所述工艺减少了单独沉积步骤的数量。
15.us2010/0277403公开了一种制造具有像素结构的有机电致发光设备的方法，其包括在阳极层处局部限制沉积第二钝化层，然后沉积隔板以及沉积发光层和阴极层。
16.us2016/0276413公开了多种用于生产太阳能电池的方法，例如包括使用石英模具时由树脂形成的结构化的基板的实施例，以及导电铜隔壁的沉积的实施例，其中后者的绝缘层是通过在氧气环境中加热导电铜隔板而制成的。
17.us2005/0093001公开了一种制造oled的方法，其中分别生产三个不同的部件并在末端层压在一起，同时使用从第三部件延伸穿过第二部件中的孔的粘合层，以便到达并粘合第一部件。
18.本发明的另一个目的是，在使用平坦的、非结构化的基板沉积单元设备时，或者在避免结构化基板的表面的特定步骤时，解决本文提到的问题。这种结构化也可能需要精确的工具，并且可能对基底材料的选择施加限制。例如，本发明的目的是使用市售的透明导电基板，例如透明导电玻璃或塑料。本发明解决了上述问题。本发明的目的是提供生产薄膜设
备的替代方法，例如薄膜太阳能电池、薄膜晶体管、薄膜led和薄膜oled。


技术实现要素：

19.为了克服上述限制和技术问题，本发明人在此公开了一种特定类型的结构，其用于简化多层电子设备(特别是薄膜设备)的制造。本发明还涉及使用这种结构制造这种设备的方法。
20.在一方面，本发明采用一种特殊类型的结构，此处称为中间结构或中央结构或互连结构，其优选地位于基板上方，并协助多层设备的特定层的自图案化，在这些特定层的溶液浇铸的定向沉积和/或物理分离期间，利用阴影效应。沉积层的这种自图案化出奇地沿着结构自对准，因此通常不需要特定的对准工具。
21.在一些实施例中，所述结构是绝缘的，并导致多层设备的至少一个电极层的自图案化。而在其他实施例中，所述结构是导电的，因此除了顶部的电极层的自图案化之外，优选地起到模块内相邻的单元设备之间导电互连的作用。
22.在其他实施例中，通过在一个或两个电极或导电层的沉积期间利用阴影效应，与控制沉积的方向一起使用的所述结构允许模块内的多个单元设备之间的互连的无划线制造。
23.因此，在某些实施例中，减少了精确对准装置的使用，或者甚至不需要定位控制，从而降低了制造成本。此外，由于自对准图案化，通过使用结构，可以极大地减少由单元设备之间的间隔所确定的无效区域，从而提高太阳能电池模块的效率。在一方面，本发明提供了多层电子设备，其包括多个单元电子设备，所述单元设备串联，其中所述多个单元电子设备至少包括第一单元设备和第二单元设备，多层电子设备包括：
[0024]-基板或非导电基底层，
[0025]-两个相对的导电层，其包括下部的导电层和上部的导电层，
[0026]-至少一个电子层，其包括选自半导体、光伏、光电和/或电致发光特性的组的一种或多种材料，所述电子层设置在所述上部和下部的导电层之间，
[0027]-中间结构，其包括导电、半导体或绝缘材料，中间结构优选设置在两个相邻的单元电子设备之间，其中，所述中间结构与所述两个相对的导电层中的至少一个直接接触，并且其中，所述中间结构物理上分离相邻的单元设备的电子层的至少一部分。
[0028]
在一方面，本发明提供了用于生产多层电子设备的方法，所述方法包括：
[0029]-提供包括第一导电层的基板，并且可选地将所述第一导电层图案化，以获得多个电分离的导电层；
[0030]-在所述基板沉积中间结构，或者，如果先前已经沉积了所述第一导电层，则至少部分地在所述下部的导电层上沉积中间结构；
[0031]-沉积至少一个电子层，所述至少一个电子层包括具有半导体、光伏、光电和/或电致发光特性的材料；
[0032]-在所述电子层的顶部沉积上部的导电层。
[0033]
在一方面，本发明提供了用于生产多层电子设备的方法，所述方法包括：
[0034]-提供基板和/或非导电基底层；
[0035]-沉积下部的导电层，并且可选地将所述下部的导电层图案化，以获得多个电分离
的导电层；
[0036]-在所述基板上沉积中间结构，或者，如果先前已经沉积了所述下部的导电层，则至少部分地在所述下部的导电层上沉积中间结构；
[0037]-沉积至少一个电子层，所述至少一个电子层包括具有半导体、光伏、光电和/或电致发光特性的材料；
[0038]-在所述电子层的顶部沉积上部的导电层，其中，在沉积所述上部的导电层期间，所述中间结构提供阴影区域和/或分离结构，使得在沉积所述上部的导电层时，获得多个分离的上部的导电层，所述分离的上部的导电层由所述阴影区域和/或分离结构电隔离。
[0039]
在一些方面，本发明提供了一种通过本发明的方法获得的设备，以及用于获得本发明的设备的方法。
[0040]
在实施例中，所述中间结构由单个和/或连续的且优选为均质的材料形成，所述材料优选在单个沉积步骤中提供，并且优选具有连续的电子特性。优选地，中间结构在一次沉积事件中同时沉积，而不是在时间上连续的沉积事件中沉积。
[0041]
在实施例中，每个单元设备包括仅一个中间结构，所述仅一个中间结构在相邻的单元设备之间纵向延伸和/或在所述基板的所述表面或所述下部的导电层上提供突出部分。
[0042]
在实施例中，中间结构设置在所述基板或与基板接触。
[0043]
在实施例中，中间结构与所述基板和所述下部的导电层都接触。
[0044]
在实施例中，所述第一设备的上部的导电层与所述第二设备的下部的导电层在所述中间结构上或其处重叠，从而电连接所述第一和第二设备。在实施例中，当在横截面中观察时，所述中间结构是对称的，优选地基本上是矩形的。优选地，中间结构设置为与所述下部的导电层直接接触，并且基本上是非导电的，并且优选地由非导电材料组成。
[0045]
在实施例中，当在横截面中观察时，所述中间结构是不对称的，优选呈现平行四边形的轮廓。
[0046]
在实施例中，所述中间结构被沉积为使得其基本上平行于边界或间隙(p1)来延伸，所述边界或间隙(p1)在两个相邻的单元设备的下部导电层之间形成。
[0047]
在实施例中，所述中间结构是用于层的沉积的辅助物，所述辅助物用于允许沉积的层的非连续性沉积，所述非连续性沉积优选在所述中间结构的沉积之后进行。
[0048]
在实施例中，本发明的设备在中间结构和所述下部的导电层之间缺少钝化层或其他分离层,或者如果中间结构沉积在基板，则在中间结构和所述基板之间缺少钝化层或其他分离层。
[0049]
在实施例中，方法包括在单个沉积步骤中沉积所述中间结构，以获得优选由单个材料制成的所述中间结构。优选地，“单个沉积步骤”这一表述是指对特定的、限定的材料的不间断且连续的沉积。在一些实施例中，提供单个沉积步骤用于产生沉积的结构，所述沉积的结构包括并且优选基本上由所述连续性沉积的材料组成。
[0050]
在实施例中，方法包括沉积单个中间结构。优选地，为每对相邻的单元设备(优选地为每对彼此直接串联的相邻的单元设备)沉积所述单个中间结构。在实施例中，所述中间结构的唯一目的是作为辅助物，以允许在所述中间构造的沉积之后沉积的层的非连续性沉积。
[0051]
在实施例中，中间结构在操作设备中不起作用和/或可以从设备中移除而不影响设备的操作。
[0052]
因此，所公开的发明提供了一种用于模块内单元设备的互连的简单但通用的制造方法。本发明的实施例、元件和材料的组合以及适于影响本发明的操作的部件的布置均在以下详细公开中举例说明，但不限制本发明概念的范围。
[0053]
下文和所附权利要求中定义了本发明的其他方面和优选实施例。从下面给出的优选实施例的描述中，本发明的进一步特征和优点对于技术人员来说将显而易见。
附图说明
[0054]
包括附图以提供对本发明概念的进一步理解。
[0055]
附图示出了本发明概念的示例性实施例，并且与说明书一起用于解释本发明概念的原理，而不限制本发明的范围。
[0056]
图1是太阳能电池的剖面示意图。
[0057]
图2(a)、图2(b)和图2(c)示意性地描述了具有串联电连接的电池的太阳能模块的现有技术制造步骤。主要的制作步骤包括底部的电极层的p1图案化(图2a)、电子层的p2图案化(图2b)和顶部的电极层的p3图案化(图2c)。为了简单起见，省略了材料沉积步骤。
[0058]
图3(a)、图3(b)和图3(c)示意性地描述了根据本发明实施例的使用绝缘的中间结构的模块的制造。制造步骤包括在图案化的底部的电极顶部形成绝缘的中间结构(图3(a))、沉积和图案化电子层(图3(b))以及定向沉积顶部的电极(图3(c))。
[0059]
图4(a)、图4(b)和图4(c)示意性地描述了根据本发明实施例的使用导电倾斜的中间结构的模块的制造。制造步骤包括在图案化的底部的电极的顶部形成导电倾斜的中间结构(图4(a))、沉积电子层(图4(b))以及定向沉积顶部的电极(图4(c))。
[0060]
图5(a)、图5(b)、图5(c)和图5(d)示意性地描述了使用中间结构和导电层的倾斜沉积来制造模块。制造步骤包括形成中间结构(图5(a))、倾斜沉积底部的导电层(图5(b))、沉积电子层(图5(c))和倾斜沉积顶部的导电层(图5(d))。
[0061]
下文描述了本发明的设备的优选实施例，以说明本发明，而无意限制本发明的范围。
具体实施方式
[0062]
本发明涉及多层设备和制造该设备的方法。在本说明书中，多层设备也可以称为“模块”。多层设备或模块优选包括多个单元设备，这些单元设备本身是多层设备，并且这些单元设备电连接，例如串联，从而形成整个多层设备或模块。
[0063]
优选地，设备(和每个单元设备)至少包括以下层：上部的导电层、下部的导电层和优选设置在所述导电层之间的电子层。下部和上部的导电层也可以称为第一和第二导电层。
[0064]
导电(或导电的)层包括导电材料。例如，导电层可以包括导电金属氧化物材料、薄金属层或各种其他材料。例如，导电层也可以是导电聚合物。
[0065]
导电层也可以视为电极层，特别是上部和下部的电极层。优选地，电流通过导电层进出本发明的设备。
[0066]
电子层优选包括或基本上由具有半导体、光伏、光电和/或电致发光特性的材料组成，所述材料包括任何物质成分。
[0067]
取决于设备，电子层本身可以包括多个层。例如，电子层可以包括选自以下组的一种或多种材料：支架材料、纳米多孔材料、光伏材料、电致发光材料、n型半导体、p型半导体、钙钛矿、染料、电致变色材料、光致发光材料、光电材料、缓冲器、电子阻挡材料、空穴阻挡材料、电子传输材料、空穴传输材料、电解质、液态盐、活性有机层和其他材料等。一种、多种或所有这些材料优选以层或膜的形式沉积，例如分别为支架层、纳米多孔层、光伏层、电致发光层等。
[0068]
本发明不限于特定的电子层。电子层也可以认为是“功能层”，因为形成电子层的一层、多层和/或材料通常定义了设备类型。
[0069]
就本说明书而言，术语“包括”及其各种语法形式意指“除其他外包括”。其意思并不是只包括。
[0070]
本发明的设备优选为薄膜设备。优选地，所述薄膜设备包括一个或多个，优选两个或多个薄膜。就本说明书而言，“薄膜”是厚度为20μm或更小、优选为10μm或更小、更优选为5μm或更小、以及最优选为2μm或更小的薄膜。在实施例中，薄膜设备仅包括薄膜，因此由薄膜组成。
[0071]
在实施例中，本发明的设备选自太阳能电池、晶体管、led和oled，优选地自薄膜太阳能电池、薄膜晶体管、薄膜led和薄膜oled。
[0072]
在优选实施例中，本发明的设备包括多个单元电子设备。所述单元设备可以串联或并联连接。它们优选为串联连接。在太阳能电池的情况下，多个单元太阳能电池可以提供太阳能电池模块。
[0073]
优选地，所述多个单位电子设备至少包括第一单位设备和第二单位设备。优选地，每个单元设备与至少一个相邻的单元设备电连接。优选地，如上所述，本发明的设备包括一对以上的相邻的单元设备。优选地，设备包括超过10个，优选超过50个，最优选超过100个单元设备。
[0074]
为了提高本发明的模块或设备的效率，例如太阳能模块或光伏模块，多个单独的单元设备通常旨在通过模块内的互连来串联连接。相邻的电池的顶部的和底部的电极之间的一组电连接就是这种互连结构的实例。
[0075]
在实施例中，本发明的方法包括多个方法特征。这些方法特征优选地但不需要在所有情况下都作为单独的方法步骤来执行。本发明不排除同时执行一些方法特征。此外，本发明不应被解释为强加特定的步骤顺序，因此这些步骤可以以任何顺序进行，除非针对该方法的一些、几个或所有步骤指示或可以直接推断出特定的顺序。
[0076]
图3(a)至图3(c)示出了用于生产本发明的设备的方法的实施例，图3(c)示出了通过示例性方法获得的本发明的设备的实施例。图3(c)可以视为太阳能电池，但可以从其他设备中选择，优选为薄膜设备。
[0077]
本发明的设备优选包括基板101。例如，基板101可以是透明的、半透明的或不透明的。它可以包括或基本上由诸如玻璃、硅、各种金属、塑料或其他刚性材料组成。然而，基板101也可以是柔性的，并且可以包括或基本上由可弯曲的超薄玻璃、金属箔或聚合物组成。在一些实施例中，基板是非导电基底层。
[0078]
在本发明的实施例中，基板101提供平坦的、平面的和/或均匀的表面。优选地，基板101提供未结构化的表面，在所述表面提供下部的导电层201、202和其他部件(如果合适)。
[0079]
在实施例中，基板101在相邻的单元设备11、12之间基本上是平坦且均匀的。优选地，基板在相邻的单元设备之间是连续平坦且均匀的。这并不排除在制造过程中(例如在蚀刻或划线期间)发生不规则和损坏的可能性，并影响基板的优选均匀性。
[0080]
本发明的方法优选包括提供基板和/或非导电基底层101；沉积下部的导电层或第一导电层201、202，并且可选地将所述下部的导电层201和202图案化，以获得多个电分离的导电层201或202。
[0081]
在实施例中，下部的导电层沉积在基板101的未结构化的表面上，以便具有与基板连续接触的平坦的下部的表面。
[0082]
在一些实施例中，本发明不包括下部的导电层201、202的沉积。在这些实施例中，沉积下部的导电层的步骤不适用。原因在于，在一些实施例中，例如图3(a)至图3(c)以及图4(a)至图4(c)中所示的实施例，原则上可以使用在其上已经沉积有导电层的市售的基板，使得本发明的方法可以直接包括提供包括(第一或下部的)导电层的基板101。此类市售的基板可以包括透明导电基板，例如在其上沉积有透明导电氧化物(tco)或任何其他透明导电电极的基板。还可以设想，诸如图2(a)所示的图案化的导电基板可以从市场上获得，从而可以通过直接提供图案化或划线的导电基板，可以省略(或替换)图案化所述下部的导电层201、202的可选步骤。本段中讨论的这些可能性通常不适用于在第一导电层之前沉积中间结构的实施例。
[0083]
就本说明书而言，术语“之前”和“之后”指的是时间上的相对时刻，因此旨在表示“时间上的之前”和“时间上的之后”。
[0084]
在一些实施例中，本发明提供了中间结构301，如图3(a)至图3(c)所示。这些图示出了使用绝缘的中间结构301制造模块期间，某些阶段的设备模块的区域的横截面示意图。如上所述，本发明包括其他设备，特别是薄膜设备，并且为了便于说明，可以使用太阳能电池的实例。
[0085]
可以针对中间结构的优选实施例进行一些一般性陈述：
[0086]
在优选实施例中，中间结构301设置在所述基板101和/或所述下部的导电层202上。
[0087]
在优选实施例中，中间结构301在所述基板101或所述下部的导电层201、202的表面的上方延伸和/或从所述基板101或所述下部的导电层201、202的表面延伸，从而在所述表面或所述下部的导电层201、202上提供突出部分。
[0088]
在优选实施例中，中间结构301包括从以下特征中选择的一个或多个：
[0089]
(i)中间结构包括与形成所述基板101的材料不同的材料，
[0090]
(ii)所述中间结构301是不同于所述基板(101)的结构，并且，
[0091]
(iii)所述中间结构301为沉积材料。
[0092]
关于上述第(ii)点，中间结构301优选不与基板101形成一体。然而，中间结构301优选地通过例如导电层202连接到基板101(另请参见下文将要讨论的图5(a)至图5(c)，其中中间结构直接设置在基板)。
[0093]
在实施例中，本发明的方法包括提供所述基板101并沉积下部的导电层201、202。方法可以包括将所述下部的导电层图案化，以获得多个电分离的导电层201、202。在实施例(图3(a)至图3(c)以及图4(a)至图4(c)中，优选图案化，其中在沉积中间结构之前沉积下部的导电层。
[0094]
在包括沉积第一或下部的导电层的本发明的方面中，有在沉积或形成中间结构之前沉积下部的导电层的实施例和在沉积下部的导电层之前沉积或形成中间结构的实施例。
[0095]
在中间结构之前沉积下部的导电层的实施例中，中间结构可以至少部分沉积在所述下部的导电层上。
[0096]
在下部的导电层之前沉积中间结构的实施例中，中间结构可以直接沉积在基板上。
[0097]
优选地，在沉积下部的导电层和中间结构之后沉积至少一个电子层，尽管可以设想(并且本发明不希望排除)在沉积中间结构之前首先和部分地去除电子层，例如通过划线或蚀刻。
[0098]
在图3(a)至图3(c)以及图4(a)至图4(c)所示的实施例中，在将所述中间结构301、401沉积在所述基板101之前，先沉积下部的导电层201、202。所述中间结构301、401优选部分或全部沉积在所述下部的导电层101。在沉积下部的导电层之前沉积中间结构501的实施例中(图5(a)至图5(d))，可以省略诸如刻划绝缘线之类的图案化，因为在沉积下部的导电层201、202时，可以通过选择适当的沉积方向或角度来获得电分离的下部的导电层201、202。
[0099]
回到图3(a)至图3(c)中具体示出的实施例，提供预沉积和预图案化成电隔离区域201、202的底部的电极层，使得绝缘的中间结构301可以在此层的顶部形成，如图3(a)所示。在此实施例中，中间结构包括或基本上由绝缘材料组成。
[0100]
可以以底部的电极层中以划线的形式实现的p1图案来限定整个设备或模块中单元电池的位置。
[0101]
如图3(a)所示，电极区域201为左侧或第一单元设备11限定了底部的电极，区域202为右侧或第二单元设备12限定了底部的电极。底部的电极层的图案化可以用如上所述的激光划线来执行。在这种情况下，不需要对准，因为它是第一图案化层。p1图案也可以在底部的电极层的沉积期间形成，例如在底部的导电层的沉积期间，使用合适的阴影或镂空掩模，实现p1图案化。
[0102]
p1图案或划线可在沉积中间结构301之前、之后或可能同时进行。
[0103]
在其他实施例中，可通过使用由光刻形成的聚合物掩模进行湿式或干式蚀刻来实现电极层的类似图案化。在这种情况下，绝缘的中间结构可以通过使用与先前的光刻步骤相同的光掩模或光刻布局执行另一个光刻步骤来形成，但是稍微偏移，优选地在垂直于p1线的方向上偏移。
[0104]
在实施例中，本发明的方法包括在所述基板101(图5(a))沉积中间结构301、401、501，或者，如果先前已经沉积了所述下部的导电层201、202(图3(a)和图4(a))，则至少部分地在所述下部的导电层201、202上沉积中间结构301、401、501。
[0105]
在本发明的方法的实施例中，所述中间结构301、401包括导电材料或绝缘材料，其中在沉积所述下部的导电层202之后沉积所述中间结构301、401，并且其中沉积所述中间结
构301、401包括沉积所述中间结构301、401，以便与第二设备12的下部的导电层202接触，并与第一设备11的下部的导电层201分离(或分开)。
[0106]“接触”优选意为“直接物理接触”，而“分离”意为没有“直接物理接触”。例如，在图3(a)至图3(c)以及图4(a)至图4(c)中，中间结构301、401是分离的，因此不与第一设备11的下部的导电层201直接物理接触。“直接物理接触”意味着电接触，而“分离”的目标是没有电接触。
[0107]
当然，中间结构可以与第一设备的下部的导电层接触，并与第二设备的下部的导电层分离，根据本实施例，优选为中间结构只与串联的两个相邻的、直接相邻的设备中的一个的下部的导电层接触。
[0108]
在某些实施例中，su-8或其他光致抗蚀剂可以用作形成绝缘的中间结构301的材料。光致抗蚀剂的使用允许以简单的方式形成具有可控底切轮廓的中间结构，从而在表面上提供了相对大的阴影区域。然而，也可使用其他绝缘材料来达到此目的。
[0109]
在实施例中，本发明的方法包括沉积至少一个电子层203、204，所述至少一个电子层203、204包括具有半导体、光伏、光电和/或电致发光特性的材料。上文已经列出了“电子层”或“功能层”的优选实施例。关于图3(a)至图3(c)所示的实施例，如图3(a)中在图案化的底部的电极层201、202形成绝缘的中间结构301之后，优选地进行如图3(b)中示意性示出的电子(例如光伏)层203、204、302的沉积和后续图案化。
[0110]
用于形成电子层的沉积技术可能取决于所用的单元电池技术。在传统的固态技术的情况下，可以采用具有定向材料流的各种物理气相沉积技术。而在有机单元设备的情况下，有机活性层可以通过各种基于溶液的涂层技术(如印刷技术、喷涂、浇铸、刮涂等)进行沉积。然而，上述未提及的其他沉积技术也可用于电子层沉积。
[0111]
在实施例中，本发明的方法包括，在沉积所述电子层203、204之后，对所述电子层203、204进行图案化，以便在所述电子层203、204中获得间隙p2，并在所述间隙p2中暴露所述下部的导电层202的表面。
[0112]
应用于电子层的图案化技术也可能因具体实施例而异。例如，可以采用具有光致抗蚀剂掩模的蚀刻工艺。在这种情况下，可以使用相同或类似的光刻掩模，如用于底部的电极层图案化的先前步骤以及用于中间结构的形成。此外，电子层的蚀刻可以使用激光划线技术进行。如图3(b)所示，电子(例如光伏)层的划线p2应在电极层的划线p1和中间结构301之间实现。但是某种程度的重叠是可以容忍的。
[0113]
由于电子层图案化，图3(b)中该层203和层302的区域由间隙p2隔开。此间隙打开到底部的电极202的通路，并进一步用于与顶部的电极层的电连接。也取决于用于沉积电子层的沉积技术，此层的一些材料可能堆积在中间结构301(类似于303，但图3(b)中未示出)。在图3(b)和图3(c)中，中间结构还分隔了电子层的区域204和区域203。在实施例中，本发明的方法包括在所述电子层203、204的顶部沉积上部的导电层205、206，其中在沉积所述上部的导电层205、206期间，所述中间结构301、401、501提供阴影区域和/或分离结构。
[0114]
如图3(c)示意性所示，电子层的沉积和随后的图案化之后是顶部的电极层205、206、303的沉积。虽然顶部的电极层的材料选择类似于底部的电极的材料选择，但是沉积技术应该优选产生材料304的定向流动。根据本发明的优选实施例，由于中间结构的阴影效应，定向沉积导致沉积层沿着中间结构301断裂成电断开的区域。
[0115]
优选地，根据本发明的方法，调整、保持沉积方向或角度恒定和/或以其他方式控制沉积，使得在沉积所述上部的导电层期间，获得多个分离的上部的导电层205、206，所述分离的上部的导电层205、206是电分离的。这优选地通过所述中间结构301来实现，所述中间结构301提供了分隔所述上部的导电层的阴影区域和/或分隔结构。
[0116]
在本发明的方法的实施例中，沉积所述上部的导电层205、206包括保持、选择和/或调整沉积方向和/或角度，使得所述上部的导电层205、206非连续性沉积在所述电子层203、204和/或所述中间结构301、401、501上。
[0117]
沉积角度是材料沉积相对于基板101的平面的表面的方向。在图3(c)中，沉积角相对于基板101保持在90
°
。沉积角度或方向也可以相对于中间结构的至少一个侧面311、313的方向来限定。
[0118]
在本发明方法的实施例中，沉积所述上部的导电层205、206包括保持、选择和/或调整沉积角度，使得沉积所述的上部的导电层205、206，以部分覆盖中间结构301、401、501的暴露的表面。在图3(b)中，侧面311、312、313是中间结构的暴露的侧面。如图3(c)所示，侧面312完全由材料303覆盖，并且侧面312、313仅部分地分别由沉积的材料205、206覆盖。
[0119]
在本发明方法的实施例中，沉积所述上部的导电层205、206包括保持、选择和/或调整沉积角度，使得中间结构301、401、501的至少一个侧面311、411保持至少部分没有沉积的上部的导电材料。优选地，没有沉积的上部的导电材料的部分在所述第一和第二单元设备11、12的上部的导电层205、206之间提供和/或限定电隔离。
[0120]
在图3(c)(以及图4(c)和图5(d))所示的实施例中，中间结构301设置在两个相邻的单元设备11、12的上部的导电层205、206之间，由此中间结构301有助于在所述上部的导电层205、206之间提供分隔，并防止电流在两个相邻的单元设备11、12的所述上部的导电层205、206之间流动。
[0121]
取决于沉积方向以及中间结构的形状，顶部的电极层303的区域可以连接到205或206。然而，区域303不应该同时连接到区域205和区域206，因为这可能导致相邻的单元设备之间的电短路，从而降低太阳能模块的整体效率。
[0122]
作为上述步骤的结果，左侧或第一单元设备11的顶部的电极205通过间隙p2与右侧或第二单元设备12的底部的电极202电连接。在更大的范围内，整个模块内的多个单元设备变成串联电连接，以确保模块中的电流循环的能力。
[0123]
上述步骤表示所述实施例的制造过程的实例，以更好地理解本发明的思想和精神。然而，在不背离本发明的精神的情况下，也可以使用其他技术来实现本实施例。在不希望受理论约束的情况下，图3(a)至图3(c)中所示实施例的总体思想是使用绝缘的中间结构，而不管其形状和复合材料如何，以导致模块内相邻的单元设备(例如太阳能电池)之间的顶部的电极层的不连续性。上述实施例消除了顶部的电极层p3图案化的必要性，参见图2(a)至图2(c)。这是一个重要的优势，因为p1和p2划线的实现难度较小，但p3划线工艺从技术方面来说最复杂，因此对生产成本的影响最大。
[0124]
在一些实施例中，中间结构包括导电材料。在这些实施例中，中间结构优选是导电的。图4(a)至图4(c)示意性地说明了这种实施例。这些图示出了使用导电的中间结构401制造设备期间，某些阶段的设备的区域的横截面示意图。
[0125]
对于图4(a)所示的实施例，提供了预沉积并预图案化为电隔离区域201、202的底
部的电极层，以便可以在该层的顶部形成导电的中间结构401，如图所示。可以以底部的电极层中以划线的形式实现的p1图案来限定模块中单元设备的位置。如图4(a)所示，电极区域201为左侧或第一单元设备11限定了底部的电极，区域202为右侧或第二单元设备12限定了底部的电极。底部的电极层的图案化可以用针对先前实施例描述的方法来执行，其中底部的电极层的图形化的间隙p1与中间结构的相对对准并不重要。然而，这些导电的中间结构401不应通过穿过图案化的间隙来电连接至底部的电极层的其他隔离的部分201、202，因为这可能导致相邻的单元设备之间的电短路，从而降低包括多个单元设备的整个模块的效率。
[0126]
在本发明的方法的实施例中，沉积所述中间结构401包括沉积所述中间结构401的至少一部分，以便当从所述中间结构401的横截面中观察时包括倾斜的或弯曲的轮廓，所述倾斜的或弯曲的轮廓在所述基板101或在所述下部的导电层201、202提供阴影或分离区域。如图4(a)至图4(c)所示，中间结构401的优选形状为朝向p1间隙的相对侧倾斜，为顶部的电极层的进一步沉积提供阴影区域。然而，也可以使用其他轮廓，包括锥形的或弯曲的轮廓，优选至少向内和/或凹入的轮廓。如果与将在下文中呈现的顶部的电极层的倾斜沉积(图5(d))一起使用，直的矩形轮廓(类似于图3(c)，301中所示的轮廓)也是可能的。
[0127]
在图4(a)至图4(c)中，阴影区域未使用附图标记表示，但可以将其视为第二设备12的电子层204的上部的表面的区域，所述区域未被上部的导电层206覆盖。
[0128]
在实施例中，当在横截面中观察时，中间结构401包括侧面411，其至少有一部分相对于基板的表面倾斜和/或弯曲。
[0129]
优选地，侧面411的至少一部分在所述基板101或所述下部的导电层202上提供悬空的突出部分。优选地，当在横截面(如图4(a)至图4(c)所示)中观察时，定义侧面411的线的至少一段以相对于基板的表面小于90
°
的角度延伸。如果定义侧面411的轮廓线是弯曲的，则弯曲线的至少一个点的切线以相对于基板的表面小于90
°
的角度延伸。
[0130]
如图4(a)至图4(c)所示的导电的中间结构401可以使用各种技术形成。例如，它们可以通过导电材料的物理气相沉积和随后的剥离工艺来沉积，或者通过金属的电镀沉积来沉积。对于这两种选择，可以采用光致抗蚀剂掩模来限定将要形成中间结构的区域。此光致抗蚀剂掩模可以通过光刻步骤来限定，所述光刻步骤使用与前面的光刻步骤相同的光刻掩模或光刻布局，但是稍微偏移，优选地在垂直于p1线的方向上偏移。或者，光刻掩模可以最初在基板的背部形成，随后的限定p1图案的光刻步骤通过从基板的背部进行uv曝光来执行。第一次和第二次曝光之间的光刻图案的上述移动可以通过倾斜地执行随后的曝光来实现。这样，限定中间结构的暴露的图案相对于p1图案偏移。相应的偏移由基板的厚度以及倾斜曝光方向的角度决定。
[0131]
为了实现中间结构的倾斜轮廓，可以使用具有锥形轮廓的附加牺牲结构。这些临时的结构可能有助于在沉积期间形成导电的中间结构的斜度，并且应当在下一步骤中剥离这些临时的结构。例如，这种牺牲结构可以由光致抗蚀剂材料制成。为此目的，采用光刻法曝光光致抗蚀剂的层。为了简化制造过程，可以使用与前面的光刻步骤相同的光刻掩模或光刻布局来限定曝光图案，但优选在垂直于p1线的方向上稍微偏移。光致抗蚀剂边缘的锥形轮廓可以通过调整曝光、或者通过采用光致抗蚀剂回流技术、或者通过采用其他合适的技术来实现。具有带倾斜边缘的光致抗蚀剂层，可以执行中间结构401的沉积。在通过电镀
的方式沉积中间结构的情况下，底部的导电层202中未被光致抗蚀剂覆盖的部分可以用作材料沉积的阴极。因此，沉积的导电材料将沿着光致抗蚀剂边缘的斜度倾斜。在完成中间结构的沉积后，可以去除牺牲层。如果牺牲层由光致抗蚀剂制成，则可以通过丙酮或其他有机溶剂或特定的光致抗蚀剂剥离剂来去除。
[0132]
如图4(b)所示，以下步骤是沉积电子(例如光伏)层，类似于前面所述的实施例。然而，在本实施例中，不需要p2划线，因为电子层由中间结构401分割成分离的部分203、204，如图4(b)所示。此外，取决于沉积技术以及中间结构的轮廓，电子层的另一分离的部分可能会在中间结构的顶部形成(未在图4(b)至图4(c)中示出)。
[0133]
如图4(c)所示，以下步骤是沉积顶部的电极层。可以采用与前面所述实施例类似的技术。沉积技术应当优选产生材料304的定向流动，由于中间结构的阴影效应，这导致沉积的顶部的电极层沿着中间结构断裂成电断开的区域205、206。此外，由于导电结构401的形状，其与顶部的电极205的区域电连接，同时与顶部的电极206的相对区域分离。如上所述，中间结构401不应该同时连接到区域205和区域206，因为这可能导致相邻的单元设备之间的电短路，从而降低模块的整体效率。
[0134]
在实施例中，沉积所述上部的导电层205、206包括保持、选择和/或调整沉积方向和/或角度，使得所述第一设备11或所述第二设备12的上部的导电层206、205与所述中间结构401、501分离。
[0135]
上述步骤的结果是，左电池205的顶部电极通过导电的中间结构401电连接到右电池202的底部的电极，而底部的电极201和电极202通过间隙p1隔离，以及顶部的电极205和电极206通过顶部的电极层中的不连续性来隔离，所述顶部的电极层是沉积期间由中间结构阴影效应产生的。在更大范围内，模块内的多个单元设备(例如太阳能电池)变成串联电连接，以确保模块中的电流循环的能力。
[0136]
图4(c)提供了本发明的实施例，其中中间结构401包括导电材料，并且其中提供中间构造401以将所述第一单元设备11的上部的导电层205与所述第二单元设备12的下部的导电层202电连接。
[0137]
上述步骤表示所述实施例的制造过程的实例，以更好地理解本发明的思想和精神。然而，中间结构的其他形状和其他制造技术也可用于实现本实施例，而不背离本发明概念的精神。本实施例的总体思路是使用导电的中间结构，可适当选择其确切形状和复合材料，以便(a)引起相邻的单元设备之间的电子层的不连续性，(b)引起相邻的单元设备之间的顶部的电极层的不连续性，(c)在构成单元设备的整体设备或模块内，在相邻的单元设备的顶部和底部的电极之间提供电连接。
[0138]
图4(a)至图4(c)中的实施例分别消除了电子层和顶部的电极层的p2和p3图案化步骤的必要性。这是优选的，因为当考虑技术方面时，仍然需要执行的唯一的p1划线是最简单的，因为p1划线不需要精确对准，并且可以通过各种方法执行。
[0139]
在图3(a)至图3(c)所示的实施例中，中间结构优选包括或基本上由绝缘材料组成。在本实施例中，中间结构优选是有效绝缘的，特别是电绝缘。在其他实施例中，例如在图4(a)至图4(c)所示的实施例中，中间结构优选包括或基本上由导电材料组成。在另外的实施例中，例如如图5(a)至图5(d)所示，中间结构的导电或绝缘特性是不相关的，在这种情况下，中间结构可以由任何类型的材料制成，例如包括半导体材料。
[0140]
一般来说，不限于图3(a)至图3(c)所示的实施例，中间结构301、401、501可以在相邻的单元设备11、12之间纵向延伸。中间结构301的纵向尺寸在图3(a)至图3(c)中无法直接识别，但可以理解，其优选地至少沿着第一和第二设备11、12的整个相邻侧延伸。在本实施例中，中间结构301由绝缘材料制成，中间结构防止上部的导电层205、206之间的直接接触。为了电分离第一和第二单元电池11、12的上部的导电层205、206，中间结构301优选地沿着至少第一和/或第二设备的整个上部的层延伸。
[0141]
图5(a)至图5(d)示出了本发明的另外的实施例。在本实施例中，可以完全省略划线(例如图2至图4中所示的线p1、p2和p3)，并通过划线、图案化等制作此类线的步骤也可以完全省略。
[0142]
对于本实施例，中间结构501优选在沉积底部的电极层之前形成，如图5(a)中示意性所示这些中间结构可以通过上文所述的任何沉积方法或通过其他方法制造。这些中间结构可以是导电的、绝缘的或半导体的。这些中间结构可以具有矩形、锥形或负锥形轮廓。
[0143]
在本发明的方法的实施例中，在沉积所述下部的导电层201、202之前，在所述基板101沉积中间结构501。优选地，在沉积所述下部的导电层201、202期间，调整沉积的角度或方向，使得沉积所述下部的导电层201、202，以便部分覆盖所述中间结构501的暴露的表面511、512、513。
[0144]
如图5(b)所示，中间结构的形成之后是底部的电极层201、202的倾斜沉积。术语“倾斜沉积”是指一种沉积技术，材料502流动的方向的倾斜程度始终小于入射侧壁511的斜度，而比中间结构501相对侧壁513的斜度更大。或多或少的倾斜优选是指相对于基板的角度。
[0145]
由于定义的倾斜沉积，沉积的层看起来从入射侧511与中间结构直接接触，而阴影效应导致沉积的底部的电极层从中间结构的相对侧513断裂。通过这种方式，获得201和501之间的间隙，所述间隙对底部的电极的区域进行电隔离，并为独立的、分离的且优选相邻的单元设备11、12限定底部的电极。因此，术语“倾斜”不应理解为绝对术语，而应理解为相对术语，即指材料流动的方向和中间结构的侧壁的斜度之间的相对角度。
[0146]
术语“相对侧壁”是指与间隙514相邻的侧壁，所述间隙514在底部的电极层中实现，即图5(a)至图5(d)中的左侧壁。这意味着，如果中间结构的至少一个侧面具有下切(倾斜的、弯曲的或凹形的)轮廓，并且阴影效应足以在底部的电极层形成间隙，如图4(c)所示，也可以在垂直于基板表面的方向执行倾斜沉积。对于前述实施例的顶部的导电电极的沉积，可以采用类似的沉积技术。
[0147]
参考图5(b)所示的示意图，材料流502入射到右侧壁511，因此底部的电极202的右侧区域连接到中间结构501，并且底部的电极层中的间隙514出现在中间结构501的左侧，使底部的电极201的左侧区域与中间结构501以及底部的电极202的右侧区域两者分离。
[0148]
如图5(c)所示，以下步骤是沉积电子(例如光伏)层203、204。可以采用与前面所述实施例类似的技术。然而，在这种情况下，不需要p2划线，因为电子层由中间结构501分割成分离的部分203、204。此外，取决于沉积技术以及中间结构的轮廓，电子层的另一分离的部分可能会在中间结构的顶部形成(未在图5(c)至图5(d)中示出)。
[0149]
如图5(d)所示，前面的制造步骤之后是顶部的电极层的倾斜沉积。定向的材料流503将入射到中间结构的侧壁513，所述侧壁513与底层201中的间隙514相邻。
[0150]
类似于针对底部的电极层的沉积所做的说明，术语“倾斜沉积”不应理解为绝对术语，而应理解为相对术语，即指材料流动的方向和中间结构的侧壁的斜度之间的相对角度。由于此类倾斜沉积，顶部的电极层205将与中间结构的入射侧壁接触，而相对侧壁应该比材料流503的方向更陡，因此由于上文讨论的中间结构的阴影效应，导致沿着中间结构沉积的顶部的电极层断裂成电断开的区域205、206。
[0151]
参考图5(d)中呈现的示意图，材料流503入射到中间结构501的左侧壁513，使得顶部的电极205的左侧区域连接到中间结构501，并且顶部的电极层中的间隙出现在中间结构501的右侧，使得顶部的电极206的右侧区域与中间结构501以及顶部的电极205的左侧区域两者分离。虽然在图5(d)中示出了顶部的电极205和底部的电极202之间的交叉，但是如果中间结构是导电的，这种交叉不是强制性的。在导电的中间结构的情况下，如果电极205和206都与中间结构501接触，则它们将彼此电连接。然而，如果采用绝缘的中间结构，电极205和202需要彼此接触，以确保它们之间的电连接。
[0152]
由于上述步骤，左侧或第一设备11的顶部的电极205通过导电的中间结构501或通过205和202之间的直接电接触来电连接到右侧或第二设备12的底部的电极202。底部的电极201和电极202通过自图案化间隙彼此隔离，所述自图案化间隙由底部的电极的沉积过程期间中间结构的阴影效应产生，而顶部的电极205和电极206通过顶部电极层中的自图案化间隙彼此隔离，所述顶部电极层中的自图案化间隙由相应的沉积过程期间中间结构的阴影效应产生。在更大的范围内，整个设备内的多个单元设备变成串联电连接，以确保设备中的电流循环的能力。
[0153]
在本发明的设备的实施例中，所述第一设备11的上部的导电层205与所述第二设备12的下部的导电层202在所述中间结构501上或其处连接。
[0154]
在实施例中，中间结构501设置在两个相邻的单元设备11、12的下部的导电层201、202之间，由此中间结构501有助于在所述下部的导电层之间提供分隔并防止所述下部的导电层201、202之间的电流流动。
[0155]
上述步骤表示所述实施例的制造过程的实例，以更好地理解。然而，中间结构的其他形状和其他制造技术也可用于实现本实施例，而不背离本发明概念的精神。所示实施例的总体思想是使用中间结构，而不管其形状和复合材料如何，以便(a)引起相邻的单元设备之间的底部的电极层的不连续性，(b)引起相邻的单位设备之间的电子层的不连续性，(c)引起相邻的单元设备之间的顶部的电极层的不连续性，以及(d)确保模块内相邻的单元设备的顶部和底部的电极之间的电连接。参见图2(a)至图2(c)，图5(a)至图5(d)的实例中所示的实施例消除了单元设备的层的p1、p2和p3图案化步骤中的必要性，这是由于这些层的自图案化依赖于所采用的中间结构的阴影效应。因此，本发明在设备生产中具有降低成本和提高效率的潜力。
[0156]
在实施例中，例如图4(a)至图4(c)和图5(a)至图5(d)所示，中间结构401、501包括选自导电、半导体和绝缘材料的材料，其中所述中间结构501部分或全部设置在基板上，其中：
[0157]-所述第一单元设备(11)的下部的导电层(201)与所述中间结构(501)隔开，和/或，
[0158]-所述第二单元设备(12)的上部的导电层(206)与所述中间结构(501)隔开。
[0159]
表述“隔开”优选地表示所涉及的两个元件彼此没有直接的物理接触。优选地，这些元件被隔开的事实导致这些元件被电隔离。
[0160]
在一些实施例中，本发明旨在减少或甚至避免使用激光划线工艺来互连薄膜单元设备，例如较大模块(例如太阳能模块)内的薄膜太阳能电池。因此，本发明可以减少甚至完全消除使用激光蚀刻机和精确对准工具的必要性，例如，潜在地降低太阳能模块的制造成本。本发明可应用于各种设备，优选薄膜设备，例如包括硅基薄膜太阳能电池、化合物基薄膜太阳能电池、有机基太阳能电池、染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的太阳能电池技术。
[0161]
在实施例中，缺少一个、两个或任何划线/和/或图案化步骤。在实施例中，本发明的方法缺少以下划线和/或图案化步骤中的一个或两个：
[0162]
(i)对下部的导电层201、201进行图案化和/或划线，以及
[0163]
(ii)对电子层203、204进行图案化和/或划线。
[0164]
优选地，根据本实施例，通过控制所述下部的导电层相对于所述中间结构301、401、501的沉积的方向，获得相邻的单元设备11、12的物理上分离的下部的导电层201、201。
[0165]
优选地，根据本实施例，通过控制所述电子层相对于所述中间结构301、401、501的沉积的方向，获得相邻的单元设备11、12的相邻但物理上分离的电子层203、204。
[0166]
在优选的实施例中，本发明的方法缺少对构成或有助于电子层203、204的一个或多个层的任何划线和/或图案化。
[0167]
在优选实施例中，本发明的方法特别缺少对构成或有助于上部的导电层205、206的一个或多个层的任何划线和/或图案化。这一步骤特别精细，且需要特别精确的加工，并有损坏(例如损坏下部的导电层)的风险。不存在的所述划线和/或图案化优选是指激光划线。
[0168]
如本发明的背景所述，借助于激光划线的层图案化的主要目的是提供p1、p2和p3划线，以便在整个模块内的单元设备之间建立互连。在本说明书中，公开了中间结构，这些中间结构在基板上形成，由于阴影效应导致沉积层的不连续性，所述中间结构可能有助于沉积过程期间层的自图案化。
[0169]
所述中间结构优选是指竖立在基板上方的任何结构，而不管该结构的形状或轮廓。根据实施例，这些中间结构可以由绝缘、导电或半导电材料组成。例如，在这些中间结构应该绝缘的一些实施例中，它们可以在光刻工艺中由光致抗蚀剂聚合物形成。在中间结构应该导电的其他实施例中，这些结构可以使用电镀工艺形成。
[0170]
使用中间结构的主要目的是在执行此特定层的沉积时，有效地图案化单位电池的特定层。这是通过利用阴影效应来实现的。在层沉积期间，中间结构充当材料流的障碍，遮蔽了中间结构处或附近的表面的一些区域。在沉积过程期间，这些区域实际上处于中间结构的阴影下。因此，中间结构防止材料沉积在这些阴影区域中。沉积层由于与中间结构相关的阴影区域中的间隙而断裂，因此沉积层不是连续的薄膜。
[0171]
所述阴影区域可以取决于所采用的中间结构的轮廓。因此，不同的实施例可以采用具有不同轮廓的中间结构，在沉积层中显示不同尺寸的间隙。此外，所述阴影区域可取决于材料沉积的方向，因此一些实施例可采用材料沉积的偏斜方向的倾斜沉积。
[0172]
在沉积经历自图案化的层的应用中，材料沉积技术应该优选输送沉积材料的定向
流动。因此，优选各种物理气相沉积技术来沉积电极层。然而，由于所采用的中间结构的轮廓，某种程度的各向同性是可以容忍的。例如，结构的负锥形(下切)轮廓显示出大的阴影区域，所述阴影区域因为材料沉积而被遮挡。此外，在基于溶液的沉积的情况下，弯月面可以在中间结构的附近引起类似的自图案化。因此，可以应用更多的沉积技术，包括喷涂、印刷、浇铸沉积等。在一些实施例中，所述负锥形结构可以采用正性光致抗蚀剂的曝光不足或负性光致抗蚀剂的曝光过度的光刻法制造。与通过激光划线执行的图案化工艺相比，所述工艺中需要精确定位工具来调整单元设备和激光束的相对位置，而通过采用中间结构实现的自图案化则不需要精确定位工具。这是因为沉积层的断裂是沿着中间结构发生的，因此实现的层间隙相对于这些中间结构是自对准的。采用自对准图案化，与激光划线工艺相比，可以减小p1和p3间隙之间的盲区。因此，例如，在太阳能电池的情况下，此方法潜在地允许效率的提高，因为所述盲区不产生光伏能量。
[0173]
在一些实施例中，设备包括多条如基本上是直线的线，这些线优选平行延伸。取决于实施例，所述中间结构不一定是直的和/或彼此平行。中间结构也可能具有可变的轮廓，在设备模块的不同部分可能不同。例如，在一些实施例中，所采用的导电的中间结构也可用于在模块的边缘形成焊盘或其他结构，以便能够在彼此之间电连接不同的模块。这样可以将较小的模块组装成较大的模块，从而进一步简化模块的生产。
[0174]
根据实施例，使用所述中间结构，模块可以在抽象形状的基板处制造，所述抽象形状可以包括但不限于基板的矩形、三角形多边形和圆形。制造的模块也可以与各种功能涂层集成。例如，所述功能涂层可以是抗反射涂层、防水涂层、自清洁涂层、用于改善稳定性的封装涂层或其他涂层。这些附加的功能涂层没有在图中示出。
[0175]
虽然上面已经描述并具体举例说明了本发明的某些优选实施例，但这并不意味着本发明局限于这些实施例。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对其进行各种修改，如以下权利要求所述。在此，公开了本发明的实施例。这些实施例仅用于说明，并不旨在限制本发明的范围。