[發明專利]集成薄膜太陽能電池及其制造方法、及集成薄膜太陽能電池的透明電極的處理方法及其結構、及具有處理過的透明電極的透明基板

無效

• 申請號: 200680008251.8
• 申請日: 2006-03-16
• 公開（公告）號: CN101142690A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 林宏樹;權圣源;郭中煥;樸相一;尹浚寶;文建又
• 申請（專利權）人: 韓國科學技術院
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所
• 代理人: 張小娟

技術領域

本發明涉及集成薄膜太陽能電池，尤其涉及最小化制造過程中所引起的集成太陽能電池的損耗并可通過低成本工序獲得的集成薄膜太陽能電池，以及制造該太陽能電池的方法，涉及用于集成薄膜太陽能電池的透明電極的處理方法，所述集成薄膜太陽能電池具有以規則間隙絕緣并通過電串聯形成為模塊的多個單元電池，其最小化單元電池之間的(絕緣)間隙，和透明電極的結構，以及具有透明電極的透明基板。

背景技術

太陽能電池是將太陽光能直接轉換成電能的半導體裝置。太陽能電池基于所使用的材料可粗略地分為基于硅的薄膜太陽能電池，基于化合物的薄膜太陽能電池和基于有機物的太陽能電池。

硅太陽能電池根據半導體的相位被細分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。

另外，太陽能電池基于半導體的厚度分為塊(基板)太陽能電池和薄膜太陽能電池。薄膜太陽能電池為具有從幾μm到幾十μm厚的半導體層的太陽能電池。

在硅太陽能電池中，單晶硅和多晶硅太陽能電池為塊型，而多晶硅太陽能電池為薄膜型。

同時，化合物太陽能電池分為包含III-V系的GaAs(砷化鎵)，InP(磷化銦)等的塊太陽能電池和包含II-VI系的CdTe(碲化鎘)、I-III-VI系的CulnSe₂(CIS：二硒銦銅)等的薄膜太陽能電池。基于有機物的太陽能電池主要包括有機分子太陽能電池和有機和無機混合的太陽能電池。此外，還包括染料敏感的太陽能電池。所有這些都是薄膜型。

如上所述，在各種類型的太陽能電池中，具有高能量轉換效率和相對低的制造成本的塊狀硅太陽能電池主要用于寬范圍應用的地面供電應用。

可是，隨著近年來對塊狀硅太陽能電池的需求的快速增加，存在由于材料的短缺而引起的成本增加的傾向。因此，為了研發降低對于大規模地面供電應用的太陽能電池和大量生產它們的成本的技術，對于薄膜太陽能電池的研發存在特別強烈的需要，該薄膜太陽能電池能夠將硅材料降低到目前數量的1/100。

薄膜太陽能電池的大型化比塊狀硅太陽能電池的大型化更容易。但是，由于薄膜太陽能電池的面積更大，使得轉換能量的效率因透明電極的電阻而減小。

該問題的解決方案為集成薄膜太陽能電池的結構。在該結構中，因為透明電極被劃分為多個帶狀，從透明電極的電阻產生的能量損耗減小，形成在透明電極上的單元電池串聯電連接。該結構保護大規模太陽能電池不會減小轉換能量的效率。此外，實際的高電壓從該結構中的一個基板產生，并且制造的工序簡單。

然而，在集成薄膜太陽能電池的結構和制造工序中存在另一問題。下文，將詳細解釋該問題。

圖1是示出了常規集成薄膜太陽能電池的模塊結構的視圖。圖2是說明了用于制造常規集成薄膜太陽能電池的透明電極，太陽能電池(半導體)層和后電極的激光構圖工序的例子。

如圖1所示，常規集成薄膜太陽能電池1通過多個串聯電連接的單元電池20形成在玻璃基板或透明塑料基板10(在下文中，“透明基板”)上。

因此，集成薄膜太陽能電池的模塊包括在為絕緣材料的透明基板10上以帶狀形成、彼此分段(絕緣)的透明電極22，通過覆蓋透明電極22以帶狀形成的單元太陽能電池(半導體)層24，和通過覆蓋太陽能電池層24以帶狀形成的后電極層26，并且該模塊構造為其中多個分段(絕緣)的單元電池20彼此串聯電連接。此外，由樹脂構成的后保護層30以覆蓋后電極的方式形成，以防止和保護太陽能電池電短路。

為了制造這種結構的集成薄膜太陽能電池1，通常使用激光構圖方法，化學汽化加工(CVM)方法，利用金屬針的機械劃線方法等。

激光構圖方法是主要通過利用YAG激光光束蝕刻透明電極22，太陽能電池(半導體)層24，后電極層26等的技術。下面將描述使用的具體方法。

如圖1所示，通過利用激光光束對首先形成在透明基板10上的透明電極22在大氣中進行蝕刻，然后在大氣中通過激光光束使隨后形成的太陽能電池(半導體)層24分段(絕緣)，以及通過激光構圖在大氣中對最后形成的后電極層26進行蝕刻，由此串聯電連接太陽能電池并且形成集成太陽能電池。

應當注意這種激光構圖方法的問題。

首先，通過如圖1所示的激光構圖方法，形成在透明電極10的整個頂表面上的透明電極22以具有預定寬度的帶狀分段(絕緣)。然后，切割寬度一般從50至幾百μm。