[發(fā)明專利]透光型薄膜太陽能電池模塊及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710008129.7
• 申請日: 2007-01-26
• 公開（公告）號: CN101232058A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳建樹;羅毅榮
• 申請（專利權(quán)）人: 財團法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/042;H01L31/0224
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 陶鳳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏打(photovoltaic)模塊及其制造方法，且特別涉及一種透光型薄膜太陽能電池模塊及其制造方法。

背景技術(shù)

太陽能是一種具有永不耗盡且無污染的能源，在解決目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時，一直是最受矚目的焦點。其中，又以太陽能電池(solar?cell)可直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，而成為目前相當(dāng)重要的研究課題。

目前，在太陽能電池市場中，使用單晶硅與多晶硅的電池約占百分之九十以上。但是，這些太陽能電池需使用厚度約150微米至350微米的硅晶片作為材料，其成本較高。再者，由于太陽能電池的原材料采用高品質(zhì)的硅晶錠，近年來因使用量的明顯成長，已日漸不足。因此，薄膜太陽能電池(thinfilm?solar?cell)的研發(fā)乃成為新的發(fā)展方向。而且，薄膜太陽能電池具有低成本、容易大面積生產(chǎn)，且模塊化工藝簡單等優(yōu)點。

請參照圖1，其是繪示現(xiàn)有技術(shù)一種薄膜太陽能電池模塊的示意圖。薄膜太陽能電池模塊150包括玻璃基板152、透明電極154、光電轉(zhuǎn)換層156以及金屬電極158。其中，透明電極154配置于玻璃基板152上。光電轉(zhuǎn)換層156是以對應(yīng)透明電極154位置偏移一距離的方式配置于透明電極154上。另外，金屬電極158是以對應(yīng)光電轉(zhuǎn)換層156位置偏移一距離的方式配置于光電轉(zhuǎn)換層156上，且與下方的透明電極154接觸。在薄膜太陽能電池模塊150中，光電轉(zhuǎn)換層通常是由p型半導(dǎo)體、本征(intrinsic)半導(dǎo)體、n型半導(dǎo)體堆迭形成p-i-n的結(jié)構(gòu)，光線由玻璃基板152下方入射進來，透過光電轉(zhuǎn)換層156吸收產(chǎn)生電子及空穴對，經(jīng)由內(nèi)建電場將電子與空穴對分離而形成電壓與電流，再經(jīng)由導(dǎo)線傳輸至負(fù)載使用。為了提升電池的效率，現(xiàn)有技術(shù)薄膜太陽能電池模塊150會將透明電極154的表面制成金字塔形(pyramid)結(jié)構(gòu)或粗紋化(textured)結(jié)構(gòu)(未繪示)，以減少光的反射量。光電轉(zhuǎn)換層通常使用非晶(amorphous)硅薄膜，但因為其能隙通常介于1.7至1.8eV之間，只能吸收波長小于800nm的太陽光，為了增加光的利用，通常會再堆迭一層微晶(micro-crystalline?or?nano-crystalline)硅薄膜，形成p-i-n/p-i-n的堆迭型(tandem)太陽能電池，微晶硅的能隙通常介于1.1至1.2eV之間，可以吸收波長小于1100nm的太陽光。

早期，太陽能電池的造價昂貴且制作不易，而僅能應(yīng)用于太空等特殊領(lǐng)域中。現(xiàn)今，太陽能電池的應(yīng)用已可擴展至一般的民宅、高樓建筑，甚至露營車、移動式小冰箱，都可以利用它可轉(zhuǎn)換太陽光為電能的特性普遍地隨處運用。但是在一些特定應(yīng)用上面，硅晶圓太陽能電池并不適合，例如需有透光性的玻璃帷幕，與其他太陽能電池結(jié)合建筑物(building?integratedphotovoltaic，BIPV)的應(yīng)用。透光型薄膜太陽能電池(thin?film?solar?cell?ofsee-through?type)在這些應(yīng)用當(dāng)中具有節(jié)能與美觀等優(yōu)點，且更符合人性居住的需求。

目前，在一些美國專利上已有揭露關(guān)于透光型薄膜太陽能電池及其制造方法的相關(guān)技術(shù)。

在美國專利第6,858,461號(US?6,858,461?B2)中，提出一種部分透明的光伏打模塊(“PARTIALLY?TRANSPARENT?PHOTOVOLATIC?MODULES”)。如圖2所示，光伏打模塊110包括透明基板114、透明導(dǎo)電層118、背面電極122以及位于透明導(dǎo)電層118與金屬電極122之間的光電轉(zhuǎn)換層。同樣地，光線會由透明基板114下方照射進去。在此光伏打模塊110中，會利用激光切割(laser?scribing)方式移除部分金屬電極122與光電轉(zhuǎn)換層，而形成至少一條溝槽(groove)140，以使光伏打模塊110可達到部分透光的目的。但是，由于激光切割方法是在高溫下進行，因此容易使金屬電極122產(chǎn)生金屬顆粒或熔融而堆積在溝槽內(nèi)部，造成上、下電極短路(short)；或者非晶硅光電轉(zhuǎn)換層于高溫下在溝槽側(cè)壁產(chǎn)生再結(jié)晶，形成低阻值的微晶硅，使得漏電流增加，進而影響工藝良率(yield)與太陽電池的效率。另一方面，在透明導(dǎo)電層118表面通常會制成金字塔型結(jié)構(gòu)或粗紋化表面結(jié)構(gòu)，以提升電池的效率，如此當(dāng)光線由透明基板114下方照射進去時會產(chǎn)生散射，以致使透光率未能有效提高。