[發明專利]太陽能電池的制造方法

無效

• 申請號: 200980107703.1
• 申請日: 2009-03-02
• 公開（公告）號: CN101965640A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: D·雷迪;C·萊德霍爾姆
• 申請（專利權）人: 索萊克山特公司
• 主分類號: H01L31/00
• 分類號: H01L31/00
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;龔頤雯

相關申請的交叉引用

本申請要求2008年3月4日提交的美國臨時專利申請61/068,020的優先權，在此引入其內容作為參考。

背景技術

不斷升高的油價已經提高了開發經濟劃算的可再生能源的重要性。全世界正在進行重要的努力以開發經濟劃算的太陽能電池從而獲得太陽能。目前，為了使太陽能電池經濟劃算，必須以遠低于$1/瓦的成本制造傳統太陽能電池源。

目前的太陽能技術可大致分為晶體硅和薄膜技術。大約90％的太陽能電池由硅(單晶硅或多晶硅)制造。晶體硅(c-Si)已經在大多數太陽能電池中用作吸光半導體，雖然它是相對較差的光吸收體并且需要相當厚度(數百微米)的材料。盡管如此，這被證明是方便的，因為它給出具有良好效率(13-18％，理論最大值的一半到三分之二)的穩定的太陽能電池組件，并且使用從微電子工業的知識庫中發展的工藝技術。硅太陽能電池非常昂貴，制造成本為$3.50/瓦以上。制造是成熟的，但不能帶來成本降低。

第二代太陽能電池技術基于薄膜。主要的薄膜技術為非晶硅、銅銦鎵硒(CIGS)和碲化鎘(CdTe)。由銅銦鎵二硒(CIGS)吸收體制成的薄膜太陽能電池有希望實現10-12％的高轉換效率。與那些通過其它薄膜技術獲得的效率相比，CIGS太陽能電池的創紀錄的高效率(19.9％NREL)是迄今為止最高的。這些破紀錄的小面積器件已經采用資本密集并且非常昂貴的真空蒸發技術制造。許多公司(Honda、Showa?Shell、Wurth?Solar、Nanosolar、Miasole等)正在開發在玻璃基板和柔性基板上的CIGS太陽能電池。但是，在大面積基板上制造均勻組合物的CIGS薄膜是非常有挑戰性的。這部分是由于沉積化學和必要的后續反應化學以形成CIGS。這個限制也影響到通常相當低的工藝產率。由于這些限制，蒸發技術的實施在CIGS太陽能電池的大規模、低成本的商業生產上并不成功。CdTe并不經受那些限制，其可在單步法中形成。

國家可再生能源實驗室(NREL)已經證實CdTe太陽能電池具有16.5％的效率。有時通過在3毫米厚玻璃基板上沉積CdTe來制造CdTe太陽能電池，再用另一3毫米蓋玻片對其進行封裝。這是緩慢且昂貴的制造方法。此外，這些CdTe太陽能電池還是非常重的，不能用于住宅屋頂的應用(太陽能工業的最大市場部分之一)中。因而需要柔性CdTe太陽能電池的有效制造方法。

發明內容

在一個具體實施方案中，公開了用于制造光伏器件的方法，該方法包括提供包括一定長度柔性箔的基板，形成一組包括在一部分基板上的光伏器件的多層，其中所述多層的至少一個層包括吸收體層，所述吸收體層包括至少一種II-VI族、I-III-VI族和IV族化合物。在一個具體實施方案中，所述一組多層包括電極層、吸收體層、窗口層和TCO層。在一個具體實施方案中，所述基板可以是透明的或者可選地可以由金屬制得且為不透明的。在一個具體實施方案中，使用能夠被加熱或冷卻的至少一個涂布鼓，將柔性箔連續移動經過能夠形成一層的至少一個沉積源。在一個具體實施方案中，基板在自由跨距結構中連續移動經過能夠形成一層的至少一個沉積源。可以結合鼓和自由跨距移動。所述長度的柔性箔可以具有第一面和與第一面相對的第二面，并且形成一組多層包括在第一面和第二面上形成至少一個層。在本發明的一個具體實施方案中，當連續移動基板經過能夠形成一層的至少一個沉積源時，可以基本上同時形成電極層、吸收體層、窗口層和TCO層，或者，在另一具體實施方案中，當連續移動基板經過能夠形成一層的至少一個沉積源時在基板上形成電極層，在電極層之后形成吸收體層，在吸收體層之后形成窗口層，以及在吸收體層之后形成TCO層。CIGS和相關材料(如CIS、CIGSe)為I-III-VI族材料的實例。非晶硅、微晶硅、微結晶硅和晶體硅為IV族材料的實例。在此還公開了用于制造光伏器件的裝置，所述裝置包括用于提供包括一定長度柔性箔的基板的供應室、第一、第二和第三室(其中每個室獨立地包括至少一個沉積源)，以及用于傳送所述長度的柔性箔經過至少一個沉積源的部件，和用于控制每個沉積源的部件。存在能夠被加熱或冷卻的至少一個涂布鼓。可選地或另外地，所述第一、第二或第三室的至少一個室包括在自由跨距結構中用于傳送所述長度的柔性箔經過至少一個沉積源的部件。此外，柔性箔可以包括第一面和相對的第二面，且至少一個室具有位于第一面和/或第二面上的至少一個沉積源。本發明設想通過上述方法和/或裝置制造的光伏器件。