[發(fā)明專利]集成型薄膜太陽電池的制造裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010140532.7
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101859811A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾山正信
• 申請（專利權(quán)）人: 三星鉆石工業(yè)股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11287
• 代理人: 沈錦華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種黃銅礦化合物系集成型薄膜太陽電池的制造裝置。

此處，所謂黃銅礦化合物，除了包含CIGS(Cu(In，Ga)Se₂)之外，還包含CIGSS(Cu(In，Ga)(Se，S)₂)、CIS(CuInS₂)等。

背景技術(shù)

于使用黃銅礦化合物半導(dǎo)體作為光吸收層的薄膜太陽電池中，通常是在基板上串聯(lián)連接有多個單元電池(unit?cell)的集成型構(gòu)造。

對以往的黃銅礦化合物系集成型薄膜太陽電池的制造方法進行說明。圖6是表示CIGS薄膜太陽電池的制造步驟的示意圖。首先，如圖6(a)所示，在包含鈉鈣玻璃(SLG，soda?lime?glass)等的絕緣基板1上，利用濺鍍法形成作為正側(cè)下部電極的Mo電極層2，之后通過刻劃加工對形成光吸收層前的薄膜太陽電池基板形成下部電極分離用的槽S。

之后，如圖6(b)所示，在Mo電極層2上，利用蒸鍍法、濺鍍法等方法形成包含化合物半導(dǎo)體(CIGS)薄膜的光吸收層3，在所述光吸收層3上利用CBD法(chemicalbath?deposition，化學(xué)水浴沉積)，形成用于異質(zhì)連接的包含ZnS薄膜等的緩沖層4，并在所述緩沖層4上形成包含ZnO薄膜的絕緣層5。接著，對形成透明電極層前的薄膜太陽電池基板，在從下部電極分離用的槽S起橫向離開特定距離的位置上，利用刻劃加工而形成到達Mo電極層2為止的電極間接觸用的槽M1。

然后，如圖6(c)所示，在絕緣層5上形成包含ZnO:Al薄膜的透明電極層6來作為上部電極，從而形成具備利用光電轉(zhuǎn)換進行發(fā)電所必需的各功能層的太陽電池基板，且利用刻劃加工而形成到達下部的Mo電極層2為止的電極分離用的槽M2。

在所述的制造集成型薄膜太陽電池的步驟中，作為利用刻劃而槽加工出電極分離用的槽M1和槽M2的技術(shù)，可以使用激光刻劃法和機械刻劃法。

例如專利文獻1所揭示，激光刻劃法是通過照射利用電弧燈等連續(xù)放電燈激發(fā)Nd:YAG結(jié)晶而發(fā)出的激光光束來形成電極分離用的槽。所述方法在對形成光吸收層后的薄膜太陽電池基板形成槽的情況下，有可能在刻劃時因激光光束的熱而導(dǎo)致光吸收層3的光電轉(zhuǎn)換特性劣化。

例如專利文獻2及3所揭示，機械刻劃法是如下技術(shù)：一面施加特定壓力將前端尖細狀的金屬針(針(needle))等槽加工工具的刃尖按壓在基板上一面使其移動，借此加工出電極分離用的槽。當前，大多情況下是使用所述機械刻劃法。

[以往技術(shù)文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平11-312815號公報

[專利文獻2]日本專利特開2002-94089號公報

[專利文獻3]日本專利特開2004-115356號公報

發(fā)明內(nèi)容

當利用槽加工工具來加工電極分離用的槽時，作為將槽加工工具按壓在基板表面的加壓機構(gòu)，以往使用的是空氣彈簧伺服電動機或線性電動機。但是，所要加工的薄膜太陽電池的厚度及槽的深度非常薄，在加工槽時將槽加工工具按壓在基板上的壓力也非常低，且在槽加工時必須進行微細的按壓力控制。加工途中微小的條件變動也會對加工品質(zhì)產(chǎn)生較大影響，例如當工具的按壓負重變大時，于所加工的槽產(chǎn)生不規(guī)則的薄膜剝離，或者反之當按壓負重變小時，受阻于所除去的膜屑而回彈從而導(dǎo)致槽產(chǎn)生斷絕，難以實現(xiàn)設(shè)計上預(yù)定的品質(zhì)(光電轉(zhuǎn)換效率等)、及品質(zhì)的均勻性(再現(xiàn)性)。

因此，為了使簿膜的剝離程度固定，必須結(jié)合于薄膜的性狀等來調(diào)整按壓刃尖的負重，但使用空氣彈簧伺服電動機的按壓力的控制機構(gòu)存在如下缺點：低壓區(qū)域的控制較為困難，即便組裝有高級的控制系統(tǒng)，控制也不穩(wěn)定。另外，使用線性伺服電動機的控制機構(gòu)存在如下問題：在如槽加工般的微小行程中使用時，僅流通單相電流而容易產(chǎn)生熱，且無法獲得推力變動時的快速響應(yīng)性，按壓力控制較為困難。

另外，在專利文獻2及3所揭示的機械刻劃法中，使槽加工工具的刃尖的形狀為前端尖細的針狀，但嚴格來說，為了擴大壓接于薄膜太陽電池的部分的接觸面積，而以變得平坦的方式將前端切割為大致水平。通過水平切割，與薄膜的接觸面積變大，所以能夠比較穩(wěn)定地進行槽加工，但另一方面，存在如下問題：因較大接觸面引起的摩擦阻力等，導(dǎo)致薄膜不規(guī)則地大量剝離，有時連無需除去的部分也被除去，從而使得太陽電池的特性及成品率降低。