[發明專利]旁路二極管與薄膜太陽能模塊的單片集成

無效

• 申請號: 201110115904.5
• 申請日: 2011-05-03
• 公開（公告）號: CN102237377A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 王秋富;江獲先
• 申請（專利權）人: 杜邦太陽能有限公司
• 主分類號: H01L27/142
• 分類號: H01L27/142;H01L31/18
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉國偉

技術領域

本發明一般涉及薄膜太陽能模塊，且更特定來說，涉及其中集成有旁路二極管的薄膜太陽能模塊。

背景技術

太陽能模塊一般由許多太陽能電池構成。太陽能電池通常作為二極管來建立模型，所述二極管通過變為正向偏置且在電池上建立電壓來響應于照明。為了供應較大功率，太陽能電池通常串聯連接。

圖1展示具有太陽能電池串的常規薄膜太陽能模塊。太陽能模塊70′包括襯底10、第一導電層21、半導體層31、第二導電層41，以及兩個觸點51和52，其中第一導電層21和第二導電層41分別充當前部電極和后部電極。太陽能模塊70′中的太陽能電池包括半導體層31、第一導電層21和第二導電層41，其中半導體層31被第一導電層21和第二導電層41夾住。半導體層31中的每一者具有由n摻雜區和p摻雜區形成的p-n結。或者，半導體層31中的每一者可包含由p摻雜區、本征半導體區和n摻雜區形成的p-i-n結。兩個觸點51和52分別為形成于連接到一個太陽能電池的半導體層31中的p摻雜區的后部電極上的p觸點，和形成于連接到另一太陽能電池的半導體層31中的n摻雜區的后部電極上的n觸點。兩個觸點51和52經形成以用于連接到負載(未圖示)。半導體層31中的p-n結串聯連接，其意味著一個半導體層31中的n摻雜區(p摻雜區)通過電極電連接到鄰近的半導體層31中的p摻雜區(n摻雜區)。太陽能模塊的結構是通過半導體制造的標準工藝來實現，所述標準工藝是此項技術中已知的且在說明書中不再詳細描述。

在薄膜太陽能模塊的制造期間，執行稱為“邊緣隔離”的工藝來隔離邊緣部分與太陽能模塊的主體。經隔離的邊緣部分(如圖1所示，在隔離溝槽43的外側的部分)通常具有非所要的性質，使得需要使其與所述太陽能電池串隔離且因此在常規太陽能模塊中被浪費掉。有時候切割并丟棄太陽能模塊的邊緣部分。

如圖1所示，除了所述串中的最后一個太陽能電池(圖1中在右側的太陽能電池)之外，太陽能電池中的任一者的后部電極連接到鄰近的太陽能電池的前部電極。通過該配置，當連接到負載(未圖示)時，太陽能模塊70′中的內部電流沿著圖1中的虛線流動。應注意，歸因于通過標準工藝制造的結構，半導體層31中在p觸點下方的p-n結并不充當太陽能電池，且在太陽能模塊70′中是非功能性p-n結。通常，半導體層31中的非功能性p-n結在常規太陽能模塊中被浪費掉。

為了保護太陽能模塊不被損壞，通常在太陽能模塊上連接旁路二極管。常規上，為了確保被遮擋的或有故障的太陽能模塊不成為太陽能系統的瓶頸，每一模塊通常伴有外部連接的旁路二極管。然而，外部連接的旁路二極管給太陽能模塊增加了不合意的成本。

因此，需要提供一種其中以單片方式集成有旁路二極管的太陽能模塊，使得模塊中不需要外部連接的二極管或額外的離散二極管。

發明內容

在一個方面中，提供一種其中以單片方式集成有旁路二極管的太陽能模塊。所述太陽能模塊包括：襯底；多個第一導電層，其形成于所述襯底上；多個半導體層，其形成于所述第一導電層上，其中所述多個半導體層各自包括p-n結，且其中所述p-n結串聯電連接；多個第二導電層，其形成于所述半導體層上；第一觸點和第二觸點，其連接到所述第二導電層中的兩者，其中在所述第一觸點與所述第二觸點之間電耦合的所述p-n結充當太陽能電池串，且所述p-n結的其余部分中的一者充當所述旁路二極管；以及導體，其以反并聯方式將所述太陽能電池串連接到所述旁路二極管。

在另一方面中，提供一種形成其中以單片方式集成有旁路二極管的太陽能模塊的方法。所述方法包括：提供襯底；在所述襯底上形成多個第一導電層；在所述第一導電層上形成多個半導體層，其中所述多個半導體層各自包括p-n結，且其中所述p-n結串聯電連接；在所述半導體層上形成多個第二導電層；形成連接到所述第二導電層中的兩者的第一觸點和第二觸點，其中在所述第一觸點與所述第二觸點之間電耦合的所述p-n結充當太陽能電池串，且所述p-n結的其余部分中的一者充當所述旁路二極管；以及提供導體，所述導體以反并聯方式將所述太陽能電池串連接到所述旁路二極管。

附圖說明

圖1是說明常規薄膜太陽能模塊的側視橫截面圖；

圖2是展示太陽能電池組合件以反并聯方式連接到旁路二極管的示意性電路；

圖3是展示太陽能電池串與集成旁路二極管之間的連接的側視橫截面圖；

圖4到圖8是說明根據本發明的實施例的太陽能模塊的制造工藝的側視橫截面圖；

圖9是根據本發明的實施例的太陽能模塊的俯視圖。