[發(fā)明專利]光伏薄層太陽能模塊以及用于制造這種薄層太陽能模塊的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380030596.3
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN104335351B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設計）人: V.普羅布斯特
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01L31/0465
• 分類號: H01L31/0465;H01L31/0224;H01L31/032;H01L31/0392;H01L31/0475;H01L31/05;H01L31/0749;H01L31/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;胡莉莉

本發(fā)明涉及一種光伏薄層太陽能模塊，尤其具有黃銅礦或鋅黃錫礦半導體吸收層的薄層太陽能模塊。在玻璃襯底（2）上有后電極層（4）、傳導性勢壘層（6）、歐姆接觸層（8）、半導體吸收層（10）、緩沖層（12，14）和前電極層（22）。在該模塊內薄層太陽能電池的串聯(lián)在根據(jù)本發(fā)明的制造方法中通過以下方式來實現(xiàn)，即在完全施加該薄層太陽能模塊的層（4，6，8，10，12，14，22）之后才引入分離溝槽（16，20，24）。分離溝槽（16）用絕緣材料（18）填充。接著分離溝槽（20）用高導電性材料填充，并且導電橋（28）被安置用以把一個太陽能電池的前電極層（22）與相鄰太陽能電池的后電極（4，6，8）串行地電連接。通過根據(jù)本發(fā)明的方法，電池和模塊規(guī)格設計能夠在寬的范圍上也在大量制造中被改變，并且分離溝槽中的腐蝕能夠通過施加半導體吸收層被避免。

技術領域

本發(fā)明涉及光伏薄層太陽能模塊以及用于制造這種薄層太陽能模塊的方法。

背景技術

光伏太陽能模塊是早已公知的，并且也是商業(yè)上可獲得的。合適的太陽能模塊一方面包括結晶和非晶硅太陽能模塊，并且另一方面包括所謂的薄層太陽能模塊。這種薄層太陽能模塊例如基于使用所謂黃銅礦半導體吸收層、例如Cu(In,Ga)(Se,S)系統(tǒng)，并且是復雜的多層系統(tǒng)。在這些薄層太陽能模塊的情況下，在玻璃襯底上通常放有鉬后電極層。在一種方法變型方案中，該鉬后電極層被配備有包含銅和銦以及必要時鎵的前體金屬薄層，并接著在存在硫化氫和/或硒化氫情況下在提高的溫度下被轉變成所謂的CIS或CIGS系統(tǒng)。在另一方法變型方案中，代替硒化氫和硫化氫也可以采用元素硒蒸汽和硫蒸汽。這種薄層太陽能模塊的制造從而是多階段的過程，其中由于眾多相互影響，每個方法階段必須小心地與隨后的方法階段相協(xié)調。在選擇和純化在每個層處要采用的材料時還需要特別注意。由設備技術上決定地，大規(guī)模地制成其模塊規(guī)格超過1.2mX0.5m大小的薄層太陽能模塊經(jīng)常是不可能或僅能非常難地實現(xiàn)。迄今在各個制造階段中要應用的溫度和反應條件下也不能排除多層系統(tǒng)的各個層的成分、摻雜物或雜質的沾污（Kontamination）或相互擴散。利用該后電極層的選擇和制造方式，已經(jīng)可以影響薄層太陽能電池的效率。例如該后電極層應該擁有高的橫向傳導能力，以確保損耗少的串聯(lián)。從襯底和/或半導體吸收層遷移出的物質也應該不影響后電極層或半導體吸收層的質量和功能。除此之外，該后電極層的材料還必須與襯底和位于其上的層的熱膨脹特性有良好的匹配，以避免微小裂紋。最后在襯底表面上的附著還應該滿足所有常見的使用要求。雖然可以通過采用特別純的后電極材料來達到良好的效率，然而隨此經(jīng)常出現(xiàn)過分高的生產成本。另外，前述的遷移或者尤其擴散現(xiàn)象在通常的生產條件下經(jīng)常導致后電極材料的顯著污染。例如被引入到半導體吸收層中的摻雜物可以通過前述的擴散而擴散到后電極中，并由此在該半導體吸收層中變得缺乏。結果是所完成的太陽能模塊的明顯較低的效率。甚至在關注所有的方法優(yōu)化和材料優(yōu)化時，仍總是強烈地局限于為銷售所設置的薄層太陽能模塊的最終設計。

按照DE 44 42 824 C1，通過對黃銅礦半導體吸收層用來自鈉、鉀和鋰組中的元素以10¹⁴至10¹⁶原子/cm²劑量來摻雜并同時在襯底和半導體吸收層之間設置擴散阻擋層，應該獲得具有在形態(tài)上良好構造的吸收層和良好效率的太陽能電池。可替換地，只要應該放棄擴散阻擋層，那么就建議采用無堿襯底。