[其他]增加有效面積的光電池

無效

• 申請號: 86102164
• 申請日: 1986-03-31
• 公開（公告）號: CN86102164B
• 公開（公告）日: 1988-08-03
• 發明（設計）人: 普雷姆·納思;伊豆正次;赫伯特·C·奧夫欣斯基;艾夫塔·辛格
• 申請（專利權）人: 能源轉換裝置公司
• 主分類號: H01L25/04
• 分類號: H01L25/04;H01L31/06;H01L31/18
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬,肖春京

現在，能夠用輝光放電或汽相沉積的方法制備大面積復蓋并具有良好電特性的薄膜非晶硅（或鍺）的合金。非晶硅合金能夠在高容量、連續處理的設備中多層地沉積在大面積的襯底上，從而制成太陽能電池。已公開了這樣的連續處理設備，例如：美國專利4，400，409所介紹的制造P型摻雜硅薄膜的方法及由此而制作的器件，以及美國專利4，410，588所介紹的非晶態太陽能電池的連續沉積和絕緣系統與方法。照這些專利中所公開的，襯底可能要連續地通過一系列的沉積室，在每個沉積室中沉積一種專門的半導體材料。在制作P-i-n類型結構的太陽能電池時，一個小室用來沉積P型非晶硅合金，第二個小室用來沉極本征非晶硅合金，而第三個小室則用于沉積n型非晶硅合金。

我們希望用較小面積的電池構成大面積的組件。所得組件的表面面積可以做得非常大，以產生大功率。用互相串聯和/或并聯連接的電池裝配成組件，這組件的電壓和電流特性可以容易地選擇來使它的輸出功率適合于專門的應用。我們可以僅僅選擇效率較高的電池裝配成組件，從而可以使組件的效率最高。

大面積光電池需要一個電流收集系統，通常稱之為匯流條格柵（bus-grid）系統，用來收集光電流并將這電流傳送到收集點上，如象該器件的終端。匯流條格柵系統一般是由諸如金屬條或者導電油墨或導電涂料那樣的高導電材料以某種圖形構成的。用于構成匯流條格柵系統的各種材料是不透光的，因而遮住了處于它下面的那部分光電池的光。由于遮光造成的損耗降低了組件的性能。

在單晶半導體光電組件中，剛性的半導體晶片如同瓦片那樣部分重迭起來，從而蓋住了匯流條，從而防止了遮光。見Myer發表的美國專利3，369，939和Baron發表的美國專利3，459，597。在本發明中，在大面積軟性非晶態半導體組件中，減少了匯流條格柵結構的遮光作用，從而改善了組件的性能。匯流條的遮光作用是借助于軟性非晶態半導體電池的瓦片狀連接來消除的。相鄰的電池在電氣上互相串聯是容易做到的，因為非晶態薄膜的橫向電阻防止了電池因互連而引起的短路。

按照本發明的大面積光電組件包含許多電氣上互相連接的較小面積的光電池。每個較小面積的電池有一塊襯底，它至少包含一個導電的底面電極區，在襯底上有一塊光敏半導體，與底面電極區電連接，在半導體塊上還至少有一個透明的頂部電極條。每個較小面積的電池包含一個分布在靠近端頭的導電的匯流條，用來將較小面積電池產生的電流傳送到收集點去。較小面積的光電池象瓦片那樣部分重迭地排列，因此，為了把電池互相連接成為組件，至少把一個電池的匯流條放在相鄰電池的襯底下面。為此，匯流條不安置在接收光的表面，因此大面積光電組件的整個表面對于產生電功率而言都是有效的。匯流條可以卷繞在較小面積的電池上，既與襯底接觸又與頂部電極接觸，并且由通過半導體塊的焊點固定就位。半導體塊高的橫向電阻避免了電池的短路。較小面積的電池可以用銅帶進一步連接起來，該銅帶被連接到相鄰小面積電池的匯流條和底面電極或頂部電極上。串聯的電連接也可以用導電粘合劑將一個較小電池的匯流條粘附到復蓋在上面的相鄰電池的導電襯底上的辦法來實現。

圖1是本發明使用的一個串聯光電器件的局部橫截面視圖。

圖2是多個小室沉積裝置的示意圖，這些小室可以用來制備圖1所示的串聯光電池。

圖3是大面積光電組件現有技術的頂視圖。

圖4A描繪了小面積光電池，它可以按照本發明組合成一個大面積的組件。

圖4B描繪了另一個小面積光電池，它可以按照本發明組合成一個大面積的組件。

圖5A是按照本發明的大面積組件實施例的頂視圖。

圖5B是圖5A光電組件的橫截面圖。

圖5C是圖5A光電組件的部分橫截面圖，示出了較小面積電池的電連接。

圖1示出一個如象由單獨的n-i-p型電池12a、12b和12c組成的太陽能電池這樣的n-i-p型光電器件。在最下面電池12a的下面是襯底11，它由剛性或軟性的透明玻璃或人造聚合物制成;或者由象不銹鋼、鋁、鉭、鉬、鉻這樣的金屬材料制成;或者由絕緣體內嵌入金屬顆粒制成。

電池12a、12b和12c的每一個最好由包含硅或者硅：鍺合金的薄膜半導體塊制成。每個半導體塊包括一個n型的導電半導體層20a、20b和20c;一個本征半導體層18a、18b和18c，以及一個p型導電半導體層16a、16b和16c。如圖所示，電池12b是個中間電池，如圖1所表示的，還可以附加另外的中間電池。同樣，串接的電池也可以只包含兩個電池。