專利名稱：帶有集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池串連裝置和制造方式以及用串連裝置制造的光電模型的制作方法
描述本發(fā)明涉及一個(gè)帶有集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池串連裝置。
本發(fā)明更進(jìn)一步闡述了帶有集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池串連裝置的制造方式。
本發(fā)明更進(jìn)一步闡述了用太陽(yáng)能電池串連裝置制造的光電模型。
在工業(yè)生產(chǎn)中，太陽(yáng)能電池串連裝置的制造方式的需求日益增加。特別在一些特殊光電領(lǐng)域，要求在一個(gè)層系統(tǒng)中引入半導(dǎo)體物質(zhì)并建立一個(gè)p/n過(guò)渡結(jié)。由薄層半導(dǎo)體物質(zhì)組成的電池區(qū)域或者電池以串連方式排列都是非常有意義的，這是為了能獲得更高的電壓。采用引入半導(dǎo)體方式制造太陽(yáng)能電池串連裝置中所遇到的問(wèn)題至今還沒(méi)能得到滿意的解決。
德國(guó)專利DE 10052914A1闡述了一個(gè)半導(dǎo)體系統(tǒng)的實(shí)例，其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通過(guò)在層中預(yù)先給出的位置上引入半導(dǎo)體粒子，并完全穿透該層而形成。在這些大小為幾百微米的空隙中，引入絕緣的導(dǎo)體，在這些導(dǎo)體前方用導(dǎo)電層連接固定。錯(cuò)接相連的排列通過(guò)設(shè)置導(dǎo)體橋而相互嵌套，這樣在排列過(guò)程的末端相互之間都可以分離。在分離的位置用絕緣的同時(shí)可以粘貼的材料澆注。
在德國(guó)專利DE 100 52 914 A1所描述的另外一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例中，在制造半導(dǎo)體元件系統(tǒng)時(shí)采用以下的方式，在所確定的平面上交替的引入不同類型的半導(dǎo)體元件(n-型材料和p-型材料)，在系統(tǒng)一側(cè)建立起一個(gè)正負(fù)電極交替的區(qū)域，這些電極通過(guò)一個(gè)集成的裝置連成行列狀，電極層可以向上或向下中斷。采用不同的半導(dǎo)體元件建立一個(gè)帶有不同電極的平面需要一個(gè)昂貴的過(guò)程。
本發(fā)明的目的在于，提供一個(gè)使用少量且簡(jiǎn)單的步驟來(lái)建造帶有集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池串連裝置的方式。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的在于，通過(guò)較少的且簡(jiǎn)單可行的步驟使用集成的半導(dǎo)體制造太陽(yáng)能電池的串連裝置。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的在于，提供一個(gè)帶有太陽(yáng)能電池串連裝置的光電模型。
這些任務(wù)的解決方案已經(jīng)在權(quán)利要求1、22和26的特征部分給出了。發(fā)明更有利的改進(jìn)將由附屬權(quán)利要求給出。
在符合設(shè)計(jì)要求的使用集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池串連裝置制造方法中，一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)體和球形或粒形半導(dǎo)體以一個(gè)模式引入一個(gè)絕緣的載體層中，模式要求物質(zhì)至少在載體層一側(cè)由載體層表面向外突出，并預(yù)留一個(gè)來(lái)自導(dǎo)體的寬度為B的分割線。在分割線旁的區(qū)域或者在多條線之間的區(qū)域?qū)⒂砂雽?dǎo)體填充。
在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，在載體層中預(yù)留了一個(gè)模式，在一個(gè)分割線和一個(gè)用半導(dǎo)體填充的區(qū)域之間，存在一定的距離，這樣就使得在分割線旁產(chǎn)生一條窄帶，在窄帶中可以引入一個(gè)分割面，而無(wú)需采用導(dǎo)體或半導(dǎo)體填充就可以完全分開。也可以不預(yù)留間距，而通過(guò)分離部分導(dǎo)體和/或半導(dǎo)體的方式引入分割面。
在載體層中引入的粒子可以是全金屬粒子或含涂層的基座核。
作為導(dǎo)體可以選用導(dǎo)電物質(zhì)粒子或者經(jīng)導(dǎo)電物質(zhì)涂層的粒子。在一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中選用銅作為導(dǎo)電物質(zhì)。在另一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中使用來(lái)自I-III-VI族半導(dǎo)體化合物粒子或者用I-III-VI族半導(dǎo)體化合物涂層的基座作為半導(dǎo)體，而這些粒子的成分都是半導(dǎo)體材料，這就使得每個(gè)粒子都能稱作“半導(dǎo)體”。
在一個(gè)進(jìn)一步的設(shè)計(jì)實(shí)例中，導(dǎo)體通過(guò)一條或多條紐帶連接。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，可以建立起一條不間斷的分割線，而更符合目標(biāo)的方式是將導(dǎo)體以膏體的形式引入載體層。當(dāng)載體層具有留空基體特征時(shí)時(shí)具有特殊的優(yōu)點(diǎn)的，在基體一側(cè)施加導(dǎo)電膏體，膏體通過(guò)空隙填充于基體的另一側(cè)，這就使得兩面都成為了導(dǎo)電的分割線，并穿過(guò)載體層取得聯(lián)系。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，部分半導(dǎo)體將從載體層一側(cè)被移除。這是為了揭開半導(dǎo)體平面與太陽(yáng)能電池取得聯(lián)系。在此涉及到一個(gè)后接觸層，該層位于半導(dǎo)體上方、半導(dǎo)層下下方并與之分離，因此要移除半導(dǎo)層。更進(jìn)一步要求在載體層移除了半導(dǎo)體的一側(cè)建立后接觸層，在載體層另一側(cè)建立前接觸層，前接觸層和后接觸層由導(dǎo)電材料組成。
太陽(yáng)能電池的建造根據(jù)設(shè)計(jì)要求，力求建立更多的功能層，例如鎘硫緩沖層、本身固有的氧化鋅層和/或TCO層。在一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)計(jì)實(shí)例中，在后接觸層和半導(dǎo)層旁邊導(dǎo)體包含了更進(jìn)一步的功能層，對(duì)這些層來(lái)說(shuō)同樣可以看到鎘硫緩沖層、本身固有的氧化鋅層和/或TCO層。
在接下來(lái)的步驟中，沿著導(dǎo)體所排成的行列引入兩個(gè)分割面，第一個(gè)分割面位于前接觸層中，第二個(gè)分割面位于后接觸層中。分割面位于導(dǎo)體分割線兩側(cè)，并穿過(guò)后接觸層直達(dá)載體層。
在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，由導(dǎo)體組成的行列成直線，并在兩個(gè)相對(duì)放置的載體層的邊緣之間延伸。由導(dǎo)體組成的分割線模式和在分割線之間區(qū)域放置的太陽(yáng)能電池可以自由選擇，以便可以選用可彎曲的分割線。
導(dǎo)體和半導(dǎo)體可以先鋪設(shè)在載體層上，然后再壓入其中。在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，在載體層基體預(yù)先留出的空位中引入球形或粒形粒子，粒子可以通過(guò)加熱和/或擠壓過(guò)程引入載體層。前接觸層和后接觸層可以采用PVD(物理蒸汽沉積)和/或CVD(化學(xué)蒸汽沉積)方式或其他適用于該層的方式建立。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，涂抹一種導(dǎo)電的膠體用于層與層之間的粘接。
采用符合設(shè)計(jì)要求的方式產(chǎn)生一個(gè)串連裝置，電流通過(guò)前接觸層的半導(dǎo)體區(qū)域流入導(dǎo)體分割線，接著電流從導(dǎo)體流向前接觸層的下一個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域，并由第一個(gè)分割面中斷，電流通過(guò)導(dǎo)體進(jìn)入后接觸層。通過(guò)后接觸層的電流由后接觸層中第二個(gè)分割面中斷。在導(dǎo)體分割線區(qū)域之間建立的分割面，可以作為太陽(yáng)能電池使用并與其他部分串連設(shè)置。
符合設(shè)計(jì)要求的帶有集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池串連裝置，至少包含一個(gè)絕緣的載體層，在載體層中，以一種模式引入導(dǎo)體和球狀或粒狀半導(dǎo)體，這種模式要求粒子至少在載體層一側(cè)向外突出。這種模式也預(yù)留了至少一條由導(dǎo)體組成的寬度為B的分割線，在一條導(dǎo)體行列旁邊的區(qū)域或者多個(gè)行列之間的區(qū)域，用半導(dǎo)體填充。
串連裝置更進(jìn)一步包含了一個(gè)前接觸層和一個(gè)后接觸層，后接觸層位于部分半導(dǎo)體被移除的載體層一側(cè)。沿著導(dǎo)體分割線引入兩個(gè)分割面，第一個(gè)分割面位于前接觸層，第二個(gè)分割面位于后接觸層。分割線位于導(dǎo)體行列的不同側(cè)面，并穿過(guò)后接觸層直達(dá)載體層。
串連裝置通過(guò)符合設(shè)計(jì)要求的方式制造，在載體層裝有太陽(yáng)能電池的后接觸層的一側(cè)包含至少一個(gè)球形或粒形半導(dǎo)體平面，通過(guò)這個(gè)平面在太陽(yáng)能電池后接觸層與半導(dǎo)體后接觸層之間建立直接的聯(lián)系。對(duì)于導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，涉及到一個(gè)后接觸層和半導(dǎo)涂層的基體，去除半導(dǎo)體后產(chǎn)生一個(gè)后接觸面，與太陽(yáng)能電池的后接觸面取得聯(lián)系。半導(dǎo)體在后接觸層和半導(dǎo)層附近包含更進(jìn)一步的功能層，這些層也將被去除，以便后接觸層面能自由安置。
符合設(shè)計(jì)要求的太陽(yáng)能電池串連裝置以及附帶的制造方式，其優(yōu)點(diǎn)在于太陽(yáng)能電池部分可以通過(guò)幾個(gè)處理步驟簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。所要求的導(dǎo)體通過(guò)不同的樣式和不同的方式引入，分割面的引入也通過(guò)簡(jiǎn)單的步驟進(jìn)行。
采用球形或粒形粒子時(shí)，也可以通過(guò)與半導(dǎo)體相同的方式引入，而無(wú)需發(fā)明并使用附加的方式或工具。使用膏體作為導(dǎo)體時(shí)，在載體基體上留出空間，用簡(jiǎn)單的方法產(chǎn)生兩個(gè)通過(guò)載體層相連的分割線。由于僅僅是引入導(dǎo)體，所以更進(jìn)一步附加金屬的使用是不必要的。由于對(duì)整體結(jié)構(gòu)的削弱效果很小，所以引入的分割面不會(huì)影響整體的布局。
進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)、特殊點(diǎn)以及符合要求的設(shè)計(jì)改進(jìn)將由下面的權(quán)利說(shuō)明和緊接著對(duì)于優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例的簡(jiǎn)圖給出。


圖1(a)～(c)，顯示球形半導(dǎo)體和導(dǎo)體微粒嵌入在載體層中。
圖2(a)～(c)，顯示前、后接觸層的建立。
圖3(a)～(b)，顯示符合設(shè)計(jì)要求的帶有集成半導(dǎo)體微粒的太陽(yáng)能電池串連裝置。
圖4為一個(gè)特別優(yōu)選的，由多個(gè)串連裝置組成的瓦式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例。
圖1(a)～(c)描述了，在一個(gè)絕緣載體層10中引入球形或粒形導(dǎo)體20和半導(dǎo)體30。按照要求，使用一個(gè)有彈性的塑料薄膜作為載體層。載體層最好由一個(gè)可以擠壓入導(dǎo)體的熱塑型材料組成，最好是使用聚合物，如環(huán)氧化物、聚碳酸酯、聚酯、聚氨基甲酸酯、聚丙烯酸和/或聚酰亞胺等。
嵌入的粒子涉及到帶有導(dǎo)電或半導(dǎo)電性質(zhì)的球形或粒形微粒。除了完全球形外，粒子也可以是不規(guī)則形狀的，如帶有種子型輪廓。也可以選擇方型、平行六面體或金字塔型結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體20可以選用球形或粒形導(dǎo)電物質(zhì)如金屬銅制作。在一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，導(dǎo)體以帶狀或膏狀形式引入，并形成分割線的形式半導(dǎo)體可以全部或者部分由合適的半導(dǎo)光電材料構(gòu)成。在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，半導(dǎo)材料由I-III-VI族化合物構(gòu)成，如選擇銅銦二硒化合物、銅銦二硫化合物、銅銦鎵二硒化合物或銅銦鎵二硫化合物等。在另一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例中，半導(dǎo)體由硅半導(dǎo)體組成。同時(shí)也涉及到全材料半導(dǎo)體或帶有半導(dǎo)材料涂層的基體核。
在載體層10中引入導(dǎo)體和半導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體和半導(dǎo)體至少在載體層一側(cè)由層表面向外突起。粒子可以通過(guò)散逸、播撒和/或壓制的方式引入，然后進(jìn)行擠壓。為了將粒子擠壓入載體層中可以，要先對(duì)載體層進(jìn)行加熱。粒子可以通過(guò)一個(gè)輔助工具按照一個(gè)希望的模式安置在載體層之上或在其中間放置。
在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，在預(yù)先完成載體層基體內(nèi)引入粒子，在基體上留有空隙，每個(gè)粒子都可以插入到空隙中。為了將粒子固定在載體層上，可以采用加熱和/或擠壓的過(guò)程。也可以使用一種膏體作為導(dǎo)電粒子使用，膏體在基體上所希望的區(qū)域內(nèi)引入，并被擠壓入那里的空隙。在載體層背面涂滿膏體，以便絕緣載體層的兩側(cè)建立起一道分割線，分割線通過(guò)空隙彼此相連。
導(dǎo)電粒子根據(jù)一種模式引入載體層，模式要求導(dǎo)電粒子20排列呈直線狀寬度為B的分割線。行列必須是直線形，因?yàn)橹本€所產(chǎn)生的誤差是可以忽略不計(jì)的。對(duì)于特殊的需要來(lái)說(shuō)，要求單個(gè)太陽(yáng)能電池之間采用其他幾何形狀的界線，可以選擇另外的導(dǎo)體行列走向，如可彎曲的分割線等。
導(dǎo)體分割線在兩個(gè)相對(duì)放置的載體層10邊緣之間延伸。導(dǎo)體行列寬度大約為B＝10μm～3mm，具體根據(jù)所使用的導(dǎo)體尺寸如通過(guò)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體平均尺寸給出。在一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，分割線寬度在10μm～30μm之間。導(dǎo)電粒子采用球形或粒形微粒，分割線寬度根據(jù)所使用微粒的直徑確定。分割線寬度也可以通過(guò)導(dǎo)電粒子的一個(gè)或多個(gè)直徑確定，特別選用10μm～500μm之間的范圍。
根據(jù)理想的寬度連接太陽(yáng)能電池時(shí)，載體層通過(guò)多行導(dǎo)體分割成相應(yīng)的寬度。在分割線旁的區(qū)域或者在多條分割線之間的區(qū)域用半導(dǎo)體填充。太陽(yáng)能電池的寬度大小大約限定在1mm～3cm之間。在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，太陽(yáng)能電池的寬度在3～5mm之間。帶有一個(gè)如此構(gòu)造的串連裝置的載體層寬度大約在5～30cm，由多個(gè)串連太陽(yáng)能電池組成的帶形結(jié)構(gòu)其寬度大約在10cm。
圖2(a)～(c)描繪的是用于制造帶有集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池的層的建造。在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，第一步將載體層10一側(cè)的材料去除到僅剩一層的厚度，部分被引入的粒子也同時(shí)被去除。被去除的粒子區(qū)域，在圖2(a)中通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)體和半導(dǎo)體虛線輪廓描述。載體層的去除可以發(fā)生在向載體層這側(cè)引入后接觸層50之前。
在另一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例中，引入的半導(dǎo)體向載體層一側(cè)突出，這些突出的部分將被去除，而無(wú)需同時(shí)去除載體層。導(dǎo)電粒子，半導(dǎo)體和/或載體層的去除能夠通過(guò)機(jī)械加工方式如打磨、拋光，化學(xué)方式如腐蝕、光電作用或者引入熱量如通過(guò)一定波長(zhǎng)/波長(zhǎng)范圍的激光和/或輻射或其他熱力學(xué)方式進(jìn)行。
去除的方式取決于所使用半導(dǎo)體材料。如果使用球形或粒形帶有后接觸層和半導(dǎo)涂層的基體核，為了與太陽(yáng)能電池的后接觸層取得聯(lián)系，去除載體層時(shí)要求直到撥開粒子后接觸層為止。在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，半導(dǎo)體涉及到玻璃的基體核，這個(gè)基體核帶有鉬元素后接觸層以及一個(gè)半導(dǎo)涂層。在這種狀況下，載體層的去除要求只撥開粒子的鉬金屬層。
移除更進(jìn)一步取決于，是否所有半導(dǎo)體在載體層中具有同樣的深度。半導(dǎo)體嵌入深度的不同或者粒子大小的改變，都有可能導(dǎo)致不是所有半導(dǎo)體都能精確地去除到其后接觸層位置。
在進(jìn)一步的步驟中，在載體層10去除部分半導(dǎo)體的一側(cè)引入后接觸層50。使用導(dǎo)體材料如金屬作為后接觸層材料。也可以使用透明傳導(dǎo)氧化物(TCO)或者若干聚合物材料。特別適用的材料如用環(huán)氧樹脂、聚氨基甲酸酯、和/或聚酰亞胺，添加相應(yīng)的導(dǎo)電粒子如碳、銦、鎳、鉬、鐵、鉻鎳合金、銀、鋁和/或相應(yīng)的合金、氧化物構(gòu)成。進(jìn)一步可能采用本身固有導(dǎo)電能力的聚合物。比如來(lái)自PANis類的聚合物。后接觸層使用PVD方式如噴鍍和氣相噴鍍或CVD方式如PE-CVD或MO-CVD或其他與后接觸材料相適應(yīng)的種類與方式構(gòu)造。
在進(jìn)一步的步驟中，導(dǎo)電的前接觸層40從載體層沒(méi)有進(jìn)行粒子加工的一側(cè)分離。這個(gè)過(guò)程同樣可以使用PVD、CVD方式或其他與前接觸層材料相適應(yīng)的方式進(jìn)行。作為前接觸層材料，可以使用不同的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)，如摻鋁氧化鋅(ZnO:Al)(也稱AZO)，銦氧化鋅(ITO)或摻氟氧化硒(SnO2:F)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，使用一個(gè)透明的前接觸層，它的傳輸應(yīng)適合于每一個(gè)半導(dǎo)體。
在前和/或后接觸層分離前后，可以分離其他的功能層，如鎘硫緩沖層固有的氧化鋅層或TCO層。在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，功能層已經(jīng)與使用的半導(dǎo)體分離，所以在建造太陽(yáng)能電池時(shí)不必再次進(jìn)行分離。
作為接下來(lái)的主要步驟，如在圖3(a)中描述的那樣，沿著導(dǎo)電粒子行列引入兩個(gè)分割面60和61。分割面60位于前接觸層40中，分割面61位于后接觸層中，分割面位于導(dǎo)電粒子20行列的不同側(cè)面。分割面可以通過(guò)剪切、刻鑿、腐蝕、引入熱能如激光和/或光電印刷過(guò)程引入。
在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，為了最大限度與太陽(yáng)能電池串連裝置的表面接觸，所產(chǎn)生的分割面用一個(gè)絕緣材料填充。這個(gè)步驟是可選擇的，因?yàn)榍昂蠼佑|層的厚度在微米范圍的原因，所以要求的分割面60；61的深度非常的淺。
當(dāng)所有分離和分割過(guò)程結(jié)束之后，所產(chǎn)生的帶有集成半導(dǎo)體的層就描繪出一個(gè)太陽(yáng)能電池的串連裝置結(jié)構(gòu)，在其中可以安裝一個(gè)光電模型。根據(jù)設(shè)形式，光電模型包含一個(gè)或多個(gè)串連裝置。在圖3(b)中所產(chǎn)生的電流走向通過(guò)箭頭的走向表明。在所描述的設(shè)計(jì)實(shí)例中，負(fù)極前接觸在上，正極后接觸在下。電流通過(guò)半導(dǎo)體30進(jìn)入在導(dǎo)電粒子20中的前接觸層，并從那里進(jìn)入后接觸層50，其他電流在第一個(gè)分割面60已經(jīng)中斷。電流通過(guò)后接觸層50在第二個(gè)分割面61中斷。
在一個(gè)特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)實(shí)例中，這種樣式的串連裝置與至少一個(gè)相應(yīng)的串連裝置連接成一個(gè)大型模塊。單個(gè)的串連裝置呈帶狀，寬度大約為5～30cm，如此構(gòu)建的子模塊以瓦狀結(jié)構(gòu)相互放置，具體形狀在圖4中描述。這樣使得后接觸層位于前接觸層之上，另一方面單獨(dú)的模塊得以如此串連連接。前后接觸層之間的聯(lián)系可以通過(guò)諸如導(dǎo)電膠如銀的環(huán)氧化物等實(shí)現(xiàn)。
參考符號(hào)列表10 載體層，塑膠薄膜20 導(dǎo)電粒子，導(dǎo)體21 分割線30 半導(dǎo)體，球形或粒形40 前接觸層50 后接觸層60，61 分割面
權(quán)利要求
1.帶有集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池串連裝置的制造方式，其特征在于—在一個(gè)絕緣載體層(10)中，引入一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電粒子(20)模型，導(dǎo)電粒子(20)至少在載體層的一側(cè)突出于載體層表面，模型至少預(yù)留一個(gè)寬度為B的分割線(21)區(qū)域，分割線由一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電粒子(20)構(gòu)成；—在絕緣載體層(10)中按照以下模式引入更多球狀或粒狀半導(dǎo)體(30)，該模式是，半導(dǎo)體(30)至少在載體層一側(cè)向載體層表面外突出；并且這種模式計(jì)劃，在一條由導(dǎo)電粒子(20)組成的分割線(21)旁或多條分割線(21)之間用半導(dǎo)體(30)填充；—在載體層(10)一側(cè)，移除部分的半導(dǎo)體(30)結(jié)構(gòu)；—在載體層(10)上清除了部分半導(dǎo)體(30)的一側(cè)，引入導(dǎo)電的后接觸層(50)；—在載體層(10)上沒(méi)有移除半導(dǎo)體的一側(cè)，引入導(dǎo)電的前接觸層(40)；—沿著導(dǎo)體(20)的分割線(21)引入兩個(gè)分割面(60，61)，第一個(gè)分割面(60)位于前接觸層(40)中，第二個(gè)分割面(61)位于后接觸層中；分割面位于分割線(21)不同的側(cè)面，分割面(60，61)穿過(guò)后接觸層(50)直達(dá)載體層(10)。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，模型計(jì)劃在導(dǎo)電粒子(20)組成的分割線(21)之間和在分割線(21)旁邊用半導(dǎo)體(30)填充的區(qū)域預(yù)留一個(gè)間距。
3.如權(quán)利要求1和2之一或兩個(gè)所述方法，其特征在于，球形或粒形半導(dǎo)體(30)由一個(gè)基體核組成，基體核至少由一個(gè)后接觸層核一個(gè)在此之上放置的半導(dǎo)層涂層而成。
4.如權(quán)利要求3所述的方式，其特征在于，球形或粒形半導(dǎo)體(30)由進(jìn)一步的功能層組成。
5.如權(quán)利要求4所述的方式，其特征在于，球形或粒形半導(dǎo)體(30)由一個(gè)鎘硫緩沖層組成。
6.如權(quán)利要求4和5之一或兩個(gè)所述方法，其特征在于，球形或粒形半導(dǎo)體(30)由一個(gè)本身固有的氧化鋅層組成。
7.如權(quán)利要求4到6中之一或多個(gè)所述方法，其特征在于，球形或粒形半導(dǎo)體(30)由一個(gè)透明氧化物層(TCO)組成。
8.如權(quán)利要求3到7所述方式，其特征在于，部分半導(dǎo)體(30)被去除，直到半導(dǎo)體(30)的后接觸層空置出為止。
9.如上述一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，半導(dǎo)體(30)部分被移除的同時(shí)，部分導(dǎo)電粒子(20)也被移除。
10.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，半導(dǎo)體(30)部分被移除的同時(shí)，部分載體層(10)也被移除。
11.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，在前接觸層(40)和后接觸層(50)旁，進(jìn)一步的功能層被分離。
12.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)和/或半導(dǎo)體(30)通過(guò)散逸、播撒和/或壓制的方式沉淀于載體層(10)之上，并由此引入載體層之中。
13.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，更多的導(dǎo)電粒子(20)以球狀或粒狀粒子形式存在于載體層(10)中。
14.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，更多的導(dǎo)電粒子(20)以帶狀形式引入載體層(10)中。
15.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，更多的導(dǎo)電粒子(20)以膏狀形式引入載體層(10)中。
16.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)和/或半導(dǎo)體(30)通過(guò)一種輔助設(shè)施組成一種模型，粒子(20，30)與輔助設(shè)施一起安放在載體層內(nèi)。
17.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，載體層(10)是一個(gè)帶有空位的基體，在空位中可以引入粒子(20，30)。
18.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，粒子(20，30)通過(guò)加熱和/或擠壓過(guò)程引入載體層(10)之中。
19.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)組成的分割線(21)呈直線狀。
20.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)組成的分割線(21)在兩個(gè)相對(duì)的載體層(10)邊緣延伸。
21.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，粒子(20，30)和/或載體層(10)的移除通過(guò)研磨、拋光、腐蝕、引入熱能和/或光電印刷過(guò)程實(shí)現(xiàn)。
22.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，后接觸層(50)和前接觸層(40)通過(guò)PVD、CVD或者其他特定的方式各自與其他涂層分離。
23.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，分割面(60，61)通過(guò)諸如剪切、刻鑿、腐蝕、引入熱能和/或光電印刷過(guò)程引入。
24.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，分割線(21)寬度大約為B＝10μm～3mm，特別選用10μm～500μm之間的范圍。
25.如以上一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求所述的方式，其特征在于，兩條分割線(21)間的距離大約在1mm～3cm，特別選用3mm～5mm之間的范圍。
26.用集成的半導(dǎo)體組成的太陽(yáng)能電池串連裝置，其特征在于，串連裝置至少擁有下列的特征—在一個(gè)絕緣的載體層(10)中以以下模型引入一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電粒子(20)，該模型是導(dǎo)電粒子(20)至少在載體層一側(cè)向載體層表面突出，并且分割線(21)預(yù)留寬度為B，并由一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電粒子(20)構(gòu)成；—在絕緣載體層(10)中有更多球形或粒形半導(dǎo)體(30)，半導(dǎo)體(30)至少在載體層一側(cè)向載體層表面突出，并且計(jì)劃，在一條分割線(21)旁或多條分割線(21)之間的區(qū)域由半導(dǎo)體(30)填充；—在載體層(10)一側(cè)，存在一個(gè)導(dǎo)電的前接觸層(40)，粒子(20，30)由該層內(nèi)突出；—在載體層一側(cè)，存在一個(gè)導(dǎo)電的后接觸層(50)，與前接觸層(40)相對(duì)安置；—沿著由導(dǎo)體(20)組成的行列引入兩個(gè)分割面(60，61)，第一個(gè)分割面(60)位于前接觸層(40)中，第二個(gè)分割面(61)位于后接觸層中；分割面位于由導(dǎo)體(20)組成的行列的不同側(cè)面，分割面(60，61)穿過(guò)后接觸層(50)直達(dá)載體層(10)。
27.如權(quán)利要26所述的串連裝置，其特征在于，采用權(quán)利要求1到25所述一個(gè)或者多個(gè)方式制造。
28.如權(quán)利要求26和27之一或兩個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，模型計(jì)劃，在由導(dǎo)電粒子(20)組成的分割線(21)之間或在分割線(21)旁邊用半導(dǎo)體(30)填充的區(qū)域，保留一個(gè)間距。
29.如權(quán)利要求26到28中之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，載體層(10)由一個(gè)熱塑型材料構(gòu)成。
30.如權(quán)利要求26到29中之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，載體層(10)由一種聚合物構(gòu)成，聚合物主要成分可以是環(huán)氧化物、聚氨基甲酸酯、聚丙稀酸酯、聚碳酸酯、聚酯和/或聚酰亞胺。
31.如權(quán)利要求26到30中一個(gè)或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)通過(guò)一個(gè)膏體連接。
32.如權(quán)利要求26到31中一個(gè)或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)通過(guò)一根帶子連接。
33.如權(quán)利要求26到32中一個(gè)或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)通過(guò)一個(gè)球形或粒形粒子構(gòu)成。
34.如權(quán)利要求33所述的串連裝置，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)完全由導(dǎo)電的物質(zhì)構(gòu)成，或者導(dǎo)電粒子(20)由一個(gè)帶有導(dǎo)電涂層的基體構(gòu)成。
35.如權(quán)利要求34所述的串連裝置，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)完全由金屬銅構(gòu)成。
36.如權(quán)利要求34所述的串連裝置，其特征在于，導(dǎo)電粒子(20)完全金屬銅構(gòu)成，或者導(dǎo)電粒子(20)由一個(gè)帶銅涂層的基體構(gòu)成。
37.如權(quán)利要求26到36之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)全部由半導(dǎo)體材料組成或半導(dǎo)體(30)由一個(gè)帶有半導(dǎo)體物質(zhì)涂層的基體組成。
38.如權(quán)利要求37所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)完全由I-III-VI族半導(dǎo)體化合物組成。
39.如權(quán)利要求37所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)由一個(gè)球形或粒形基體核組成，基體核用I-III-VI族半導(dǎo)體化合物涂層。
40.如權(quán)利要求38和39之一或兩個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)材料由I-III-VI族化合物構(gòu)成，如選擇銅銦二硒化合物、銅銦二硫化合物、銅銦鎵二硒化合物或銅銦鎵二硫化合物等。
41.如權(quán)利要求26到40之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)由一個(gè)帶有導(dǎo)電后接觸層并用半導(dǎo)層涂層的基體核組成。
42.如權(quán)利要求41所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)由基座核組成，基座核至少由一個(gè)導(dǎo)電的鉬元素后接觸層和一個(gè)在接觸層上由I-III-VI族半導(dǎo)體化合物組成的半導(dǎo)體層電鍍而成。
43.如權(quán)利要求41和42之一或兩個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)包含進(jìn)一步的功能層。
44.如權(quán)利要求43所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)包含鎘硫緩沖層。
45.如權(quán)利要求43和44之一或兩個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)包含一個(gè)固有的氧化鋅層。
46.如權(quán)利要求43和45之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)包含一個(gè)透明傳導(dǎo)氧化物層(TCO)。
47.如權(quán)利要求41到46之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，半導(dǎo)體(30)中至少一個(gè)在載體層(10)安置太陽(yáng)能電池的后接觸層(50)的一側(cè)上，包含一個(gè)平面，通過(guò)這個(gè)平面在太陽(yáng)能電池的后接觸層(50)和半導(dǎo)體(30)的后接觸層之間產(chǎn)生直接的聯(lián)系。
48.如權(quán)利要求26到47之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，由導(dǎo)電粒子(20)引出的分割線(21)成直線狀。
49.如權(quán)利要求26到48之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，由導(dǎo)電粒子(20)引出的分割線(21)在兩個(gè)相對(duì)放置的載體層(10)的邊緣之間延伸。
50.如權(quán)利要求26到49之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，分割線(21)寬度為B＝10μm～3mm，特別選用10μm～500μm之間的范圍。
51.如權(quán)利要求26到50之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，分割線(21)間距為1mm～3cm，特別選用3mm～5mm之間的范圍。
52.如權(quán)利要求26到51之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，前接觸層(40)由一種導(dǎo)電材料組成。
53.如權(quán)利要求52所述的串連裝置，其特征在于，前接觸層(40)由一個(gè)透明傳導(dǎo)氧化物層(TCO)構(gòu)成。
54.如權(quán)利要求26到53之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，后接觸層(50)由一種導(dǎo)電材料組成。
55.如權(quán)利要求54所述的串連裝置，其特征在于，后接觸層(50)由一個(gè)透明傳導(dǎo)氧化物層(TCO)或一種具有導(dǎo)電能力的聚合物構(gòu)成。
56.如權(quán)利要求55所述的串連裝置，其特征在于，后接觸層(50)由一種聚合物如環(huán)氧樹脂、聚氨基甲酸酯、和/或聚酰亞胺，添加導(dǎo)電粒子如碳、鋼、鎳、銀、鉬、鐵、鉻鎳合金、鋁和/或相應(yīng)的合金、氧化物構(gòu)成。
57.如權(quán)利要求54所述的串連裝置，其特征在于，后接觸層(50)由一種本身固有導(dǎo)電能力的聚合物構(gòu)成。
58.如權(quán)利要求57所述的串連裝置，其特征在于，后接觸層(50)由一個(gè)PANis類聚合物構(gòu)成。
59.如權(quán)利要求26到58之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，在前接觸層(40)和后接觸層(50)之外，串連裝置還包含進(jìn)一步的功能層。
60.如權(quán)利要求26到59之一或多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，分割面(60，61)由一種絕緣材料填充。
61.如權(quán)利要求26到60中一個(gè)或者多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，串連裝置成帶狀結(jié)構(gòu)。
62.如權(quán)利要求26到61中一個(gè)或者多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，串連裝置寬度在5～30cm之間，特別選用大約10cm的寬度。
63.如權(quán)利要求26到62中一個(gè)或者多個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，通過(guò)后接觸層(50)與另外一個(gè)串連裝置的前接觸層的聯(lián)系將串連裝置相互連接起來(lái)。
64.如權(quán)利要求63所述的串連裝置，其特征在于，通過(guò)后接觸層(50)與另外一個(gè)串連裝置的前接觸層的聯(lián)系或者前接觸層(40)與另外一個(gè)串連裝置的后接觸層的聯(lián)系，串連裝置至少與另外一個(gè)串連裝置相連接。
65.如權(quán)利要求63到64中一個(gè)或者兩個(gè)所述的串連裝置，其特征在于，后接觸層(50)通過(guò)導(dǎo)電膠與另外一個(gè)串連裝置的前接觸層相連。
66.光電模型，其特征在于，包含如權(quán)利要求26到65中一個(gè)或多個(gè)所述的串連裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)帶有集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池串連裝置的制造方法，一個(gè)由此制造的串連裝置以及一個(gè)光電模型，模型至少包含一個(gè)串連裝置。制造方法顯示，在一個(gè)絕緣的載體層中，根據(jù)一個(gè)模型引入導(dǎo)體(20)和半導(dǎo)體(30)，模型至少預(yù)留一個(gè)來(lái)自導(dǎo)體的分割線(21)。在導(dǎo)體(20)附近區(qū)域裝入半導(dǎo)體(30)。部分半導(dǎo)體被移除，載體層在這一側(cè)用后接觸層(50)鍍層，例如將半導(dǎo)體的后接觸層移除后用太陽(yáng)能電池的后接觸層(50)進(jìn)行聯(lián)系。載體層(10)的另一側(cè)裝備前接觸層。通過(guò)引入兩個(gè)沿著導(dǎo)體行形成的分割面，電池在導(dǎo)體行列之間實(shí)行串連連接，使電流得以通過(guò)相連的帶有集成半導(dǎo)體的太陽(yáng)能電池。單個(gè)的串連裝置可以通過(guò)用后接觸層與前接觸層相連的方式，彼此相連并保持聯(lián)系。
文檔編號(hào)H01L31/042GK1856882SQ200480027853
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
發(fā)明者沃克爾·戈耶, 帕特里克·卡斯 申請(qǐng)人:紹于騰玻璃集團(tuán)公司