專(zhuān)利名稱(chēng)：光伏模塊的并聯(lián)互連接的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏設(shè)備。
背景技術(shù)：
光伏模塊通常用于互連接的子模塊的陣列中。每個(gè)子模塊包括通常串聯(lián)連接的各 個(gè)太陽(yáng)能電池。通過(guò)在剛性或柔性基底或上基底(superstrates)上沉積多個(gè)半導(dǎo)體或有 機(jī)薄膜來(lái)形成薄膜光伏模塊。通過(guò)太陽(yáng)能電池材料和基底之間的導(dǎo)電基底材料或附加導(dǎo)電 層(例如，透明導(dǎo)電層)來(lái)設(shè)置與基底側(cè)上的太陽(yáng)能電池材料的電連接。

發(fā)明內(nèi)容
光伏系統(tǒng)可包括位于基底上的透明導(dǎo)電層、并聯(lián)連接并通過(guò)共享電池與透明導(dǎo)電 層接觸的第一子模塊和第二子模塊，第一子模塊具有包括第一溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其 中，第一溝槽圖案是串連連接的光伏電池的圖案，串連中的最后一個(gè)電池是共享電池。第二 子模塊可具有包括第二溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其中，第二溝槽圖案是第一溝槽圖案的鏡 像，所述鏡像具有關(guān)于共享電池的對(duì)稱(chēng)性。 在一些情況下，所述的系統(tǒng)可包括包括一個(gè)或多個(gè)溝槽深度的溝槽圖案。溝槽圖
案可包括具有基本延伸穿過(guò)一個(gè)層的深度的溝槽。溝槽圖案可包括具有基本延伸穿過(guò)兩個(gè)
層的深度的溝槽。溝槽圖案可包括具有基本延伸穿過(guò)三個(gè)層的深度的溝槽。 可通過(guò)激光燒蝕、激光劃線、化學(xué)濕蝕刻或干蝕刻來(lái)形成溝槽圖案。溝槽圖案的劃
線之間具有固定間隔。 在一些情況下，所述的系統(tǒng)可包括位于共享電池上的金屬層。共享電池可被透明 導(dǎo)電層和金屬層之間的電接觸件從側(cè)面包圍。共享電池可位于第一子模塊和第二子模塊之 間的中部。 在一些情況下，光伏電池可包括絕緣體。絕緣體可以是電介質(zhì)材料、大氣或真空。 絕緣體可位于串連連接的光伏電池之間的固定位置。 光伏電池可包括第一半導(dǎo)體材料。在一些情況下，光伏電池可包括位于第一半導(dǎo) 體材料上的第二半導(dǎo)體材料。第一半導(dǎo)體材料可以是CdS。第二半導(dǎo)體材料可以是CdTe。 所述基底可以是玻璃。 在一些情況下，光伏系統(tǒng)可包括第一子模塊，第一子模塊包括20個(gè)以上的電池。
第一子模塊可包括40個(gè)以上的電池。第一子模塊可包括80個(gè)以上的電池。
—種制造系統(tǒng)的方法，可包括在基底上設(shè)置透明導(dǎo)電層；通過(guò)共享電池使第一
子模塊和第二子模塊與透明導(dǎo)電層接觸，第一子模塊和第二子模塊并聯(lián)連接，第一子模塊
具有包括第一溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其中，第一溝槽圖案是串連連接的光伏電池的圖案，串連中的最后一個(gè)電池是共享電池。 —種光伏結(jié)構(gòu)，可包括半導(dǎo)體層，位于透明導(dǎo)電層上，所述半導(dǎo)體層具有形成電 池的劃線圖案；金屬層，位于電池上；兩個(gè)電接觸件，位于透明導(dǎo)電層和金屬層之間。第一 電接觸件可位于電池的一側(cè)，第二電接觸件可位于電池的相對(duì)的另一側(cè)。第一電接觸件或 第二電接觸件的長(zhǎng)度均可跨過(guò)半導(dǎo)體層的長(zhǎng)度并且一端與透明導(dǎo)電層接觸?？蛇x地，第一 電接觸件和第二電接觸件的長(zhǎng)度均可跨過(guò)半導(dǎo)體層的長(zhǎng)度并且一端與透明導(dǎo)電層接觸。
—種形成光伏結(jié)構(gòu)的方法，可包括在透明導(dǎo)電層上沉積半導(dǎo)體層；對(duì)半導(dǎo)體層 進(jìn)行劃線以形成電池，所述電池包括由兩個(gè)并聯(lián)連接的子模塊共享的半導(dǎo)體材料；使所述 電池金屬化。 —種形成光伏結(jié)構(gòu)的方法，可包括在透明導(dǎo)電層上沉積半導(dǎo)體層；對(duì)半導(dǎo)體層 進(jìn)行劃線以形成電池；在電池上設(shè)置金屬層；在透明導(dǎo)電層和金屬層之間形成兩個(gè)電接觸 件。 在附圖和下面的描述中闡述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。另外的特點(diǎn)、目的和優(yōu)點(diǎn) 通過(guò)描述、附圖和權(quán)利要求將會(huì)變得清楚。


圖1是光伏系統(tǒng)的示意圖。
圖2是光伏結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
通常，光伏系統(tǒng)包括幾個(gè)模塊。模塊包括兩個(gè)或更多個(gè)并聯(lián)的子模塊。子模塊包 括串連的單個(gè)電池(cell)。光伏模塊可以用在多個(gè)相互連接的模塊的陣列。
參照?qǐng)Dl，光伏系統(tǒng)可包括光伏模塊10，光伏模塊10由并聯(lián)連接的第一子模塊10a 和第二子模塊10b形成。每個(gè)子模塊包括通常串聯(lián)連接的單個(gè)光伏電池10c。光伏系統(tǒng)可 包括位于基底14上的透明導(dǎo)電層11，以及并聯(lián)連接并通過(guò)共享電池15與透明導(dǎo)電層11接 觸的第一子模塊和第二子模塊。子模塊可包括位于整個(gè)基底14上的半導(dǎo)體層12。光伏電 池可以被劃線以形成溝槽18?？梢酝ㄟ^(guò)多個(gè)劃線來(lái)形成溝槽圖案。溝槽圖案在劃線之間具 有固定間隔。系統(tǒng)可包括具有一個(gè)或多個(gè)溝槽深度的溝槽圖案。溝槽圖案可包括具有基本 延伸穿過(guò)一個(gè)層的深度的溝槽。溝槽圖案可包括具有基本延伸穿過(guò)兩個(gè)層的深度的溝槽。 溝槽圖案可包括具有基本延伸穿過(guò)三個(gè)層的深度的溝槽?？赏ㄟ^(guò)例如激光燒蝕、激光劃線、 化學(xué)濕蝕刻或干蝕刻技術(shù)來(lái)形成溝槽圖案。 繼續(xù)參照?qǐng)Dl，第一子模塊可具有包括第一溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其中，第一溝 槽圖案是串聯(lián)連接的光伏電池10c的圖案，并且串聯(lián)的最后一個(gè)電池是共享電池15。第二 子模塊可具有包括第二溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其中，第二溝槽圖案是第一溝槽圖案的鏡 像，所述鏡像具有關(guān)于共享電池的對(duì)稱(chēng)性。光伏電池可包括絕緣體17。絕緣體17可以是電 介質(zhì)材料、大氣或真空。絕緣體可以位于串聯(lián)連接的光伏電池之間的固定位置。絕緣體可 以穿透半導(dǎo)體材料、透明導(dǎo)電層或兩者。絕緣體的長(zhǎng)度可跨過(guò)半導(dǎo)體材料和透明導(dǎo)電層兩 者的長(zhǎng)度。光伏系統(tǒng)可包括金屬層13。金屬層可具有覆蓋共享電池的區(qū)域16。透明導(dǎo)電 層和金屬層之間的兩個(gè)電接觸件16a和16b可以位 共享電池兩側(cè)。共享電池可以位于第一子模塊和第二子模塊之間的中部。 參照?qǐng)D2，光伏結(jié)構(gòu)20可以包括位于透明導(dǎo)電層21上的半導(dǎo)體層22(半導(dǎo)體層 22具有形成電池25的劃線圖案)、位于電池25上的金屬層26、以及位于透明導(dǎo)電層21和 金屬層26之間的兩個(gè)電接觸件26a和26b。第一電接觸件26a可以位于電池25的一側(cè)，第 二電接觸件26b可以位于電池25的相對(duì)的另一側(cè)。第一或第二電接觸件的劃線的長(zhǎng)度可 以跨過(guò)半導(dǎo)體層的長(zhǎng)度并且一端接觸透明導(dǎo)電層。第一或第二電接觸件可以穿透半導(dǎo)體層 并接觸透明導(dǎo)電層。第一或第二電接觸件可以具有跨過(guò)沉積在透明導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層的 長(zhǎng)度的劃線(scribe)的長(zhǎng)度，從而電接觸件的一端29位于透明導(dǎo)電層上。作為選擇，第一 和第二電接觸件的劃線的長(zhǎng)度分別跨過(guò)沉積在透明導(dǎo)電層上的半導(dǎo)體層的長(zhǎng)度，并且一端 接觸透明導(dǎo)電層。 根據(jù)其它方法，子模塊已經(jīng)通過(guò)電總線(electrical bus line)(例如，具有壓敏 膠(pressure sensitive adhesive)的金屬帶)并聯(lián)連接，所述電總線允許所述金屬帶和 下層(underlying)材料和/和焊接的金屬導(dǎo)體(例如，線狀導(dǎo)體或帶狀導(dǎo)體)之間的電接 觸。傳統(tǒng)上，在模塊內(nèi)，通過(guò)焊接或其他類(lèi)似的技術(shù)將模塊的電連接的正負(fù)極與連接子模塊 的電總線網(wǎng)絡(luò)電接觸。 通過(guò)其他系統(tǒng)，每個(gè)子模塊都具有正極接觸件和負(fù)極接觸件，串聯(lián)中的最后一個(gè) 電池用于提供與導(dǎo)電基底或透明導(dǎo)電層的電接觸。提供所述電接觸的串聯(lián)中的最后的電池 被電短路，因此，不產(chǎn)生電能，結(jié)果減小了模塊的總體效率。此外，通過(guò)絕緣帶(electrical t即e)、焊絲、焊盤(pán)、導(dǎo)電涂料、絲網(wǎng)印刷、總線帶(bus tape)或其他絕緣和金屬沉積來(lái)連接
子模塊增加了制造成本、時(shí)間和復(fù)雜性。這也導(dǎo)致光伏模塊的可靠性降低。 通過(guò)這里描述的方法獲得的圖1和圖2中示出的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)可減少或避免每個(gè)
子模塊單獨(dú)接觸透明導(dǎo)電層或?qū)щ娀椎倪@種需要。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這獲得了更好的模
塊效率，更低的成本和更高的可靠性?？赏ㄟ^(guò)使如圖l所示的兩個(gè)子模塊共享與基底上的
透明導(dǎo)電層的接觸來(lái)使得這兩個(gè)子模塊的并聯(lián)互連接。第一子模塊和第二子模塊可并聯(lián)連
接，并通過(guò)共享電池接觸透明導(dǎo)電層。第一子模塊可具有包括第一溝槽圖案的電接觸區(qū)域，
其中，第一溝槽圖案是串聯(lián)連接的光伏電池的圖案，串聯(lián)中的最后一個(gè)電池是共享電池。第
二子模塊可以具有包括第二溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其中，第二溝槽圖案是第一溝槽圖案
的鏡像圖像，所述鏡像圖像具有關(guān)于共享電池的對(duì)稱(chēng)性。可以將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于任何數(shù)量
N(其中，N是大于1的自然數(shù))的子模塊。模塊的輸出電壓會(huì)隨著N成比例降低。這提供
了控制模塊的輸出電壓的能力，以最優(yōu)化地滿足太陽(yáng)能陣列系統(tǒng)的需要。 該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)包括降低的系統(tǒng)平衡(BOS)成本、減少的處理時(shí)間、降低的復(fù)雜性、
增加的模塊效率和更高的可靠性。該結(jié)構(gòu)使得每個(gè)模塊的電壓降低，而不降低每個(gè)模塊的
輸出功率。每個(gè)模塊的電壓降低，使得在太陽(yáng)能陣列中能夠在每個(gè)串聯(lián)連接的模塊串中存
在更多個(gè)模塊。這減少了每個(gè)太陽(yáng)能陣列中的串聯(lián)連接的模塊串的數(shù)量，這顯著降低了成
本。模塊的效率增加還因?yàn)椴荒芴峁┡c子模塊電接觸的主動(dòng)區(qū)更小。最后，由于在子模塊
內(nèi)單個(gè)電池的串聯(lián)連接共同創(chuàng)建了共享的接觸，該接觸隨著各個(gè)電池之間的串連連接而形
成。這消除了與例如通過(guò)附加的電總線使子模塊互連接相關(guān)聯(lián)的復(fù)雜性、成本、以及與潛在
的可靠性問(wèn)題。 模塊的總的輸出電流是每個(gè)子模塊的電流之和。因此，通過(guò)系統(tǒng)需求確定模塊內(nèi)子模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通常，通過(guò)在剛性或柔性基底或上基底上沉積多個(gè)半導(dǎo)體或有機(jī)半導(dǎo) 體來(lái)形成光伏模塊。如果入射到模塊上的光穿過(guò)用于半導(dǎo)體或有機(jī)膜沉積的透明基底，則 通常使用術(shù)語(yǔ)上基底?？赏ㄟ^(guò)太陽(yáng)能電池材料和基底(諸如透明導(dǎo)電層或透明導(dǎo)電氧化物 (TC0))之間的導(dǎo)電基底材料或?qū)щ妼觼?lái)提供與基底側(cè)的太陽(yáng)電池材料的電連接。對(duì)于上基 底，例如，可通過(guò)圖案化的金屬層和/或TCO，來(lái)提供太陽(yáng)能電池材料的基底側(cè)上的電連接。
半導(dǎo)體材料的沉積可形成半導(dǎo)體層，半導(dǎo)體層可被處理為用于提高層的電特性和 光特性，然后被劃線為單個(gè)太陽(yáng)能電池。通過(guò)劃線可形成各種等級(jí)的溝槽。例如，可通過(guò)激 光燒蝕、激光劃線、化學(xué)濕蝕刻或干蝕刻技術(shù)來(lái)執(zhí)行劃線。 光伏電池可包括第一半導(dǎo)體材料上的第二半導(dǎo)體材料。第一半導(dǎo)體材料可以是 CdS。第二半導(dǎo)體材料可以是CdTe。基底可以是玻璃。光伏電池可以是子模塊的一部分，子 模塊包括50個(gè)以上的電池。子模塊還可包括80個(gè)以上的電池。子模塊還可包括100個(gè)以 上的電池。 制造系統(tǒng)的方法可包括在基底上提供透明導(dǎo)電層；通過(guò)共享電池使第一子模塊 和第二子模塊與透明導(dǎo)電層接觸，第一子模塊和第二子模塊并聯(lián)連接，第一子模塊具有包 括第一溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其中，第一溝槽圖案是串聯(lián)連接的光伏電池的圖案，串聯(lián)中 的最后一個(gè)電池是共享電池。 形成光伏結(jié)構(gòu)的方法可包括在整個(gè)透明導(dǎo)電層上沉積半導(dǎo)體層；對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn) 行劃線以形成電池，所述電池包括被兩個(gè)并聯(lián)連接的子模塊共享的半導(dǎo)體材料；以及使所 述電池金屬化(metallizing)。 形成光伏結(jié)構(gòu)的方法可包括在整個(gè)透明導(dǎo)電層上形成半導(dǎo)體層；對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn) 行劃線以形成電池；在整個(gè)電池上鋪設(shè)金屬層并在透明導(dǎo)電層和金屬層之間形成兩個(gè)電接 觸件。 在該系統(tǒng)中，可通過(guò)沉積在玻璃基底上的一系列的半導(dǎo)體材料的層來(lái)構(gòu)造光伏電 池。在常見(jiàn)的光伏電池的示例中，多個(gè)層可包括底層(即透明導(dǎo)電層)、窗口層、吸收層和 頂層。頂層可以是金屬層?？梢愿鶕?jù)需要在每個(gè)位置使用單獨(dú)的沉積氣源和真空密封的沉 積室在生產(chǎn)線的不同沉積位置來(lái)沉積每一層。通過(guò)滾動(dòng)傳送帶可以將基底從一個(gè)沉積位置 傳遞到另一沉積位置直到所有期望的層都被沉積。可以使用其他技術(shù)(例如濺射)加入另 外的層。可以將導(dǎo)電體分別連接到頂層和底層，以收集當(dāng)太陽(yáng)能入射到吸收層時(shí)產(chǎn)生的電 能?？梢詫㈨敾讓臃胖迷陧攲拥捻敳?，以形成夾層結(jié)構(gòu)并且完成光伏電池。
底層可以是透明導(dǎo)電層，例如，可以是透明導(dǎo)電氧化物(例如，氧化鋅、摻鋁氧化 鋅、氧化錫或摻氟氧化錫)。濺射的摻鋁氧化鋅具有良好的電特性和光特性，但是，在溫度高 于50(TC時(shí)，摻鋁氧化鋅可表現(xiàn)出良好的化學(xué)穩(wěn)定性。此外，在處理溫度高于50(TC時(shí)，氧氣 或其它起反應(yīng)的元素會(huì)混入透明導(dǎo)電氧化物中，破壞其電特性。 窗口層和吸收層例如可包含二元半導(dǎo)體(諸如II-VI族、III-V族或IV族半導(dǎo) 體)，例如ZnO、 ZnS、 ZnSe、 ZnTe、 CdO、 CdS、 CdSe、 CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、 HgO、 HgS、HgSe、 HgTe、 A1N、 A1P、 AlAs、 AlSb、 GaN、 GaP、 GaAs、 GaSb、 InN、 InP、 InAs、 InSb、 T1N、 T1P、 TlAs、 TlSb或它們的混合物、化合物或合金。窗口層和吸收層的示例是由CdTe層涂覆的CdS層。
金屬層可以被沉積作為與用于太陽(yáng)能設(shè)備操作的半導(dǎo)體層的電接觸件，例如，在 美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第60/868， 023號(hào)中所教導(dǎo)的，該美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)引用全部包含于此。金屬層可以是由多個(gè)金屬層構(gòu)成的復(fù)合層，例如，Cr/Al/Cr金屬堆疊。復(fù)合層中的金屬層可以 是熱膨脹系數(shù)介于半導(dǎo)體層和第一金屬層之間的金屬。金屬粘結(jié)劑受內(nèi)應(yīng)力的影響，所述 內(nèi)應(yīng)力是沉積變量的函數(shù)。金屬粘結(jié)劑還受外部應(yīng)力(例如，后沉積熱處理)的影響，在這 種情況下，熱膨脹系數(shù)的不同會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)劑減少。金屬(例如，鉻、鎳和鋁)的適當(dāng)順序的 排列會(huì)提供金屬堆疊的熱膨脹的梯度，從而將熱處理過(guò)程中的粘結(jié)劑的損失最小化。
可添加另外的金屬層，以提供熱膨脹系數(shù)的梯度，從而將熱處理期間的脫層 (de-lamination)最小化。粘結(jié)劑已經(jīng)表現(xiàn)出在選擇的材料的熱膨脹系數(shù)更加匹配時(shí)得到 改善。 還可提供另外的層(例如，具有高化學(xué)穩(wěn)定性的材料的保護(hù)層)或覆蓋層 (capping layer)。例如，在美國(guó)專(zhuān)利公布第20050257824號(hào)中描述了覆蓋層，該專(zhuān)利公布 通過(guò)引用包含于此。 制造光伏電池的方法可包括在基底上鋪設(shè)半導(dǎo)體層，以及沉積與半導(dǎo)體層接觸 的金屬層，以對(duì)光伏電池進(jìn)行金屬化(metallize)。在特定情況下，金屬層可以是含鉻層。 在其它情況下，金屬層可以被順序沉積以形成金屬堆疊。例如，第一金屬層可以是含鉻層， 第三金屬層可以是含鋁層，位于第一金屬層和第三金屬層之間的第二層可以是含鎳層。在 另一實(shí)施例中，光伏設(shè)備還可包括第四層，其中，第四層是位于第二金屬層和第三金屬層之 間的中間層。所述中間層可以是含鎳層。金屬層還可包括鎢、鉬、銥、鉭、鈦、釹、鈀、鉛、鐵、 銀或鎳。 在特定情況下，除了錫氧化物保護(hù)層外還可以沉積覆蓋層。覆蓋層可以位于透明 導(dǎo)電層和窗口層之間。覆蓋層可以位于保護(hù)層和窗口層之間。覆蓋層可以位于透明導(dǎo)電層 和保護(hù)層之間。覆蓋層可以用作緩沖層，緩沖層使得允許使用更薄的窗口層。例如，當(dāng)使用 覆蓋層和保護(hù)層時(shí)，第一半導(dǎo)體層可以比在缺少緩沖層時(shí)更薄。例如，第一半導(dǎo)體層的厚 度可以大于大約10nm，并小于大約600nm。例如，第一半導(dǎo)體層的厚度可以大于20nm，大于 50nm，大約100nm，或者大于200nm并小于400nm，小于300nm，小于250nm或小于150nm。
第一半導(dǎo)體層可以用作用于第二半導(dǎo)體層的窗口層。通過(guò)變得更薄，第一半導(dǎo)體 層使得波長(zhǎng)更短的入射光更好地穿透到第二半導(dǎo)體層。第一半導(dǎo)體層例如可以是第n-vi 族、第III-V族或第IV族半導(dǎo)體，例如，ZnO、 ZnS、 ZnSe、 ZnTe、 CdO、 CdS、 CdSe、 CdTe、 MgO、 MgS、 MgSe、 MgTe、 HgO、 HgS、 HgSe、 HgTe、 A1N、 A1P、 AlAs、 AlSb、 GaN、 GaP、 GaAs、 GaSb、 InN、 InP、 InAs、 InSb、 T1N、 T1P、 TlAs、 TlSb或者它們的混合物、化合物或合金。第一半導(dǎo)體層可 以是二元半導(dǎo)體，例如其可以是CdS。第二半導(dǎo)體層可以沉積到第一半導(dǎo)體層上。當(dāng)?shù)谝?半導(dǎo)體層用作窗口層時(shí)，第二半導(dǎo)體層可以用作用于入射光的吸收層。與第一半導(dǎo)體層相 似，第二半導(dǎo)體層例如也可以是第II-VI族、第III-V族或第IV族半導(dǎo)體，例如，ZnO、ZnS、 ZnSe、 ZnTe、 CdO、 CdS、 CdSe、 CdTe、 MgO、 MgS、 MgSe、 MgTe、 HgO、 HgS、 HgSe、 HgTe、 A1N、 A1P、 AlAs、 AlSb、 GaN、 GaP、 GaAs、 GaSb、 InN、 InP、 InAs、 InSb、 T1N、 T1P、 TlAs、 TlSb或者它們的 混合物、化合物或合金。 例如，在第5， 248， 349、5， 372， 646、5， 470， 397、5， 536， 333、5， 945， 163、6， 037， 241 和6， 444， 043號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中描述了在光伏器件的制造中半導(dǎo)體層的沉積，所述美國(guó)專(zhuān)利通 過(guò)引用全部包含于此。沉積可以包括蒸氣從源到基底的傳輸，或者固體在密閉體系中的升 華。用于制造光伏電池的設(shè)備可以包括傳送器，例如具有輥?zhàn)拥臐L動(dòng)傳送器。還可使用具有傳送器或不具有傳送器的其他類(lèi)型的系統(tǒng)。傳送器可將基底傳送到一系列的一個(gè)或多 個(gè)沉積臺(tái)，所述沉積臺(tái)用來(lái)在基底的暴露表面上沉積材料層。可以加熱沉積室以達(dá)到不低 于約450°C且不高于約700°C的處理溫度，例如溫度可以在450°C -550°C 、550°C -650°C 、 570°C -600°C、600°C _640°C的范圍或在其他任何高于45(TC且低于約70(TC的范圍。沉積 室包括連接到沉積蒸氣供應(yīng)器的沉積分布器?？梢詫⒎植计鬟B接到用于不同層的沉積的多 個(gè)蒸氣供應(yīng)器，或者可以將具有其自身的蒸氣分布器和供應(yīng)器的基底移動(dòng)通過(guò)多個(gè)不同沉 積臺(tái)。分布器可以是具有不同噴嘴尺寸的噴霧嘴的形式，以有助于蒸氣供應(yīng)的均勻分布。
可通過(guò)使用浮法堿玻璃作為基底來(lái)制造包括保護(hù)層的設(shè)備。商業(yè)上，可通過(guò)濺射 或通過(guò)常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)來(lái)沉積摻鋁ZnO的膜。還可將摻雜其它物質(zhì)的透明導(dǎo)電 氧化物(例如，氧化錫)沉積作為膜。該層的導(dǎo)電率和透明度使得它適于作用于光伏設(shè)備 的前接觸層。 可沉積透明導(dǎo)電氧化物(例如，氧化錫，或含鋅的氧化錫)的第二層。該層是透明 的，但是該層的導(dǎo)電率顯著低于例如摻鋁的ZnO層或摻氟的Sn02層。第二層還可用作緩沖 層，因?yàn)榈诙涌捎糜诜乐雇该鹘佑|件和設(shè)備的其它關(guān)鍵層之間的分流(shunting)。在用 于這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)備制造過(guò)程中，通過(guò)濺射到摻鋁ZnO層上可將保護(hù)層沉積在殼體內(nèi)。在室 溫下沉積保護(hù)層?？墒褂秒娮邮舭l(fā)來(lái)在透明導(dǎo)電氧化物上沉積二氧化硅覆蓋層。
可通過(guò)已知的合適背接觸方法來(lái)利用CdTe PV材料創(chuàng)建所述設(shè)備來(lái)完成設(shè)備。在 太陽(yáng)能模擬器上，在初始效率下，并在使用I/V測(cè)量的加速應(yīng)力測(cè)試之后，執(zhí)行這些設(shè)備的 結(jié)果測(cè)試。利用分光光度計(jì)反射率測(cè)量、導(dǎo)電率(片電阻)測(cè)量來(lái)進(jìn)行在前接觸和保護(hù)層 中的化學(xué)損壞的沖擊測(cè)試。 已經(jīng)描述了多個(gè)實(shí)施例。但是，應(yīng)該理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情 況下可以做出各種改變。例如，半導(dǎo)體層可以包括多種可以用作緩沖層和保護(hù)層材料的其 他材料。在其它示例中，可通過(guò)采用另外的絕緣溝槽來(lái)實(shí)現(xiàn)電池與電池之間的附加的電絕 緣。因此，其它實(shí)施例在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種光伏系統(tǒng)，包括透明導(dǎo)電層，位于基底上；第一子模塊和第二子模塊，并聯(lián)連接并通過(guò)共享電池與透明導(dǎo)電層接觸，第一子模塊具有包括第一溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其中，第一溝槽圖案是串連連接的光伏電池的圖案，串連中的最后一個(gè)電池是共享電池。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第二子模塊具有包括第二溝槽圖案的電接觸區(qū)域， 其中，第二溝槽圖案是第一溝槽圖案的鏡像，所述鏡像具有關(guān)于共享電池的對(duì)稱(chēng)性。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述溝槽圖案包括具有延伸穿過(guò)一個(gè)層的深度的 溝槽。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，溝槽圖案包括具有延伸穿過(guò)兩個(gè)層的深度的溝槽。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，溝槽圖案包括具有延伸穿過(guò)三個(gè)層的深度的溝槽。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，通過(guò)激光燒蝕、激光劃線、化學(xué)濕蝕刻或干蝕刻來(lái) 形成溝槽圖案。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，溝槽圖案在劃線之間具有固定間隔。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括位于共享電池上的金屬層。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，透明導(dǎo)電層和金屬層之間的電接觸件位于共享電 池的側(cè)面。
10. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，共享電池位于第一子模塊和第二子模塊之間的中部。
11. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，光伏電池包括絕緣體。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，絕緣體是電介質(zhì)材料、大氣或真空。
13. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，絕緣體位于串連連接的光伏電池之間的固定位置。
14. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，光伏電池包括第一半導(dǎo)體材料。
15. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括位于第一半導(dǎo)體材料上的第二半導(dǎo)體材料。
16. 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，第一半導(dǎo)體材料是CdS。
17. 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，第二半導(dǎo)體材料是CdTe。
18. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述基底是玻璃。
19. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第一子模塊包括20個(gè)以上的電池。
20. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第一子模塊包括40個(gè)以上的電池。
21. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，第一子模塊包括80個(gè)以上的電池。
22. —種制造系統(tǒng)的方法，包括 在基底上設(shè)置透明導(dǎo)電層；通過(guò)共享電池使第一子模塊和第二子模塊與透明導(dǎo)電層接觸，第一子模塊和第二子模 塊并聯(lián)連接，第一子模塊具有包括第一溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其中，第一溝槽圖案是串連 連接的光伏電池的圖案，串連中的最后一個(gè)電池是共享電池。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，第二子模塊具有包括第二溝槽圖案的電接觸區(qū)域，其中，第二溝槽圖案是第一溝槽圖案的鏡像，所述鏡像具有關(guān)于共享電池的對(duì)稱(chēng)性。
24. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，第一溝槽圖案包括一個(gè)或多個(gè)溝槽等級(jí)。
25. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，第二子模塊具有包括一個(gè)或多個(gè)溝槽等級(jí)的第 二溝槽圖案。
26. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，通過(guò)激光燒蝕、激光劃線、化學(xué)濕蝕刻或干蝕刻 來(lái)形成溝槽圖案。
27. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，溝槽圖案在劃線之間具有固定間隔。
28. 如權(quán)利要求22所述的方法，還包括在共享電池上設(shè)置金屬層。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，共享電池被透明導(dǎo)電層和金屬層之間的電接觸 件從側(cè)面包圍。
30. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，共享電池位于第一子模塊和第二子模塊之間的 中部。
31. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中，共享電池包括第一半導(dǎo)體材料。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，還包括在第一半導(dǎo)體材料上沉積第二半導(dǎo)體材料。
33. —種光伏結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體層，位于透明導(dǎo)電層上，所述半導(dǎo)體層具有形成電池的劃線圖案； 金屬層，位于電池上；第一和第二電接觸件，位于透明導(dǎo)電層和金屬層之間。
34. 如權(quán)利要求33所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述電池是第一子模塊和第二子模塊之間的共 享電池，第一子模塊和第二子模塊分別具有包括第一溝槽圖案和第二溝槽圖案的電接觸區(qū) 域。
35. 如權(quán)利要求33所述的結(jié)構(gòu)，其中，第一電接觸件位于電池的一側(cè)，第二電接觸件位 于電池的相對(duì)的另一側(cè)。
36. 如權(quán)利要求33所述的結(jié)構(gòu)，其中，第一電接觸件或第二電接觸件的長(zhǎng)度跨過(guò)半導(dǎo) 體層的長(zhǎng)度并且一端與透明導(dǎo)電層接觸。
37. 如權(quán)利要求33所述的結(jié)構(gòu)，其中，第一電接觸件和第二電接觸件的長(zhǎng)度均跨過(guò)半 導(dǎo)體層的長(zhǎng)度并且一端與透明導(dǎo)電層接觸。
38. 如權(quán)利要求34所述的結(jié)構(gòu)，其中，溝槽圖案在劃線之間具有固定間隔。
39. 如權(quán)利要求34所述的結(jié)構(gòu)，還包括位于共享電池上的金屬層。
40. 如權(quán)利要求39所述的結(jié)構(gòu)，其中，共享電池被透明導(dǎo)電層和金屬層之間的電接觸 件從側(cè)面包圍。
41. 如權(quán)利要求34所述的結(jié)構(gòu)，其中，共享電池位于第一子模塊和第二子模塊之間的 中部。
42. 如權(quán)利要求34所述的結(jié)構(gòu)，所述電池包括絕緣體。
43. 如權(quán)利要求42所述的結(jié)構(gòu)，其中，絕緣體是電介質(zhì)材料、大氣或真空。
44. 如權(quán)利要求42所述的結(jié)構(gòu)，其中，絕緣體位于串連連接的光伏電池之間的固定位置。
45. 如權(quán)利要求42所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述電池包括第一半導(dǎo)體材料。
46. 如權(quán)利要求45所述的結(jié)構(gòu)，還包括位于第一半導(dǎo)體材料上的第二半導(dǎo)體材料。
47. 如權(quán)利要求45所述的結(jié)構(gòu)，其中，第一半導(dǎo)體材料是CdS。
48. 如權(quán)利要求46所述的結(jié)構(gòu)，其中，第二半導(dǎo)體材料是CdTe。
49. 一種形成光伏結(jié)構(gòu)的方法，包括 在透明導(dǎo)電層上沉積半導(dǎo)體層；對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行劃線以形成電池，所述電池包括由兩個(gè)并聯(lián)連接的子模塊共享的半導(dǎo) 體材料；使所述電池金屬化。
50. 如權(quán)利要求49所述的方法，其中，兩個(gè)子模塊包括第一子模塊和第二子模塊，第一 子模塊具有包括第一溝槽圖案的電接觸區(qū)域，第二子模塊具有包括第二溝槽圖案的電接觸 區(qū)域，其中，第二溝槽圖案是第一溝槽圖案的鏡像，所述鏡像具有關(guān)于共享電池的對(duì)稱(chēng)性。
51. 如權(quán)利要求50所述的方法，其中，第一溝槽圖案包括一個(gè)或多個(gè)溝槽等級(jí)。
52. 如權(quán)利要求50所述的方法，其中，第二子模塊具有包括一個(gè)或多個(gè)溝槽等級(jí)的第 二溝槽圖案。
53. 如權(quán)利要求50所述的方法，其中，通過(guò)激光燒蝕、激光劃片、化學(xué)濕蝕刻或干蝕刻 來(lái)形成溝槽圖案。
54. 如權(quán)利要求50所述的方法，其中，溝槽圖案在劃線之間具有固定間隔。
55. 如權(quán)利要求50所述的方法，其中，使所述電池金屬化包括在共享電池上設(shè)置金屬層。
56. 如權(quán)利要求55所述的方法，其中，共享電池被透明導(dǎo)電層和金屬層之間的電接觸 件從側(cè)面包圍。
57. 如權(quán)利要求55所述的方法，其中，共享電池位于第一子模塊和第二子模塊之間的 中部。
58. 如權(quán)利要求55所述的方法，其中，共享電池包括第一半導(dǎo)體材料。
59. 如權(quán)利要求55所述的方法，還包括在第一半導(dǎo)體材料上沉積第二半導(dǎo)體材料。
60. —種形成光伏結(jié)構(gòu)的方法，包括 在透明導(dǎo)電層上沉積半導(dǎo)體層； 對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行劃線以形成電池； 在電池上設(shè)置金屬層；在透明導(dǎo)電層和金屬層之間形成兩個(gè)電接觸件。
61. 如權(quán)利要求60所述的方法，所述電池是第一子模塊和第二子模塊之間的共享電 池，第一子模塊具有包括第一溝槽圖案的電接觸區(qū)域，第二子模塊具有包括第二溝槽圖案 的電接觸區(qū)域，其中，第二溝槽圖案是第一溝槽圖案的鏡像，所述鏡像具有關(guān)于共享電池的 對(duì)稱(chēng)性。
62. 如權(quán)利要求61所述的方法，其中，第一溝槽圖案包括一個(gè)或多個(gè)溝槽等級(jí)。
63. 如權(quán)利要求61所述的方法，其中，第二子模塊具有包括一個(gè)或多個(gè)溝槽等級(jí)的第 二溝槽圖案。
64. 如權(quán)利要求61所述的方法，其中，通過(guò)激光燒蝕、激光劃片、化學(xué)濕蝕刻或干蝕刻 來(lái)形成溝槽圖案。
65. 如權(quán)利要求61所述的方法，其中，溝槽圖案在劃線之間具有固定間隔。
66. 如權(quán)利要求61所述的方法，其中，共享電池被透明導(dǎo)電層和金屬層之間的電接觸 件從側(cè)面包圍。
67. 如權(quán)利要求61所述的方法，其中，共享電池位于第一子模塊和第二子模塊之間的 中部。
68. 如權(quán)利要求61所述的方法，其中，共享電池包括第一半導(dǎo)體材料。
69. 如權(quán)利要求61所述的方法，還包括在第一半導(dǎo)體材料上沉積第二半導(dǎo)體材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種包括并聯(lián)連接的第一子模塊和第二子模塊的光伏系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01L31/20GK101785112SQ200880101249
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者瑞克·C·鮑威爾, 約翰·肯尼思·克里斯第森, 羅杰·托馬斯·格林, 邁克爾·大衛(wèi)·羅斯 申請(qǐng)人:第一太陽(yáng)能有限公司