專利名稱：包括間隔斜坡的光伏電池及其制造方法
包括間隔斜坡的光伏電池及其制造方法背景本發(fā)明實(shí)施例大體而言有關(guān)于光伏電池及制造光伏電池的方法。特定實(shí)施例有關(guān)于光伏電池及制造具有實(shí)質(zhì)上最小無效區(qū)的光伏電池的方法。

圖1標(biāo)出典型的太陽能電池制造工藝。始于100，利用玻璃板或基材114開始制造太陽能電池。玻璃板的示例性厚度是約3毫米。在技藝中，通常將此玻璃基材稱為玻璃覆板 (superstate)，因?yàn)殛柟鈺?huì)穿透此支撐玻璃。在太陽能電池制造期間，于步驟102示出，在該玻璃基材114上沉積一層連續(xù)的、均勻的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層116。該TCO層116的厚度通常是數(shù)百納米。該TCO層116最終形成該太陽能電池的前電極。適合該TCO層116 的材料包含，但不限于，摻雜鋁的氧化鋅(AZO)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鉬(IMO)、氧化銦鋅 (IZO)和氧化鉭?？捎弥T如化學(xué)氣相沉積(CVD)的任何適合工藝來沉積該TCO層116。在步驟104，在沉積該TCO層116之后，激光切割(laser scribing)工藝，通常稱為P1，貫穿該TCO層116的整體厚度刻劃線條118。這些刻劃線通常相隔5-10毫米。在該刻劃工藝Pl后，在該TCO層116上沉積ρ和η型硅層120，如步驟106所示。該硅層120的總厚度通常在2-3微米左右，并且此層一般利用化學(xué)氣相沉積或其它適合方法沉積。參見步驟108，該硅沉積步驟后接著是第二激光切割步驟，常稱為Ρ2，其切割線條 122完全貫穿該硅層120。如步驟110所示，在該硅層120上沉積形成該背電極的金屬層 124?？捎弥T如物理氣相沉積(PVD)的任何適當(dāng)沉積工藝來沉積該金屬層124?，F(xiàn)在參見步驟112，用第三切割工藝，稱為Ρ3，來刻劃線條1 貫穿該金屬層IM和該硅層120。然后通常以一背表面玻璃層壓層(未示出)密封該平板。Pl和P3線條之間的區(qū)域，并且包含這些線條，造成無效區(qū)(dead zone) 128，其降低該電池的整體效率。該無效區(qū)通常是在約100 微米至約500微米范圍內(nèi)，取決于該切割工藝所使用的激光和光學(xué)元件的準(zhǔn)確度。因此，需要提供方法以改善光伏電池的效率。發(fā)明概述本發(fā)明的一實(shí)施例關(guān)于一種制造光伏電池的方法，包含提供覆板，其具有前側(cè)和背側(cè)，該背側(cè)具有在其上的多個(gè)間隔斜坡，所述間隔斜坡包含斜坡表面和實(shí)質(zhì)上與該覆板背側(cè)垂直的垂直面；在該覆板背側(cè)上沉積透明導(dǎo)電氧化物層，使得實(shí)質(zhì)上無透明導(dǎo)電氧化物涂覆在所述間隔斜坡的垂直面上；在該透明導(dǎo)電氧化物層上沉積硅層，使得沉積在所述間隔斜坡的垂直面上的硅層不接觸位于所述間隔斜坡的斜坡表面上的透明導(dǎo)電氧化物層； 在該硅層上沉積金屬層，產(chǎn)生多個(gè)從所述斜坡表面延伸通過該金屬層的尖峰；以及除去延伸通過該金屬層的尖峰的至少一部分，以完成延伸在該覆板上的實(shí)質(zhì)上平坦的表面，以產(chǎn)生光伏電池。在一實(shí)施例中，一種方法更包含施加聚合物層壓層(lamination layer)至該平坦的金屬層上，而后施加玻璃層。在一實(shí)施例中，所述間隔斜坡經(jīng)隔開，而使每一個(gè)間隔斜坡之間有平坦覆板區(qū)域。 在一實(shí)施例中，該透明導(dǎo)電氧化物層是利用物理氣相沉積法沉積的。在一實(shí)施例中，該透明導(dǎo)電氧化物層是以一角度而沉積的，使得所述間隔斜坡的垂直面受所述斜坡表面遮蔽。
4
根據(jù)一實(shí)施例，該硅層是利用化學(xué)氣相沉積法沉積的。在一實(shí)施例中，該金屬層內(nèi)的尖峰利用包含拋光、研磨和切割的一或多種工藝而平坦化。在一實(shí)施例中，一種方法更包含在沉積該透明導(dǎo)電氧化物層后利用以一掠射角執(zhí)行的激光剝蝕法清潔間隔斜坡的垂直面，以實(shí)質(zhì)上僅觸及垂直面。根據(jù)實(shí)施例，該覆板是玻璃或塑料，并且利用凹版印刷(intaglio)、輪轉(zhuǎn)凹版印刷(rotogravure)、蝕刻、鏤蝕法 (engraving)、凸版印刷和平版印刷(lithography)技術(shù)的一或多種將間隔斜坡形成在該覆板上。本發(fā)明的另一方面有關(guān)于一種光伏電池，其包含覆板，該覆板具有前側(cè)及背側(cè)，該背側(cè)具有多個(gè)間隔斜坡，其包含斜坡表面和實(shí)質(zhì)上與該覆板背側(cè)垂直的垂直面；透明導(dǎo)電氧化物層，位于該覆板背側(cè)；非晶硅層，覆于該透明導(dǎo)電氧化物層上方；以及金屬層，覆于該硅層上方，該金屬層具有面向該硅層的前側(cè)以及背側(cè)。在一實(shí)施例中，這些間隔斜坡從該覆板延伸通過這些層的至少一部分，并且該金屬層經(jīng)平滑化，產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平坦的背表面并暴露出部分硅層。在一實(shí)施例中，硅層并不延伸至間隔斜坡的垂直面上。在一實(shí)施例中，該光伏電池更包含聚合物層壓層在該金屬層上，以及在該聚合物層壓層上的玻璃。在一實(shí)施例中，間隔斜坡之間的距離為在約5毫米至約10毫米范圍內(nèi)。根據(jù)一實(shí)施例，間隔斜坡從該覆板背側(cè)往外延伸至約5微米高。在一實(shí)施例中，該覆板為約3毫米厚。根據(jù)一或多個(gè)實(shí)施例，該覆板可包含玻璃或塑料。在一實(shí)施例中，該光伏電池具有小于約100微米的無效區(qū)。前面相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的某些特征以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解可輕易利用所揭示的特定實(shí)施例來做為調(diào)整或設(shè)計(jì)落在本發(fā)明范圍內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)或工藝的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)了解此種等效結(jié)構(gòu)并不背離附屬權(quán)利要求書所提出的本發(fā)明的精神及范圍。附圖簡(jiǎn)要說明因此可詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征的方式，即對(duì)簡(jiǎn)短地在前面概述的本發(fā)明更明確的描述，可通過參考在附圖中說明的某些實(shí)施例來得到。但是應(yīng)注意的是，附圖僅示出本發(fā)明的一般實(shí)施例，因此不應(yīng)視為對(duì)其范圍的限制，對(duì)于本發(fā)明而言可允許其它等效實(shí)施例。圖1標(biāo)出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)利用激光切割技術(shù)制造光伏電池的步驟；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例通過輪轉(zhuǎn)凹版印刷式工藝以間隔斜坡圖案化的覆板；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例利用具有間隔斜坡的覆板制造光伏電池的步驟；圖4示出間隔斜坡頂部的放大圖，包含透明導(dǎo)電氧化物層及硅層；以及圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例利用圖案化覆板制備的光伏電池。具體描述在描述本發(fā)明的若干示例性實(shí)施例之前，應(yīng)了解本發(fā)明并不受限于下方描述所提出的構(gòu)造或工藝步驟的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其它實(shí)施例并且能夠以多種方式實(shí)施或執(zhí)行。本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例針對(duì)光伏電池以及制造光伏電池的方法。參考圖2，提供覆板200，其具有前側(cè)202及背側(cè)204。在該覆板200的背側(cè)204上提供一連串間隔斜坡 206。這些間隔斜坡206包含斜坡表面208及實(shí)質(zhì)上與該覆板200背側(cè)204垂直的垂直面 210。這些斜坡206延伸通過施加在該覆板200背側(cè)204上的任何材料層。這些間隔斜坡 206從該基材200的背側(cè)204表面往外延伸至低于約10微米的高度。在詳細(xì)方面中，這些間隔斜坡206從該覆板200的背側(cè)204延伸至約5微米的高度?？山逵扇魏芜m合技術(shù)形成這些間隔斜坡206。適合技術(shù)的無限制性實(shí)例包含凹版印刷、輪轉(zhuǎn)凹版印刷、蝕亥IJ、鏤蝕法、凸版印刷和平板印刷技術(shù)。圖2示出輪轉(zhuǎn)凹版印刷式工藝，其中該覆板200，由右至左212移動(dòng)，通過平坦?jié)L輪214及圖案化滾輪216之間。該平坦?jié)L輪214經(jīng)示為以反時(shí)針方向218旋轉(zhuǎn)，而該圖案化滾輪216則以順時(shí)針方向220旋轉(zhuǎn)， 使該覆板200以預(yù)期方向212移動(dòng)。雖然圖2所示工藝使該覆板由右至左移動(dòng)，但不應(yīng)將其視為對(duì)于覆板移動(dòng)方向的限制。在一或多個(gè)實(shí)施例中，這些間隔斜坡可在該覆板形成期間在該玻璃或塑料板材處于軟化狀態(tài)時(shí)形成在該覆板內(nèi)，例如，在板材形成操作期間形成該玻璃或塑料板時(shí)，比如從爐管或退火窯取出該板材時(shí)?；蛘?，可加熱平坦玻璃或塑料板以至少軟化表面，而使這些間隔斜坡可形成在該板材上?？闪私饩湍承┎牧虾凸に?例如蝕刻)而言，并不需要加熱以形成這些斜坡。可根據(jù)預(yù)期形成的太陽能電池的尺寸改變這些間隔斜坡206之間的間距222。該間距222通常小于約20毫米。本發(fā)明的詳細(xì)方面在介于這些間隔斜坡206之間具有低于約10毫米的間距222。更詳細(xì)方面具有約5和約10毫米之間的間距222。其它詳細(xì)方面在這些間隔斜坡206之間無間距222。當(dāng)這些斜坡206之間有間距時(shí)，該間距222可以是位于該覆板200上實(shí)質(zhì)上平坦的區(qū)域224。該覆板200可以是任何適合材料，例如，玻璃或塑料，并且可以是預(yù)期應(yīng)用所期望的任何厚度。本發(fā)明的詳細(xì)方面包含低于約5毫米厚的覆板。根據(jù)其它詳細(xì)方面，該覆板為約3毫米厚。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例制備一光伏電池的步驟。覆板300經(jīng)制備為擁有具備垂直面304的間隔斜坡302，如前所述。在該覆板300背側(cè)上沉積透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層310。適合的TCO對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是公知的。透明導(dǎo)電氧化物的非限制性實(shí)例包含摻雜鋁的氧化鋅(AZO)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鉬(IMO)、氧化銦鋅(IZO) 及氧化鉭。該TCO層310是以實(shí)質(zhì)上無TCO涂覆這些間隔斜坡302的垂直面304的方式而沉積的。該覆板300上的間隔斜坡302延伸通過該TCO層310?？衫萌魏芜m合方式沉積該TCO層310，如對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說公知的方式。 本發(fā)明的詳細(xì)方面利用物理氣相沉積法沉積該TCO層310。在其它方面中，該TCO層310是以朝向這些間隔斜坡302的斜坡表面306的角度而沉積的。藉由以一角度沉積該TC0，這些間隔斜坡302的垂直面304會(huì)被部分遮蔽，使該TCO涂覆這些垂直面304的可能性降低。根據(jù)某些詳細(xì)方面中，該TCO層310高達(dá)約500納米厚。在其它詳細(xì)方面中，該 TCO層310為約300納米厚。在某些詳細(xì)實(shí)施例中，在沉積該TCO層310后利用激光剝蝕，或其它適合技術(shù)，來清潔這些間隔斜坡302的垂直面304?？山逵梢砸宦由浣且龑?dǎo)該激光朝向涂覆TCO的覆板 300，而使激光實(shí)質(zhì)上僅觸及這些間隔斜坡306的垂直面304來完成該激光剝蝕清潔。在沉積該TCO層310后，在該透明導(dǎo)電氧化物層310上沉積硅層320。該硅層320是以使該硅層320不接觸位于這些斜坡表面306上的透明導(dǎo)電氧化物層310的方式沉積在這些間隔斜坡302之間。例如，該硅層320實(shí)質(zhì)上不延伸至這些間隔斜坡302的垂直面304 的尖峰308上。該硅層320的厚度略小于這些個(gè)別的間隔斜坡302的高度，其通常是約2至 3微米。圖4示出其中一個(gè)具有該TCO層310和硅層320沉積在其上的該間隔斜坡302的頂部區(qū)域放大圖。該覆板300上的間隔斜坡302延伸通過該TCO層310和該硅層320?？捎萌魏芜m合方法沉積該硅層320。本發(fā)明的詳細(xì)方面具有利用化學(xué)氣相沉積法沉積的硅層 320。沉積該硅層320之后，在該硅層320上沉積金屬層330。該覆板300的間隔斜坡 302延伸通過該TCO層310、該硅層320和該金屬層330，形成突出該金屬層330的多個(gè)尖峰 308。某些方面的金屬層為低于約2微米厚。在其它詳細(xì)方面中，該金屬層為低于約1微米厚。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知曉適于與光伏電池并用的金屬。非限制性實(shí)例包含鋁、鉬及其組合物。沉積該金屬層330之后，除去從該覆板300延伸通過該TCO層310、該硅層320和該金屬層330的這些尖峰308的至少一部分，如圖3的最終步驟所示。除去這些突出的尖峰308形成實(shí)質(zhì)上平坦的背表面340，其具有暴露出的一部分硅層320。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知曉除去這些突出尖峰的方法和技術(shù)。適合方法包含，但不限于，拋光、研磨和切割。圖5示出根據(jù)所述方法的一或多個(gè)實(shí)施例制造的光伏電池500。該光伏電池500 包含覆板510，其上具有間隔斜坡512。該光伏電池500并未依比例繪制，這些間隔斜坡512 的高度被放大以利說明。透明導(dǎo)電氧化物層520沉積在該覆板510上。硅層530沉積在該 TCO層520上，并且金屬層540沉積在該硅層530上。在將金屬層540平滑化之后，可顯示出金屬層討0的背側(cè)?？墒┘泳酆衔飳訅簩?50，而后施加玻璃層560，或其它適合材料。所形成的光伏電池500是多個(gè)串聯(lián)的個(gè)別光伏電池570的集合。這些個(gè)別光伏電池570從一個(gè)間隔斜坡512的垂直面514延伸至相鄰間隔斜坡512的垂直面514。這些個(gè)別光伏電池570用串聯(lián)方式與相鄰組件連接。也就是說，一個(gè)電池570的TCO層520連接至相鄰電池570的金屬層M0。在傳統(tǒng)工藝中，會(huì)被稱為“無效區(qū)”者形成在個(gè)別光伏電池之間的Pl和P3激光刻劃縫隙之間。這些無效區(qū)通常是在100至500微米等級(jí)。由在此所述方法及光伏電池所產(chǎn)生的無效區(qū)小于約100微米。特定方面的無效區(qū)小于約75微米。其它特定方面的無效區(qū)小于約50微米。此無效區(qū)尺寸的縮小可在所形成的光伏電池中造成明顯較少的浪費(fèi)。本說明書通篇所提及的“一個(gè)實(shí)施例”、“特定實(shí)施例”、“一或多個(gè)實(shí)施例”、“一實(shí)施例”、“一個(gè)方面”、“特定方面”、“一或多個(gè)方面”及“一方面”表示結(jié)合該實(shí)施例所述的特定特征、結(jié)構(gòu)、材料、或特性包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在本說明書通篇多處出現(xiàn)的例如“在一或多個(gè)實(shí)施例中”、“在特定實(shí)施例中”、“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在一實(shí)施例中”、 “根據(jù)一或多個(gè)方面”、“在一方面中”等句子并不必定指本發(fā)明的相同實(shí)施例或方面。此外， 這些特定特征、結(jié)構(gòu)、材料、或特性可在一或多個(gè)實(shí)施例或方面中以任何適當(dāng)方式組合。不應(yīng)將上述方法的描述順序視為限制，并且這些方法可不按順序或以有省略或添加的方式使用所述操作。應(yīng)了解上面描述旨在說明，而非限制。在閱讀上述描述后，許多其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言會(huì)是顯而易見的。因此，本發(fā)明范圍應(yīng)參考附屬的權(quán)利要求書，連同此權(quán)利要求書所賦予的完整等效物范圍做判定。
權(quán)利要求
1.一種制造光伏電池的方法，其包含以下步驟提供覆板，其具有前側(cè)和背側(cè)，該背側(cè)其上具有多個(gè)間隔斜坡，該多個(gè)間隔斜坡包含斜坡表面和實(shí)質(zhì)上與該覆板的該背側(cè)垂直的垂直面；在該覆板的該背側(cè)上沉積透明導(dǎo)電氧化物層，使得實(shí)質(zhì)上無透明導(dǎo)電氧化物涂覆在該多個(gè)間隔斜坡的垂直面上；在該透明導(dǎo)電氧化物層上沉積硅層，使得沉積在該多個(gè)間隔斜坡的垂直面上的該硅層不接觸位于該多個(gè)間隔斜坡的斜坡表面上的該透明導(dǎo)電氧化物層；在該硅層上沉積金屬層，產(chǎn)生多個(gè)尖峰，其從所述斜坡表面延伸通過該金屬層；以及除去延伸通過該金屬層的該多個(gè)尖峰的至少一部分，以完成實(shí)質(zhì)上平坦的表面，其延伸在該覆板上，以產(chǎn)生光伏電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，更包含以下步驟施加聚合物層壓層至平坦的該金屬層上，而后施加玻璃層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該多個(gè)間隔斜坡被隔開，而使每一個(gè)間隔斜坡之間有平坦覆板區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該透明導(dǎo)電氧化物層是利用物理氣相沉積法來沉積的，且該透明導(dǎo)電氧化物層是以一角度而沉積的，使得該多個(gè)間隔斜坡的所述垂直面受所述斜坡表面遮蔽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該硅層是利用化學(xué)氣相沉積法來沉積的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該金屬層內(nèi)的該多個(gè)尖峰是利用包含拋光、研磨和切割的一或多種工藝的步驟來平坦化的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟在沉積該透明導(dǎo)電氧化物層后利用以一掠射角執(zhí)行的激光剝蝕法清潔該多個(gè)間隔斜坡的該垂直面，以實(shí)質(zhì)上僅觸及所述垂直面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該覆板是玻璃或塑料，并且該多個(gè)間隔斜坡是通過凹版印刷、輪轉(zhuǎn)凹版印刷、蝕亥IJ、鏤蝕法、凸版印刷和平板印刷技術(shù)的一或多種形成在該覆板上。
9.一種光伏電池，其包含覆板，具有前側(cè)及背側(cè)，該背側(cè)具有多個(gè)間隔斜坡，其包括斜坡表面和實(shí)質(zhì)上與該覆板的該背側(cè)垂直的垂直面；透明導(dǎo)電氧化物層，其位于該覆板的該背側(cè)； 非晶硅層，覆于該透明導(dǎo)電氧化物層上；以及金屬層，覆于該硅層上，該金屬層具有面向該硅層的前側(cè)以及背側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏電池，其中該多個(gè)間隔斜坡從該覆板延伸通過所述層的至少一部分，并且該金屬層經(jīng)平滑化，因而產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平坦的背表面并暴露出該硅層的部分，且該硅層不延伸至該多個(gè)間隔斜坡的該垂直面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光伏電池，其進(jìn)一步包含位于該金屬層上的聚合物層壓層，以及位于該聚合物層壓層上方的玻璃。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏電池，其中該多個(gè)間隔斜坡之間的距離為在約5毫米至約10毫米范圍內(nèi)，且該多個(gè)間隔斜坡從該覆板的該背側(cè)往外延伸至約5微米高。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏電池，其中該覆板為約3毫米厚，且該覆板是玻璃。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏電池，其中該金屬層是選自由鋁、鉬及其組合物所組成的組。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏電池，該光伏電池具有小于約100微米的無效區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明描述光伏電池及光伏電池的制造方法。該光伏電池的操作層沉積在具有多個(gè)間隔斜坡的覆板上以讓個(gè)別電池可串聯(lián)，且因?yàn)檫@些電池之間的無效空間而有最小的效率損失。
文檔編號(hào)H01L31/042GK102257627SQ200980150839
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者布魯斯·E·亞當(dāng)斯 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司