專利名稱：薄膜型太陽能電池及其制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領域，具體涉及一種基板表面為溝槽形結(jié)構(gòu)的薄膜型 太陽能電池及其制作方法。
背景技術(shù)：
當煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā) 展的瓶頸時，越來越多的國家開始研發(fā)和尋求新的能源，為經(jīng)濟發(fā)展提供新動力。我國是個 能源消費大國，能源消耗增長速度居世界首位，沉重的能源壓力嚴重的制約了我國經(jīng)濟的 發(fā)展，因此，我國也急切的需要新的能源來代替常規(guī)的不可再生資源。太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。我國地處北半球，南北距離和東西 距離都在5000公里以上，大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上，西藏日輻 射量最高達每平米7千瓦時，年日照時數(shù)大于2000小時。因此，我國太陽能資源特別豐富， 開發(fā)利用的潛力非常巨大。光伏發(fā)電是太陽能利用的一種方式，因其具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、 故障率低、維護簡便等優(yōu)點，受到廣泛的重視。最近幾年光伏發(fā)電發(fā)展迅速，光伏技術(shù)不斷 進步，光伏發(fā)電的成本不斷的降低，各國紛紛出臺各種政策支持。制作太陽能電池主要是以半導體材料為基礎，其工作原理是利用光電材料吸收光 能后發(fā)生光電于轉(zhuǎn)換反應。根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池可分為(1)單晶硅、多晶硅 等晶硅太陽能電池；(2)以無機鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為 材料的多元化合物薄膜太陽能電池和以非晶硅/微晶硅為材料的薄膜太陽能電池。如圖1A，圖1B，圖1C，圖1D，圖1E，圖IF為薄膜太陽能電池的橫截面圖。圖中1A、 圖1B、圖1C、圖1D、圖1E、圖IF為薄膜電池各層生長的主要步驟示意圖。對于薄膜太陽能 電池，其基本工藝步驟是在基板101 (如玻璃板、塑料板等)上先生長出一層前電極透明導 電薄膜102 (如摻氟氧化錫、摻鋁氧化錫、摻錫氧化銦等)，然后使用激光、蝕刻等方法在透 明導電薄膜上分割出子電池。再沉積半導體材料層103，以制備太陽能電池必須的P層薄 膜、I層(本征層)薄膜和N層薄膜，形成光電轉(zhuǎn)換裝置-PN結(jié)。然后再使用激光或蝕刻等 設備將半導體層分割出與前電極相應的子電池，然后在N層上生長出一層或若干層背電極 104，在使用激光或蝕刻等設備將背電極分割出與半導體層、前電極相應的子電池。前電極 和背電極是用來導出光電轉(zhuǎn)換出來的電流。在上述技術(shù)基礎上，非晶硅、非晶硅/非晶硅或非晶硅/微晶硅薄膜電池使用等離 子增強化學氣相沉積(PECVD)設備沉積出相應的P、I、N層非晶硅或微晶硅薄膜，而硫化鎘、 銅銦硒等化合物薄膜太陽能電池是使用磁控濺射、絲網(wǎng)印刷等工藝生長出P、N層化合物薄 膜，最后還需要進行硒化等處理。為了提高薄膜太陽能電池的利用效率，提高電池填充因子，需要在同一塊電池板 上進行子電池劃隔。這樣部分表面沒有進行光伏發(fā)電，而僅僅起了各子電池隔離的作用，這 部分即為“死光區(qū)”。在薄膜太陽能電池上，“死光區(qū)”的面積一般占到整個面積的3%到 %左右。圖IF中子電池橫截面局部放大圖如圖2示。圖2中，201為基板，202為透明前電極 薄膜，203為半導體材料層，204為背電極層薄膜。dl是子電池的有效光電轉(zhuǎn)換區(qū)，d2為不 進行光電轉(zhuǎn)換區(qū)，即“死光區(qū)”。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、光電轉(zhuǎn)換面積大，整 體轉(zhuǎn)化效率高的薄膜型太陽能電池及其制作方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種薄膜型太陽能電池，包括基板、設置在基板上的一層用作太陽能電池前電極 的透明前電極導電薄膜、設置在透明前電極導電薄膜上的進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層、 設置在半導體材料層上的一層以鋁或銀制成的用作太陽能電池背電極的背電極層薄膜，其 特征在于用于沉積薄膜的基板表面由互相平行、間隔相等的溝槽形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，溝槽重復間 距在1至20mm之間，溝槽深度在0. 2微米至2微米之間沉積在基板溝槽表面上的一層透明前電極導電薄膜的一個側(cè)面透明前電極導電 薄膜，使用激光或其他刻蝕方法從溝槽表面上刻蝕掉形成一個個獨立的子電池電極，在該 溝槽的沒有透明前電極導電薄膜的側(cè)面以及其它部分的一層透明前電極導電薄膜上直接 設置有一層半導體材料層，該半導體材料層也為溝槽形，并且使用激光或其他刻蝕方法將 半導體材料層的同樣的一個側(cè)面部分刻蝕掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜相對 應的獨立的子電池，在該溝槽形的沒有半導體材料層的側(cè)面以及其它部分的一層半導體材 料層上沉積有一層背電極層薄膜，該背電極層薄膜也為溝槽形，并且使用激光或其他刻蝕 方法將背電極薄膜的同樣的一個側(cè)面部分刻蝕掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜 相對應的獨立的子電池，一個個子電池之間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板的溝槽 的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于溝槽的槽邊緣。所述的用于沉積薄膜的基板表面的溝槽是一種使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法 在基板表面生成平行的等寬度、等深度、等距離的溝槽，透明前電極導電薄膜的厚度加上半 導體材料層的厚度小于或者等于溝槽的深度。一種上述的薄膜型太陽能電池的制作方法，其制作方法如下1)使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在所述的用于沉積薄膜的基板表面上生成平 行的等寬度、等深度、等距離的溝槽，溝槽深度在0. 2微米至2微米之間，溝槽重復間距在1 至20mm之間；2)在上述帶有溝槽的基板表面使用磁控濺射或化學氣相沉積方法生長出一層透 明前電極導電薄膜，此薄膜的作用是用作太陽能電池的一個電極；3)使用激光或其他刻蝕方法將設置在基板溝槽表面上的一層透明前電極導電薄 膜的一個側(cè)面透明前電極導電薄膜刻蝕掉，從而形成一個個獨立的子電池電極；4)使用等離子增強化學氣相沉積、磁控濺射方法在透明前電極導電薄膜上沉積能 夠進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層，該半導體材料層也為溝槽形；5)使用激光或其他刻蝕方法將半導體材料層的同樣的一個側(cè)面部分刻蝕掉，從而 形成一個個與透明前電極導電薄膜相對應的獨立的子電池；6)使用磁控濺射方法在該溝槽形的沒有半導體材料層的側(cè)面以及其它部分的一層半導體材料層上生長出一層鋁薄膜，此薄膜的作用是用作太陽能電池的另一個電極，該 背電極層薄膜也為溝槽形；7)使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜的同樣的一個側(cè)面部分刻蝕掉，從而形 成一個個與透明前電極導電薄膜相對應的獨立的子電池，一個個子電池之間為串聯(lián)關系， 子電池的分割處位于基板的溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于溝槽的槽邊緣。所述的透明前電極導電薄膜為摻氟氧化錫、摻鋁氧化鋅或其他透明導電薄膜。所述的使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在用于沉積薄膜的基板表面上生成等寬 度、等深度、等距離的溝槽為深度為h、槽底寬度為al、槽間隔a2的溝槽，透明前電極導電薄 膜的厚度加上半導體材料層的厚度小于或者等于溝槽的深度。使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在用于沉積薄膜的基板表面上生成平行的等寬 度、等深度、等距離的溝槽之前首先使用絲網(wǎng)印刷設備以預定圖案在基板表面覆蓋保護劑， 然后向所述帶有保護劑的基板表面噴射沙粒，調(diào)整沙粒噴射速度和噴射時間，使基板板形 成溝槽；或者向所述帶有保護劑的基板表面噴射刻蝕液，調(diào)整刻蝕液的濃度和時間，使基板 板形成平行的溝槽。本發(fā)明具有如下的積極效果本發(fā)明中用于沉積薄膜的基板表面由平行的溝槽形 結(jié)構(gòu)構(gòu)成，在帶有溝槽形結(jié)構(gòu)的襯底基板上進行沉積透明導電薄膜、P型半導體材料薄膜、I 型半導體薄膜、N型半導體薄膜、過渡層和背電極并進行相應的子電池劃分處理，子電池的 分割處位于基板溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于溝槽邊緣，從而能夠使光電轉(zhuǎn)換 面積最大化，避免了子電池間的“死光區(qū)”，達到提高薄膜太陽能電池的整體轉(zhuǎn)化效率。
圖1A、圖1B、圖1C、圖1D、圖1E、圖IF是已有技術(shù)制作薄膜太陽能電池的流程。圖2是圖IF中子電池橫截面局部放大3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E、圖3F、圖3G、圖3H、圖31、圖3J是本發(fā)明制作薄膜 太陽能電池的流程。圖4是本發(fā)明的基板結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是利用本發(fā)明技術(shù)制作的薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式如圖5所示，一種薄膜型太陽能電池，包括帶有用于沉積薄膜的表面由平行的溝 槽形結(jié)構(gòu)構(gòu)成的基板301、設置在基板301上的一層用作太陽能電池前電極的透明前電極 導電薄膜302、設置在透明前電極導電薄膜302上的進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層303、設 置在半導體材料層303上的一層以鋁或銀制成的用作太陽能電池背電極的背電極層薄膜 304。沉積在基板301溝槽表面上的一層透明前電極導電薄膜302的一個側(cè)面透明前電 極導電薄膜310，使用激光或其他刻蝕方法從溝槽表面上刻蝕掉形成一個個獨立的子電池 電極，在該溝槽的沒有透明前電極導電薄膜302的側(cè)面以及其它部分的一層透明前電極導 電薄膜302上直接設置有一層半導體材料層303，該半導體材料層303也為溝槽形，并且使 用激光或其他刻蝕方法將半導體材料層303的同樣的一個側(cè)面部分311刻蝕掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池，在該溝槽形的沒有半導體材料 層303的側(cè)面以及其它部分的一層半導體材料層303上直接設置有一層背電極層薄膜304， 該背電極層薄膜304也為溝槽形，并且使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜304的同樣 的一個側(cè)面部分312刻蝕掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的 子電池，一個個子電池之間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板301的溝槽的槽邊緣，其 各子電池的串聯(lián)也位于溝槽的槽邊緣。所述的基板301表面的溝槽是一種使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在基板表面 生成平行的等寬度、等深度、等距離的溝槽，透明前電極導電薄膜302的厚度加上半導體材 料層303的厚度小于或者等于溝槽的深度。所述的基板301表面的溝槽重復間距在1至20mm之間。所述的基板301表面的 溝槽深度在0. 2微米至2微米之間。一種上述的薄膜型太陽能電池的制作方法，其特征在于其制作方法如下1)使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在所述的基板301用于沉積薄膜的表面上生 成平行的等寬度、等深度、等距離的溝槽，溝槽重復間距在1至20mm之間，溝槽深度在0. 2 微米至2微米之間；2)在上述帶有溝槽的基板301表面使用磁控濺射或化學氣相沉積方法生長出一 層透明前電極導電薄膜302，此薄膜的作用是用作太陽能電池的一個電極；3)使用激光或其他刻蝕方法將設置在基板301溝槽表面上的一層透明前電極導 電薄膜302的一個側(cè)面透明前電極導電薄膜310刻蝕掉，從而形成一個個獨立的子電池電 極；4)使用等離子增強化學氣相沉積、磁控濺射方法在透明前電極導電薄膜302上沉 積能夠進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層303，該半導體材料層303也為溝槽形；5)使用激光或其他刻蝕方法將半導體材料層303的同樣的一個側(cè)面部分311刻蝕 掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池；6)使用磁控濺射方法在該溝槽形的沒有半導體材料層303的側(cè)面以及其它部分 的一層半導體材料層303上生長出一層鋁薄膜304，此薄膜的作用是用作太陽能電池的另 一個電極，該背電極層薄膜304也為溝槽形；7)使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜304的同樣的一個側(cè)面部分312刻蝕 掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池，一個個子電池之 間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板301的溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于 溝槽的槽邊緣。所述的透明前電極導電薄膜302為摻氟氧化錫、摻鋁氧化鋅或其他透明導電薄 膜。所述的使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在玻璃表面上生成等寬度、等深度、等距離的 溝槽為深度為h、槽底寬度為al、槽間隔a2的溝槽，透明前電極導電薄膜302的厚度加上半 導體材料層303的厚度小于或者等于溝槽的深度。使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在用 于沉積薄膜的基板表面上生成等寬度、等深度、等距離的溝槽之前首先使用絲網(wǎng)印刷設備 以預定圖案在玻璃表面覆蓋保護劑，然后向所述帶有保護劑的基板表面噴射沙粒，調(diào)整沙 粒噴射速度和噴射時間，使用于沉積薄膜的基板表面形成溝槽；或者向所述帶有保護劑的 基板表面噴射刻蝕液，調(diào)整刻蝕液的濃度和時間，使用于沉積薄膜的基板表面形成溝槽。
實施例1 如圖3、4、5所示，一種薄膜型太陽能電池，包括基板301、設置在基板301上的一層 用作太陽能電池前電極的透明前電極導電薄膜302、設置在透明前電極導電薄膜302上的 進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層303、設置在半導體材料層303上的一層以鋁或銀制成的用 作太陽能電池背電極的背電極層薄膜304，基板301為透明玻璃板，其用于沉積薄膜的表面 由平行的溝槽形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，溝槽深度h為0.4微米，溝槽重復間距(al+a2) =8毫米，其中 al = a2 = 4 毫米。沉積在基板301溝槽表面上的一層透明前電極導電薄膜302的一個側(cè)面透明前電 極導電薄膜310，使用激光或其他刻蝕方法從溝槽表面上刻蝕掉形成一個個獨立的子電池 電極，在該溝槽的沒有透明前電極導電薄膜302的側(cè)面以及其它部分的一層透明前電極導 電薄膜302上直接設置有一層半導體材料層303，該半導體材料層303也為溝槽形，并且使 用激光或其他刻蝕方法將半導體材料層303的同樣的一個側(cè)面部分311刻蝕掉，從而形成 一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池，在該溝槽形的沒有半導體材料 層303的側(cè)面以及其它部分的一層半導體材料層303上直接設置有一層背電極層薄膜304， 該背電極層薄膜304也為溝槽形，并且使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜304的同樣 的一個側(cè)面部分312刻蝕掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的 子電池，一個個子電池之間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板301的溝槽的槽邊緣，其 各子電池的串聯(lián)也位于溝槽的槽邊緣。其制作方法如下1)所述的基板301為透明玻璃板，使用絲網(wǎng)印刷設備以預定圖案在玻璃基板表面 覆蓋保護劑，然后向所述帶有保護劑的玻璃表面噴射刻蝕液，調(diào)整刻蝕液的濃度和時間，使 玻璃板形成溝槽，溝槽深度h為0.4微米，溝槽重復間距(al+a2) =8毫米，其中al =a2 =4毫米；2)在上述帶有溝槽的玻璃板使用磁控濺射方法生長出一層摻氟氧化錫透明前電 極導電薄膜302，此薄膜的作用是用作太陽能電池的一個電極；3)使用激光刻蝕機將設置在基板301溝槽表面上的一層透明前電極導電薄膜302 的一個側(cè)面透明前電極導電薄膜310刻蝕掉，，從而形成一個個獨立的子電池電極；4)使用等離子增強化學氣相沉積PECVD方法在透明前電極導電薄膜302上沉積 能夠進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層(非晶硅P、I、N層)303，該半導體材料層303也為溝槽 形；5)使用激光刻蝕機將半導體材料層303的同樣的一個側(cè)面部分311刻蝕掉，從而 形成一個個與透明導電薄膜302相對應的獨立的子電池；6)使用磁控濺射方法在該溝槽形的沒有半導體材料層303的側(cè)面以及其它部分 的一層半導體材料層303上生長出一層鋁薄膜304，此薄膜的作用是用作太陽能電池的另 一個電極，該背電極層薄膜304也為溝槽形；7)使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜304的同樣的一個側(cè)面部分312刻蝕 掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池，一個個子電池之 間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板301的溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于 溝槽的槽邊緣。
通過以上工藝步驟，一個個子電池就串聯(lián)起來如圖5示，301為基板，302為透明電 極薄膜，303為半導體層，304為背電極薄膜。實施例2 如圖3、4、5所示，一種薄膜型太陽能電池，包括基板301、設置在基板301上的一層 用作太陽能電池前電極的透明前電極導電薄膜302、設置在透明前電極導電薄膜302上的 進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層303、設置在半導體材料層303上的一層以鋁或銀制成的用 作太陽能電池背電極的背電極層薄膜304，基板301為透明玻璃板，其用于沉積薄膜的表面 由平行的溝槽形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，溝槽深度h為0.3微米，溝槽重復間距(al+a2) =9毫米，其中 al = 3毫米，a2 = 6毫米。沉積在基板301溝槽表面上的一層透明前電極導電薄膜302的一個側(cè)面透明前電 極導電薄膜310使用激光或其他刻蝕方法從溝槽表面上刻蝕掉形成一個個獨立的子電池 電極，在該溝槽的沒有透明前電極導電薄膜302的側(cè)面以及其它部分的一層透明前電極導 電薄膜302上直接設置有一層半導體材料層303，該半導體材料層303也為溝槽形，并且使 用激光或其他刻蝕方法將半導體材料層303的同樣的一個側(cè)面部分311刻蝕掉，從而形成 一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池，在該溝槽形的沒有半導體材料 層303的側(cè)面以及其它部分的一層半導體材料層303上直接設置有一層背電極層薄膜304， 該背電極層薄膜304也為溝槽形，并且使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜304的同樣 的一個側(cè)面部分312刻蝕掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的 子電池，一個個子電池之間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板301的溝槽的槽邊緣，其 各子電池的串聯(lián)也位于溝槽的槽邊緣。基板301表面的溝槽是一種使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在基板表面生成的 等寬度、等深度、等間距的溝槽，透明前電極導電薄膜302的厚度加上半導體材料層303的 厚度等于溝槽的深度。其制作方法如下1)所述的基板301為透明玻璃板，使用絲網(wǎng)印刷設備以預定圖案在玻璃基板表面 覆蓋保護劑，然后向所述帶有保護劑的玻璃表面噴射沙粒，調(diào)整沙粒噴射速度和噴射時間， 使玻璃板形成如圖4的溝槽，溝槽深度h為0. 3微米，溝槽寬度al = 3，溝槽間隔a2 = 6毫 米；2)在上述帶有溝槽的玻璃板使用化學氣相沉積方法生長出一層摻氟氧化錫透明 前電極導電薄膜302，此薄膜的作用是用作太陽能電池的一個電極；3)使用激光刻蝕機將設置在基板301溝槽表面上的一層透明前電極導電薄膜302 的一個側(cè)面透明前電極導電薄膜310刻蝕掉，，從而形成一個個獨立的子電池電極；4)使用等離子增強化學氣相沉積PECVD方法在透明前電極導電薄膜302上沉積 能夠進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層(非晶硅P、I、N層)303，該半導體材料層303也為溝槽 形；5)使用激光刻蝕機將半導體材料層303的同樣的一個側(cè)面部分311刻蝕掉，從而 形成一個個與透明導電薄膜302相對應的獨立的子電池；6)使用磁控濺射方法在該溝槽形的沒有半導體材料層303的側(cè)面以及其它部分 的一層半導體材料層303上生長出一層鋁薄膜304，此薄膜的作用是用作太陽能電池的另一個電極，該背電極層薄膜304也為溝槽形；7)使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜304的同樣的一個側(cè)面部分312刻蝕 掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池，一個個子電池之 間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板301的溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于 溝槽的槽邊緣。通過以上工藝步驟，一個個子電池就串聯(lián)起來如圖5示，301為基板，302為透明電 極薄膜，303為半導體層，304為背電極薄膜。子電池的分割處位于基板溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于溝槽邊緣。通 過以上結(jié)構(gòu)，避免了子電池間的“死光區(qū)”。實施例3 如圖3、4、5所示，一種薄膜型太陽能電池，包括基板301、設置在基板301上的一層 用作太陽能電池前電極的透明前電極導電薄膜302、設置在透明前電極導電薄膜302上的 進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層303、設置在半導體材料層303上的一層以鋁或銀制成的用 作太陽能電池背電極的背電極層薄膜304，基板301為透明玻璃板，其用于沉積薄膜的表面 由溝槽形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，，溝槽深度h為1.9微米，溝槽重復間距(al+a2) =8毫米，其中al = a2 = 4毫米；。沉積在基板301溝槽表面上的一層透明前電極導電薄膜302的一個側(cè)面透明前電 極導電薄膜310，使用激光或其他刻蝕方法從溝槽表面上刻蝕掉形成一個個獨立的子電池 電極，在該溝槽的沒有透明前電極導電薄膜302的側(cè)面以及其它部分的一層透明前電極導 電薄膜302上直接設置有一層半導體材料層303，該半導體材料層303也為溝槽形，并且使 用激光或其他刻蝕方法將半導體材料層303的同樣的一個側(cè)面部分311刻蝕掉，從而形成 一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池，在該溝槽形的沒有半導體材料 層303的側(cè)面以及其它部分的一層半導體材料層303上直接設置有一層背電極層薄膜304， 該背電極層薄膜304也為溝槽形，并且使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜304的同樣 的一個側(cè)面部分312刻蝕掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的 子電池，一個個子電池之間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板301的溝槽的槽邊緣，其 各子電池的串聯(lián)也位于溝槽的槽邊緣?；?01表面的溝槽是一種使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在基板表面生成的 等寬度、等深度、等距離的溝槽，透明前電極導電薄膜302的厚度加上半導體材料層303的 厚度小于或者等于溝槽的深度。其制作方法如下1)所述的基板301為透明玻璃板，使用絲網(wǎng)印刷設備以預定圖案在玻璃基板表面 覆蓋保護劑，然后向所述帶有保護劑的玻璃表面噴射沙粒，調(diào)整沙粒噴射速度和噴射時間， 使玻璃板形成如圖4的溝槽，溝槽深度h為1. 9微米，溝槽重復間距(al+a2) = 8毫米，其 中al = a2 = 4毫米；2)在上述帶有溝槽的玻璃板使用磁控濺射方法生長出一層摻氟氧化錫透明前電 極導電薄膜302，此薄膜的作用是用作太陽能電池的一個電極，也稱為前電極，如圖3B示；3)使用激光刻蝕機將設置在基板301溝槽表面上的一層透明前電極導電薄膜302 的一個側(cè)面透明前電極導電薄膜310刻蝕掉，從而形成一個個獨立的子電池電極；如圖3C示。刻蝕后結(jié)構(gòu)如圖3D示；4)使用等離子增強化學氣相沉積PECVD方法在透明前電極導電薄膜302上沉積 能夠進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層(非晶硅P、I、N層)303，該半導體材料層303也為溝槽 形，如圖3E示;5)使用激光刻蝕機將半導體材料層303的同樣的一個側(cè)面部分311刻蝕掉，從而 形成一個個與透明導電薄膜302相對應的獨立的子電池，如圖3F示，刻蝕后結(jié)構(gòu)如圖3G 示；6)使用磁控濺射方法在該溝槽形的沒有半導體材料層303的側(cè)面以及其它部分 的一層半導體材料層303上生長出一層鋁薄膜304，此薄膜的作用是用作太陽能電池的另 一個電極，也稱為背電極，該背電極層薄膜304也為溝槽形，如圖3H示；7)使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜304的同樣的一個側(cè)面部分312刻蝕 掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池，一個個子電池之 間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板301的溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于 溝槽的槽邊緣，如圖31示，刻蝕后結(jié)構(gòu)如圖3J示，制作完成的電池結(jié)構(gòu)如圖5示；通過以上工藝步驟，一個個子電池就串聯(lián)起來如圖5示，301為基板，302為透明電 極薄膜，303為半導體層，304為背電極薄膜。子電池的分割處位于基板溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于溝槽邊緣。通 過以上結(jié)構(gòu)，避免了子電池間的“死光區(qū)”。實施例4 如圖3、4、5所示，一種薄膜型太陽能電池，包括基板301、設置在基板301上的一層 用作太陽能電池前電極的透明前電極導電薄膜302、設置在透明前電極導電薄膜302上的 進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層303、設置在半導體材料層303上的一層以鋁或銀制成的用 作太陽能電池背電極的背電極層薄膜304，其基板301為透明玻璃板，其用于沉積薄膜的表 面由溝槽形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，基板301表面的溝槽重復間距(al+a2) = 6毫米，其中al = a2 = 3 毫米。溝槽深度h為0.6微米。透明前電極導電薄膜302的厚度加上半導體材料層303的厚度小于或者等于溝槽 的深度。所述的透明前電極導電薄膜(302)為摻鋁氧化鋅透明導電薄膜。沉積在基板301溝槽表面上的一層透明前電極導電薄膜302的一個側(cè)面透明前電 極導電薄膜310，使用激光或其他刻蝕方法從溝槽表面上刻蝕掉形成一個個獨立的子電池 電極，在該溝槽的沒有透明前電極導電薄膜302的側(cè)面以及其它部分的一層透明前電極導 電薄膜302上直接設置有一層半導體材料層303，該半導體材料層303也為溝槽形，并且使 用激光或其他刻蝕方法將半導體材料層303的同樣的一個側(cè)面部分311刻蝕掉，從而形成 一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的子電池，在該溝槽形的沒有半導體材料 層303的側(cè)面以及其它部分的一層半導體材料層303上直接設置有一層背電極層薄膜304， 該背電極層薄膜304也為溝槽形，并且使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜304的同樣 的一個側(cè)面部分312刻蝕掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜302相對應的獨立的 子電池，一個個子電池之間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板301的溝槽的槽邊緣，其 各子電池的串聯(lián)也位于溝槽的槽邊緣。
其制作方法與其它實施例相同。
權(quán)利要求
一種薄膜型太陽能電池，包括基板(301)、沉積在基板(301)上的一層用作太陽能電池前電極的透明前電極導電薄膜(302)、設置在透明前電極導電薄膜(302)上的進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層(303)、設置在半導體材料層(303)上的一層以鋁或銀制成的用作太陽能電池背電極的背電極層薄膜(304)，其特征在于用于沉積薄膜的基板(301)表面由互相平行、間隔相等的溝槽形結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜型太陽能電池，其特征在于所述溝槽深度在0.2微米 至2微米之間，所述溝槽重復間距al+a2在1至20mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜型太陽能電池，其特征在于沉積在基板(301)溝槽表 面上的一層透明前電極導電薄膜(302)的一個側(cè)面透明前電極導電薄膜(310)，使用激光 或其他刻蝕方法從溝槽表面上刻蝕掉形成一個個獨立的子電池電極，在該溝槽的沒有透明 前電極導電薄膜(302)的側(cè)面以及其它部分的一層透明前電極導電薄膜(302)上直接設置 有一層半導體材料層(303)，該半導體材料層(303)也為溝槽形，并且使用激光或其他刻蝕 方法將半導體材料層(303)的同樣的一個側(cè)面部分(311)刻蝕掉，從而形成一個個與透明 前電極導電薄膜(302)相對應的獨立的子電池，在該溝槽形的沒有半導體材料層(303)的 側(cè)面以及其它部分的一層半導體材料層(303)上直接設置有一層背電極層薄膜(304)，該 背電極層薄膜(304)也為溝槽形，并且使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜(304)的同 樣的一個側(cè)面部分(312)刻蝕掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜(302)相對應的 獨立的子電池，一個個子電池之間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板(301)的溝槽的 槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于溝槽的槽邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜型太陽能電池，其特征在于所述的基板(301)表面的 溝槽是一種使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在基板表面生成平行的等寬度、等深度、等間 距的溝槽，透明前電極導電薄膜(302)的厚度加上半導體材料層(303)的厚度小于或者等 于溝槽的深度。
5.一種如權(quán)利要求1所述的薄膜型太陽能電池的制作方法，其特征在于其制作方法 如下1)使用噴砂、等離子刻蝕或酸蝕方法在所述的基板(301)—表面上生成平行的等寬 度、等深度、等間距的溝槽，溝槽深度在0. 2微米至2微米之間，溝槽重復間距al+a2在 120mm之間；2)在上述帶有溝槽的玻璃表面使用磁控濺射或化學氣相沉積方法生長出一層透明前 電極導電薄膜(302)，此薄膜的作用是用作太陽能電池的一個電極；3)使用激光或其他刻蝕方法將設置在基板(301)溝槽表面上的一層透明前電極導電 薄膜(302)的一個側(cè)面透明前電極導電薄膜(310)刻蝕掉，從而形成一個個獨立的子電池 電極；4)使用等離子增強化學氣相沉積、磁控濺射方法在透明前電極導電薄膜(302)上沉積 能夠進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層(303)，該半導體材料層(303)也為溝槽形；5)使用激光或其他刻蝕方法將半導體材料層(303)的同樣的一個側(cè)面部分(311)刻蝕 掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜(302)相對應的獨立的子電池；6)使用磁控濺射方法在該溝槽形的沒有半導體材料層(303)的側(cè)面以及其它部分的 一層半導體材料層(303)上生長出一層鋁薄膜(304)，此薄膜的作用是用作太陽能電池的另一個電極，該背電極層薄膜(304)也為溝槽形；7)使用激光或其他刻蝕方法將背電極薄膜(304)的同樣的一個側(cè)面部分(312)刻蝕 掉，從而形成一個個與透明前電極導電薄膜(302)相對應的獨立的子電池，一個個子電池 之間為串聯(lián)關系，子電池的分割處位于基板(301)的溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也 位于溝槽的槽邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜型太陽能電池的制作方法，其特征在于所述的透明前 電極導電薄膜(302)為摻氟氧化錫、摻鋁氧化鋅或其他透明導電薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜型太陽能電池的制作方法，其特征在于使用噴砂、等離 子刻蝕或酸蝕方法在玻璃表面上生成平行的等寬度、等深度、等間距的溝槽之前，首先使用 絲網(wǎng)印刷設備以預定圖案在玻璃表面覆蓋保護劑，然后向所述帶有保護劑的玻璃表面噴射 沙粒，調(diào)整沙粒噴射速度和噴射時間，使玻璃板形成溝槽；或者向所述帶有保護劑的玻璃表 面噴射刻蝕液，調(diào)整刻蝕液的濃度和時間，使玻璃板形成溝槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領域，具體涉及一種襯底基板表面為平行的溝槽形結(jié)構(gòu)的薄膜型太陽能電池及其制作方法，一種薄膜型太陽能電池，包括基板、設置在基板上的一層用作太陽能電池前電極的透明前電極導電薄膜、設置在透明前電極導電薄膜上的進行光電轉(zhuǎn)換的半導體材料層、設置在半導體材料層上的一層以鋁或銀制成的用作太陽能電池背電極的背電極層薄膜?；灞砻嬗善叫械臏喜坌谓Y(jié)構(gòu)構(gòu)成，子電池的分割處位于基板溝槽的槽邊緣，其各子電池的串聯(lián)也位于溝槽邊緣，避免了子電池間的“死光區(qū)”。
文檔編號H01L31/0352GK101980369SQ201010266610
公開日2011年2月23日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者萬志剛, 關麗哲, 關軍占, 劉衛(wèi)慶, 蒼利民, 閆韜 申請人:河南安彩高科股份有限公司