專利名稱：太陽能電池裝置及其制造方法
技術領域：
本公開涉及一種太陽能電池裝置及其制造方法。
背景技術：
近來，隨著能耗的增加，已經(jīng)研制了能夠將太陽能轉換為電能的太陽能電池。特別是廣泛使用了 CIGS太陽能電池，該電池是具有襯底結構的PN異質(zhì)結器件，該襯底結構包括玻璃襯底、金屬后電極層、P型CIGS光吸收層、高阻緩沖層以及N型窗口層。另外，為了制造這樣的太陽能電池，可能進行機械圖案化工藝。此時，可能通過該機械圖案化工藝形成不用于發(fā)電的死區(qū)，從而可能降低太陽能電池的發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本公開提供能夠提高發(fā)電效率的太陽能電池裝置。技術方案根據(jù)本實施例的一種太陽能電池裝置，包括襯底；電極層，該電極層在所述襯底上并且具有第一通孔；光吸收層，該光吸收層在所述電極層上并且具有第二通孔；以及窗口層，該窗口層在所述光吸收層上并且具有與第二通孔重疊的第三通孔。根據(jù)本實施例的一種太陽能電池裝置，包括襯底；第一后電極和第二后電極，該第一后電極和第二后電極在所述襯底上并且彼此分開；第一光吸收部分，該第一光吸收部分在所述第一后電極上；第一窗口，該第一窗口在所述第一光吸收部分上；第二光吸收部分，該第二光吸收部分在所述第二后電極上；第二窗口，該第二窗口在所述第二光吸收部分上；以及連接部分，該連接部分從所述第一窗口延伸，并且與所述第一光吸收部分的一個側面接觸，同時與所述第二光吸收部分分開，從而與所述第二后電極連接，其中，所述連接部分與所述第二后電極的側面和上表面接觸。根據(jù)本實施例的一種太陽能電池裝置的制造方法，該方法包括在襯底上形成電極層；通過部分去除該電極層形成第一通孔；在所述電極層上形成光吸收層；通過部分去除所述光吸收層形成與第一通孔相鄰的第二通孔；在所述光吸收層上形成窗口層；以及通過部分去除所述窗口層形成與所述第二通孔重疊的第三通孔。有益效果根據(jù)本公開的太陽能電池裝置，第二通孔與第三通孔重疊。另外，第一通孔與第二通孔重疊，或者第一通孔與第二通孔緊鄰。用第一通孔使后電極彼此隔開，用第二通孔使相鄰的電池彼此電連接，用第三通孔使相鄰的窗口彼此隔開。另外，第一通孔到第三通孔是光不能轉換為電能的無源區(qū)。第一通孔和第二通孔彼此重疊或者彼此相鄰，第二通孔和第三通孔彼此重疊。因此，根據(jù)本公開的太陽能電池裝置可以減小無源區(qū)的面積。
根據(jù)本公開的太陽能電池裝置包括連接部分，其從第一窗口延伸并且與第二后電極的側面和上表面接觸。因此，可以增大該連接部分和第二后電極之間的接觸面積和防止第一窗口和第二后電極之間發(fā)生短路。根據(jù)本公開的太陽能電池裝置可以具有低電阻。另外，可以增大第一后電極和第二后電極之間的距離，從而防止第一后電極和第二后電極之間發(fā)生短路。根據(jù)本公開的太陽能電池裝置可以具有提高的效率和低缺陷率。此外，根據(jù)本公開的太陽能電池裝置的制造方法，第三通孔形成為可以與第二通孔重疊。相似地，第一通孔與第二通孔重疊。因此，根據(jù)本公開的太陽能電池裝置的制造方法，不必要單獨地圖案化多個層來使電池彼此隔開。也就是，在第二通孔中填充形成窗口層的材料，并且去除僅僅包括所述材料而形成窗口層的層，以便形成第三通孔。因此，根據(jù)本公開的太陽能電池裝置的制造方法，通過去除包括單一類型材料的層可以形成第二通孔，從而利用激光可以有效地形成第三通孔。


圖1是示出根據(jù)實施例的太陽能電池裝置的平面圖；圖2是圖1所示的“A”部分的放大圖；圖3是圖2沿B-B，線剖切的剖視圖；圖4到圖8是示出根據(jù)實施例的太陽能電池裝置的制造方法的剖視圖；圖9是示出根據(jù)實施例的太陽能電池裝置的制造方法的剖視圖；圖10是示出根據(jù)另一個實施例的太陽能電池裝置的平面圖；圖11是圖10所示的“C”部分的放大圖；圖12是圖11沿D-D，線剖切的剖視圖；圖13到圖18是示出根據(jù)另一個實施例的太陽能電池裝置的制造方法的剖視圖； 以及圖19是示出根據(jù)另一個實施例的太陽能電池裝置的制造方法的剖視圖。
具體實施例方式在所述實施例的描述中，可以理解當襯底、膜、電極、槽或層被稱為在另一個襯底、 另一個膜、另一個電極、另一個槽或另一層“上面”或“下面”時，其可以“直接”或“非直接” 在其它襯底、膜、電極、槽或層上面，或者可以存在一個或多個中間層。參考附圖已經(jīng)描述了這些層的位置。為了方便或清楚可以放大、省略或示意附圖中所示的每層的厚度和尺寸。另外，元件的尺寸不完全反映實際尺寸。圖1是示出根據(jù)實施例的太陽能電池裝置的平面圖，圖2是圖1所示的“A”部分的放大圖，圖3是圖2沿B-B’線剖切的剖視圖。參考圖1到圖3，太陽能電池裝置包括支撐襯底100、后電極層200、光吸收層310、 緩沖層320、高阻緩沖層330、窗口層400和連接部分500。支撐襯底100具有平板形狀以支撐后電極層200、光吸收層310、窗口層400和連
5接部分500。支撐襯底100可以包括絕緣物質(zhì)。支撐襯底100可以包括塑料襯底或金屬襯底。 具體地，支撐襯底100可以包括鈉鈣玻璃襯底。支撐襯底100可以是透明的。支撐襯底100 可以是剛性或撓性的。后電極層200排列在支撐襯底100上。后電極層200是導電層。例如，后電極層 200可以包括諸如鉬的金屬。另外，后電極層200可以包括至少兩層，所述層通過用相同的金屬或不同的金屬形成。第一通孔THl形成在后電極層200中。第一通孔THl是露出支撐襯底100的上表面的開口區(qū)域。當俯視時，第一通孔THl可以在一個方向上延伸。第一通孔THl可以具有大約30 μ m到大約60 μ m的寬度。后電極層200通過第一通孔THl被劃分為多個后電極210,220...和200η。也就是，通過第一通孔THl限定多個后電極210,220...和200η。多個后電極210,220...和200η通過第一通孔THl彼此分開。多個后電極210， 220...和200η布置為條形圖案。多個后電極210，220...和200η分別與電池對應。相反，多個后電極210,220...和200η可以布置為矩陣的形式。在該情形中，當俯視時，第一通孔THl可以具有晶格形狀。光吸收層310形成在后電極層200上。另外，包括在光吸收層310中的材料被填充在第一通孔THl中。光吸收層310可以包括I-III-VI族化合物。例如，光吸收層310可以包括 Cu-In-Ga-Se (Cu (In, Ga) Se2 ；CIGS)晶體結構，Cu-In-Se 晶體結構或 Cu-Ga-Se 晶體結構。光吸收層310的能量帶隙可以是大約IeV到大約1. SeV0緩沖層320形成在光吸收層310上。緩沖層320包括CdS，并且能量帶隙大約是 2. 2eV 到 2. 4eV0高阻緩沖層330形成在緩沖層320上。高阻緩沖層330包括不摻雜的i-&i0。高阻緩沖層330的能量帶隙大約是3. IeV到3. 3eV0第二通孔TH2形成在光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330中。也就是，第二通孔TH2穿過光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330形成。第二通孔TH2是使后電極層200的上表面露出的開口區(qū)域。第二通孔TH2與第一通孔THl相鄰。也就是，第二通孔TH2形成在第一通孔THl 附近。第一通孔THl和第二通孔TH2之間的距離大約為1 μ m到大約100 μ m。第二通孔TH2可以具有大約IOOym到大約200 μ m的寬度。多個后電極210、220. · ·和200η可以具有臺階部(step difference)。更具體地， 部分去除與第二通孔TH2對應的多個后電極210、220...和200η，使得可以在多個后電極 210,220...和200η中形成臺階部。換句話說，后電極層200的厚度根據(jù)其位置可以變化。例如，后電極層200與第二通孔ΤΗ2對應的區(qū)域處的厚度可以比后電極層200在除了第二通孔ΤΗ2以外的區(qū)域處的厚度小。窗口層400形成在高阻緩沖層330上。窗口層400是透明導電層。例如，窗口層400可以包括摻雜鋁的ZnO(AZO)。第三通孔TH3形成在窗口層400中。第三通孔TH3是露出后電極層200的上表面的開口區(qū)域。第三通孔TH3的寬度比第二通孔TH2的寬度小。例如，第三通孔TH3的寬度可以是大約50 μ m到大約100 μ m。第三通孔TH3的位置與第二通孔TH2對應。具體地，第三通孔TH3與第二通孔TH2 重疊。換句話說，當俯視時，第三通孔TH3可以與第二通孔TH2部分或完全重疊。另外，第三通孔TH3的內(nèi)側的部分401與第二通孔TH2的內(nèi)側的部分301在同一平面上齊平。例如，第三通孔TH3的一個內(nèi)側面401與第二通孔TH2的一個內(nèi)側面301齊平。窗口層400通過第三通孔TH3被劃分為多個窗口 410、420...和400η。也就是，通過第三通孔ΤΗ3限定多個窗口 410,420. · ·和400η。多個窗口 410,420. · ·和400η的形狀與多個后電極210、220. · ·和200η的形狀對應。具體地，多個窗口 410、420...和400η可以按照條形圖案布置。相反，多個窗口 410、 420...和400η可以按照矩陣的形式布置。多個窗口 410、420...和400η構成N型導電層，以將電子供應到光吸收層310。另外，多個窗口 410,420...和400η可以具有電極的功能。第三通孔ΤΗ3限定多個電池Cl、C2...和Cn。更具體地，第二通孔TH2和第三通孔TH3限定電池Cl、C2...和Cn。也就是，通過第二通孔TH2和第三通孔TH3將根據(jù)本實施例的太陽能電池裝置劃分為多個電池Cl、C2...和Cn。連接部分500位于第二通孔TH2中。該連接部分500從窗口層400向下延伸，并且與后電極層200直接接觸。因此，連接部分500將分別包括在相鄰電池中的窗口與后電極連接起來。更具體地，連接部分500將包括在第一電池Cl中的窗口 410與包括在與第一電池Cl相鄰的第二電池C2中的后電極220連接起來。連接部分500與多個窗口 410、420...和400η—體形成。也就是，通過利用與窗口層400材料相同的材料形成連接部分500。連接部分500與第二通孔ΤΗ2的一側接觸并且與第二通孔ΤΗ2的另一側301分開。 例如，連接部分500與包括在第一電池Cl中的光吸收部分的側面接觸，并且與包括在第二電池C2中的光吸收部分的側面分開。第一通孔THl到第三通孔ΤΗ3是光不能轉換為電能的死區(qū)。也就是，第一通孔THl 到第三通孔ΤΗ3是無源區(qū)(non-active region, NAR)。由于第三通孔TH3與第二通孔TH2重疊，因此可以減小無源區(qū)的面積。具體地，第二通孔TH2的一個內(nèi)側面與第三通孔TH3的一個內(nèi)側面在同一平面上齊平。另外，第二通孔TH2的一個內(nèi)側面與第三通孔TH3的一個內(nèi)側面位于死區(qū)的外部區(qū)域處。也就是，第二通孔TH2和第三通孔TH3適當?shù)乇徊贾?，以最小化所述死區(qū)。因此，根據(jù)所述實施例的太陽能電池裝置可以增加將光轉換為電能的有源區(qū)的面積，從而可以提高電陽能電池裝置的效率。圖4到圖8是示出根據(jù)實施例的太陽能電池裝置的制造方法的剖視圖。參考以上對根據(jù)所述實施例的太陽能電池裝置的描述進行以下描述。
參考圖4，后電極層200形成在支撐襯底100上并且被圖案化為形成第一通孔 THl0因此，多個后電極210、220...和200η形成在支撐襯底100上。利用激光對后電極層 200進行圖案化。第一通孔THl露出支撐襯底100的上表面，并且寬度為大約30 μ m到大約60 μ m。另外，可以在支撐襯底100和后電極層200之間插置諸如擴散阻擋層(diffusion barrier)的附加層。在此情形中，第一通孔THl露出該附加層的上表面。參考圖5，在后電極層200上順序地形成光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層 330?？梢酝ㄟ^濺射過程或蒸發(fā)過程形成光吸收層310。例如，同時或分別蒸發(fā)Cu，h，( 和Se，以形成CIGS (Cu (In，Ga) Se2)光吸收層310， 或在形成金屬前體層之后進行硒化過程，以便形成光吸收層310。根據(jù)硒化過程，通過執(zhí)行利用Cu靶、In靶和( 靶的濺射過程在后電極層200上
形成金屬前體層。然后，通過硒化過程處理該金屬前體層，由此形成CIGS光吸收層310。另外，利用Cu靶、h靶和( 靶的濺射過程和硒化過程可以同時進行。此外，通過執(zhí)行利用Cu靶和h靶或者Cu靶和( 靶的濺射過程和硒化過程可以形成CIS光吸收層310或CIG光吸收層310。然后，通過濺射過程在光吸收層310上沉積CdS，從而形成緩沖層320。之后，通過濺射過程在緩沖層320上沉積&ι0，從而形成高阻緩沖層330。參考圖6，部分去除光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330，以形成第二通孔 TH2。通過光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330形成第二通孔TH2。第二通孔TH2與第一通孔THl相鄰。利用諸如尖頭工具(tip)的機械設備或激光設備可以形成第二通孔TH2。例如，通過寬度大約為40 μ m到大約180 μ m的尖頭工具可以圖案化光吸收層310。 另外，通過具有波長為大約200nm到大約600nm的激光束可以形成第二通孔TH2。此時，第二通孔TH2的寬度可以是大約100 μ m到大約200 μ m。另外，第二通孔TH2 可以露出后電極層200的上表面的一部分。參考圖7，窗口層400形成在高阻緩沖層330上。此時，在第二通孔TH2中填充形成窗口層400的材料。為了形成窗口層400，在高阻緩沖層330上沉積透明導電材料。第二通孔TH2完全由該透明導電材料填充。例如，透明導電材料包括摻雜鋁的aio。參考圖8，部分去除窗口層400以形成第三通孔TH3。也就是，窗口層400被圖案化，以限定窗口 410、420...和400η與電池Cl、C2...和Cn。雖然形成第三通孔TH3，但是部分去除填充在第二通孔TH2中的透明導電材料。因此，后電極層200的上表面通過第三通孔TH3露出。另外，從窗口層400延伸并且直接與后電極層200接觸的連接部分500形成在第二通孔TH2中。第三通孔TH3的一個內(nèi)側而與第二通孔TH2的一個內(nèi)側面齊平。例如，可以部分去除窗口層400和填充在第二通孔TH2中的透明導電材料，使得第三通孔TH3的一個內(nèi)側面與第二通孔TH2的一個內(nèi)側面齊平。相反，如圖9所示，在形成第三通孔TH3時，可以去除窗口層400的一部分、光吸收層310、緩沖層320，以及高阻緩沖層330的一部分302。第三通孔TH3部分或全部與第二通孔TH2重疊。利用諸如尖頭工具的機械設備或激光設備可以形成第三通孔TH3。例如，利用具有大約40 μ m到大約80 μ m的寬度的尖頭工具可以圖案化窗口層 400。另外，通過波長為大約200nm到大約600nm的激光束可以形成第三通孔TH3。具體地，通過僅僅去除透明導電材料可以形成第三通孔TH3。具體地，通過去除單一類型的材料可以形成第三通孔TH3。因此，通過激光可以容易地形成第三通孔TH3。也就是，用單一類型的激光形成第三通孔TH3，從而可以有效地去除窗口層400的一部分。第三通孔TH3的寬度大約是50 μ m到大約100 μ m。以此方式，僅僅去除單一類型的材料，以劃分多個電池Cl、C2...和Cn，而不用圖
案化多個層。因此，根據(jù)所述實施例的太陽能電池裝置的制造方法，可以有效地利用激光圖案化過程，從而可以容易地制造太陽能電池裝置。另外，根據(jù)本實施例，由于第二通孔TH2部分或全部地與第三通孔TH3重疊，因此可以制造具有高效率的太陽能電池裝置。圖10是示出根據(jù)另一個實施例的太陽能電池裝置的平面圖，圖11是圖10所示的 “C”部分的放大圖，以及圖12是圖11沿D-D’線剖切的剖視圖。除了幾個部分，根據(jù)另一個實施例的太陽能電池裝置可以基本與根據(jù)前述實施例的太陽能電池裝置相同。參考圖10到12，根據(jù)另一個實施例的太陽能電池裝置包括支撐襯底100、后電極層200、光吸收層310、緩沖層320、高阻緩沖層330、窗口層400和連接部分500。支撐襯底100具有平板形狀以支撐后電極層200、光吸收層310、緩沖層320、高阻緩沖層330、窗口層400和連接部分500。支撐襯底100可以包括絕緣物質(zhì)。支撐襯底100可以包括塑料襯底或金屬襯底。 具體地，支撐襯底100可以包括鈉鈣玻璃襯底。支撐襯底100可以是透明的。支撐襯底100 可以是剛性或撓性的。后電極層200排列在支撐襯底100上。后電極層200是導電層。例如，后電極層 200可以包括諸如鉬的金屬。另外，后電極層200可以包括至少兩層，所述層通過用相同的金屬或不同的金屬形成。第一通孔THl形成在后電極層200中。第一通孔THl是露出支撐襯底100的上表面的開口區(qū)域。當俯視時，第一通孔THl可以在一個方向上延伸。第一通孔THl可以具有大約80 μ m到大約200 μ m的寬度。后電極層200通過第一通孔THl被劃分為多個后電極210、220...和200η。也就是，通過第一通孔THl限定多個后電極210、220...和200η。圖12僅僅示出了第一后電極 210和第二后電極220。多個后電極210、220...和200η通過第一通孔THl彼此分開。多個后電極210、 220. · ·和200η布置為條形圖案。
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相反，多個后電極210、220...和200η可以布置為矩陣的形式。在該情形中，當俯視時，第一通孔THl可以具有晶格形狀。多個后電極210、220...和200η可以具有臺階部。具體地，部分去除與第二通孔 ΤΗ2對應的多個后電極210、220...和200η，使得可以在多個后電極210、220...和200η中形成臺階部。換句話說，后電極層200的厚度根據(jù)其位置可以變化。例如，后電極層200與第二通孔ΤΗ2對應的區(qū)域處的厚度可以比后電極層200在除了第二通孔ΤΗ2以外的區(qū)域處的厚度小。光吸收層310形成在后電極層200上。另外，包括在光吸收層310中的材料被填充在第一通孔THl中。光吸收層310可以包括I-III-VI族化合物。例如，光吸收層310可以包括 Cu-In-Ga-Se (Cu (In, Ga) Se2 ；CIGS)晶體結構、Cu-Inle 晶體結構或 Cu-Ga-Se 晶體結構。光吸收層310的能量帶隙可以是大約IeV到大約1. SeV0緩沖層320形成在光吸收層310上。緩沖層320包括CdS，并且能量帶隙大約是 2. 2eV 到 2. 4eV0高阻緩沖層330形成在緩沖層320上。高阻緩沖層330包括不摻雜的i-&i0。高阻緩沖層330的能量帶隙大約是3. IeV到3. 3eV0第二通孔TH2形成在光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330中。也就是，第二通孔TH2穿過光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330形成。第二通孔TH2是使后電極層200的上表面露出的開口區(qū)域。第二通孔TH2與第一通孔THl重疊。也就是，當俯視時，第二通孔TH2與第一通孔 THl部分重疊。第二通孔TH2可以具有大約80 μ m到大約200 μ m的寬度。第二通孔TH2將光吸收層310劃分為多個光吸收部分311、312...和310η。也就是，通過第二通孔ΤΗ2限定多個光吸收部分311、312...和310η。相似地，第二通孔ΤΗ2將緩沖層320劃分為多個緩沖部321、322...和320η，并且第二通孔ΤΗ2將高阻緩沖層330劃分為多個高阻緩沖部331、332...和330η。圖12示出了第一光吸收部分311、第二光吸收部分312、第一緩沖部321、第二緩沖部322、第一高阻緩沖部331和第二高阻緩沖部332。窗口層400形成在高阻緩沖層330上。窗口層400是透明導電層。另外，窗口層 400的電阻比后電極層200的電阻高。例如，窗口層400的電阻比后電極層200的電阻高大約10到200倍。例如，窗口層400可以包括摻雜鋁的ZnO(AZO)。第三通孔ΤΗ3形成在窗口層400中。第三通孔ΤΗ3是露出后電極層200的上表面的開口區(qū)域。第三通孔ΤΗ3的寬度比第二通孔ΤΗ2的寬度小。例如，第三通孔ΤΗ3的寬度可以是大約40 μ m到大約100 μ m。第三通孔TH3的位置與第二通孔TH2對應。具體地，第三通孔TH3與第二通孔TH2 重疊。換句話說，當俯視時，第三通孔TH3可以與第二通孔TH2部分或完全重疊。另外，第三通孔TH3與第一通孔THl可以不重疊。此外，第三通孔TH3的內(nèi)側面的一部分與第二通孔TH2的內(nèi)側面的一部分在同一平面上齊平。例如，第三通孔TH3的一個內(nèi)側面401與第二通孔TH2的一個內(nèi)側面301齊平。窗口層400通過第三通孔TH3被劃分為多個窗口 410、420...和400η。也就是，通過第三通孔ΤΗ3限定多個窗口 410,420. · ·和400η。多個窗口 410、420...和400η的形狀與多個后電極210、220...和200η的形狀對應。具體地，多個窗口 410、420...和400η布置為條形圖案。相反，窗口 410、420...和 400η可以按照矩陣的形式布置。第三通孔ΤΗ3限定多個電池Cl、C2...和Cn。具體地，第二通孔TH2和第三通孔 TH3限定多個電池C1、C2...和Cn。也就是，通過第二通孔TH2和第三通孔TH3將根據(jù)本實施例的太陽能電池裝置劃分為多個電池C1、C2...和Cn。換句話說，根據(jù)該實施例的太陽能電池裝置包括多個電池C1、C2...和Cn。例如， 根據(jù)該實施例的太陽能電池裝置包括形成在支撐襯底100上的第一電池Cl和第二電池C2。第一電池Cl可以包括第一后電極210、第一光吸收部分311、第一緩沖部321、第一高阻緩沖部331和第一窗口 410。第一后電極210設置在支撐襯底100上，第一光吸收部分311、第一緩沖部321、第一高阻緩沖部331和第一窗口 410順序地疊放在第一后電極210上。具體地，第一后電極210面對第一窗口 410，同時在它們之間插置第一光吸收部分 311。雖然圖中未示出，但是第一光吸收部分311和第一窗口 410可以遮蓋第一后電極 210，使得可以部分地露出第一后電極210的上表面。第二電池C2設置在支撐襯底100上，與第一電池Cl相鄰。第二電池C2可以包括第二后電極220、第二光吸收部分312、第二緩沖部322、第二高阻緩沖部332和第二窗口 420。第二后電極220設置在支撐襯底100上，同時與第一后電極210分開。第二光吸收部分312設置在第二后電極220上，同時與第一光吸收部分311分開。第二窗口 420設置在第二高阻緩沖部332上，同時與第一窗口 410分開。 第二光吸收部分312和第二窗口 420可以遮蓋第二后電極220，使得可以部分地露出第二后電極220的上表面。連接部分500位于第一通孔THl和第二通孔TH2中。具體地，連接部分500的一部分位于第一通孔THl中。也就是，連接部分500的該部分位于第一后電極210和第二后電極220之間。連接部分500從窗口層400向下延伸，并且與后電極層200直接接觸。例如，連接部分500從第一窗口 410向下延伸，并且與第二后電極層220直接接觸。因此，連接部分500將分別包括在相鄰電池中的窗口與后電極連接起來。具體地， 連接部分500將第一窗口 410與第二后電極220連接起來。連接部分500與多個窗口 410、420...和400η—體形成。也就是，通過利用與窗口層400的材料相同的材料形成連接部分500。連接部分500與第二通孔ΤΗ2的一側接觸并且與第二通孔ΤΗ2的另一側301分開。 例如，連接部分500與包括在第一電池Cl中的光吸收部分的側面接觸，并且與包括在第二電池C2中的光吸收部分的側面分開。另外，連接部分500與多個后電極210,220. · ·和200η的側面和上表面接觸。例如，如圖12所示，連接部分500與第一后電極210的側面和上表面接觸。也就是，連接部分 500與第一通孔THl的一個內(nèi)側面接觸。第一通孔THl到第三通孔ΤΗ3是光不能轉換為電能的死區(qū)。也就是，第一通孔THl 到第三通孔ΤΗ3是無源區(qū)(NAR)。由于第二通孔ΤΗ2與第一通孔THl部分重疊，第三通孔ΤΗ3與第二通孔ΤΗ2重疊， 因此可以減小無源區(qū)的面積。因此，根據(jù)本實施例的電陽能電池裝置可以增加將光轉換為電能的有源區(qū)的面積，從而可以提高電陽能電池裝置的效率。另外，由于連接部分500與多個后電極210、220...和200η的側面和上表面接觸， 因此與連接部分僅僅與后電極的上表面接觸的太陽能電池裝置相比，根據(jù)本實施例的太陽能電池裝置可以具有優(yōu)異的連接特性。因此，根據(jù)本實施例的太陽能電池裝置可以防止連接部分500和多個后電極210、 220. · ·和200η之間的短路，同時降低接觸電阻。因此，根據(jù)本實施例的太陽能電池裝置可以具有提高的效率和低的次品率。另外，由于第一通孔THl與第二通孔ΤΗ2重疊，因此可以增加第一通孔THl的寬度和兩個相鄰后電極210和220之間的距離。因此，根據(jù)本實施例的太陽能電池裝置可以防止連接部分500和多個后電極210、 220...和200η之間的短路。圖13到圖18是示出根據(jù)另一個實施例的太陽能電池裝置的制造方法的剖視圖。 參考根據(jù)另一個實施例的太陽能電池裝置的描述進行以下描述。參考圖13，后電極層200形成在支撐襯底100上并且被圖案化以形成第一通孔 THl。因此，多個后電極210、220...和200η形成在支撐襯底100上。利用激光對后電極層 200進行圖案化。第一通孔THl露出支撐襯底100的上表面，并且寬度為大約80 μ m到大約200 μ m。另外，可以在支撐襯底100和后電極層200之間插置諸如擴散阻擋層的附加層。在此情形中，第一通孔THl露出該附加層的上表面。參考圖14，在后電極層200上順序地形成光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層 330?？梢酝ㄟ^濺射過程或蒸發(fā)過程形成光吸收層310。例如，同時或分別蒸發(fā)Cu，h，( 和Se，以形成CIGS (Cu (In, Ga) Se2)光吸收層310， 或在形成金屬前體層之后進行硒化過程，以便形成光吸收層310。根據(jù)硒化過程，通過執(zhí)行利用Cu靶、In靶和( 靶的濺射過程在后電極層200上
形成金屬前體層。然后，通過硒化過程處理該金屬前體層，由此形成CIGS光吸收層310。另外，利用Cu靶、h靶和( 靶的濺射過程和硒化過程可以同時進行。此外，通過執(zhí)行利用Cu靶和h靶或者Cu靶和( 靶的濺射過程和硒化過程可以形成CIS光吸收層310或CIG光吸收層310。
然后，通過濺射過程在光吸收層310上沉積CdS，從而形成緩沖層320。之后，通過濺射過程在緩沖層320上沉積&ι0，從而形成高阻緩沖層330。參考圖15和16，部分去除光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330，以形成第二通孔TH2。通過光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330形成第二通孔TH2。第二通孔TH2與第一通孔THl重疊。利用諸如尖頭工具的機械設備或激光設備可以形成第二通孔TH2。 例如，通過寬度大約為40 μ m到大約180 μ m的尖頭工具可以圖案化光吸收層310、 緩沖層320和高阻緩沖層330。另外，通過波長為大約200nm到大約600nm的激光束可以形成第二通孔TH2。此時，第二通孔TH2的寬度可以是大約100 μ m到大約200 μ m。另外，第二通孔TH2 可以露出后電極層200的上表面的一部分。通過如下執(zhí)行兩次濺射過程可以形成第二通孔 TH2。首先，部分去除光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330，使得I-III-VI族化合物可以保留在第一通孔THl中。然后，去除填充在第一通孔THl中的I-III-VI族化合物。 利用機械設備或激光設備可以進行以上過程。此時，去除了后電極層200的一部分，從而在后電極210、220...和200η之中出現(xiàn)
臺階部。另外，當利用機械設備刻劃光吸收層310、緩沖層320和高阻緩沖層330時，在多個后電極210、220...和200η上可以形成細小的凹凸圖案。具體地，由于利用尖頭工具部分地去除了多個后電極210、220...和200η，因而形成該細小的凹凸圖案。相反，可以通過一個過程形成第二通孔ΤΗ2。也就是，通過一個刻劃過程或一個激光輻射過程可以去除填充在第一通孔THl中的I-III-VI族化合物。在通過一個過程形成第二通孔ΤΗ2時，部分地去除了后電極層200。也就是，在后電極210、220...和200η之中出現(xiàn)臺階部。另外，在后電極210、220...和200η上可以形成細小的凹凸圖案。參考圖17，窗口層400形成在高阻緩沖層330上。此時，在第一通孔THl和第二通孔ΤΗ2中填充形成窗口層400的材料。為了形成窗口層400，在高阻緩沖層330上沉積透明導電材料。第二通孔ΤΗ2完全由該透明導電材料填充。例如，透明導電材料包括摻雜鋁的aio。參考圖18，部分去除窗口層400以形成第三通孔TH3。也就是，窗口層400被圖案化，以限定多個窗口 410、420...和400η與多個電池Cl、C2...和Cn。在形成第三通孔TH3時，部分去除填充在第二通孔TH2中的透明導電材料。因此， 后電極層200的上表面通過第三通孔TH3露出。另外，從窗口層400延伸并且直接與后電極層200接觸的連接部分500形成在第一通孔THl和第二通孔TH2中。因此，也就是，連接部分500與多個窗口 410、420...和400η 的側面和上表面接觸。第三通孔ΤΗ3的一個內(nèi)側面與第二通孔ΤΗ2的一個內(nèi)側面齊平。例如，可以部分去除窗口層400和填充在第二通孔ΤΗ2中的透明導電材料，使得第三通孔ΤΗ3的一個內(nèi)側面與第二通孔ΤΗ2的一個內(nèi)側面齊平。
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相反，如圖19所示，在形成第三通孔TH3時，可以去除窗口層400的一部分、光吸收層310、緩沖層320，以及高阻緩沖層330的一部分302。第三通孔TH3部分或全部與第二通孔TH2重疊。利用諸如尖頭工具的機械設備或激光設備可以形成第三通孔TH3。例如，利用具有大約30 μ m到大約80 μ m的寬度的尖頭工具可以圖案化光吸收層 310。另外，通過波長為大約200nm到大約600nm的激光束可以形成第三通孔TH3。特別地，通過僅僅去除透明導電材料可以形成第三通孔TH3。具體地，通過去除單一類型的材料可以形成第三通孔TH3。因此，通過激光可以容易地形成第三通孔TH3。也就是，用單一類型的激光形成第三通孔TH3，從而可以有效地去除窗口層400的一部分。第三通孔TH3的寬度大約是40 μ m到大約100 μ m。以此方式，僅僅去除單一型材料，以劃分多個電池Cl、C2...和Cn，而不用圖案化
多個層。因此，根據(jù)本實施例的太陽能電池裝置的制造方法，可以有效地利用激光圖案化過程，從而可以容易地制造太陽能電池裝置。另外，根據(jù)本實施例，由于第二通孔TH2部分或全部地與第三通孔TH3重疊，因此可以制造具有高效率的太陽能電池裝置。另外，由于在多個后電極210、220...和200η上形成細小的凹凸圖案，可以提高多個后電極210、220...和200η和多個窗口 410、420...和400η之間的接觸特性。因此，可以減小多個后電極210、220...和200η和連接部分500之間的接觸電阻，并且根據(jù)本實施例的太陽能電池裝置可以防止多個電池Cl、C2...和Cn之間的短路。對本說明書中的“ 一個實施例”、“實施例”、“示例性實施例”等的引用表示參考該實施例進行描述的特定特征、結構、或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。本說明書中各處所述的這些短語不都指相同的實施例。此外，當參照任意一個實施例描述特定特征、 結構、或特性時，可以認為本領域技術人員會將這些特征、結構、或特性應用于其它實施例。雖然參考其多個說明性實施例描述了實施例，但是可以理解，本領域技術人員可以在本公開的原理的精神和范圍內(nèi)推導出很多其它改進和實施例。更具體地，各種變型和改進可以是針對本公開、附圖和所附權利要求的范圍內(nèi)的主要組合布置的組成元件和/或布置。除了針對組成元件和/或布置的變型和改進，對本領域技術人員而言，替代使用也是顯而易見的。
權利要求
1.一種太陽能電池裝置，包括 襯底；電極層，該電極層在所述襯底上并且具有第一通孔；光吸收層，該光吸收層在所述電極層上并且具有第二通孔；以及窗口層，該窗口層在所述光吸收層上并且具有與第二通孔重疊的第三通孔。
2.如權利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述第二通孔的一個內(nèi)側面與所述第三通孔的一個內(nèi)側面在同一平面上齊平。
3.如權利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述第三通孔與所述第二通孔完全重疊。
4.如權利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述第二通孔的寬度比所述第三通孔的寬度大。
5.如權利要求1所述的太陽能電池裝置，還包括連接部分，該連接部分設置在所述第二通孔中并且從所述窗口層延伸，從而與所述電極層連接，其中，該連接部分直接與所述第二通孔的一個內(nèi)側面接觸，而與所述第二通孔的其它內(nèi)側面分開。
6.如權利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述第一通孔與所述第二通孔重疊。
7.如權利要求6所述的太陽能電池裝置，還包括從所述窗口層延伸的連接部分，并且該連接部分設置在第一通孔和第二通孔中。
8.如權利要求6所述的太陽能電池裝置，其中，在與所述第二通孔對應的區(qū)域處的所述電極層的厚度比在除了所述第二通孔以外的區(qū)域處的所述電極層的厚度小。
9.如權利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述第一通孔與所述第二通孔相鄰。
10.如權利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述第一通孔與所述第二通孔重疊。
11.一種太陽能電池裝置，包括 襯底；第一后電極和第二后電極，該第一后電極和第二后電極在所述襯底上并且彼此分開； 第一光吸收部分，該第一光吸收部分在所述第一后電極上； 第一窗口，該第一窗口在所述第一光吸收部分上； 第二光吸收部分，該第二光吸收部分在所述第二后電極上； 第二窗口，該第二窗口在所述第二光吸收部分上；以及連接部分，該連接部分從所述第一窗口延伸，并且與所述第一光吸收部分的一個側面接觸，同時與所述第二光吸收部分分開，從而與所述第二后電極連接， 其中，所述連接部分與所述第二后電極的側面和上表面接觸。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述第二后電極具有臺階部。
13.一種太陽能電池裝置的制造方法，該方法包括 在襯底上形成電極層；通過部分去除該電極層形成第一通孔； 在所述電極層上形成光吸收層；通過部分去除所述光吸收層形成與所述第一通孔相鄰的第二通孔； 在所述光吸收層上形成窗口層；以及通過部分去除所述窗口層形成與所述第二通孔重疊的第三通孔。
14.如權利要求13所述的方法，其中，當形成所述窗口層時，在所述第二通孔中填充導電材料，并且當形成所述第三通孔時，部分去除所述導電材料。
15.如權利要求13所述的方法，其中，當形成所述第三通孔時，部分去除所述光吸收層。
16.如權利要求13所述的方法，其中，所述第二通孔與所述第一通孔部分重疊。
17.如權利要求16所述的方法，其中，當形成所述光吸收層時，在所述第一通孔中填充半導體材料，并且當形成所述第二通孔時，部分去除填充在所述第一通孔中的半導體材料。
18.如權利要求17所述的方法，其中，形成所述第二通孔包括部分去除所述光吸收層和部分去除填充在所述第一通孔中的半導體材料。
19.如權利要求16所述的方法，其中，當形成所述第二通孔時，部分去除所述電極層， 從而在所述電極層中形成臺階部。
全文摘要
公開了一種太陽能電池裝置及其制造方法。該太陽能電池裝置包括襯底；電極層，該電極層在所述襯底上并且具有第一通孔；光吸收層，該光吸收層在所述電極層上并且具有第二通孔；以及窗口層，該窗口層在所述光吸收層上并且具有與第二通孔重疊的第三通孔。由于第二通孔與第三通孔重疊，因此減小了作為無源區(qū)的死區(qū)的面積，從而提高了太陽能電池裝置的效率。
文檔編號H01L31/042GK102449780SQ201080023970
公開日2012年5月9日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權日2009年3月31日
發(fā)明者李東根, 池奭宰 申請人:Lg伊諾特有限公司