專利名稱：串聯(lián)型集成光電模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種串聯(lián)型集成光電模塊及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，伴隨著現(xiàn)有能源如石油、煤炭等將會枯竭的預(yù)測，人們越來越關(guān)注替代這些現(xiàn)有能源的可替代能源。其中，太陽能因其資源豐富且不污染環(huán)境而特別受到矚目。將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的光電模塊和二極管一樣，具有P型半導(dǎo)體和η型半導(dǎo)體的接合結(jié)構(gòu)。當(dāng)光照射到光電模塊時，光和光電模塊中構(gòu)成半導(dǎo)體的物質(zhì)之間產(chǎn)生相互作用， 產(chǎn)生帶㈠電荷的電子和帶⑴電荷的空穴，電荷的流動產(chǎn)生電流。光電模塊根據(jù)半導(dǎo)體的厚度分為塊型(bulk)和薄膜型(thin film)，薄膜型光電模塊包括，厚度在數(shù)十Pm至數(shù)Pm以下的光電轉(zhuǎn)換物質(zhì)。目前，塊型硅光電元件廣泛應(yīng)用于地面電力領(lǐng)域。但是，最近隨著塊型硅光電模塊的需求激增，出現(xiàn)原料供應(yīng)緊張，價格不斷上漲。因此，最近出現(xiàn)了具有高能源轉(zhuǎn)換效率的同時，還可以以低廉的價格批量生產(chǎn)的集成型薄膜光電模塊的需求。但是，單一接合(single-junction)薄膜光電模塊在其性能上存在局限性，所以開發(fā)層壓多個單位電池形成的雙重接合薄膜光電模塊或三重接合薄膜光電模塊，追求高穩(wěn)定化的效率(stabilized efficiency)。雙重接合或三重接合薄膜光電模塊被稱之為串聯(lián)型光電模塊。與此同時，為了提高薄膜光電模塊的效率，還進(jìn)行光電模塊的集成化技術(shù)研究。光電模塊的集成化技術(shù)可以減少大面積光電模塊的界面阻抗提高光轉(zhuǎn)換效率，過去是通過光電模塊的直線型激光劃線的方式實現(xiàn)的。直線型激光劃線橫穿電子的移動方向，所以電子的移動距離短，可以提高收集效率。但是，經(jīng)過激光劃線的區(qū)域就變成光電電池?zé)o法生成光電電力的部分，造成太陽能電池的無效區(qū)域。圖I為現(xiàn)有的通過直線型激光劃線制造的薄膜光電模塊的示意圖?；?00上依次形成有，下部電極200、光電轉(zhuǎn)換層300以及上部電極400。為了防止所述下部電極200之間的短路，形成貫通下部電極200的下部電極分離槽P1。還形成有貫通光電轉(zhuǎn)換層300的分離槽P2。并且，形成有貫通光電轉(zhuǎn)換層300和上部電極400的上部分離槽P3,由此形成單元電池UC1，UC2。在此，所述光電轉(zhuǎn)換層300可以是多個單元電池層層壓的形態(tài)。所述單元電池層是可以執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的基本單元層。例如，所述光電轉(zhuǎn)換層300可以包括兩個或三個層壓的單元電池層。即，所述各個單元電池UC1，UC2可以是由多個單元電池層壓的形態(tài)。為了加強(qiáng)內(nèi)部反射提高光捕捉效果，所述光電轉(zhuǎn)換層300可以包括氧化硅、氮化硅、碳化硅等硅合金中間反身寸膜(intermediate reflective layer)。將所述上部電極400和所述下部電極200相連，通過起到電子的移動通道作用的分離槽P2，相鄰的單元電池UC1，UC2串聯(lián)起來。即，第一單元電池UCl的下部電極200和第二單元電池UC2的上部電極400通過所述分離槽P2連接，由此所述第一單元電池UCl和第二單元電池UC2被串聯(lián)。在所有相鄰的單元電池之間都可以這樣串聯(lián)起來。如圖I所示，所述下部電極分離槽P1、分離槽P2以及上部分離槽P3是分別通過沿著直線210，310以及410的激光劃線形成。此時，所述下部電極分離槽P1、分離槽P2以及上部分離槽P3延長形成的部分不能執(zhí)行能源轉(zhuǎn)換功能，成為無效區(qū)域。通常來講，所述下部電極分離槽Pl和上部分離槽P3之間的間隔大約在200 μ m 300 μ m，在每個串聯(lián)的單元光電電池之間會由于激光劃線形成無效區(qū)域。在模塊中以邊緣隔離(edge isolation)為目的去除半導(dǎo)體和導(dǎo)體后剩下的，執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的區(qū)域稱之為有效區(qū)域時，相對于所述有效區(qū)域的通過所述串聯(lián)用激光劃線形成的無效區(qū)域之比大約為2. 5% 5. 0%。因此，為了制造高效率的薄膜光電模塊，需要最大限度地降低激光劃線執(zhí)行的部分而縮小無效區(qū)域，提高模塊的光電轉(zhuǎn)換效率的集成型薄膜光電模塊及其制造方法。并且， 為了達(dá)到更高的能源轉(zhuǎn)換效率，還可以適用于串聯(lián)型光電模塊的集成技術(shù)也是必不可少的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)充分考慮到了現(xiàn)有技術(shù)上存在的問題以及技術(shù)必要性，其目的在于提供一種最大限度地降低光電模塊的無效區(qū)域的高效率的串聯(lián)型集成光電模塊及其制造方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)課題不局限于以上涉及到的技術(shù)課題，在本發(fā)明中沒有涉及到的其它技術(shù)課題，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以從本發(fā)明中記載的內(nèi)容明確地理解。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的串聯(lián)型集成光電模塊包括，基板上依次層壓下部電極、包括多個單元電池層的光電轉(zhuǎn)換層和上部電極而形成的第一電池和第二電池，所述第一電池的下部電極和所述第二電池的下部電極被下部電極分離槽隔開，所述第二電池的光電轉(zhuǎn)換層上相互隔開形成了多個將所述第一電池的上部電極連接到所述第二電池的下部電極所需的貫通孔。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的串聯(lián)型集成光電模塊的制造方法包括，基板上形成下部電極層的步驟；將所述下部電極層分離成第一電池下部電極層以及第二電池下部電極層的下部電極分離槽的形成步驟；所述第一電池和第二電池下部電極層上形成包括多個單元電池層的光電轉(zhuǎn)換層的步驟；貫穿所述第二電池下部電極層上的光電轉(zhuǎn)換層的相互隔開的多個貫通孔的形成步驟；所述貫通孔的內(nèi)部和所述光電轉(zhuǎn)換層上形成上部電極層的步驟；使隔開所述上部電極層和所述光電轉(zhuǎn)換層的上部分離槽的一部分，經(jīng)過所述下部電極分離槽之上的步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的串聯(lián)型集成光電模塊，還可以在光電轉(zhuǎn)換層上包括透明電極層。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的串聯(lián)型集成光電模塊的制造方法，還可以包括光電轉(zhuǎn)換層上形成透明電極層的步驟。根據(jù)本發(fā)明，通過點接觸將光電模塊內(nèi)的單元電池串聯(lián)起來，降低光電模塊內(nèi)的無效區(qū)域，可以提高模塊效率。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供串聯(lián)型集成光電模塊及其制造方法。


圖I為通過現(xiàn)有的直線型激光劃線制造的薄膜光電模塊示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括通過點接觸串聯(lián)的光電電池的光電模塊示意圖；圖3a和圖3b為沿圖2的a-a'線以及b_b'線的截面圖；圖4a至圖4g表示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的串聯(lián)型集成光電模塊的制造過程；圖5a和圖5b表示通過均化器前后的激光光束的強(qiáng)度分布及其相關(guān)的圖案面；圖5c表示通過均化器的激光光束形成的圖案截面；圖6為圖2的虛線四角形部分(A)的放大圖；圖7a至圖7c為根據(jù)本發(fā)明的實施例的圍繞貫通孔的第二線的形象的示例圖。附圖標(biāo)號說明100 :基板200:下部電極220 :第一線300:光電轉(zhuǎn)換層400:上部電極420 :第二線
具體實施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明的實施方式可以變更為其它多種方式，本發(fā)明的范圍并不局限于以下說明的實施方式。為了更加清楚地說明，附圖中的構(gòu)成要素的形狀和大小等都可以是夸張的，對于附圖中的附圖標(biāo)號以及相同的構(gòu)成要素，即使標(biāo)注在其它附圖上，也盡可能按相同的附圖標(biāo)號標(biāo)注。說明本發(fā)明時，認(rèn)為相關(guān)的公知功能或構(gòu)成相關(guān)的具體說明有可能混淆本發(fā)明的要旨時，會省略詳細(xì)的說明。圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括通過點接觸(point contact)串聯(lián)的光電電池的光電模塊示意圖。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光電模塊包括，基板100、下部電極200、光電轉(zhuǎn)換層 300以及上部電極400。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的光電模塊,在所述光電轉(zhuǎn)換層300和所述上部電極400之間還可以包括透明導(dǎo)電膜。在此，所述光電轉(zhuǎn)換層300可以包括多個單元電池層。例如，所述光電轉(zhuǎn)換層300 可以包括兩個或三個層壓的單元電池層。所述被層壓的各個單元電池層是執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的
基本單元層。為了加強(qiáng)內(nèi)部反射而最大限度地提高光捕捉效果，在所述層壓的單元電池層之間可以插入中間反射膜。例如，所述光電轉(zhuǎn)換層300包括兩個單元電池層時，在所述兩個單元電池層之間可以插入中間反射膜。所述中間反射膜可以包括，氧化硅、氮化硅、碳化硅等硅如圖2所示，為了防止下部電極200之間的短路，下部電極分離槽Pl是貫通下部電極200而形成。例如，所述下部電極分離槽Pl可以沿著直線型的第一線220形成。貫通光電轉(zhuǎn)換層300的貫通孔P2不是以直線形態(tài)，而是以具有一定寬度的點狀， 在所述下部電極分離槽Pl的一側(cè)相互隔開形成多個。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，所述貫通孔P2可以貫通所述光電轉(zhuǎn)換層300和所述透明導(dǎo)電膜。相鄰的單元電池UCl和UC2之間通過所述貫通孔P2串聯(lián)連接。即，第一單元電池UCl的上部電極400和第二單元電池UC2 的下部電極200通過點狀的所述貫通孔P2連接，使所述第一單元電池UCl和所述第二單元電池UC2串聯(lián)連接。雖然在本說明書中舉出貫通孔P2為點狀的例子，但這僅僅是示例性的， 如果所述多個貫通孔P2相互隔開形成，所述貫通孔P2可以是按一個方向延長的分段的直線形狀。圖3a為沿圖2的光電模塊a-a,線的截面圖。如圖3a所示，所述貫通孔P2形成的部分與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖I的光電模塊的截面相同。即使貫通孔P2沒有沿著直線形成， 但各單元電池UC1，UC2通過相互隔開形成的所述貫通孔P2形成的部分仍然可以串聯(lián)連接。所述分離槽P3是貫通所述光電轉(zhuǎn)換層300和所述上部電極400形成，由此形成單元電池UC1，UC2。除了所述上部分離槽P3按規(guī)定的形狀圍繞點狀的貫通孔P2之外，在所述下部電極分離槽Pl上形成。例如，所述上部分離槽P3可以沿著第二線420形成。此時，相對于下部電極分離槽P3的長度的所述上部分離槽和所述下部電極分離槽重疊部分的長度比為O. 70 O. 96。所述比率低于O. 70時，無效區(qū)域會增加，因此無法獲得足夠的電流上升效果，還會延長制造時間。所述比率大于O. 96時，電子的移動路徑增加， 因此阻抗和焦耳熱增加，光電模塊的填充因子(fill factor)會減少。所述光電轉(zhuǎn)換層300包括多個單元電池層的情況下，所述各個單元電池UCl，UC2 可以是多個單元電池層壓的形態(tài)。所述單元電池UC1，UC2的開路電壓為所述層壓的單位電池之間的開路電壓之和,所述單元電池UC1，UC2的短路電流是所述層壓的單位電池的短路電流中最小的短路電流值。為了幫助理解本發(fā)明，沿圖2的光電模塊的b-b'線的截面圖在圖3b中表示。如圖2所示，在所述上部分離槽P3在所述下部電極分離槽Pl上形成的部分，所述上部分離槽 P3會延長到基板100的上面。相反,如圖3b所示,在所述上部分離槽P3不經(jīng)過所述下部電極分離槽Pl之上的部分，所述上部分離槽P3只延長到所述下部電極200的上面。這是因為，所述上部分離槽P3是貫通光電轉(zhuǎn)換層300和上部電極400形成，但是，在所述下部電極分離槽Pl形成的部分，下部電極200已經(jīng)被所述下部電極分離槽Pl去除。如上所述，下部電極分離槽Pl形成的第一線220和上部分離槽P3形成的第二線 420，除了特定區(qū)域外會重疊，所以根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊的無效區(qū)域會縮小。另外， 用來串聯(lián)連接光電模塊內(nèi)單元電池的貫通孔P2以點接觸的形態(tài)隔開規(guī)定距離形成，所以光電模塊的無效區(qū)域會縮小。因此，相同的面積中有效面積會增加，電流值會有相對的上升。下面結(jié)合圖4a至圖4g，詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括通過點接觸串聯(lián)連接的光電電池的光電模塊的制造過程。圖4a至圖4g圖示三個單元電池，但是本發(fā)明的光電模塊可以包括更多數(shù)量的單元電池。如圖4a所示，準(zhǔn)備基板100。所述基板100可以是絕緣性透明基板。根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊通過從上部電極400 —側(cè)照射進(jìn)來的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換時,所述基板100可以是不透明的絕緣性基板。另外，所述基板100可以是柔性基板。如圖4b所示，所述基板100上形成所述下部電極200。所述下部電極200可以是包括氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)或氧化銦錫(ITO)等的透明電極。根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊通過從上部電極400 —側(cè)照射的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換時，所述下部電極200可以是不透明電極。如圖4c所示，激光在大氣中照射到下部電極200 —側(cè)或基板100 —側(cè)，在下部電極200上進(jìn)行劃線(scribe)。由此，貫通下部電極200隔開的下部電極分離槽Pl例如沿著直線形的第一線220形成。即，通過下部電極分離槽Pl將下部電極200相互隔開，防止相鄰下部電極200之間的短路。如圖4d所示，在所述下部電極200上形成光電轉(zhuǎn)換層300。此時，所述光電轉(zhuǎn)換層300也可以形成在下部電極分離槽Pl上。下面將介紹包括兩個單元電池層的光電轉(zhuǎn)換層300，但是根據(jù)本發(fā)明的實施例，三個以上的單元電池層可以包括在光電轉(zhuǎn)換層300。另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述單元電池層之間可以包括中間反射膜。因此，形成所述光電轉(zhuǎn)換層300的步驟包括，覆蓋所述下部電極200的第一單元電池層和第二單元電池層的形成步驟。所述第一和第二單元電池層可以包括，將照射的光能轉(zhuǎn)換成電能的任何物質(zhì)。例如，所述第一和第二單元電池層可以包括，非晶硅類、化合物類、 有機(jī)物類以及染料感應(yīng)型太陽能電池等可以形成薄膜型光電模塊的光電轉(zhuǎn)換物質(zhì)。此時，所述第一和第二單元電池層中，離照射的光更近的單元電池層的光學(xué)能隙可能大于其它單兀電池層的光學(xué)能隙。例如，光通過基板100照射時,第一單兀電池層的光學(xué)能隙大于第二單元電池層的光學(xué)能隙。這是因為，能量密度高的短波長的光透射距離短， 光學(xué)能隙越大的物質(zhì)，越容易吸收短波長的光。此時，在所述第一單元電池層的形成步驟后以及所述第二單元電池層的形成步驟之前，可以形成中間反射膜。所述中間反射膜在所述第一和第二單元電池層中，通過光最先照射的單元電池層的光中，將部分光反射到所述光首先照射的單元電池層，使部分光通過其它單元電池層。由此，光首先照射到的單元電池層吸收的光量增加，所述單元電池層中產(chǎn)生的電流會增大。所述中間反射膜位于第一單元電池層和第二單元電池層之間，所以可以包括透光性物質(zhì)。本說明書中提及到的光電轉(zhuǎn)換層300根據(jù)實施例，可以包括插入在單元電池層和單元電池層之間的中間反射膜。所述光電轉(zhuǎn)換層300的單元電池層通常在真空狀態(tài)下形成，形成下部電極分離槽P1、貫通孔P2和上部分離槽P3的激光圖案在大氣中完成。因此， 圖4e相關(guān)，下面說明的為了執(zhí)行形成貫通孔P2所需的激光劃線操作，所述光電轉(zhuǎn)換層300 需要暴露在大氣中。這樣所述光電轉(zhuǎn)換層300暴露在大氣中的過程中，所述光電轉(zhuǎn)換層300 也會產(chǎn)生氧化，可能會造成光電轉(zhuǎn)換層300的變質(zhì)。這樣會降低所制造光電模塊的效率。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的光電模塊制造時，在真空中形成所述光電轉(zhuǎn)換層300，在大氣中形成貫通孔P2之前，還可以包括在真空中在所述光電轉(zhuǎn)換層上形成透明導(dǎo)電膜的步驟。這樣，在真空中在所述光電轉(zhuǎn)換層上形成所述透明導(dǎo)電膜，可以防止所述光電轉(zhuǎn)換層300暴露在大氣中而發(fā)生變質(zhì)。例如，所述光電轉(zhuǎn)換層300由于其上面形成有所述透明導(dǎo)電膜，所以在大氣中執(zhí)行激光劃線的過程中可以防止產(chǎn)生氧化。如前所述，所述透明導(dǎo)電膜不僅可以起到保護(hù)所述光電轉(zhuǎn)換層300的作用，還可以在所述光電轉(zhuǎn)換層300和上部電極400之間最大限度地提高光捕捉效果(light trapping effect)。S卩，所述透明導(dǎo)電膜可以將所述光電轉(zhuǎn)換層300中不能用于光電轉(zhuǎn)換的光進(jìn)行反射，使其在所述光電轉(zhuǎn)換層300上重新使用，可以提高光的使用效率。所述透明導(dǎo)電膜可以包括，例如氧化鋅(ZnO)或氧化銦錫(ITO)等物質(zhì)。下面記載的貫通孔P2只貫通光電轉(zhuǎn)換層300，但是根據(jù)實施例，所述貫通孔P2可以貫通光電轉(zhuǎn)換層300和所述光電轉(zhuǎn)換層300上形成的透明導(dǎo)電膜。另外，下面記載的上部分離槽P3也只貫通光電轉(zhuǎn)換層300和上部電極400，但是根據(jù)實施例，上部分離槽P3可以貫通光電轉(zhuǎn)換層300、透明導(dǎo)電膜以及上部電極400。如圖4e所示，激光在大氣中照射到基板100 —側(cè)或光電轉(zhuǎn)換層300 —側(cè)，在光電轉(zhuǎn)換層300上進(jìn)行劃線。由此，形成貫通光電轉(zhuǎn)換層300的多個貫通孔P2。不同于現(xiàn)有技術(shù)，所述貫通孔P2不是按照直線型線條形成的。所述貫通孔P2是具有一定寬度的點狀，可以在下部電極分離槽Pl的一側(cè)相互隔開形成多個。通過這樣形成的貫通孔P2，光電模塊內(nèi)的單元電池之間完成串聯(lián)連接。如圖4f所示，形成覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換層300和所述貫通孔P2的上部電極400。所述上部電極400可以包括，光反射性能優(yōu)秀、且可以作為電極使用的導(dǎo)電性物質(zhì)。例如，形成所述上部電極400的導(dǎo)電性物質(zhì)可以包括，鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、銅(CU)、鋅(Zn)、鎳 (Ni)、鉬金(Pt)、鈀(Pd)或鉻(Cr)等。另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊通過照射到上部電極400 —側(cè)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換時，所述上部電極400可以由透明導(dǎo)電性物質(zhì)形成。此時，所述下部電極200可以包括，光反射性能優(yōu)秀，可以作為電極使用的導(dǎo)電性物質(zhì)。如圖4g所示，激光在大氣中照射，在光電轉(zhuǎn)換層300和上部電極400上進(jìn)行劃線。 由此，貫通所述光電轉(zhuǎn)換層300和所述上部電極400的上部分離槽P3可以沿著第二線420 形成。所述第二線420除了圍繞點狀的所述貫通孔P2之外，路徑與所述第一線220相同。 即，所述上部分離槽P3除了圍繞所述貫通孔P2的部分之外，會經(jīng)過所述下部電極分離槽Pl 之上。通過所述上部分離槽P3定義單元電池UCl，UC2。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，在真空中形成所述上部電極，在大氣中通過激光劃線形成上部分離槽P3的過程，可以用在非真空狀態(tài)下印刷已形成圖案的上部電極的方式替代。例如，按照第二線420的形狀形成圖案的上部電極，可以在非真空狀態(tài)下通過激光印刷、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷等印刷方法形成在光電轉(zhuǎn)換層300之上。這樣在非真空的大氣中形成形成圖案的上部電極，可以降低制造成本。根據(jù)前面所述的本發(fā)明的一個實施例的光電模塊的制造過程中，例示著下部電極分離槽Pl是沿著第一線220形成，上部分離槽P3是沿著第二線420形成的情形，但是下部電極分離槽Pl沿著第二線420形成，上部分離槽P3沿著第一線220形成也是可以的。另外，根據(jù)圖2以及前面所述的本發(fā)明的一個實施例的光電模塊的制造過程中， 圖示的下部電極分離槽Pl的寬度大于上部分離槽P3的寬度，但這只是示例性的，下部電極分離槽Pl的寬度可以與上部分離槽P3的寬度相同或更小。根據(jù)前面所述的本發(fā)明的實施例的光電模塊的制造過程中，下部電極分離槽P1、 貫通孔P2和上部分離槽P3中的至少一個可以通過激光劃線形成。執(zhí)行這種激光劃線的激光加工機(jī)(未圖示)可以具備使激光振蕩器振蕩產(chǎn)生的激光光束的強(qiáng)度在照射的區(qū)域均勻分布的均化器(homogenizer)。這樣的均化器可以由球面透鏡的組合或利用全反射特性的光纖維電纜等組成。參照圖5a和圖5b，激光振蕩器發(fā)射的具有高斯強(qiáng)度分布的激光光束通過均化器時，會成為具有均勻強(qiáng)度分布的激光光束。另外，參照圖5a和圖5b，利用具有高斯強(qiáng)度分布 (圖5a)的激光光束的圖案面與利用經(jīng)過均化器具有均勻強(qiáng)度分布(圖5b)的激光光束的圖案面相比非常不規(guī)則。即，激光光束的強(qiáng)度分布趨于均勻時，激光光束照射形成的分離槽的圖案面實質(zhì)上均勻。由此，可以在下部電極分離槽、貫通孔以及/或上部分離槽P1、P2、P3的側(cè)壁等上最大限度地減少毛刺(burr)的發(fā)生，可以制造效率得到改善的集成型薄膜光電模塊。另外，通過使用經(jīng)過均化器的激光光束，以體現(xiàn)所需的絕緣特性為目的施加激光能，可以防止周圍的光電轉(zhuǎn)換層以及電極特性產(chǎn)生變化。另外，所述激光加工機(jī)還可以包括形成有規(guī)定圖案的掩模(mask)，以便通過所述均化器的激光光束可以選擇性地透射。由此，可以只將呈現(xiàn)所需均勻強(qiáng)度分布的激光光束的區(qū)域用于形成分離槽或貫通孔。圖5c顯示，根據(jù)本發(fā)明的實施例形成的分離槽或貫通孔圖案的截面。此時，相對于圖案寬度W的圖案底面的段差h之比優(yōu)選的是5% 10%。所述圖案寬度W與所述段差 h之比超過10%時，無法完全去除圖案的邊緣部分，可能會引發(fā)漏電(leak)。所述圖案寬度 W與段差h之比要小于5%時，需要施加過多的激光能，有可能造成周圍光電轉(zhuǎn)換層以及電極特性發(fā)生變化。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，包括通過點接觸相互串聯(lián)連接的光電電池的光電模塊中，形成合理數(shù)量的貫通孔P2非常重要。如果貫通孔P2的數(shù)量過多時，與直線型激光劃線一樣無效區(qū)域會增加，無法獲得足夠的電流上升效果。另外，通過激光劃線形成的上部分離槽P3按照圍繞貫通孔P2的方式形成，所以會增加制造時間。如果貫通孔P2的數(shù)量過少時，電子移動到下部電極的距離會增加，導(dǎo)致阻抗和焦耳(joule)熱變大，填充因子(fill factor)會減少。因此，有必要優(yōu)化兩個相鄰單元電池之間形成的多個貫通孔P2之間的距離以及貫通孔P2數(shù)量。圖6為圖2的虛線四角形部分(A)的放大圖。d表示兩個相鄰貫通孔P2之間的距離。X表示第一線220和貫通孔P2之間的距離。P2h表示從貫通孔P2下落到第一線220 的垂足。J13表示下部電極分離槽Pl和上部分離槽P3的分叉點。r表示P2h和J13之間的距離。如圖6所示，除了圍繞所述貫通孔P2的區(qū)域之外，第二線420與第一線220重疊。 即，所述第二線420從所述垂足P2h距第一線220上所規(guī)定距離r的地點J13開始從第一線220分岔出來圍繞所述貫通孔P2，回歸到從垂足P2h距所述第一線220上所規(guī)定距離r 的另一個地點。此時，所述貫通孔P2可以位于所述第二線420距離所述第一線220最遠(yuǎn)的最外圍地點P3p和所述垂足P2h的中間，所述垂足P2h和所述第二線420距離所述第一線220最遠(yuǎn)的最外圍地點P3p的距離可以用2x表示。所述距離2x可以制造成如圖I所示的現(xiàn)有光電模塊的下部電極分離槽Pl和上部分離槽P3之間的距離，此時，所述距離2x可以為200μπι 300μπι。根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊中，所述貫通孔Ρ2之間的距離d優(yōu)選的是Imm 5cm。此時，相對于所述貫通孔P2之間的距離d的所述距離2x，即，所述垂足P2h和所述第二線420距離所述第一線220最遠(yuǎn)的最外圍地點P3p的距離之比可以為4xl(T3 300χ10_3。 所述距離d小于Imm時，無效區(qū)域會增加，無法獲得足夠的電流上升效果，還可以增加制造時間。所述距離d大于5cm時，電子移動到下部電極的路徑會增加，導(dǎo)致阻抗和焦耳熱變大， 光電模塊的填充因子(fill factor)會減少。根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊的單元電池UC1，UC2具有6mm 15mm的寬度。所述單元電池的寬度小于6mm時，會增加無效區(qū)域，每個模塊上發(fā)生的開路電壓(Voc)值變大，安裝成本上升。所述單元電池的寬度大于15mm時，阻抗變大，效率降低。所述上部分離槽P3經(jīng)過所述下部電極分離槽Pl之上的區(qū)域，S卩，在所述第一線 220和所述第二線420重疊的部分，直線型激光劃線造成的無效區(qū)域可以忽略不計。因此， 根據(jù)本發(fā)明實施例的集成型薄膜光電模塊中，激光劃線造成的無效區(qū)域可以被視為所述上部分離槽P3圍繞貫通孔P2的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊中，相對于有效區(qū)域的激光劃線造成的無效區(qū)域之比大約可以在O. 007% I. 5%。根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊中，所述第二線420圍繞所述貫通孔P2的形狀可以按照使電子從所述貫通孔P2移動到所述第二線420的距離最短的方式設(shè)定。從所述貫通孔P2到圍繞貫通孔的上部分離槽P3之間的移動距離短，才可以最大限度地降低熱的產(chǎn)生。 另外，所述形狀可以離貫通孔P2的距離均等，最大限度地降低由此產(chǎn)生的無效區(qū)域。例如， 圍繞所述貫通孔P2的所述上部分離槽P3可以具有部分圓的形態(tài)。例如，所述第二線420 以部分圓形的形態(tài)圍繞所述貫通孔P2。圖7a至圖7c顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊中，所述上部分離槽P3圍繞所述貫通孔P2的另一種形狀的例子。圖7a顯示，第二線420在分叉點J13上從第一線220分岔，沿著橢圓的一部分圍繞貫通孔P2的形狀。此時，所述貫通孔P2可以位于垂足P2h和所述第二線420最外圍地點P3p的中間。第二線420沿著橢圓或圓形的一部分圍繞所述貫通孔P2時，從所述貫通孔 P2到所述第二線420的距離有所均勻，并且可以降低無效區(qū)域。圖7b和圖7c表示，所述第二線420圍繞所述貫通孔P2的部分五角形或三角形形態(tài)的例示。由于這樣的形狀，所述第二線420圍繞所述貫通孔P2的情況下，也可以減少無效區(qū)域，從所述貫通孔P2到所述第二線420的距離有所均勻。但是，圖示的形狀只是示例性的，根據(jù)本發(fā)明實施例的光電模塊中，所述特定形狀可以是包括五角形或三角形的多角形的一部分。此時，所述多角形的所有內(nèi)角小于180° 才可以有效地減少無效區(qū)域。另外，所述多角形優(yōu)選的是相對于連接所述垂足P2h、所述貫通孔P2和所述最外圍地點P3p的直線對稱。另外，所述多角形的所有內(nèi)角優(yōu)選的是大于 90°，如果所述多角形的內(nèi)角形成銳角時，激光光束集中在相同的頂點形成過度的圖案形成，或通過產(chǎn)生的熱量可能會損傷光電轉(zhuǎn)換層和電極層。但是，所述第一線220和所述第二線420在所述分叉點J13上形成的角(Θ )可以是90° 135°。例如，所述形狀為圓形或橢圓的一部分時，所述圓形或橢圓的分叉點J13 上的切線和所述第一線220所形成的角可以具有90° 135°的值。所述形狀為前面所述的多角形時，所述分叉點J123上，所述多角形的外角可以具有90° 135°的值。所述角 Θ小于90°時，所述第二線420和所述貫通孔P2之間的距離拉長，無法有效降低無效區(qū)域。另外，所述角Θ大于135°時，也因為圍繞所述貫通孔P2的所述第二線420的寬度變寬，減少無效區(qū)域的效果會降低。另外，根據(jù)圍繞所述貫通孔P2的形狀，所述貫通孔P2的點狀也可以具有圓形、橢圓形或多角形的形狀。這些貫通孔P2的形狀還可以體現(xiàn)成包括形成有規(guī)定圖案的掩模 (mask)，以便在所述激光加工機(jī)上通過所述均化器的激光光束有選擇地被透射。如上所述， 所述貫通孔P2的形狀與圍繞所述貫通孔P2的形狀匹配，可以降低電子從所述貫通孔P2通過下部電極到達(dá)圍繞貫通孔的所述第二線420的距離，也可以使距離趨于均勻。以上，參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在無需變更其技術(shù)思想或必要特征的情況下，通過其它的具體實施方式
實施。因此，本發(fā)明的上述實施例在所有方面都只是例示性的，而不僅限于此。
權(quán)利要求
1.一種串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，包括在基板上依次層壓下部電極、包括多個單元電池層的光電轉(zhuǎn)換層和上部電極而形成的第一電池和第二電池；其中，所述第一電池的下部電極和所述第二電池的下部電極被下部電極分離槽隔開，在所述第二電池的光電轉(zhuǎn)換層上，相互隔開形成有多個用于將所述第一電池的上部電極連接到所述第二電池的下部電極的貫通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述第一電池和所述第二電池在所述光電轉(zhuǎn)換層和所述上部電極之間還包括透明電極層，所述貫通孔形成在所述第二電池的光電轉(zhuǎn)換層以及透明電極層上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述第一電池的光電轉(zhuǎn)換層和上部電極、所述第二電池的光電轉(zhuǎn)換層和上部電極是被上部分離槽隔開，所述上部分離槽的一部分經(jīng)過所述下部電極分離槽之上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述第一電池的光電轉(zhuǎn)換層、透明電極層以及上部電極與和所述第二電池的光電轉(zhuǎn)換層、透明電極層以及上部電極是被上部分離槽隔開，所述上部分離槽的一部分經(jīng)過所述下部電極分離槽之上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述下部電極分離槽和所述上部分離槽中的一個分離槽具有直線形態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，相對于所述一個分離槽的長度的經(jīng)過所述下部電極分離槽之上的所述上部分離槽部分的長度之比為O. 70 O. 96。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述上部分離槽在不經(jīng)過所述下部電極分離槽之上的區(qū)域內(nèi)，所述下部電極分離槽和所述上部分離槽中另一個分離槽具有部分圓形或橢圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述另一個分離槽從所述直線分岔的分叉點上，所述圓或橢圓的切線和所述直線的夾角為90° 135°。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述上部分離槽不經(jīng)過所述下部電極分離槽之上的區(qū)域內(nèi)，所述下部電極分離槽和所述上部分離槽中的另一個分離槽具有部分多角形形態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述另一個分離槽從所述直線分岔的分叉點上，所述多角形的外角為90° 135°，所述多角形的所有內(nèi)角小于 180。。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述貫通孔在所述上部分離槽不經(jīng)過所述下部電極分離槽之上的區(qū)域內(nèi)，位于在所述直線上的所述貫通孔的垂足與所述上部分離槽和所述下部電極分離槽中另一個分離槽的最外圍點之間的中心。
12.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述第一電池和第二電池的寬度分別為6mm 15mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述貫通孔中兩個相鄰貫通孔之間的距離為Imm 5cm。
14.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述串聯(lián)型集成光電模塊中相對于有效區(qū)域的所述下部電極分離槽、所述貫通孔以及所述上部分離槽形成的無效區(qū)域之比為O. 007% L 5%。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述貫通孔中兩個相鄰的貫通孔之間相互隔開規(guī)定距離，且相對于所述規(guī)定距離的、垂直于所述直線的所述貫通孔的垂足與所述上部分離槽和所述下部電極分離槽中另一個分離槽的最外圍點之間的距離之比為4x10-3 300x10-3。
16.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述貫通孔的截面形狀為圓形、橢圓形或多角形。
17.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述下部電極分離槽、所述貫通孔以及所述上部分離槽中至少一個的相對于寬度的底面的段差之比為5% 10%。
18.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的串聯(lián)型集成光電模塊，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換層在所述多個單元電池層之間至少包括一個中間反射膜。
19.一種串聯(lián)型集成光電模塊的制造方法，包括在基板上形成下部電極層的步驟將所述下部電極層分離成第一電池下部電極層以及第二電池下部電極層的下部電極分離槽的形成步驟；在所述第一電池以及第二電池下部電極層上包括多個單元電池層的光電轉(zhuǎn)換層的形成步驟；貫通所述第二電池下部電極層上的光電轉(zhuǎn)換層的相互隔開的多個貫通孔的形成步驟；所述貫通孔的內(nèi)部以及所述光電轉(zhuǎn)換層上形成上部電極層的步驟；使隔開所述上部電極層和所述光電轉(zhuǎn)換層的上部分離槽的一部分經(jīng)過所述下部電極分離槽之上的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的串聯(lián)型集成光電模塊的制造方法，其特征在于，在形成所述光電轉(zhuǎn)換層的步驟后，以及形成所述貫通孔的步驟之前，還包括在所述光電轉(zhuǎn)換層上形成透明電極層的步驟。形成所述貫通孔的步驟是貫通所述第二電池下部電極層上的光電轉(zhuǎn)換層以及透明電極層的相互隔開的多個貫通孔的形成步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種串聯(lián)型集成光電模塊，該模塊包括基板上依次層壓下部電極、包括多個單元電池層的光電轉(zhuǎn)換層和上部電極而形成的第一電池和第二電池。所述第一電池的下部電極和所述第二電池的下部電極被下部電極分離槽隔開，所述第二電池的光電轉(zhuǎn)換層上相互隔開形成了多個將所述第一電池的上部電極連接到所述第二電池的下部電極所需的貫通孔。
文檔編號H01L23/538GK102593099SQ20111028291
公開日2012年7月18日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者全羅仙, 明承燁 申請人:韓國鐵鋼株式會社