專利名稱：在會聚的太陽輻射通量下使用的光伏組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在會聚的太陽輻射通量下使用的光伏組件及其制造方法，尤其是涉及薄膜光伏電池領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在太陽能電池領(lǐng)域，大量研究的焦點(diǎn)目前在于優(yōu)于傳統(tǒng)使用的晶體硅的基于薄膜的技木。這ーエ業(yè)趨勢主要是由于這些厚度小于20 u m、典型地厚度小于5 u m的薄膜的太陽光吸收系數(shù)要比晶體硅高幾個量級，而且它們是直接由氣相和液相制成的因此不需要鋸切。因此，薄膜光伏模塊可以利用比晶體光伏電池薄100倍的薄膜制成。因此，預(yù)期的成本更低，原材料的易得性増大，模塊的制造方法更簡単。目前正在開發(fā)的主要技術(shù)是多晶硫?qū)僭鼗锛寄?，尤其是CdTe技術(shù)，和稱作黃銅礦的技術(shù)，其是基于化合物CuInSe2或其變體Cu (In，Ga) (S，Se) 2，還稱作CIGS，以及非晶和微晶硅技術(shù)。薄膜太陽能電池，其尤其是基于 黃銅礦材料例如Cu (In，Ga) Se2或CdTe，目前在一個太陽照度(即1000W/m2)下分別獲得20%和16. 5%的實(shí)驗(yàn)室效率。然而，用于制造太陽能電池的材料有時受限于其易得性(例如銦或碲)。在開發(fā)具有幾個GW的量級的能力的光伏發(fā)電站的過程中，關(guān)于原材料的易得性的問題可能會變成ー個主要的限制。目前，會聚的光伏(CPV)技術(shù)正在進(jìn)行開發(fā)；該技術(shù)使用在會聚的太陽輻射通量下的光伏電池。光線的會聚能夠提高電池的轉(zhuǎn)化效率，因此對于給定的發(fā)電量，可以節(jié)省的原材料的比例大于所采用的光線會聚。這在薄膜技術(shù)中是特別重要的。在會聚的情況下的試驗(yàn)表明，若使正面收集柵最優(yōu)化，在低度會聚的情況下(14太陽，即由地球接收的來自太陽的平均光功率的14倍)可以獲得21. 5%的效率(例如參見J. Ward等人的“ Cu (In，Ga)Se2Thin film concentrator Solar Cells，，,Progress in PhotovoltaicslO, 41-46，2002)。超出該會聚，無論正面收集柵的設(shè)計(jì)如何，該正面收集柵額外地遮蔽電池(多達(dá)16%被遮蔽)，對于有待改善的效率而言，由于收集層的阻擋導(dǎo)致消散效應(yīng)變得過大。因此，目前迅猛發(fā)展的光伏會聚仍然被限制在成本非常高的II1-V族半導(dǎo)體的單結(jié)或多結(jié)電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的ー個目的是制造在非常高度的會聚的情況下工作的光伏電池，大幅減少正面層的阻擋的負(fù)面效應(yīng)。為此，開發(fā)了創(chuàng)新的建筑，尤其是能夠制造在其周圍接觸的微電池的陣列，從而能夠省略掉收集柵的使用。該建筑與現(xiàn)有的太陽能電池技術(shù)尤其是薄膜技術(shù)相客，能夠大幅節(jié)省稀有的化學(xué)元素的使用(銦、碲、鎵)。根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及光伏組件，其包含-一組適合于制造光伏器件的層,其包括至少ー個由導(dǎo)電材料制成的形成背面電接觸點(diǎn)的第一層、由作為在太陽光譜范圍內(nèi)的吸收劑的材料制成的第二層、及由透明導(dǎo)電材料制成的形成正面電接觸點(diǎn)的第三層；-位于所述背面電接觸點(diǎn)與所述正面電接觸點(diǎn)之間的電絕緣層，其含有多個孔徑，每個孔徑確定其中所述組的層的所述層堆疊以形成光伏微電池的區(qū)域；及-由導(dǎo)電材料制成的層，其與所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層電接觸，形成與所述第三層的正面電接觸點(diǎn)，并以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成每個所形成的所述光伏微電池的外圍電接觸點(diǎn)，所述微電池通過背面電接觸點(diǎn)和正面電接觸點(diǎn)平行地電連接。例如，形成由導(dǎo)電材料制成的層的與所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層電接觸的所述導(dǎo)電材料是選自以下組中的金屬鋁、鑰、銅、鎳、金、銀、碳和碳衍生物、鉬、鉭和鈦。根據(jù)ー個實(shí)施方案，背面接觸點(diǎn)的由導(dǎo)電材料制成的第一層是透明的，背面接觸點(diǎn)額外包含由導(dǎo)電材料制成的與所述由透明導(dǎo)電材料制成的層電接觸的層，其以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成所述光伏微電池的外圍電接觸點(diǎn)。根據(jù)另ー個實(shí)施方案，絕緣層包含由絕緣材料制成的層，其以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成多個孔徑。根據(jù)另ー個實(shí)施方案，根據(jù)第一方面的光伏組件額外包含由絕緣材料制成的第二層，所述層位于所述背面電接觸點(diǎn)與所述正面電接觸點(diǎn)之間，并以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成多個孔徑，其位于由絕緣材料制成的第一層中的所述孔徑中心并且具有相等或更小的尺寸。例如，所述絕緣材料選自氧化物，例如ニ氧化硅或氧化鋁，氮化物，例如氮化硅，以及硫化物，例如硫化鋅。替代性地,絕緣層包含絕緣氣體,例如空氣。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施方案，光伏微電池的截面的至少ー個尺寸小于1mm，優(yōu)選小于100 Ii m。根據(jù)另ー個實(shí)施方案，至少一部分光伏微電池具有圓形截面，其面積小于10_2Cm2，優(yōu)選小于10 4Cm2。根據(jù)另ー個實(shí)施方案，根據(jù)第一方面的光伏組件包含至少ー個光伏微電池，其具有條帶狀伸長的截面，其較小的尺寸小于1mm，優(yōu)選小于100 iim。根據(jù)另ー個實(shí)施方案，由吸收劑材料制成的層是非連續(xù)的，并且在光伏微電池的位置上形成。根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選的實(shí)施方案，光伏組件是薄層組件，形成電池的每ー層的厚度小于約20 u m,優(yōu)選小于5 ii m。例如，吸收劑材料屬于選自以下組中的族CIGS族、CdTe族、硅族和II1-V族半導(dǎo)體族。根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及根據(jù)第一方面的光伏組件的陣列，其中所述光伏組件以串聯(lián)方式電連接，一個光伏組件的正面接觸點(diǎn)與相鄰光伏組件的背面接觸點(diǎn)電連接。根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及光伏模塊，其包含一個根據(jù)第一方面的光伏組件或根據(jù)第二方面的光伏組件的陣列，并且額外包含會聚太陽光的系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合于將全部或部分的入射光聚焦于姆個所述光伏微電池。根據(jù)ー個實(shí)施方案，根據(jù)第三方面的光伏模塊額外包含用于將入射光的波長轉(zhuǎn)化成為由位于所述背面接觸點(diǎn)的由透明導(dǎo)電材料制成的第一層下方的吸收劑材料吸收的光譜帶的元件，背面電接觸點(diǎn)包含由透明導(dǎo)電材料制成的層和由導(dǎo)電材料制成的層，后述的層以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成所述光伏微電池的外圍電接觸點(diǎn)。根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及用于制造根據(jù)第一方面的光伏組件的方法，該方法包括在基底上沉積所述層而形成組件。根據(jù)ー個實(shí)施方案，制造方法包括-在基底上沉積所述由導(dǎo)電材料制成的第一層，從而形成背面電接觸點(diǎn)；-沉積由對于光伏器件非活性的材料優(yōu)選電絕緣體制成的層，所述非活性層結(jié)構(gòu)化以形成多個孔徑；-在所述孔徑內(nèi)選擇性沉積吸收劑材料，從而形成所述由吸收劑材料制成的第二層，所述層是非連續(xù)的；-沉積所述由導(dǎo)電材料制成的層，所述層以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成的孔徑的尺寸小于或等于所述非活性層中的孔徑的尺寸；及-沉積與所述由導(dǎo)電材料制成的層電接觸的所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層，該層結(jié)構(gòu)化以形成正面電接觸點(diǎn)。根據(jù)另ー個實(shí)施方案，制造方法包括-在基底上沉積所述由導(dǎo)電材料制成的第一層，從而形成背面電接觸點(diǎn)；-沉積所述由吸收劑材料制成的第二層，所述層是非連續(xù)的并且包含多個孔徑；-在所述孔徑中選擇性沉積對于光伏器件非活性的材料，優(yōu)選電絕緣體，從而形成非連續(xù)的非活性層，其具有 位于吸收劑材料的位置上的孔徑；-沉積所述由導(dǎo)電材料制成的層，該層以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成的孔徑的尺寸小于或等于所述非活性層中的孔徑的尺寸；及-沉積所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層，該層與所述由導(dǎo)電材料制成的層電接觸，該層結(jié)構(gòu)化以形成正面電接觸點(diǎn)。根據(jù)另ー個實(shí)施方案，制造方法包括-在基底上沉積所述由導(dǎo)電材料制成的第一層，從而形成背面電接觸點(diǎn)，所述第二層由吸收劑材料制成；-沉積阻擋層，其結(jié)構(gòu)化以形成ー個或多個墊，墊的形狀確定每個光伏微電池的形狀；-在所述阻擋層上沉積由絕緣材料制成的層和由導(dǎo)電材料制成的層'及-去除阻擋物以獲得所述由絕緣材料制成的結(jié)構(gòu)化的層和所述由導(dǎo)電材料制成的結(jié)構(gòu)化的層，及沉積所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層，該層與所述由導(dǎo)電材料制成的結(jié)構(gòu)化的層電接觸，從而形成正面電接觸點(diǎn)。根據(jù)另ー個實(shí)施方案，制造方法包括-在透明基底上沉積所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層，從而形成正面電接觸點(diǎn)；-沉積阻擋層，其結(jié)構(gòu)化以形成多個墊，墊的形狀確定每個光伏微電池的形狀；-在所述阻擋層上沉積由導(dǎo)電材料制成的層和由絕緣材料制成的層；-去除阻擋物以獲得所述由絕緣材料制成的結(jié)構(gòu)化的層和所述由導(dǎo)電材料制成的結(jié)構(gòu)化的層，及沉積由吸收劑材料制成的層 '及-沉積所述由導(dǎo)電材料制成的第一層，以形成背面電接觸點(diǎn)。有利地，選擇性地形成所述由吸收劑材料制成的層，并且形成非連續(xù)的層。


下面描述本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征，通過以下附圖加以圖示-圖1A至IC是顯示不同實(shí)施方案中的根據(jù)本發(fā)明的微電池的原理的示意圖；-圖2是顯示兩個島的串聯(lián)連接的示意圖，每個島均包含根據(jù)本發(fā)明的微電池的陣列；-圖3A至3D是顯示一組層的示意圖，這些層用于形成不同實(shí)施方案中的根據(jù)本發(fā)明的電池；-圖4A至4D是顯示分別在CIGS、CdTe、非晶硅和晶體硅結(jié)點(diǎn)的情況下的根據(jù)本發(fā)明的電池的實(shí)施方案的示意圖；-圖5A至5F是顯示根據(jù)ー個實(shí)施方案的示意圖，該方法用于制造在CIGS型結(jié)點(diǎn)的情況下的根據(jù)本發(fā)明的微電池的島；-圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的太陽能電池所評估的效率作為入射功率的函數(shù)的曲線；-圖7是顯示根據(jù)圖6中所示的實(shí)施方案的太陽能電池所評估的效率作為該電池的活性區(qū)域的面積的函數(shù)的曲線；及

-圖8A和SB是根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方案制成的微電池的顯微照片。
具體實(shí)施例方式圖1A至IC是顯示光伏模塊的原理的示意圖，其具有根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方案的光伏電池。這些示意圖是以圖示的方式給出，所示的尺寸并不對應(yīng)于電池的實(shí)際比例。這些實(shí)施方案顯示了光伏組件10，其形成光伏微電池的島或陣列，或者具有暴露于入射太陽光的表面107的活性光伏區(qū)域100，其具有給定的尺寸和形狀，從而使暴露的表面的至少ー個尺寸小于幾百微米，優(yōu)選小于約lOOym。該微電池與會聚太陽光的系統(tǒng)(在圖中以顯微透鏡11作為代表)相連接，其會聚全部或部分的入射在微電池100的每個表面107上的太陽光(光通量由附圖標(biāo)記12表不)。 每個微電池包括一組適合于制造光伏器件的層，其尤其是具有由作為在可見光譜或近紅外光譜(太陽光譜范圍)內(nèi)或者在部分的太陽光譜內(nèi)的吸收劑的材料制成的層102 ；形成背面電接觸點(diǎn)的導(dǎo)電材料的層101 ;及透明導(dǎo)電材料的層106，其覆蓋暴露的表面107，形成正面電接觸點(diǎn)，層106還稱作窗ロ層。取決于所期望制造的光伏器件的特性，可以提供ー個或多個額外的層105，例如由半導(dǎo)體制成的層或與由吸收劑材料制成的層102的界面層，其有利于形成結(jié)點(diǎn)。在圖1A、1B和IC中，正面電接觸點(diǎn)由層104、106形成，下面將詳細(xì)地加以描述。在圖1A至IC中的實(shí)施方案中，微電池100通過正面電接觸點(diǎn)(106和/或104)和背面電接觸點(diǎn)101平行地連接，正面和背面接觸點(diǎn)對于所有的微電池而言是共同的。根據(jù)ー個實(shí)施方案，用于會聚光線的系統(tǒng)允許將具有適合于所述微電池的吸收劑材料的吸收范圍的光譜的光線聚焦在每個微電池上。島10包含位于背面電接觸點(diǎn)與正面電接觸點(diǎn)之間的電絕緣層103。絕緣層103是非連續(xù)的，從而形成一個或多個孔徑，其確定島10的微電池或活性光伏區(qū)域100的形狀和尺寸。在這些孔徑上方，暗電流密度實(shí)際上是可以忽略的。在孔徑中，結(jié)點(diǎn)由半導(dǎo)體層的組形成。正面和背面電接觸點(diǎn)允許收集光生電荷載流子。因此，通過選擇微電池的尺寸(其截面由在絕緣層中形成的孔徑確定)，從而使微電池的截面的至少ー個尺寸小于幾百微米，申請人發(fā)現(xiàn)，可以借助正面電接觸點(diǎn)收集在每個微電池中的光生電荷載流子，而由于透明導(dǎo)電層的阻擋造成的對此接觸點(diǎn)的貢獻(xiàn)的損失是有限的。由此形成的陣列形成太陽能電池，其適合于在會聚的太陽輻射通量下的應(yīng)用，不要求使用收集柵。申請人發(fā)現(xiàn)，借助這一新型結(jié)構(gòu)，在以針對電池的超過40，000個太陽照度會聚的情況下，可以實(shí)現(xiàn)30%的理論效率，其中在不進(jìn)行會聚的情況下的效率為20%，大幅超過目前在現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方案中所預(yù)期的會聚極限。在圖1A至IC中，微電池100例如具有圓形截面，其面積優(yōu)選小于10_2cm2，甚至小于10_4cm2，低至10_8cm2或更小，從而能夠迅速收集電荷載流子。面積的下限值與技術(shù)上的考慮相關(guān)，并且與在吸收劑材料的層中的光生載流子的遷移率和壽命特性相關(guān)。絕緣體可以是由電絕緣材料形成的貫穿有孔徑的層，例如氧化物，如ニ氧化硅(SiO2)或氧化鋁(Al2O3),氮化物，如氮化硅(Si3N4),硫化物，如硫化鋅(ZnS)，或者與用于制造電池的方法相容的任何其他絕緣材料，例如聚合物。絕緣體還可以是氣體層,例如空氣層，氣體例如包含在多孔或微孔材料中，或者具有泡沫的形狀，取決于用于制造組件的エ藝技木。于是將諸如空氣的氣體的層在如下區(qū)域內(nèi)中斷，其中層，包括通過多孔材料形成的層，堆疊形成活性光伏區(qū)域。例如可以設(shè)想，在硅基光伏電池中，使用由再結(jié)晶的多孔硅制成的層，其中在退火期間形成的空氣泡形成非連續(xù)的絕緣層，硅形成活性光電導(dǎo)層。截面確定暴露于入射光的活性光伏區(qū)域的表面107，用于會聚光線的系統(tǒng)11必須加以修正以將入射光聚焦在微電池的暴露的表面上。例如，在具有圓形截面的微電池的情況下，可以使用具有顯微透鏡的網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，或者任何其他已知的用于使光線聚焦的系統(tǒng)。將用于會聚光線的系統(tǒng)裁減至光照區(qū)域的尺寸，并且其本身的體積小于傳統(tǒng)電池所用的會聚系統(tǒng)。其額外的優(yōu)點(diǎn)在于，使用更少的材料以制造用于會聚光線的系統(tǒng)。微電池的截面可以采用不同的形狀。例如可以設(shè)想，伸長的形狀的截面，例如條帯，其具有非常小的橫向尺寸，通常小于ー個毫米，優(yōu)選小于ー百微米，甚至小至幾個微米或更小。于是，可以通過沿著條帶的較小尺寸的正面接觸點(diǎn)收集在結(jié)點(diǎn)處的光生電荷載流子，再一次允許對通過正面接觸點(diǎn)的由透明導(dǎo)電材料制成的層形成的窗ロ層的阻擋效應(yīng)加以限制。在此情況下，對用于會聚光線的系統(tǒng)加以修正，從而根據(jù)島的結(jié)構(gòu)將一條或多條光線聚焦在一個或多個條帶上。若該島包含多個條帶，則這些條帶可以通過背面接觸點(diǎn)和正面接觸點(diǎn)平行地電連接?？梢栽O(shè)想其他的形狀，例如伸長的螺旋形等，條件是保持截面的一個尺寸是小的，通常小于幾百微米，以收集電荷載流子。特別地，取決于所用的材料，尺寸可以最優(yōu)化，尤其是使側(cè)向電重組(lateral electrical recombination)的影響最小化。 通過由透明導(dǎo)電材料制成的層106或窗ロ層收集在由暴露的表面107所劃界的活性區(qū)域中的層102中產(chǎn)生的電荷載流子，首先在垂直于這些層的平面的方向上，然后朝向微電池外圍。該層必須充分透明，從而允許盡可能多的太陽光射入活性光伏區(qū)域100內(nèi)。因此具有特定的阻擋率，可能導(dǎo)致?lián)p失，但是其效應(yīng)被微電池的尺寸加以限制。申請人:發(fā)現(xiàn)，通過連接窗ロ層、由導(dǎo)電材料制成的與窗ロ層106電接觸的層104、這兩層的組合體，于是形成正面接觸點(diǎn)，從而大幅改善外圍電荷載流子的收集。由導(dǎo)電材料制成的層104例如取決于所堆疊的層的特性由金屬制成，例如金、銀、鋁、鑰、銅或鎳，或者由摻雜半導(dǎo)體制成，例如Zn0:Al，其充分用鋁摻雜，以獲得所期望的電導(dǎo)率。類似于絕緣層103，由導(dǎo)電材料制成的層104是非連續(xù)的，貫穿有孔徑，該孔徑可以基本上重疊在絕緣層的孔徑上，從而不干擾微電池100的光伏功能。在活性區(qū)域中的活性層102中的光生電荷載流子是借助窗ロ層106在垂直于這些層的平面的方向上收集，然后朝向微電池的外圍通過導(dǎo)電層104進(jìn)行收集，其由此形成微電池的外圍接觸點(diǎn)。形成微電池的外圍接觸點(diǎn)的層104可以完全地覆蓋微電池之間的區(qū)域，或者可以如下方式結(jié)構(gòu)化，具有與每個微電池的外圍接觸區(qū)域和在所述未重疊的外圍接觸區(qū)域之間的電連接區(qū)域。因?yàn)殡姵?0的活性光伏區(qū)域通過絕緣層中的一個或多個孔徑的尺寸加以設(shè)定，從而形成微電池，所以可以限制形成光伏器件的層中的材料的量，尤其是吸收材料的量。因此，在圖1B的實(shí)施方案中，吸收劑層102是非連續(xù)的，并且被限制在位于活性區(qū)域107中的區(qū)域內(nèi)。其余的結(jié)構(gòu)可以填充有在結(jié)點(diǎn)的觀點(diǎn)上呈現(xiàn)非活性的層108，該層可以是絕緣體，由與層103相同的材料制成。有利地，包含吸收劑材料的區(qū)域稍微大于由絕緣層103中的孔徑所限定的活性光伏區(qū)域(通常為幾個微米)，因此能夠忽略可能與材料本身或者與制造方法相關(guān)的表面缺陷對于光伏微電池的影響。圖1C顯示了一個實(shí)施方案，其中由導(dǎo)電材料制成的層101是透明的，并且形成背面接觸點(diǎn)，如同正面接觸點(diǎn)(104A，106)，來自由諸如金屬的導(dǎo)電材料制成的層101和層104B，層104B與層104A相似地以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成活性光伏區(qū)域的外圍電接觸點(diǎn)。這一改變的方案的優(yōu)點(diǎn)在于，提供具有透明窗ロ層的背面接觸點(diǎn)，因此形成雙面電池，這是通過外圍收集電荷載流子及限制由于透明窗ロ層即使在會聚的情況下的阻擋導(dǎo)致的損失而實(shí)現(xiàn)的。這適用于各種不同的應(yīng)用，例如制造多結(jié)點(diǎn)，其中兩個或更多個光伏電池彼此重疊?；蛘?，根據(jù)另ー個實(shí)施方案，允許光伏電池與位于背面接觸點(diǎn)的窗ロ層下方的用于轉(zhuǎn)化光線的器件相連接，該器件將在第一次通過電池時不被吸收的光線(例如在近紅外范圍內(nèi)的光線)朝向電池背面反射，該具有改變的波長的光線(例如朝向可見光范圍遷移，或者更一般而言遷移至更加容易被吸收劑材料吸收的光譜范圍，使用“上變頻(up conversion)”材料)。圖1C顯示了另ー個實(shí)施方案，其中提供由絕緣材料制成的第二層103B，其以基本上與由絕緣材料制成的具有一個或多個孔徑的第一層103A相同的方式結(jié)構(gòu)化，這些孔徑位于由絕緣材料制成的層103A的ー個或多個孔徑中心并且具有相等或更小的尺寸。該第二層例如可以具有會聚光線至活性光伏體積內(nèi)的效應(yīng)。根據(jù)ー個圖2中所示的實(shí)施方案，多個島(10A，10B)可以電連接，以形成更大的光伏電池。這些島例如在共同的基底109上形成。在圖2中，每個島顯示單個微電池100，但是當(dāng)然每個島可以包含多個微電池。在此實(shí)施方案中，如同在圖1A和IB中所示的情況，正面電接觸點(diǎn)包含由導(dǎo)電材料制成的層(104A，104B)和在此實(shí)施方案中覆蓋所有的島的窗ロ層(106a, 106b)。在此實(shí)施方案中，這些島例如借助第一島10a的窗ロ層106a以串聯(lián)方式連接，其與第二島IOb的背面電接觸點(diǎn)101b電接觸。應(yīng)當(dāng)理解，圖2是顯示運(yùn)行原理的示意圖。在層102A的電導(dǎo)率高的情況下，需要例如通過使絕緣層103A延伸至使這些島連接的水平從而對層106A絕緣。圖3A-3D示出各種實(shí)施方案的示意圖，其表示用于形成本發(fā)明的電池的層的連續(xù)。其中示出用于制備薄層微電池的幾種架構(gòu)。在這ー技術(shù)中，光伏器件包括通過n-和P-摻雜半導(dǎo)體層形成的連接，電絕緣層103插入所述層之間。在這些實(shí)施方案中，形成所述連接的層為層102 (由吸收材料制成的層)、112 (表示ー個或多個界面層)和106 (其形成透明窗ロ層)。絕緣層的結(jié)構(gòu)使得可以產(chǎn)生控制面積的盤301，其中未沉積這種層。絕緣層允許限定圓形光伏電池，因?yàn)镻_n或n-p半導(dǎo)體連接僅在所述盤中形成。導(dǎo)電層104，例如由金屬制成，類似于絕緣層的方式架構(gòu)(包含圓形孔302)，排列為與窗ロ層106電接觸從而與所述窗ロ層形成前端接觸(除了在圖3D的實(shí)施方案中，其中層106単獨(dú)形成前端接觸)。在窗ロ層106沉積之前，導(dǎo)電層104沉積在絕緣層103 (圖3B)上，或者其沉積在窗ロ層上(圖3A)。界面層112可以在絕緣層之前(圖3A、3B)或者之后(圖3C)沉積，如果界面層足夠薄，則會維持金屬層與窗ロ層之間的電接觸。具有非常低的橫向電導(dǎo)率的界面層(例如，在CIGS電池的情況下，本征CdS和ZnO)的存在使得可以確保，光學(xué)角度的連接與電學(xué)角度的連接是類似的。因此，電活性部分被入射光正確地激發(fā)，同時最小化由于充電載體與連接的暗電流的復(fù)合引起的損失。如下文所述，還可以通過稱為“上至下(top to bottom)”的方法，調(diào)節(jié)這種幾何結(jié)構(gòu)為在玻璃基底109上產(chǎn)生的superstrate電池(圖3D)的情況，然后翻轉(zhuǎn)以允許入射光通過對應(yīng)于基底的側(cè)進(jìn)入。如上文所述，例如由金屬制成的導(dǎo)電層104使得可以產(chǎn)生微電池的外周上的環(huán)狀接觸，并且對所有微電池都相同，這種接觸可以直接用作電池的前端電接觸，從而最小化接觸電阻，同時避免遮蔽電池，因?yàn)椴恍枰占瘱?。將由ー個或多個孔構(gòu)成的絕緣材料制成的層103插入形成光伏器件的層的組是限定微電池的有利方式，因?yàn)檫@種解決方案不要求層的組的機(jī)械刻蝕，其是不可避免的缺陷來源。圖4A-4D分別示出使用CIGS、CdTe和硅技術(shù)的本發(fā)明的電池的4種實(shí)施方案。在這些實(shí)施方案的每ー個中，未示出全部的光伏電池,僅示出微電池中層的組。再次地,這些是示意圖，其中尺寸并不對應(yīng)電池的實(shí)際大小。圖4A示出適合于利用 CIGS型異質(zhì)連接形成光伏微電池的層的組。術(shù)語“CIGS”在此處以其最廣泛的含義理解以表示包括CuInSe2或其合金或衍生物之一在內(nèi)的材料家族，其中銅可以部分地由銀取代，銦可以部分地由鋁或鎵取代，并且硒可以部分地由硫或碲取代。上文的材料性質(zhì)通過示例給出，并且可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他材料取代以獲得功能性光伏器件。在圖4A所示的實(shí)施方案中，層的組包括例如由玻璃制成的基底109，該基底的厚度通常為幾毫米；并且包括由例如鑰的導(dǎo)電材料制成的層101，以形成后部接觸。這種層的厚度為約I微米。層102為由吸收半導(dǎo)體材料制成的層，在這ー實(shí)施方案中為Cu (In，Ga) Se2 ニ硒銅銦鎵)。其厚度為例如2或3 y m。層110和111為界面層，分別由n-摻雜的CdS (硫化鎘)和iZnO (本征氧化鋅)制成，厚度通常為幾十納米，例如50nm。通常，界面層允許當(dāng)吸收材料(此處為CIGS)層存在時的電缺陷，并且由透明導(dǎo)電材料制成的層使得直接接觸鈍化，這些缺陷可能嚴(yán)重地限制電池的效力?？梢允褂闷渌牧蟻硇纬山缑鎸?，例如硫化鋅衍生物(Zn，Mg) (0, S)或硫化銦In2S3。層的組包含層103，其由諸如SiO2(硅石)的電絕緣材料制成，結(jié)構(gòu)使得形成孔以允許限定ー個或多個活性光伏區(qū)域。其厚度為數(shù)百納米，例如400nm。層104為導(dǎo)電材料制成的層，例如金屬層，其確保微電池的外周接觸。其結(jié)構(gòu)與絕緣層103相同。其厚度為數(shù)百納米，例如300nm。其例如由金、銅、招、鉬或鎮(zhèn)制成。其還可以由聞度招慘雜的ZnO:Al制成。取后，層106，例如由n_慘雜的ZnO:Al(鋁摻雜的氧化鋅)制成，形成前端窗ロ層，并且也有助于連接。其厚度也為數(shù)百納米，例如400nm。制備結(jié)構(gòu)4A的方法的實(shí)施方案通過圖5A-5I更詳細(xì)地描述。圖4B示出適合于利用CdTe型異質(zhì)連接形成光伏微電池的層的組。術(shù)語“CIGS”在此處以其最廣泛的含義理解以表示包括CdTe或其合金或衍生物之一在內(nèi)的材料家族，其中鎘可以部分地由鋅或汞取代，并且碲可以部分地由硒取代。再次地，上文的材料性質(zhì)通過示例給出。層的組包含層101，其由導(dǎo)電材料制成，例如金或鎳/銀合金，其形成后部接觸。這種層的厚度為約I微米。層102為吸收材料制成的層，在這ー實(shí)施方案中為P-摻雜的CdTe (碲化鎘)。其厚度為幾微米，例如6 ii m。由n_摻雜的CdS制成的界面層113排列在CdTe層與絕緣層103之間。其厚度為約100納米。層的組包含層103，其由電絕緣材料制成，例如SiO2，結(jié)構(gòu)使得形成孔以允許限定ー個或多個活性光伏區(qū)域。其厚度為數(shù)百納米，例如400nm。隨后是窗ロ層106，其由透明導(dǎo)電材料制成，例如ITO (銦錫氧化物)，或者由n-摻雜的SnO2 (ニ氧化錫)制成，厚度為數(shù)百納米，例如400nm，并且由金屬材料制成的層104確保微電池的外周接觸，例如由金制成，并且結(jié)構(gòu)與絕緣層103相同，厚度為數(shù)百納米,例如400nm。在這ー實(shí)施方案中，制備方法為“上至下”的方法,并且基底109置于電池的側(cè)面以接受入射的太陽光。圖4C示出適合于利用包含非晶硅和/或多形微晶體、晶體和納米晶體硅的硅薄層的家族形成光伏微電池的層的組。在圖4C的實(shí)施方案中，由層114、115和116形成連接，其分別由P-摻雜的非晶硅、本征非晶硅和n-摻雜的非晶硅制成，這些層一起吸收可見光，三層的總厚度為約2pm。形成連接的層排列在后部電接觸101 (金屬層，例如由鋁或因制成)與構(gòu)造的絕緣層103 (例如 由SiO2制成)之間，并且厚度為約數(shù)百納米，例如400nm。前端金屬層104的結(jié)構(gòu)類似于絕緣層并且厚度基本相同，并且在后者上排列，在這個前端金屬層104上有透明導(dǎo)電擦了制成的窗ロ層106，例如SnO2，后一層的厚度也為數(shù)百納米。再次地，在這ー實(shí)施方案中，使用上至下的方法，基底置于電池的暴露于入射光的側(cè)面。也可以使用其他家族的吸收材料以制備本發(fā)明的薄層光伏電池。例如可以使用I11-V半導(dǎo)體如GaAs (神化鎵)、InP (磷化銦)和GaSb (銻化鎵)。在任何情況下，用于形成光伏器件的層的性質(zhì)根據(jù)所述器件調(diào)整。最后的實(shí)施方案(圖4D)示出利用晶體硅的本發(fā)明的實(shí)施方式。盡管本發(fā)明對于薄層技術(shù)特別有利，但是其還可用于傳統(tǒng)的晶體-硅技木。在這種情況下，分別由P-(硼)摻雜的晶體硅和n-(磷)摻雜的晶體硅制成的層117和118形成排列在后部金屬接觸101與絕緣層103之間的連接。該連接的厚度總共為數(shù)百微米，通常為250i!m，這使得這ー實(shí)施方案比薄層實(shí)施方案較不吸引人，并且限制微電池大小的可能減小(通常，此處最小的大小為約500i!m，以限制橫向復(fù)合的影響)。如在前述實(shí)施方案中，連接覆蓋有構(gòu)造的絕緣層
103、由導(dǎo)電材料制成的層104以相同方式構(gòu)造以及例如由SnO2制成的窗ロ層106。層103、
104、106的厚度為數(shù)百納米，例如400nm?；子捎谛纬蛇B接的層的厚度而不是必需的。也可以在這一實(shí)施方案中提供防反射層119，更通常地，在所有實(shí)施方案中提供。圖5A-5F示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案，用圖4A所示類型的CIGS連接制備光伏電池的方法的步驟。在第一步驟(圖5A)中，通過連續(xù)地在基底(未顯示)上沉積由導(dǎo)電材料(例如鑰)制成的層101、CIGS層102以及分別由CdS和iZnO制成的界面層110、111來產(chǎn)生基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。還示出基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的部分頂視圖。在第二步驟(圖5B)中，沉積例如由直徑調(diào)整為期望制備的微電池大小的圓形墊50組成的抗蝕劑層。利用例如已知的光刻方法產(chǎn)生抗蝕劑墊，包括將樣品用抗蝕劑層涂覆，通過掩膜暴露所述抗蝕劑，然后將所述樣品在選擇性地溶解所述抗蝕劑的顯影劑中浸泡。如果光致抗蝕劑用作正抗蝕劑，則暴露的部分會溶于顯影劑中，并且未暴露的部分是不溶的。如果光致抗蝕劑用作負(fù)抗蝕劑，則未暴露的部分會溶解，并且暴露的部分是不溶的。無關(guān)地，用于制備電池的抗蝕劑可以是正或負(fù)的。隨后，沉積絕緣層103 (圖5C)，然后沉積由導(dǎo)電材料制成的層104。然后，將抗蝕劑溶解(圖5E)以獲得層103和104，其由相同結(jié)構(gòu)的絕緣和導(dǎo)電材料制成，并且構(gòu)造有暴露連接的上層的表面的圓形孔(通常稱為“提離(lift-off)”)。然后，沉積由透明導(dǎo)電材料(例如ZnO:Al)制成的層106(圖5F)。為了允許串聯(lián)以這種方式形成的島狀物(island)中的兩個(如圖2所示)，以部分地暴露由導(dǎo)電材料制成的層101。圖5A-5F示出稱為“下至上(bottom to top)”方法的適合于CIGS型連接的實(shí)施方案，“下至上”方法是在相對于暴露于入射光的側(cè)從最低層至最高層，連續(xù)地在基底上沉積層的方法。在CdTe-1或非晶-硅型連接的情況下(圖4B，4C)，“下至上”方法是優(yōu)選的，其中首先將更接近暴露于入射光側(cè)的層沉積在基底上(通常為玻璃基底)，然后在使用時翻轉(zhuǎn)電池。是否使用上至下方法的選擇具體地取決于使用的材料粘附至基底的程度，以及與由吸收材料制成的層“接觸”的難度。因此，上至下方法可以包括將由透明導(dǎo)電材料制成的層106沉積在透明基底109上以形成前端電接觸；沉積構(gòu)造的抗蝕劑層以形成一個或多個墊，其形狀限定ー個或多個活性光伏區(qū)域的形狀；將由絕緣材料制成的層103沉積在所述抗蝕劑層上，提離所述抗蝕劑層；沉積由吸收材料制成的層102 ;以及，最后將導(dǎo)電層沉積在光導(dǎo)電層上以形成后部接觸。當(dāng)通過由透明導(dǎo)電材料制成的層106以及由導(dǎo)電材料制成的構(gòu)造層104形成前端接觸時，可以將由導(dǎo)電材料制成的層104沉積在抗蝕劑層上，然后在所述抗蝕劑溶解之前沉積絕緣層103。如圖4B的實(shí)施方案所述，如果選擇將由透明導(dǎo)電材料制成的層106插入由導(dǎo)電材料制成的層104與絕緣層103之間，可以沉積抗蝕劑墊，沉積導(dǎo)電材料，溶解抗蝕劑，沉積由導(dǎo)電透明材料制成的層106，再次沉積抗蝕劑，沉積絕緣層然后溶解抗蝕劑。而且，為了制備圖1B中所示類型的光伏電池，可以考慮幾種制備方法。根據(jù)第一實(shí)施方案，在基底(圖1B未顯示)上沉積由導(dǎo)電材料制成的層101，以形成后部電接觸，然后沉積有利地由絕緣材料制成的無活性層108，這個層構(gòu)造為形成ー個或多個孔。然后選擇性地在ー個或多個孔中沉積吸收材料從而形成由吸收材料制成的層102，這個層是不連續(xù)的。利用合適的方法進(jìn)行選擇性沉積，例如電沉積或印刷，例如噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷。然后沉積由透明導(dǎo)電材料制成的層106以形成前端電接觸。這個步驟之前可以沉積ー個或多個界面層和/或由絕緣材料制成的構(gòu)造層103，如果無活性層108不是絕緣或者不是充分絕緣的，并且沉積由導(dǎo)電材料制成的構(gòu)造層104，其與透明導(dǎo)電層106形成前端電接觸。在第二實(shí)施方案中，將由吸收材料制成的層102沉積在由導(dǎo)電材料制成的層101上，所述吸收層是不連續(xù)的，以形成一個或多個孔，然后選擇性地將無活性材料如絕緣材料沉積在ー個或多個孔中以形成無活性層108。在這ー實(shí)施方案中，例如通過噴墨印刷沉積由吸收材料制成的層。如上文，然后沉積由透明導(dǎo)電材料制成的層106以形成前端電接觸，這一步驟之前任選地沉積由絕緣材料制成的構(gòu)造層103，沉積ー個或多個界面層以及沉積由導(dǎo)電材料制成的構(gòu)造層104。根據(jù)ー變體，吸收材料的選擇性沉積通過沉積利用已知技術(shù)獲得的材料顆粒實(shí)現(xiàn)，例如高溫冶金合成方法，或者通過從中間基底上的初級氣相沉積產(chǎn)生粉末實(shí)現(xiàn)。因此，在本發(fā)明的語境中，可以制備大小為一至幾微米的CIGS顆粒并直接沉積在基底上?；蛘?，可以利用常規(guī)技術(shù)(例如共蒸發(fā)或真空噴鍍)，以實(shí)心板的形式預(yù)先堆積用于形成光伏連接的所有或一些層，然后將大小適合期望制備的微電池的多個層堆積的部分選擇性地沉積在基底上。根據(jù)另ー變體，吸收材料的選擇性沉積通過使用物理或化學(xué)蒸汽沉積方法實(shí)現(xiàn)。為此，可以使用掩膜，所述掩膜直接置于基底之前，其中產(chǎn)生孔以允許選擇性沉積吸收層，以及任選存在的在及地上形成連接的其他活性層。在這種情況下可以使用的方法的實(shí)例為共蒸發(fā)和噴鍍方法。借助獲得的吸收材料層的不連續(xù)形式，這些實(shí)施方案中的任一種使得可以限制制備光伏電池所需的吸收材料的量，并因此大大地節(jié)約所用的稀有化學(xué)元素的量。因此，本發(fā)明的電池可以利用僅涉及沉積和構(gòu)造電中性層和導(dǎo)電層的方法制備。這兩種層可以非常容易地由廉價和環(huán)境無害的材料構(gòu)成(例如，SiO2作為絕緣體并且鋁作為導(dǎo)體)。所用的沉積技術(shù)(噴鍍)是非常常見的，并且特別地是無害的。例如，所用的技術(shù)是微電子エ業(yè)(UV光刻)中所用的技術(shù)，其毒性風(fēng)險是有限的，因此可以容易地實(shí)施。因此，基于微電子エ業(yè)的技能，放大至エ業(yè)規(guī)模是可以遇見的。通過上文所述的本申請人的光伏電池的理論效率進(jìn)行的模擬表現(xiàn)出很好的結(jié)果。所用的模型基于太陽能電池的電分析，其具有給定薄層電阻的電阻式前層(窗ロ層)。這個模型的以下等式例如描述于N.C.Wyeth等人的 Solid-State Electronics20,629-634 (1977)或 U. Malm 等人的 Progress inPhotovoltaics, 16，113-121(2008)。利用電接觸方法而不使用收集柵,本申請人研究了例如上述架構(gòu)中的光會聚和微電池大小對于具有圓形截面的組合效果。該模型完全基于對以下等式的解
權(quán)利要求
1.光伏組件(10)，其包含-一組適合于制造光伏器件的層(101,102,105,106),包括至少一個由導(dǎo)電材料制成的形成背面電接觸點(diǎn)的第一層(101 )、由作為在太陽光譜范圍內(nèi)的吸收劑的材料制成的第二層(102)、及由透明導(dǎo)電材料制成的形成正面電接觸點(diǎn)的第三層(106);-位于所述背面電接觸點(diǎn)與所述正面電接觸點(diǎn)之間的電絕緣層(103，103A)，其含有多個孔徑，每個孔徑確定其中所述組的層的所述層堆疊以形成光伏微電池的區(qū)域(100);及-由導(dǎo)電材料制成的層(104)，其與所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層(106)電接觸，形成與所述第三層(106)的正面電接觸點(diǎn)，并以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成每個所形成的所述光伏微電池的外圍電接觸點(diǎn)，所述光伏微電池通過背面電接觸點(diǎn)和正面電接觸點(diǎn)平行地電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光伏組件，其中與所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層(106)電接觸的所述由導(dǎo)電材料制成的層(104)的所述導(dǎo)電材料是選自以下組中的金屬鋁、鑰、銅、鎳、金、銀、碳和碳衍生物、鉬、鉭和鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光伏組件，其中背面接觸點(diǎn)的所述由導(dǎo)電材料制成的第一層(101)是透明的，其額外包含與所述由透明導(dǎo)電材料制成的第一層(101)電接觸的由導(dǎo)電材料制成的層(104b)以形成與所述第一層(101)的背面電接觸點(diǎn)，并以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成所述光伏微電池的外圍電接觸點(diǎn)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的光伏組件，其中絕緣層(103，103A)包含由絕緣材料制成的層，其以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成多個孔徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光伏組件，其包含由絕緣材料制成的第二層(10 )，所述層位于所述背面電接觸點(diǎn)與所述正面電接觸點(diǎn)之間，并且以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成孔徑，該孔徑位于由絕緣材料制成的第一層中的所述孔徑中心并且具有相等或更小的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的光伏組件，其中所述絕緣材料選自氧化物，例如二氧化硅或氧化鋁，氮化物，例如氮化硅，以及硫化物，例如硫化鋅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的光伏組件，其中所述電絕緣層(103)包含絕緣氣體，優(yōu)選為空氣。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的光伏組件，其中每個所述光伏微電池的截面的至少一個尺寸小于Imm,優(yōu)選小于100 μ m。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的光伏組件，其中至少一部分的所形成的光伏微電池具有面積小于10_2cm2、優(yōu)選小于10_4cm2的圓形截面。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的光伏組件，其中至少一個所形成的光伏微電池具有條帶狀伸長的截面，其較小尺寸小于1mm，優(yōu)選小于100 μ m。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的光伏組件，其中所述由吸收劑材料制成的層是非連續(xù)的，并且在所述光伏微電池的位置上形成。
12.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求11的光伏組件，其額外包含對于光伏器件呈現(xiàn)非活性的層，該層包含孔徑，孔徑的位置位于所述吸收劑材料選擇性所處的位置。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的光伏組件，其中形成所述組件的每個所述層的厚度小于約20 μ m,優(yōu)選小于5 μ m。
14.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求13的光伏組件，其中所述吸收劑材料屬于選自以下組中的族:CIGS族、CdTe族、硅族和II1-V族半導(dǎo)體族。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的光伏組件的陣列，其中所述光伏組件以串聯(lián)方式電連接，一個光伏組件的正面接觸點(diǎn)與相鄰光伏組件的背面接觸點(diǎn)電連接。
16.光伏模塊，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至14之一的光伏組件或者根據(jù)權(quán)利要求15的光伏組件，并且額外地包含用于會聚太陽光的系統(tǒng)(11)，該系統(tǒng)適合于將全部或部分的入射光(12) —個或多個光伏組件的每個所述的光伏微電池。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的光伏模塊,在權(quán)利要求3的范圍內(nèi)，額外地包含用于將入射光的波長轉(zhuǎn)化成為由吸收劑材料吸收的光譜帶的元件，該吸收劑材料位于背面接觸點(diǎn)的所述由透明導(dǎo)電材料制成的第一層(101)下方。
18.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1的光伏組件的方法，其包括-在基底(109)上沉積所述由導(dǎo)電材料制成的第一層(101 )，從而形成背面電接觸點(diǎn)；-沉積由對于光伏器件非活性的材料優(yōu)選電絕緣體制成的層(108)，所述非活性層結(jié)構(gòu)化以形成多個孔徑；-在所述孔徑內(nèi)選擇性沉積吸收劑材料，從而形成所述由吸收劑材料制成的第二層(102)，所述層是非連續(xù)的；-沉積所述由導(dǎo)電材料制成的層(104)，所述層(104)以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成的孔徑的尺寸小于或等于所述非活性層中的孔徑的尺寸；及-沉積所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層(106)，從而形成光伏微電池的正面電接觸點(diǎn)，該層與所述由導(dǎo)電材料制成的層(104)電接觸。
19.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1的光伏組件的方法，其包括-在基底(109)上沉積所述由導(dǎo)電材料制成的第一層(101 )，從而形成背面電接觸點(diǎn)；-沉積所述由吸收劑材料制成的第二層(102)，所述層是非連續(xù)的并且包含多個孔徑；-在所述孔徑中選擇性沉積對于光伏器件非活性的材料，優(yōu)選電絕緣體，從而形成非連續(xù)的非活性層(108)，其具有位于吸收劑材料的位置上的孔徑；-沉積所述由導(dǎo)電材料制成的層(104)，該層以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成的孔徑的尺寸小于或等于所述非活性層中的孔徑的尺寸；及-沉積所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層(106)，該層與所述由導(dǎo)電材料制成的層(104)電接觸，從而形成正面電接觸點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19的制造方法，其中由吸收劑材料制成的層的沉積包括沉積部分的如前所述制造的多層堆疊物，所述多層堆疊物包含所述組的適合于制造光伏器件的層的層。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20之一的制造方法，其額外包括沉積由電絕緣材料制成的層(103)，該層以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成的孔徑的尺寸小于或等于所述非活性層(108)中的孔徑。
22.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1的光伏組件的方法，其包括-在基底(109)上沉積所述由導(dǎo)電材料制成的第一層(101)，從而形成背面電接觸點(diǎn)，所述第二層(102)由吸收劑材料制成；-沉積阻擋層，其結(jié)構(gòu)化以形成一個或多個墊，墊的形狀確定每個光伏微電池的形狀；-在所述阻擋層上沉積由絕緣材料制成的層(103)和由導(dǎo)電材料制成的層(104);及-去除阻擋物以獲得所述由絕緣材料制成的結(jié)構(gòu)化的層(103)和所述由導(dǎo)電材料制成的結(jié)構(gòu)化的層(104)，及沉積所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層(106)，該層與所述由導(dǎo)電材料制成的結(jié)構(gòu)化的層電接觸，從而形成正面電接觸點(diǎn)。
23.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1的光伏組件的方法，其包括-在透明基底(109)上沉積所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層(106)，從而形成正面電接觸點(diǎn)；-沉積阻擋層，其結(jié)構(gòu)化以形成多個墊，墊的形狀確定每個光伏微電池的形狀；-在所述阻擋層上沉積由導(dǎo)電材料制成的層(104)和由絕緣材料制成的層(103);-去除阻擋物以獲得所述由絕緣材料制成的結(jié)構(gòu)化的層(103)和所述由導(dǎo)電材料制成的結(jié)構(gòu)化的層(104)，及沉積由吸收劑材料制成的第二層(102);及-沉積所述由導(dǎo)電材料制成的第一層(101)，以形成背面電接觸點(diǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的光伏組件制造方法，其中選擇性沉積所述由吸收劑材料制成的第二層(102)，并形成非連續(xù)的層。
全文摘要
根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及光伏組件(10)，其包含一組適合于制造光伏器件的層，包括至少一個由導(dǎo)電材料制成的形成背面電接觸點(diǎn)的第一層(101)、由作為在太陽光譜范圍內(nèi)的吸收劑的材料制成的第二層(102)、及由透明導(dǎo)電材料制成的形成正面電接觸點(diǎn)的第三層(106)；位于所述背面電接觸點(diǎn)與所述正面電接觸點(diǎn)之間的電絕緣層(103，103A)，其含有多個孔徑，每個孔徑確定其中所述組的層的所述層堆疊以形成光伏微電池的區(qū)域(100)；及由導(dǎo)電材料制成的層(104)，其與所述由透明導(dǎo)電材料制成的第三層(106)電接觸，形成與所述第三層(106)的正面電接觸點(diǎn)，并以如下方式結(jié)構(gòu)化，形成每個所形成的所述光伏微電池的外圍電接觸點(diǎn)，所述光伏微電池通過背面電接觸點(diǎn)和正面電接觸點(diǎn)平行地電連接。
文檔編號H01L27/142GK103038885SQ201180038354
公開日2013年4月10日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者D·林科特, M·佩爾, J-F·吉耶莫萊斯, J-L·珀盧阿爾, S·科蘭 申請人:國立科學(xué)研究中心