專利名稱：太陽能發(fā)電裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池設(shè)備及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，隨著能源消耗的增加，已經(jīng)研制將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的太陽能電池。具體地，已廣泛使用基于CIGS的太陽能電池設(shè)備，所述太陽能電池設(shè)備是具有包括玻璃襯底的襯底結(jié)構(gòu)、金屬后電極層、P型基于CIGS的光吸收層、高阻緩沖層和N型窗口層的PN異質(zhì)結(jié)設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種太陽能電池設(shè)備及其制造方法，所述太陽能電池設(shè)備能夠防止短路同時表現(xiàn)提高的光電轉(zhuǎn)換效率。技術(shù)方案根據(jù)實(shí)施例，提供一種太陽能電池設(shè)備，包括襯底；在所述襯底上的后電極層；在所述后電極層上的光吸收層；以及在所述光吸收層上的窗口層。第三通孔形成為穿過整個所述窗口層和所述光吸收層的一部分。根據(jù)實(shí)施例，提供一種太陽能電池設(shè)備，包括襯底；在所述襯底上的后電極層；在所述后電極層上的光吸收層；在所述光吸`收層上的具有第三通孔的窗口層；以及介于所述第三通孔和所述后電極層之間的虛設(shè)保護(hù)部。根據(jù)實(shí)施例，提供一種太陽能電池設(shè)備的制造方法。所述方法包括在襯底上形成后電極層；在所述后電極層上形成光吸收層；在所述光吸收層上形成窗口層；以及穿過整個所述窗口層和所述光吸收層的一部分形成第三通孔。有益效果根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備，第三通孔形成為穿過部分光吸收層。因此，第三通孔不露出后電極層。因此，由于后電極層不暴露于外部，后電極層不會被外部異物損壞。換言之，即使形成第三通孔，虛設(shè)保護(hù)部也可以保護(hù)后電極層的上表面。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池，可以防止由后電極層受損而導(dǎo)致的效率降低。此外，可以通過蝕刻過程形成第三通孔。具體地，可以通過濕蝕刻過程形成第三通孔。因此，可以通過蝕刻溶液容易地清除形成第三通孔時產(chǎn)生的異物。因此，異物不會殘留在第三通孔中，并且可以防止由異物導(dǎo)致的短路。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備，可以防止短路，并且可以降低故障率。


圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備的平面圖2是沿圖1的A-A’線截取的剖視圖；以及圖3至7是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備制造過程的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在實(shí)施例的描述中，應(yīng)該理解，當(dāng)襯底、層、膜或電極被表述為在其它襯底、其它層、其它膜或其它電極“上”或“下”時，它可以“直接地”或“間接地”在所述其它襯底、其它層、其它膜或其它電極上，或者也可以存在一個或多個中間層。參照附圖描述了所述層的這種位置關(guān)系。為了便于說明起見，附圖中所示的元件的尺寸可以被夸大，并且不完全反映實(shí)際尺寸。圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備的平面圖，圖2是沿圖1的A-A’線截取的剖視圖。參照圖1和2，所述太陽能電池設(shè)備包括支撐襯底100、后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500、窗口層600和多個連接部700。支撐襯底100具有板形形狀并且支撐后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500、窗口層600和連接部700。支撐襯底100可以包括絕緣體。支撐襯底100可以包括玻璃襯底、塑料襯底或金屬襯底。更詳細(xì)地，支撐襯底100可以包括鈉鈣玻璃襯底。支撐襯底100可以是透明的并且可以是剛性或撓性的。

后電極層200設(shè)置在支撐襯底100上。后電極層200可以是金屬層。后電極層200可以包括諸如鑰(Mo)的金屬。此外，后電極層200可以包括至少兩層。在此情形中，可以通過利用相同金屬或不同金屬形成后電極層的多個層。后電極層200中形成有第一通孔THl。第一通孔THl是露出支撐襯底100的上表面的開口區(qū)域。當(dāng)俯視時，第一通孔THl可以沿一個方向延伸。每個第一通孔THl的寬度可以在約80 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)。后電極層200被第一通孔THl劃分為多個后電極。換言之，第一通孔THl限定多個后電極。多個后電極通過第一通孔THl彼此分隔開。所述后電極布置為條狀形式。此外，后電極可以布置為矩陣形式。在此情形中，當(dāng)俯視時，第一通孔THl可以具有網(wǎng)格形式。光吸收層300設(shè)置在后電極層200上。此外，構(gòu)成光吸收層300的材料填充在第一通孔THl中。光吸收層300可以包括基于1-1I1-VI族的化合物。例如，光吸收層300可以具有基于Cu (In, Ga) Se2 (CIGS)晶體結(jié)構(gòu)、Cu (In) Se2晶體結(jié)構(gòu)或Cu (Ga) Se2晶體結(jié)構(gòu)。光吸收層300的能帶隙可以在約IeV至約1. 8eV的范圍內(nèi)。緩沖層400設(shè)置在光吸收層300上。緩沖層400包括CdS，并且緩沖層400的能帶隙在約2. 2eV至約2. 4eV的范圍內(nèi)。高阻緩沖層500設(shè)置在緩沖層400上。高阻緩沖層500可以包括i_ZnO，其是未摻雜雜質(zhì)的氧化鋅。高阻緩沖層500的能帶隙在約3.1eV至約3. 3eV的范圍內(nèi)。
光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500中形成有第二通孔TH2。第二通孔TH2穿過光吸收層300形成。此外，第二通孔TH2是露出后電極層200的上表面的開口區(qū)域。第二通孔TH2與第一通孔THl相鄰。換言之，當(dāng)俯視時，第二通孔TH2的一些部分形成在第一通孔THl旁邊。第二通孔TH2沿第一方向延伸。每個第二通孔TH2的寬度可以在約80 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)。通過第二通孔TH2在光吸收層300中限定多個光吸收部。換言之，光吸收層300被第二通孔TH2劃分為多個光吸收部。通過第二通孔TH2在緩沖層400中限定多個緩沖部。換言之，緩沖層400被第二通孔TH2劃分為多個緩沖部。通過第二通孔TH2在高阻緩沖層500中限定多個緩沖部。換言之，高阻緩沖層500被第二通孔TH2劃分為多個高阻緩沖部。窗口層600設(shè)置在高阻緩沖層500上。窗口層600是透明的，并且包括導(dǎo)電層。此夕卜，窗口層600的電阻大于后電極層200的電阻。窗口層600包括氧化物。例如，窗口層600可以包括摻雜Al的氧化鋅(ΑΖ0)，或摻雜Ga的氧化鋅(GZO)。光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500和窗口層600中形成有第三通孔TH3。第三通孔TH3形成為穿過光吸收層300的一部分、整個緩沖層400、整個高阻緩沖層500和整個窗口層600。由于第三 通孔TH3形成為穿過光吸收層300的一部分，因此在光吸收層300中形成多個保護(hù)部301。此外，每個第三通孔TH3的下表面602介于光吸收層300的上表面和下表面之間。虛設(shè)保護(hù)部301可以與光吸收層300 —體形成。每個虛設(shè)保護(hù)部301可以對應(yīng)于每個第三通孔TH3。因此，虛設(shè)保護(hù)部301的上表面可以與第三通孔TH3的下表面對齊。虛設(shè)保護(hù)部301的上表面介于光吸收層300的上表面和下表面之間。虛設(shè)保護(hù)部301可以與光吸收層300 —體形成。更詳細(xì)地，虛設(shè)保護(hù)部301可以是光吸收層300的一部分。虛設(shè)保護(hù)部301插置在第三通孔TH3和后電極層200之間。此夕卜，虛設(shè)保護(hù)部301覆蓋后電極層200的上表面。因此，虛設(shè)保護(hù)部301不露出后電極層200的上表面。第三通孔TH3與第二通孔TH2相鄰。更詳細(xì)地，第三通孔TH3設(shè)置在第二通孔TH2旁邊。換言之，當(dāng)俯視時，第三通孔TH3設(shè)置為平行于第二通孔TH2。第三通孔TH3可以沿第一方向延伸。第三通孔TH3的內(nèi)側(cè)面601可以相對于窗口層600的上表面傾斜。在此情形中，第三通孔TH3的內(nèi)側(cè)面601可以相對于與窗口層600的上表面垂直的方向以3°至10°的角度傾斜。第三通孔TH3形成為穿過窗口層600。更詳細(xì)地，第三通孔TH3形成為穿過緩沖層400和高阻緩沖層500。此外，第三通孔TH3形成為穿過部分光吸收層300。因此，每個第三通孔TH3的底面602設(shè)置在光吸收層300內(nèi)。換言之，第三通孔TH3的下表面602介于光吸收層300的上表面和下表面之間。因此，防止通過第三通孔TH3露出后電極層200的上表面。換言之，光吸收層300可以保護(hù)后電極層200。由于后電極層200不露出到外部，因此可以防止后電極層200由于外部化學(xué)沖擊而受損。窗口層600被第三通孔TH3劃分為多個窗口。換言之，第三通孔TH3限定多個窗□。窗口的形狀與后電極的形狀相對應(yīng)。換言之，窗口被布置為條狀形式。此外，窗口可以布置為矩陣形式。通過第三通孔TH3限定多個電池Cl、C2…。詳細(xì)地，通過第二通孔TH2和第三通孔TH3限定電池C1、C2···。換言之，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備被第二通孔TH2和第三通孔TH3劃分為電池Cl、C2…。此外，電池Cl、C2…沿與第一方向交叉的第二方向互相連接。換言之，電流可以沿第二方向流過電池Cl、C2…。在此情形中， 由于第三通孔TH3形成為穿過部分光吸收層300，可以將窗口層600完全劃分為多個窗口。因此，在根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備中，可以防止在窗口之間發(fā)生短路。連接部700被設(shè)置在第二通孔TH2內(nèi)。每個連接部700從窗口層600向下延伸并與后電極層200連接。例如，每個連接部700從第一電池Cl的出口延伸，從而使得連接部700與第二電池C2的后電極連接。此外，連接部700將相鄰電池互相連接。更具體地，連接部700將構(gòu)成相鄰電池Cl、C2…的窗口和后電極互相連接。每個連接部700與窗口層600 —體形成。換言之，構(gòu)成連接部700的材料與構(gòu)成窗口層600的材料相同。根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備，第三通孔TH3形成為穿過部分光吸收層300。因此，第三通孔TH3不露出后電極層200。因此，由于后電極層200未暴露于外部，因此后電極層200不會被外部異物損壞。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備，可以防止由后電極層200劣化導(dǎo)致的效率降低。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備可以表現(xiàn)高光電轉(zhuǎn)換效率。此外，由于第三通孔TH3形成為穿過部分光吸收層300，因此可以防止窗口之間發(fā)生短路。圖3至8是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備的制造方法的剖視圖。將參照太陽能電池設(shè)備的以上描述來描述本制造方法。換言之，太陽能電池設(shè)備的以上描述可以合并入本制造方法的描述中。參照圖3，后電極層200形成在支撐襯底100上。通過圖案化后電極層200形成第一通孔TH1。因此在支撐襯底100上形成多個后電極。通過激光圖案化后電極層200。例如，構(gòu)成后電極層200的材料可以包括Mo。后電極層200可以包括通過互不相同的過程形成的至少兩層。第一通孔THl露出支撐襯底100的上表面，并且可以具有約80 μ m至約200 μ m的覽度。此外，可以在支撐襯底100和后電極層200之間插置諸如防擴(kuò)散層的額外層。在此情形中，第一通孔THl露出該額外層的上表面。參照圖4，在后電極200上形成光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500。
光吸收層300可以通過濺射過程或蒸發(fā)過程形成。例如，光吸收層300可以通過各種方法形成，諸如通過同時或單獨(dú)蒸發(fā)Cu、In、Ga和Se形成基于Cu (In, Ga) Se2 (CIGS)的光吸收層300的方法，以及在已經(jīng)形成金屬前驅(qū)層之后執(zhí)行硒化過程的方法。關(guān)于形成金屬前驅(qū)層之后的硒化過程的細(xì)節(jié)，通過利用Cu靶、In靶、Ga靶或合金靶的濺射過程在后電極層200上形成金屬前驅(qū)層。之后，金屬前驅(qū)層經(jīng)歷硒化過程，從而形成基于Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)的光吸收層300。此外，可以同時執(zhí)行利用Cu靶、In靶和Ga靶的濺射過程和硒化過程。此外，可以通過僅利用Cu靶和In靶或僅利用Cu靶和Ga靶的濺射過程以及硒化過程形成基于CIS或CIG的光吸收層300。之后，通過濺射過程或CBD (化學(xué)浴沉積)方法沉積CdS，形成緩沖層400。接著，通過經(jīng)由濺射過程在緩沖層400上沉積氧化鋅來形成高阻緩沖層500。以較小的厚度沉積緩沖層400和高阻緩沖層500。例如，緩沖層400和高阻緩沖層500的厚度在約Inm至約80nm的范圍內(nèi)。通過去除光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500的一些部分形成第二通孔TH2?？梢酝ㄟ^諸如尖頭工具的機(jī)械`裝置或激光裝置形成第二通孔TH2。例如，可以利用寬度為約40 μ m至約180 μ m的尖頭工具來圖案化光吸收層300和緩沖層400。在此情形中，每個第二通孔TH2的寬度可以在約100 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)。此夕卜，第二通孔TH2露出后電極層200的上表面的一部分。參照圖5，在高阻緩沖層500上和第二通孔TH2內(nèi)形成透明導(dǎo)電層600a。換言之，通過在高阻緩沖層500上和第二通孔TH2內(nèi)沉積透明導(dǎo)電材料形成透明導(dǎo)電層600a。例如，可以通過經(jīng)由濺射過程在高阻緩沖層500上和第二通孔TH2內(nèi)沉積摻雜Al的氧化鋅來形成透明導(dǎo)電層600a。在此情形中，透明導(dǎo)電材料填充在第二通孔TH2中，從而使得透明導(dǎo)電層600a與后電極層200直接接觸。參照圖6，在透明導(dǎo)電層600a上形成掩模圖案800。掩模圖案800包括露出孔801以露出透明導(dǎo)電層601的上表面。露出孔801與第二通孔TH2相鄰。露出孔801沿第一方向延伸。例如，掩模圖案800可以包括氧化硅或氧化氮。參照圖7和8，通過濕蝕刻方法蝕刻透明導(dǎo)電層600a。因此，第三通孔TH3形成為穿過透明導(dǎo)電層600a、高阻緩沖層500和緩沖層400。第三通孔TH3形成為通過部分光吸收層300。為了形成第三通孔TH3，可以使用各種蝕刻溶液。由于通過濕蝕刻方法蝕刻第三通孔TH3，因此第三通孔TH3的內(nèi)側(cè)面601可以是傾斜的。此外，通過激光形成第三通孔TH3。激光照射在光吸收層300的上部。換言之，激光照射在光吸收層300的上部，從而使得激光的能量集中在光吸收層300的上部。因此，激光可以形成第三通孔TH3，從而使得部分光吸收層300被穿孔。通過濕蝕刻方法或激光圖案化方法形成包括第三通孔TH3的窗口層600。換言之，第三通孔TH3將透明導(dǎo)電層600a劃分為多個窗口，以形成窗口層600。換言之，通過第三通孔TH3在窗口層600中限定多個窗口和多個電池C1、C2···。第三通孔TH3的寬度在約80 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)。由于通過蝕刻過程形成第三通孔TH3，因此可以容易地去除在形成第三通孔TH3時產(chǎn)生的異物。具體地，蝕刻溶液可以清除異物，并且可以容易地去除殘留在第三通孔TH3中的異物。此外，由于通過蝕刻過程形成第三通孔TH3，因此第三通孔TH3形成有光滑的內(nèi)側(cè)面601。換言之，通過蝕刻過程比通過劃線過程形成的第三通孔TH3的內(nèi)側(cè)面601更光滑。因此，可以防止在窗口層600中發(fā)生短路。換言之，可以防止根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板的性能由于窗口之間的短路而降低。此外，由于形成第三通孔TH3的光滑的內(nèi)側(cè)面601，因此可以縮窄第三通孔TH3的寬度。換言之，當(dāng)與機(jī)械劃線相比時，即使第三通孔TH3的寬度變窄，蝕刻過程也足以機(jī)械地和/或電氣地使窗口彼此 分離。因此可以實(shí)際增加根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板的有效面積，即，發(fā)電面積。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池板，可以防止短路現(xiàn)象并且可以顯示提高的光電效率。本說明書中涉及的“一個實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示例性實(shí)施例”等，表示結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實(shí)施例中。在說明書中不同位置的這些詞語的出現(xiàn)不必要都指代同一實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合任意實(shí)施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為結(jié)合其它實(shí)施例實(shí)現(xiàn)這些特征、結(jié)構(gòu)或特性在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。盡管已參照本發(fā)明的若干示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以推導(dǎo)出的許多其它改進(jìn)和實(shí)施例都將落在本公開的原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本公開、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以對所討論的組合排列的組成部件和/或排列方式進(jìn)行各種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或排列方式進(jìn)行變型和改進(jìn)之外，替換使用對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是顯而易見的。工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池設(shè)備及其制造方法可應(yīng)用于太陽能發(fā)電領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池設(shè)備，包括 襯底； 在所述襯底上的后電極層； 在所述后電極層上的光吸收層；以及 在所述光吸收層上的窗口層， 其中，第三通孔形成為穿過整個所述窗口層和所述光吸收層的一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，第一通孔形成為穿過所述后電極層同時與所述第三通孔相鄰，并且第二通孔形成為穿過所述光吸收層同時介于所述第一通孔和所述第三通孔之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述第三通孔的內(nèi)側(cè)面相對于所述窗口層的上表面傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述第三通孔的所述內(nèi)側(cè)面相對于與所述窗口層的上表面垂直的方向形成3°至10°范圍內(nèi)的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，進(jìn)一步包括介于所述光吸收層和所述窗口層之間的緩沖層，其中，所述第三通孔形成為穿過整個所述緩沖層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述第三通孔的下表面介于所述光吸收層的上表面和下表面之間。
7.一種太陽能電池設(shè)備，包括 襯底； 在所述襯底上的后電極層； 在所述后電極層上的光吸收層； 在所述光吸收層上的具有第三通孔的窗口層；以及 介于所述第三通孔和所述后電極層之間的虛設(shè)保護(hù)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述虛設(shè)保護(hù)部與所述光吸收層一體形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述虛設(shè)保護(hù)部與所述第三通孔相對應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述虛設(shè)保護(hù)部的上表面介于所述光吸收層的上表面和下表面之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述虛設(shè)保護(hù)部覆蓋所述后電極層的上表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述虛設(shè)保護(hù)部的上表面與所述第三通孔的下表面對齊。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池設(shè)備，進(jìn)一步包括介于所述光吸收層和所述窗口層之間的緩沖層，其中，所述第三通孔形成為穿過整個所述緩沖層和所述光吸收層的一部分。
14.一種太陽能電池設(shè)備的制造方法，所述方法包括 在襯底上形成后電極層； 在所述后電極層上形成光吸收層；在所述光吸收層上形成窗口層；以及 穿過整個所述窗口層和所述光吸收層的一部分形成第三通孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，形成所述第三通孔包括 在所述窗口成上形成掩模圖案；以及 通過利用該掩模圖案作為蝕刻掩模來蝕刻所述窗口層和所述光吸收層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在形成所述第三通孔時，通過濕蝕刻方法圖案化所述窗口層和所述光吸收層。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，形成所述第三通孔包括在所述光吸收層上照射激光。
全文摘要
公開一種太陽能電池設(shè)備以及制造方法。所述太陽能電池設(shè)備包括襯底；在所述襯底上的后電極層；在所述后電極層上的光吸收層；以及在所述光吸收層上的窗口層，其中，所述第三通孔形成為穿過整個所述窗口層和所述光吸收層的一部分。
文檔編號H01L31/042GK103069576SQ201180039740
公開日2013年4月24日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者李真宇 申請人:Lg伊諾特有限公司