專利名稱：薄膜型太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有高效率的薄膜型太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽能電池是利用半導(dǎo)體特性將光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。下面將簡要敘述太陽能電池的結(jié)構(gòu)和原理。太陽能電池具有正(P)-型半導(dǎo)體與負(fù)(N)-型半導(dǎo)體連結(jié)的PN結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)太陽光入射到具有PN結(jié)結(jié)構(gòu)的太陽能電池上時(shí)，由于太陽光的能量，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生空穴(+)和電子(_)。在這時(shí)，通過在PN結(jié)中產(chǎn)生的電場，空穴⑴和電子㈠分別向P-型半導(dǎo)體和N-型半導(dǎo)體遷移，由此產(chǎn)生電能。這種太陽能電池可以分為基板型太陽能電池和薄膜型太陽能電池。使用諸如硅的半導(dǎo)體材料作基板來制造基板型太陽能電池，而通過在諸如玻璃的基板上形成薄膜形式的半導(dǎo)體來制造薄膜型太陽能電池。基板型太陽能電池表現(xiàn)出稍高的效率，但是在制造期間在厚度最小化方面受限，并且還具有由于使用昂貴的半導(dǎo)體基板作為薄膜型太陽能電池而增加了制造成本的缺點(diǎn)。薄膜型太陽能電池 表現(xiàn)出稍低的效率，但有利于纖薄化和減少制造成本，因此與基板型太陽能電池相比更適于大量生產(chǎn)。通過在諸如玻璃的基板上形成前電極、在前電極上形成半導(dǎo)體層和在半導(dǎo)體層上形成后電極來制造薄膜型太陽能電池。這里，前電極形成光入射其上的受光面，因此前電極使用諸如ZnO的透明導(dǎo)電材料。隨著基板面積的增加，由于透明導(dǎo)電材料的電阻，導(dǎo)致功率損耗不利地增加。因此，已經(jīng)研發(fā)了一種用于最小化由于透明導(dǎo)電材料電阻導(dǎo)致的功率損耗的方法，其中薄膜型太陽能電池被劃分成多個(gè)串聯(lián)連接的單元電池。在下文中，參考附圖描述制造傳統(tǒng)的具有多個(gè)單元電池串聯(lián)的結(jié)構(gòu)的薄膜型太陽能電池的方法。圖1A到IF是示出以各自步驟制造傳統(tǒng)的具有多個(gè)單元電池串聯(lián)的結(jié)構(gòu)的薄膜型太陽能電池的方法的截面圖。參考圖1A，用諸如ZnO的透明導(dǎo)電材料在基板10上形成前電極20。參考圖1B，為了把前電極20分成多個(gè)部分，通過諸如激光切割處理的方法去除前電極20以形成第一溝槽tl。參考圖1C，在包括前電極20的基板10的整個(gè)表面上形成半導(dǎo)體層30。參考圖1D，為了把第二電極30分成多個(gè)部分，通過諸如激光切割處理的方法去除第二電極30的預(yù)定區(qū)域以形成第二溝槽t2。參考圖1E，在半導(dǎo)體層30上形成后電極50。參考圖1F，為了把第二電極30分成多個(gè)部分，通過諸如激光切割處理的方法去除后電極50和半導(dǎo)體層30的預(yù)定區(qū)域以形成第三溝槽t3。 然后，通過第二溝槽t2和第三溝槽t3，半導(dǎo)體層30被分成兩部分，也就是，第一半導(dǎo)體層31和第二半導(dǎo)體層32。另外，多個(gè)后電極50通過第三溝槽t3彼此分隔，并通過第二溝槽t2與前電極20連接。如此，薄膜型太陽能電池通過第三溝槽t3被分成多個(gè)單元電池。另外，薄膜型太陽能電池具有前電極20與后電極50通過第二溝槽t2連接并且多個(gè)單元電池串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。圖2是示出通過圖1F中的第二溝槽分開的半導(dǎo)體層的透視圖。半導(dǎo)體層30吸收太陽光以產(chǎn)生電子和空穴。電子和空穴遷移通過電極以產(chǎn)生電倉泛。在太陽能電池中，在具有恒定面積的基板上產(chǎn)生最大量的電能是相當(dāng)重要的。半導(dǎo)體層30直接接收太陽光產(chǎn)生電能。隨著單元電池中半導(dǎo)體層30的體積的增力口,產(chǎn)生的電能增加。

發(fā)明內(nèi)容
摶術(shù)問是頁然而，傳統(tǒng)的薄膜型太陽能電池具有一個(gè)缺點(diǎn):由于通過第二溝槽t2半導(dǎo)體層30被分成第一半導(dǎo)體層31和第二半導(dǎo)體層32，因此布置在第二溝槽t2右側(cè)的第二半導(dǎo)體層32不能極大地促進(jìn)電能的產(chǎn)生。問題的解決方式因此，本發(fā)明涉及基本上克服了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)而導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問題的一種薄膜型太陽能電池及其制造方法。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有高光電轉(zhuǎn)換效率的薄膜型太陽能電池及其制造方法。為了達(dá)到這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體化以及廣義描述的，提供一種薄膜型太陽能電池，包括:基板；一個(gè)或多個(gè)前電極，布置在基板上使得前電極通過第一溝槽彼此分隔；布置在前電極上的半導(dǎo)體層，其中通過與第一溝槽相鄰的第二溝槽去除部分半導(dǎo)體層；和一個(gè)或多個(gè)后電極，布置在第二溝槽和半導(dǎo)體層上，使得后電極通過與第二溝槽相鄰的第三溝槽彼此分隔，其中半導(dǎo)體層包括與第二溝槽相鄰并連接被第二溝槽分開的各部分的連接部件。薄膜型太陽能電池可以被第三溝槽分成多個(gè)單元電池。被第二溝槽分開的半導(dǎo)體層的各部分的間隔距離可以與第二溝槽的尺寸對應(yīng)。連接部件可以布置成使得連接部件與第二溝槽的側(cè)邊或內(nèi)側(cè)交叉。半導(dǎo)體層可以包括:第一半導(dǎo)體層；和通過第一半導(dǎo)體層與第二溝槽分隔的第二半導(dǎo)體層，其中第一半導(dǎo)體層通過連接部件與第二半導(dǎo)體層連接。后電極可以填充在第二溝槽中，并且后電極可以通過第二溝槽與前電極接觸。通過連接部件可以阻擋第二溝槽的延伸。第二溝槽可以具有從半 導(dǎo)體層一側(cè)延伸向布置在半導(dǎo)體層另一側(cè)的連接部件的延伸凹槽。
連接部件可以具有與第二溝槽相同的厚度。連接部件的長度可以是第三溝槽的長度的1/10或更小。在一個(gè)單元電池中可以存在多個(gè)連接部件。在一個(gè)單元電池中可以在半導(dǎo)體層的兩側(cè)形成連接部件。第二溝槽可以被第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層和連接部件圍繞。連接部件可以在一個(gè)單元電池中與半導(dǎo)體層的兩側(cè)向內(nèi)間隔一定距離，并與第二溝槽交叉以連接第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層。第二溝槽可以包括從半導(dǎo)體層的一側(cè)向內(nèi)延伸到連接部件的部分和從半導(dǎo)體的另一側(cè)向內(nèi)延伸到連接部件的部分。連接部件可以布置在第二溝槽的中央。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造薄膜型太陽能電池的方法，包括:在基板上形成前電極；去除前電極的預(yù)定區(qū)域以形成第一溝槽，從而形成前電極的多個(gè)分開部分；在前電極上形成半導(dǎo)體層；去除部分半導(dǎo)體層以形成與第一溝槽相鄰的第二溝槽，從而形成半導(dǎo)體層的多個(gè)分開部分；在第二溝槽和半導(dǎo)體層上形成后電極；和去除后電極和半導(dǎo)體層的預(yù)定區(qū)域以形成與第二溝槽相鄰的第三溝槽，從而形成彼此間隔的多個(gè)單元電池，其中形成第二溝槽包括:形成與第二溝槽交叉并構(gòu)成半導(dǎo)體層一部分的連接部件，使得連接部件連接被第二溝槽分開的半導(dǎo)體層的各部分。可以通過下述實(shí)現(xiàn)形成連接部件:形成第二溝槽使得被第二溝槽分隔的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層彼此連接，同時(shí)沿單元電池的長度方向留下部分半導(dǎo)體層?？梢酝ㄟ^激光切割 形成第二溝槽。

連接部件的長度可以是第三溝槽的長度的1/10或更小。在一個(gè)單元電池中存在的連接部件的數(shù)量可以是至少一個(gè)。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明前面的一般性描述和下面的詳細(xì)描述都是例示性的和解釋性的，意在對要求保護(hù)的本發(fā)明的內(nèi)容提供進(jìn)一步的解釋。本發(fā)明的有益.效果從上述可以明顯看出，本發(fā)明提供一種薄膜型太陽能電池及其制造方法，其中布置在第二溝槽兩側(cè)的半導(dǎo)體層通過連接部件彼此連接以提供更高的光電轉(zhuǎn)換效率。多個(gè)按慣例分隔的半導(dǎo)體層通過第二溝槽彼此連接，以往幾乎不被使用的半導(dǎo)體層也可進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，因此有利于獲得更多的電能。在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在本發(fā)明中能進(jìn)行各種修改和變化，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因而，本發(fā)明意在覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的本發(fā)明的修改和變化。


為了給本發(fā)明提供進(jìn)一步理解而被包含并組成本說明書的一部分的附圖繪出本發(fā)明的實(shí)施例并與說明書一起用以解釋本發(fā)明的原理。附圖中:圖1A到IF是示出以各自步驟制造傳統(tǒng)的具有多個(gè)單元電池串聯(lián)的結(jié)構(gòu)的薄膜型太陽能電池的方法的截面圖；圖2是示出通過圖1F中的第二溝槽分開的半導(dǎo)體層的透視圖。；
圖3是示出一般太陽能電池的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖4A到4F是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的以各自步驟制造薄膜型太陽能電池的方法的橫截面圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在薄膜型太陽能電池中形成的連接部件的示圖。圖5A是示出被圖4F中的第二溝槽P2分開的半導(dǎo)體層130的透視圖，圖5B是示出包括連接部件的薄膜型太陽能電池的平面圖；圖6是在示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的薄膜型太陽能電池的半導(dǎo)體層中形成的連接部件的示圖。圖6(A)是示出被圖4F中第二溝槽分開的半導(dǎo)體層的透視圖，圖6(B)是示出包括連接部件的薄膜型太陽能電池的平面圖；和圖7是在示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的薄膜型太陽能電池的半導(dǎo)體層中形成的連接部件的示圖。圖7(A)是示出被圖4F中第二溝槽分開的半導(dǎo)體層的透視圖，圖7(B)是示出包括連接部件的薄膜型太陽能電池的平面圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖從下面的詳細(xì)描述將更清楚地理解本發(fā)明的其他方面、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述與本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例相關(guān)的結(jié)構(gòu)和操作。在附圖中，應(yīng)當(dāng)注意盡管在不同的附圖中描述了相同或相似部分，但使用相同參考數(shù)字指示所述相同或相似部分。圖3是簡要示出一般太陽能電池的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。太陽能電池包括具有PIN結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層I以及分別形成在半導(dǎo)體層I上表面和下表面的前電極5和后電 極6，所述半導(dǎo)體層I包括P-型半導(dǎo)體層2、光-吸收層3和η-型半導(dǎo)體層4。在前電極5的上表面可以形成抗反射膜。根據(jù)這種太陽能電池的原理，當(dāng)光通過P-型半導(dǎo)體層2到達(dá)光-吸收層3時(shí)，通過光電效應(yīng)在光-吸收層3中產(chǎn)生電子和空穴。另外，通過P-型半導(dǎo)體層2和η-型半導(dǎo)體層4產(chǎn)生的內(nèi)電場，空穴和電子分別合并入P-型半導(dǎo)體層2和η-型半導(dǎo)體層4?？昭ㄔ赑-型半導(dǎo)體層2中累積，電子在η-型半導(dǎo)體層4中累積，從分別連接ρ_型半導(dǎo)體層2和η-型半導(dǎo)體層4的前電極I和后電極5產(chǎn)生電流，來實(shí)現(xiàn)電池的操作。這里，當(dāng)施加一定量的太陽光時(shí)可以累積于太陽能電池中的電子和空穴的量，決定了太陽能電池的效率。在下文中，將參考圖4Α到4F描述制造薄膜型太陽能電池的方法。圖4Α到4F是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的以各自步驟制造薄膜型太陽能電池的方法的橫截面圖。參考圖4Α，用諸如ZnO的透明導(dǎo)電材料(TCO)在基板110上形成前電極120?；?10用作薄膜型太陽能電池的主體?；?10是光主要入射的部分。優(yōu)選用透明導(dǎo)電材料形成基板220，因此基板220具有高光透過率并且防止在薄膜型太陽能電池中的短路。例如，基板220的材料可以是選自鈉鈣玻璃、普通玻璃和強(qiáng)化玻璃中的任意一種。另外，基板220可以是聚合物制成的基板。前電極120由透明導(dǎo)電材料制成以允許太陽光入射通過基板110以入射到半導(dǎo)體層130上(參見圖4C)。因此，前電極120由諸如氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)或氧化銦錫(ITO)的透明導(dǎo)電材料制成。通過化學(xué)氣相沉積(CVD)、濺射方法等用透明導(dǎo)電材料形成前電極120。參考圖4B，為了把前電極120分開成多個(gè)部分，去除前電極120的預(yù)定區(qū)域以形成第一溝槽Pl?？梢酝ㄟ^使用光刻膠的蝕刻法、使用激光束的激光切割法等形成第一溝槽P1。這些方法中，當(dāng)用激光切割法形成第一溝槽Pl時(shí)，省去了使用掩膜等的必要性，因此可以經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行薄膜型太陽能電池的總工藝。參考圖4C，在包括前電極120的基板110的整個(gè)表面上形成半導(dǎo)體層130?？梢杂僧?dāng)太陽光入射時(shí)產(chǎn)生光電動(dòng)勢的任何材料制成半導(dǎo)體層130。例如，半導(dǎo)體層130可以形成為硅基、化合物基、有機(jī)基或干染料敏化太陽能電池。半導(dǎo)體層130可以具 有單結(jié)結(jié)構(gòu)、雙結(jié)結(jié)構(gòu)或多(三個(gè)或多個(gè))結(jié)結(jié)構(gòu)。硅基太陽能電池可以是選自下列太陽能電池中的一種:諸如非晶硅(a_S1:H)或微晶硅(μ c_S1:H)或非晶硅鍺(a_SiGe:H)的單結(jié)太陽能電池；諸如非晶硅/非晶娃(a_S1:H/a_S1:H)、非晶娃 / 微晶娃(a_S1:Η/ μ c_S1:Η)、非晶娃 / 多晶娃(a_S1:H/poly-Si)、非晶硅/非晶硅鍺(a-S1:H/a-SiGe:H)的雙結(jié)太陽能電池；和諸如非晶硅/微晶硅/微晶硅(a-S1: H/ μ c-S1: H/ μ c-S1: H)、非晶硅/非晶硅鍺/非晶硅鍺(a-S1: H/a-SiGe:H/a-SiGe:H)、或非晶硅 / 非晶硅鍺 / 微晶硅(a_S1:H/a-SiGe:H/ μ c_S1:H)的三結(jié)太陽能電池。半導(dǎo)體層130包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、光電轉(zhuǎn)換層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層可以是P-型層或η-型層。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電型半導(dǎo)體層是P-型或η-型時(shí)，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層可以是與此相應(yīng)的η-型或P-型。可以根據(jù)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在反應(yīng)溫度設(shè)定為400°C或更低的反應(yīng)室中形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、光電轉(zhuǎn)換層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。PECVD法可以是RF-PECVD法或使用頻率介于RF范圍到VHF范圍的150MHz或更小的高頻功率的PECVD法。參考圖4D，為了把半導(dǎo)體層130分開或分隔成多個(gè)部分，去除半導(dǎo)體層130的預(yù)定區(qū)域以形成第二溝槽P2。第二溝槽P2與第一溝槽Pl間隔預(yù)定距離(Al)。第一溝槽Pl和第二溝槽P2之間的距離(Λ I)防止完成制造薄膜型太陽能電池之前或之后第一溝槽Pl與第二溝槽P2重疊。通過使用光刻膠的蝕刻法、使用激光束的激光切割法等形成第二溝槽P2。在半導(dǎo)體層130中形成第二溝槽P2允許布置在半導(dǎo)體層130之下的部分前電極120通過第二溝槽P2露出。
由此，形成半導(dǎo)體層130的兩個(gè)分開的部分，使第二溝槽P2介于兩者之間。在這個(gè)實(shí)施例中，被第二溝槽P2分開的半導(dǎo)體層130設(shè)置有與第二溝槽P2交叉的連接部件133、233和333 (在下文中提及，參見圖5到7)。另外，被第二溝槽P2分開的半導(dǎo)體層130的各部分可以通過連接部件彼此連接。下面將參考圖5描述連接部件。如圖4E所示，在半導(dǎo)體層130上形成后電極150。由于后電極150用作電極，因此它由導(dǎo)電反光材料制成。因此，后電極150的材料可以是鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎳(Ni)和鉻(Cr)及其組合物中的一種。當(dāng)形成后電極150時(shí)，在預(yù)處理期間導(dǎo)電材料被填充在第二溝槽P2中。當(dāng)填充在第二溝槽P2中的后電極150與前電極120接觸時(shí)，鄰近的單元電池的太陽能電池串聯(lián)連接。參考圖4F，去除后電極150和半導(dǎo)體層130的預(yù)定區(qū)域以形成第三溝槽P3。結(jié)果是，形成通過第三溝槽P3分隔并通過第二溝槽P2與前電極120連接的后電極150的多個(gè)部分(被稱為“后電極部分”)。通過使用光刻膠的蝕刻法、使用激光束的激光切割法等形成第三溝槽P3。結(jié)果是，完成并集成了具有多個(gè)單元電池的薄膜型太陽能電池。一個(gè)單元電池指的是布置在圖4F中心被布置在兩側(cè)的第三溝槽P3分開的單元太陽能電池。形成第三溝槽P3的結(jié)果是，在第二溝槽P2兩側(cè)分開的兩個(gè)半導(dǎo)體層，也就是，第一半導(dǎo)體層131和第二半導(dǎo)體層132布置在一個(gè)單元電池中。如上所述，第一半導(dǎo)體層131和第二半導(dǎo)體層132具有與第二溝槽P2交叉的連接部件，它們通過連接部件彼此連接。在下文中，將參考圖4D、4E、4F和5描述根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的形成在薄膜型太陽能電池的半導(dǎo)體層中的連接部件。圖5是示出在本發(fā)明薄膜型太陽能電池中形成的連接部件的示圖。圖5A是示出被圖4F中的第二溝槽P2分開的半導(dǎo)體層130的透視圖，圖5B是示出包括連接部件的薄膜型太陽能電池的平面圖。參考圖4D和4E，第二溝槽P2留出了連接后電極150和前電極120的通道(channel)ο可以通過激光切割等去除半導(dǎo)體層130的預(yù)定區(qū)域來形成第二溝槽P2。同時(shí)，如上所述，半導(dǎo)體層130吸收太陽光以產(chǎn)生電子和空穴，電子和空穴遷移通過前電極120和后電極150以產(chǎn)生電能。半導(dǎo)體層130 接收太陽光，并直接產(chǎn)生電能。隨著單元電池中半導(dǎo)體層30體積的增加，產(chǎn)生的電量增加。因此，形成了留出連接后電極150和前電極120的通道(channel)的第二溝槽P2，但是第二溝槽P2是通過沿薄膜型太陽能電池的長度方向去除半導(dǎo)體層130形成的，因此在單元電池中與半導(dǎo)體層130的去除區(qū)域相應(yīng)的降低了產(chǎn)生的電量。如圖5A所示，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在單元電池中形成連接部件133，使得布置在第二溝槽P2兩側(cè)的第一半導(dǎo)體層131和第二半導(dǎo)體層132不完全被第二溝槽P2分開。
也就是，當(dāng)通過激光切割形成第二溝槽P2時(shí)，設(shè)置在第一半導(dǎo)體層131和第二半導(dǎo)體層132之間的部分區(qū)域被留下，以防止第一半導(dǎo)體層131和第二半導(dǎo)體層132的完全分開。盡管為了形成第二溝槽P2應(yīng)當(dāng)去除第一半導(dǎo)體層131和第二半導(dǎo)體層132之間的區(qū)域，但是進(jìn)行激光切割時(shí)應(yīng)保留部分半導(dǎo)體層130未切割以形成連接部件133。連接部件133布置在第二溝槽P2的一側(cè)，因此第二溝槽P2的延伸被連接部件133阻擋。第二溝槽P2具有從半導(dǎo)體層130的一側(cè)向內(nèi)延伸的延伸凹槽，但是第二溝槽P2不延伸到半導(dǎo)體層130的另一側(cè)。也就是，連接部件133形成在半導(dǎo)體層130的另一側(cè)以連接第一半導(dǎo)體層131和第二半導(dǎo)體層132。連接部件133構(gòu)成半導(dǎo)體層130的一部分，并由與半導(dǎo)體層130相同的材料制成。如附圖所示，連接部件133具有與第二溝槽P2相同的厚度。然而，連接部件133的厚度可以小于第二溝槽P2。因此，相比于不形成連接部件133的情況(參見圖2)，與形成連接部件133的區(qū)域成比例的增加了半導(dǎo)體層130的體積。這導(dǎo)致太陽能電池的單元電池中半導(dǎo)體層130的體積增加以及與體積成比例的光電轉(zhuǎn)換效率增加。 也就是，當(dāng)預(yù)定量的太陽光施加到具有恒定面積的單元電池時(shí)，在單元電池中可以產(chǎn)生更大量的電能。另外，如圖2所示，當(dāng)?shù)诙喜踭2從單元電池的一側(cè)到另一側(cè)貫穿半導(dǎo)體層30的整個(gè)側(cè)面延伸時(shí)，半導(dǎo)體層30被完全分成第一半導(dǎo)體層31和第二半導(dǎo)體層32，布置在右側(cè)的第二半導(dǎo)體層32的光電轉(zhuǎn)換效率顯著低于布置在左側(cè)的第一半導(dǎo)體層31的光電轉(zhuǎn)換效率，因此形成不具備實(shí)質(zhì)光電轉(zhuǎn)換性能的死區(qū)。然而，如圖5 (A)所示，第一半導(dǎo)體層131通過連接部件133與第二半導(dǎo)體層132連接，因此維持第二半導(dǎo)體層132的光電轉(zhuǎn)換效率在與第一半導(dǎo)體層131相當(dāng)?shù)乃?。因此，與不形成連接部件133的情況相比，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率增加。參考圖5 (B)，第一溝槽P1、第二溝槽P2和第三溝槽P3順序形成在薄膜型太陽能電池上。

第二溝槽P2與第一溝槽Pl相鄰，第三溝槽P3與第二溝槽P2相鄰。結(jié)果是，形成一個(gè)單元電池的太陽能電池，另一個(gè)單元電池與一個(gè)單元電池中的第三溝槽P3間隔預(yù)定距離。在另一個(gè)單元電池中，順序形成第一溝槽P1、第二溝槽P2和第三溝槽P3。薄膜型太陽能電池具有基于沿邊緣基本矩形的第四溝槽P4集成多個(gè)單元電池的結(jié)構(gòu)。如圖5 (B)所示，第一溝槽Pl和第三溝槽P3延伸到第四溝槽P4，而第二溝槽P2不延伸到第四溝槽P4。如此，在第二溝槽P2的形成終止的區(qū)域中形成連接部件133。如上所述，這個(gè)連接部件133使薄膜型太陽能電池的效率增加。
連接部件133的長度或?qū)挾葢?yīng)當(dāng)確定介于適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，使得薄膜型太陽能電池的效率可以最大化。作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)，連接部件133的長度或權(quán)重(I)優(yōu)選是第三溝槽P3的長度或權(quán)重(L)的1/10或更小。圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的薄膜型太陽能電池的半導(dǎo)體層中形成的連接部件的示圖。圖6(A)是示出被圖4F中第二溝槽分開的半導(dǎo)體層的透視圖，圖6(B)是示出包括連接部件的薄膜型太陽能電池的平面圖。在一個(gè)單元電池中可以存在多個(gè)根據(jù)所述實(shí)施例的連接部件233。在第二實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層231通過兩個(gè)連接部件233與第二半導(dǎo)體層232連接。 在一個(gè)單元電池中，多個(gè)連接部件233彼此間隔。

如圖6所示，連接部件233可以形成在第二溝槽P2的兩側(cè)，或者可以彼此間隔使得它們與第二溝槽P2交叉。在這種情況下，布置在兩端的連接部件233的總長度優(yōu)選維持在第三溝槽P3長度的1/10或更小。第二溝槽P2被第一半導(dǎo)體層231、第二半導(dǎo)體層232和連接部件233圍繞，并且可以是上部和下部敞開且四面閉合的凹槽形。如圖6 (B)所示，第一溝槽Pl和第三溝槽P3延伸到第四溝槽P4，而第二溝槽P2不延伸到第四溝槽P4。因此，連接部件233形成在第四溝槽P4和第二溝槽P2之間。如此，連接部件233形成在沒有形成第二溝槽P2的區(qū)域中。如上所述，這種連接部件233增加了薄膜型太陽能電池的效率。連接部件233可以形成在一個(gè)單元電池中的三個(gè)或更多個(gè)區(qū)域中，并且可以適當(dāng)選擇連接部件233形成的位置。圖7是在示出根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的薄膜型太陽能電池的半導(dǎo)體層中形成的連接部件的示圖。圖7(A)是示出被圖4F中第二溝槽分開的半導(dǎo)體層的透視圖，圖7(B)是示出包括連接部件的薄膜型太陽能電池的平面圖。在這個(gè)實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層331通過布置在一個(gè)單元電池中央的連接部件333與第二半導(dǎo)體層332連接。在這種情況下，連接部件333的長度優(yōu)選是第三溝槽P3長度的1/10或更小。連接部件333被布置成在一個(gè)單元電池中與半導(dǎo)體層331和332的兩側(cè)向內(nèi)間隔預(yù)定距離，并且與第二溝槽P2交叉以連接第一半導(dǎo)體層331與第二半導(dǎo)體層332。另外，第二溝槽P2可以包括從半導(dǎo)體層331和332的一側(cè)向內(nèi)延伸到連接部件333的部分，和從半導(dǎo)體層331和332的另一側(cè)向內(nèi)延伸到連接部件333的部分。同時(shí)，連接部件333可以布置在第二溝槽P2的中央。參考圖7(B)，第二溝槽P2的兩端延伸到第四溝槽P4，而第二溝槽P2的中央斷開。如此，連接部件333形成在沒有形成第二溝槽P2的區(qū)域中。如上所述，連接部件333增加了薄膜型太陽能電池的效率。如上所述，在根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的薄膜型太陽能電池中，在單元電池中被第二溝槽P2分隔的半導(dǎo)體層不被第二溝槽P2完全分開，通過與第二溝槽P2交叉的連接部件133、233和333連接半導(dǎo)體層的各部分。當(dāng)通過激光切割沿薄膜型太陽能電池的長度方向形成第二溝槽P2時(shí)，通過激光切割半導(dǎo)體層，同時(shí)保留部分半導(dǎo)體層未切割，來形成連接部件133、233和333以連接相鄰的第一和第二半導(dǎo)體層131和132 ；231和232 ；331和332。在一個(gè)單元電池中可以形成多個(gè)連接部件133、233和333，并且不限定其形成位置。相比于不形成連接部件133、233和333的情況，與交叉第二溝槽P2的連接部件133,233和333的體積成比例的增加了半導(dǎo)體層的體積，在一個(gè)單元電池中半導(dǎo)體層體積增加，也就增加了薄膜型太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，在具有恒定面積的太陽能電池中能夠產(chǎn)生更大量的電能。另外，與第一半 導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層相分隔的情況相比，由于布置在第二溝槽P2兩側(cè)的第一半導(dǎo)體層131、231和331和第二半導(dǎo)體層132、232和332通過連接部件133、233和333彼此連接，能夠促進(jìn)半導(dǎo)體層產(chǎn)生的空穴和電子遷移通過前電極120和后電極150。因此，在薄膜型太陽能電池中能夠進(jìn)一步增加光電轉(zhuǎn)換效率。
權(quán)利要求
1.一種薄膜型太陽能電池，包括: 基板； 一個(gè)或多個(gè)前電極，布置在所述基板上使得所述前電極通過第一溝槽彼此分隔； 半導(dǎo)體層，布置在所述前電極上，其中通過與所述第一溝槽相鄰的第二溝槽去除部分半導(dǎo)體層；和 一個(gè)或多個(gè)后電極，布置在所述第二溝槽和所述半導(dǎo)體層上，使得所述后電極通過與所述第二溝槽相鄰的第三溝槽彼此分隔， 其中所述半導(dǎo)體層包括與所述第二溝槽相鄰并連接被所述第二溝槽分開的各部分的連接部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜型太陽能電池，其中所述薄膜型太陽能電池被所述第三溝槽分開成多個(gè)單元電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的薄膜型太陽能電池，其中被所述第二溝槽分開的所述半導(dǎo)體層的各部分的間隔距離與所述第二溝槽的尺寸對應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的薄膜型太陽能電池，其中所述連接部件被布置成使得所述連接部件與所述第二溝槽的側(cè)邊或內(nèi)側(cè)交叉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜型太陽能電池，其中所述半導(dǎo)體導(dǎo)電層包括: 第一半導(dǎo)體層；和 第二半導(dǎo)體層，通過所述第一半導(dǎo)體層與所述第二溝槽分隔， 其中所述第一半導(dǎo)體層通過所述連接部件與所述第二半導(dǎo)體層連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜型太陽能電池，其中所述后電極填充在所述第二溝槽中，并且所述后電極通過所述第二溝槽與所述前電極接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜型太陽能電池，其中所述連接部件阻擋所述第二溝槽的延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜型太陽能電池，其中所述第二溝槽是從所述半導(dǎo)體層的一側(cè)延伸向布置在所述半導(dǎo)體層的另一側(cè)的連接部件的延伸凹槽形。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的薄膜型太陽能電池，其中所述連接部件具有與所述第二溝槽相同的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜型太陽能電池，其中所述連接部件的長度是所述第三溝槽的長度的1/10或更小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜型太陽能電池，其中在一個(gè)單元電池中存在多個(gè)所述連接部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求5的薄膜型太陽能電池，其中在一個(gè)單元電池中在所述半導(dǎo)體層的兩側(cè)形成所述連接部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的薄膜型太陽能電池，其中所述第二溝槽被所述第一半導(dǎo)體層、所述第二半導(dǎo)體層和所述連接部件圍繞。
14.根據(jù)權(quán)利要求5的薄膜型太陽能電池，其中所述連接部件在一個(gè)單元電池中與所述半導(dǎo)體層的兩側(cè)向內(nèi)間隔一定距離，并與所述第二溝槽交叉以連接所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的薄膜型太陽能電池，其中所述第二溝槽包括從所述半導(dǎo)體層的一側(cè)向內(nèi)延伸到所述連接部件的部分和從所述半導(dǎo)體的另一側(cè)向內(nèi)延伸到所述連接部件的部分。
16.一種制造薄膜型太陽能電池的方法，包括: 在基板上形成前電極； 去除所述前電極的預(yù)定區(qū)域以形成第一溝槽，從而形成所述前電極的多個(gè)分開部分； 在所述前電極上形成半導(dǎo)體層； 去除所述半導(dǎo)體層的一部分以形成與所述第一溝槽相鄰的第二溝槽，從而形成所述半導(dǎo)體層的多個(gè)分開部分； 在所述第二溝槽和所述半導(dǎo)體層上形成后電極；和 去除所述后電極和所述半導(dǎo)體層的預(yù)定區(qū)域以形成與所述第二溝槽相鄰的第三溝槽，從而形成彼此分隔的多個(gè)單元電池， 其中形成所述第二溝槽包括: 形成與所述第二溝槽交叉并構(gòu)成所述半導(dǎo)體層的一部分的連接部件，使得所述連接部件連接被所述第二溝槽分開的所述半導(dǎo)體層的各部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中通過下述來實(shí)現(xiàn)所述連接部件的形成:形成所述第二溝槽使得通過所述第二溝槽分隔的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層彼此連接，同時(shí)沿單元電池的長度方向留下所述半導(dǎo)體層的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中通過激光切割形成所述第二溝槽。
19.根據(jù)權(quán)利要求16 的方法，其中所述連接部件的長度是所述第三溝槽的長度的1/10或更小。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中在一個(gè)單元電池中存在的連接部件的數(shù)量是至少一個(gè)。
全文摘要
公開一種具有高效率的薄膜型太陽能電池及其制造方法。所述薄膜型太陽能電池包括基板；一個(gè)或多個(gè)前電極，布置在基板上使得前電極通過第一溝槽彼此分隔；布置在前電極上的半導(dǎo)體層，其中通過與第一溝槽相鄰的第二溝槽去除部分半導(dǎo)體層；和一個(gè)或多個(gè)后電極，布置在第二溝槽和半導(dǎo)體層上使得后電極通過與第二溝槽相鄰的第三溝槽彼此分隔，其中半導(dǎo)體層包括與第二溝槽相鄰的一個(gè)或多個(gè)連接部件并被第二溝槽分開。基于這種結(jié)構(gòu)，所述薄膜型太陽能電池及其制造方法通過用連接部件連接布置在第二溝槽兩側(cè)的半導(dǎo)體層提供了高光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/042GK103229311SQ201180056694
公開日2013年7月31日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者閔俊基, 崔相洙 申請人:周星工程股份有限公司