技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施例涉及太陽能電池裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

太陽能電池裝置可以定義為通過使用當(dāng)光入射到P-N結(jié)二極管上時(shí)產(chǎn)生電子的光伏效應(yīng)來將光能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。根據(jù)構(gòu)成結(jié)二極管的材料，太陽能電池裝置可以分為硅太陽能電池裝置、主要包含I-III-VI族化合物或III-V族化合物的化合物半導(dǎo)體太陽能電池裝置、染料敏化太陽能電池裝置和有機(jī)太陽能電池裝置。

太陽能電池裝置的最小單元是電池。通常，一個(gè)電池產(chǎn)生的電壓非常小，在約0.5V到約0.6V之間。因此，把在基板上將多個(gè)電池相互串聯(lián)來產(chǎn)生幾伏特到幾百伏特的電壓的板形結(jié)構(gòu)稱作太陽能電池模塊，而把在框架中安裝有多個(gè)太陽能電池模塊的結(jié)構(gòu)稱為太陽能電池裝置。

通常，太陽能電池裝置具有玻璃/填充材料(乙烯醋酸乙烯酯，EVA)/太陽能電池模塊/填充材料(EVA)/表面材料(背板)的結(jié)構(gòu)。

通常，該玻璃包括低鐵鋼化玻璃。這種玻璃須表現(xiàn)出高的透光率，并且經(jīng)過處理以減少入射光線的表面反射損失。用作填充材料的EVA被插設(shè)在太陽能電池和背板的前側(cè)與后側(cè)之間以保護(hù)易碎的太陽能電池元件。當(dāng)EVA較長時(shí)間暴露在紫外光下，EVA可能會褪色，并且EVA的防潮性能可能會退化。因此，當(dāng)制造太陽能電池模塊時(shí)，重要的是選擇一種對EVA填充層的特性來說合適的工藝，該工藝須延長太陽能電池模塊的使用壽命，并且可以保證太陽能電池模塊的可靠性。該背板被布置在該太陽能電池模塊的后側(cè)上。該背板須表現(xiàn)出優(yōu)越的層與層之間的粘接強(qiáng)度，須易于操作，保護(hù)太陽能電池元件不受外部環(huán)境影響。

太陽能電池裝置必須能抵御外部的水分(H₂O)和外部的氧氣(O₂)，并且，為了提高太陽能電池裝置的性能，必須解決與可靠性相關(guān)的問題。在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中，為了解決此問題，對太陽能電池裝置進(jìn)行密封處理。然而，盡管太陽能電池裝置被密封，水分仍可以沿著基板和密封構(gòu)件之間的交界面滲透到太陽能電池裝置中，使太陽能電池電極被腐蝕，從而降低太陽能電池裝置的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

實(shí)施例提供了一種改善了可靠性和穩(wěn)定性的太陽能電池裝置及其制造方法。

技術(shù)方案

根據(jù)實(shí)施例，提供一種太陽能電池裝置，包括：在支撐基板的外緣區(qū)域中設(shè)置的阻擋部分，所述阻擋部分被設(shè)置成彼此相對；位于所述阻擋部分之間的多個(gè)太陽能電池；以及位于所述阻擋部分和所述太陽能電池上的保護(hù)層。

根據(jù)實(shí)施例，提供一種太陽能電池裝置的制造方法。該方法包括：形成太陽能電池，所述太陽能電池包括在支撐基板上依次形成的背電極層、光吸收層和前電極層；通過對太陽能電池進(jìn)行圖案化來形成阻擋部分；以及在所述阻擋部分和所述太陽能電池上形成保護(hù)層。

有益效果

根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置包括位于支撐基板的外緣區(qū)域中的具有預(yù)定圖案的阻擋部分。因此，實(shí)施例不僅能延長水分(H₂O)或氧氣(O₂)的滲透路徑，而且能增加與形成于阻擋部分上的保護(hù)層的接觸面積。

因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置，可以減少水分和氧氣沿著阻擋部分和保護(hù)層之間的交界面向太陽能電池裝置的滲透。此外，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置，可以有效地保護(hù)太陽能電池免受水分和氧氣的損害，因此，可以有效確保太陽能電池裝置的穩(wěn)定性和可靠性。

根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法，無需使用額外的形成阻擋部分的工序。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法，可以節(jié)省制造的成本和時(shí)間。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置的截面圖；

圖2和圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池的阻擋部分的截面圖；以及

圖4至圖8是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法的截面圖。

具體實(shí)施方式

在對實(shí)施例的描述中，應(yīng)當(dāng)知道的是，當(dāng)層(或膜)、區(qū)域、圖案，或結(jié)構(gòu)被稱為在另一個(gè)基板、另一個(gè)層(或膜)、另一個(gè)區(qū)域、另一個(gè)墊，或另一個(gè)圖案“上”或“下”時(shí)，它可以“直接地”或“間接地”在另一個(gè)基板、層(或膜)、區(qū)域、墊，或圖案上，或者還可以存在一個(gè)或多個(gè)中間層。已經(jīng)參照附圖描述了層的這種位置。

圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置的截面圖，圖2和圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池的阻擋部分的截面圖。

參見圖1，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置包括支撐基板10、阻擋部分20、多個(gè)太陽能電池30、保護(hù)層40、保護(hù)板50，以及母線60。

支持基板10具有平板形狀并且支撐太陽能電池30、保護(hù)層40、保護(hù)板50，以及母線60。支撐基板10可以是透明的，并且可以是剛性或柔性的。此外，支撐基板10可以包括絕緣體。

例如，支撐基板10可以包括玻璃基板、塑料基板或金屬基板。更具體地，支撐基板10可以包括鈉鈣玻璃基板。

此外，支撐基板10可以包括陶瓷基板(包括氧化鋁)、不銹鋼基板或具有柔性特性的聚合物基板。

阻擋部分20設(shè)置在支撐基板10上。更具體地，阻擋部分20可以設(shè)置在支撐基板10的外緣區(qū)域OR上。例如，阻擋部分20可以設(shè)置成與支撐基板10的兩個(gè)側(cè)面相鄰。此外，阻擋部分20可以在一個(gè)方向上延伸較長的長度，但實(shí)施例不限于此。

阻擋部分20可以包括多個(gè)阻擋部分。更具體地，阻擋部分20可以包括兩個(gè)阻擋部分。在這種情況下，如圖1所示，這些阻擋部分可以設(shè)置成彼此相對。

此外，阻擋部分20可以包括四個(gè)阻擋部分。在這種情況下，該等阻擋部分可以環(huán)繞支撐基板10的外緣區(qū)域OR的四個(gè)側(cè)面。此外，該等阻擋部分可以相互形成為一體，但實(shí)施例不限于此。

阻擋部分20具有圖案。阻擋部分20可以具有多種圖案。該圖案足夠延長從阻擋部分20與設(shè)置在阻擋部分20上的保護(hù)層40之間的交界面處滲透水分和氧氣的滲透路徑。

參見圖2，阻擋部分20可以包括多個(gè)溝槽圖案21。例如，溝槽圖案21可以具有約10μm到約100μm的寬度W1。更具體地，溝槽圖案21可以具有約50μm到約100μm的寬度W1，但實(shí)施例不限于此。此外，溝槽圖案21可以為多種深度。例如，如圖2所示，溝槽圖案21的底表面可以與光吸收層200直接接觸。此外，溝槽圖案21的底表面可以與支撐基板10直接接觸。也就是說，支撐基板10的一部分可以被溝槽圖案21暴露出來。

此外，參見圖3，阻擋部分20可以包括多個(gè)凸起圖案22。例如，凸起圖案22的截面可以具有點(diǎn)形、線形、棒形、筒形，或凸凹型圖案的形狀。更具體地，凸起圖案22可能具有棒形或凹凸圖案。此外，凸起圖案22之間的間隔可以處于約10μm到約100μm的范圍內(nèi)，更具體地，處于約50μm到約100μm的范圍內(nèi)，但實(shí)施例不限于此。

阻擋部分20可以形成為與太陽能電池30一致。也就是說，阻擋部分20包括構(gòu)成太陽能電池30的背電極層100、光吸收層200和前電極層500。更具體地，阻擋部分20包括在支撐基板10上依次形成的背電極層100、光吸收層200、緩沖層300、高電阻緩沖層400，以及前電極層500。

也就是說，在形成太陽能電池30的過程中，可以通過層疊與構(gòu)成太陽能電池30的層相同的層來形成阻擋部分20。此外，可以通過下述圖案化工藝將阻擋部分20與太陽能電池30分開。因此，阻擋部分20可以通過上述簡單的工序制造，無需另外的形成阻擋部分的工序。

如上所述，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置，阻擋部分20具有在支撐基板10的外緣區(qū)域OR上的圖案。具有該圖案的阻擋部分20不僅能延長水分(H₂O)和氧氣(O₂)的滲透路徑，而且與沒有圖案的阻擋部分相比還能增加與保護(hù)層40的接觸面積。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置，可以防止水分或氧氣沿阻擋部分20與保護(hù)層40之間的交界面向太陽能電池裝置滲透。

太陽能電池30設(shè)置在支撐基板10的除外緣區(qū)域OR以外的其他區(qū)域上。更具體地，太陽能電池30可以插設(shè)在阻擋部分20之間。

提供多個(gè)太陽能電池30，并且令其相互電連接。例如，太陽能電池30可以相互串聯(lián)，但實(shí)施例不限于此。因此，太陽能電池模塊可以將太陽光轉(zhuǎn)化為電能。

太陽能電池30包括位于支撐基板10上的背電極層100、位于背電極層100上的光吸收層200，以及位于光吸收層200上的前電極層500。太陽能電池30可以進(jìn)一步包括插設(shè)在光吸收層200與前電極層500之間的緩沖層300和高電阻緩沖部層400，但實(shí)施例不限于此。

背電極層100可以包括選自由鉬(Mo)、金(Au)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鎢(W)和銅(Cu)組成的組中的一種。在上述材料中，由于Mo與其它元素相比，相對于支撐基板10的熱膨脹系數(shù)差較小，所以Mo表現(xiàn)出較好的粘接性，防止了剝落。

光吸收層200被設(shè)置在背電極層100上。光吸收層200包括I-III-VI族化合物。例如，光吸收層200可以具有CIGSS(Cu(IN,Ga)(Se,S)₂)晶體結(jié)構(gòu)，CISS(Cu(IN)(Se,S)₂)晶體結(jié)構(gòu)或CGSS(Cu(Ga)(Se,S)₂)晶體結(jié)構(gòu)。

緩沖層300設(shè)置在光吸收層200上。緩沖層300可以包含CdS、ZnS、InXSY或InXSeYZn(O,OH)。高電阻緩沖層400設(shè)置在緩沖層300上。高電阻緩沖層400可以包括未摻雜雜質(zhì)的i-ZnO。

前電極層500可以設(shè)置在光吸收層200上。例如，前電極層500可以與光吸收層200上的高電阻緩沖層400直接接觸。

前電極層500可以包括透明的導(dǎo)電材料。此外，前電極層可以具有N型半導(dǎo)體的特性。在這種情況下，前電極層500與緩沖層300形成N型半導(dǎo)體，進(jìn)而與作為P型半導(dǎo)體層的光吸收層200組成PN結(jié)。

保護(hù)層40設(shè)置在支撐基板10上。更具體地，保護(hù)層40可以設(shè)置在阻擋部分20和太陽能電池20上，同時(shí)與阻擋部分20和太陽能電池20直接接觸。形成于阻擋部分20上的圖案可以增加與形成于阻擋部分20上的保護(hù)層40接觸的面積。因此，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置，可以防止水分和氧氣沿著阻擋部分20與保護(hù)層40之間的交界面滲透進(jìn)入太陽能電池裝置。

保護(hù)層40可以是透明的和柔性的。保護(hù)層40可以包括透明塑料。更具體地，保護(hù)層40可以包括乙烯醋酸乙烯酯樹脂。

保護(hù)板50可以設(shè)置在保護(hù)層40上。保護(hù)板50保護(hù)太陽能電池30免受外部物理沖擊和/或外來物的損害。保護(hù)板50是透明的，例如，可以包括鋼化玻璃。

同時(shí)，根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置可以包括電連接到太陽能電池30的母線60。參見圖1和圖2，母線60可以形成在支撐基板10的外緣區(qū)域OR上。更具體地，母線60可以與形成于支撐基板10上的背電極層100直接接觸。同時(shí)，母線60可以形成在太陽能電池30上。例如，母線60可以與前電極層500直接接觸。

圖4到圖8是示出根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池裝置的制造方法的截面圖。以下，將參照太陽能電池裝置的描述對制造太陽能電池裝置的方法進(jìn)行描述。

參見圖4，背電極層100形成于支撐基板10上。背電極層100可以通過PVD(物理蒸發(fā)沉積)方案或鍍方案形成。

背電極層100包括第一凹槽P1。也就是說，背電極層100可以被圖案化成具有第一凹槽P1。此外，第一凹槽P1可以具有多種形狀，例如圖4所示的條帶狀或矩陣形狀。例如，第一凹槽P1的寬度可以在約80μm到約200μm范圍內(nèi)，但實(shí)施例不限于此。

參見圖5，光吸收層200、緩沖層300以及高電阻緩沖層400形成于背電極層100上。此后，在光吸收層200、緩沖層300，以及高電阻緩沖層400中形成第二凹槽P2。

光吸收層200可以通過多種方案形成，例如通過同時(shí)或分別地蒸發(fā)Cu、In、Ga和Se來形成基于Cu(In,Ca)Se₂(CIGS)的光吸收層，或者在金屬前體層形成后執(zhí)行硒化處理來形成基于Cu(In,Ca)Se₂(CIGS)的光吸收層。

對于先形成金屬前體層然后再進(jìn)行硒化處理的方案，通過使用Cu靶、In靶或Ga靶的濺鍍工藝在背電極層100上形成金屬前體層。此后，對金屬前體層進(jìn)行硒化處理來形成基于Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)的光吸收層200。

此外，可以同時(shí)執(zhí)行使用Cu靶、In靶和Ga靶的濺鍍工藝和硒化工藝。

此外，可以通過使用只含有Cu和In的靶或只含有Cu和Ga的靶的濺鍍工藝和硒化工藝來形成CIS或CIG的光吸收層200。

此后，可以通過CBD(化學(xué)浴沉積法)在光吸收層200上沉積緩沖層300。此外，通過濺鍍工藝將ZnO沉積到緩沖層300上來形成高電阻緩沖層400。

參見圖5，在光吸收層200、緩沖層300以及高電阻緩沖層400中形成第二凹槽P2。第二凹槽P2可以通過機(jī)械方法形成，并且背電極層100的一部分暴露出來。通過穿透光吸收層200來形成第二凹槽P2。相應(yīng)地，第二凹槽P2可以暴露背電極層100的頂表面。此外，第二凹槽P2的寬度可處于約80μm到約200μm的范圍內(nèi)，但實(shí)施例不限于此。

此后，如圖6所示，將透明的導(dǎo)電材料層疊在高電阻緩沖層400上，以形成用作第二電極的前電極層500和連接導(dǎo)線600。當(dāng)層疊透明導(dǎo)電材料到高電阻緩沖層400上時(shí)，透明導(dǎo)電材料填充凹槽P2來形成連接導(dǎo)線600。背電極層100和前電極層500通過連接導(dǎo)線600相互電連接。

前電極層500用作窗口層，與光吸收層200形成PN結(jié)，并且用作太陽能電池裝置的整個(gè)表面的透明電極。因此，前電極層500可以包括表現(xiàn)出高的透光率和優(yōu)越的導(dǎo)電性的氧化鋅(ZnO)。

在這種情況下，通過在ZnO中摻雜Al可以使前電極層500具有較低的電阻。例如，前電極層500可以通過使用ZnO靶的RF濺鍍工藝、使用Zn靶的反應(yīng)性濺鍍工藝或有機(jī)金屬化學(xué)沉積工藝來形成。

此后，如圖6所示，穿透光吸收層200、緩沖層300、高電阻緩沖層400以及前電極層500來形成第三凹槽P3。太陽能電池裝置的電池單元C1、C2、C3，…，和Cn被第三凹槽P3相互分開，并且通過連接導(dǎo)線600相互連接。第三凹槽P3可以通過機(jī)械方法或者通過激光光束照射形成，并且使背電極層100的頂表面暴露。

參見圖7，太陽能電池30被圖案化以形成阻擋部分20。更具體地，可以通過對支撐基板10的外緣區(qū)域OR中形成的太陽能電池30進(jìn)行圖案化來形成阻擋部分20。也就是說，阻擋部分20可以通過對最外側(cè)的太陽能電池30選擇性地圖案化來形成。

例如，阻擋部分30可以通過對太陽能電池30進(jìn)行干法刻蝕或濕法刻蝕形成。更具體地，阻擋部分30可以通過機(jī)械方法形成或者可以通過激光光束照射形成，或者可以暴露背電極層200的頂表面。

同時(shí)，盡管在本實(shí)施例的描述中第三凹槽P3和阻擋部分30彼此分別地形成，但實(shí)施例不限于此。也就是說，第三凹槽P3與阻擋部分30可以同時(shí)形成。也就是說，通過在形成太陽能電池30的過程中層疊與構(gòu)成太陽能電池30的層相同的層來形成阻擋部分20，并且通過下述圖案化工藝使其與太陽能電池30分開。因此阻擋部分20可以通過上述簡單的工藝形成，而不需要額外的形成阻擋部分的工藝。

此后，在支撐基板10上形成母線60。母線60可以電連接到太陽能電池30。母線60可以形成于支撐基板10的外緣區(qū)域OR上或者可以形成于太陽能電池30的前電極層500上，但實(shí)施例不限于此。

母線60可以通過至少一次沉積工藝來形成，例如通過使用選自由Ag、Cu、Au、Al、Sn、Ni及其組合物組成的組中的材料的濺鍍工藝。

在本說明書中對于“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示例實(shí)施例”等的任何引用表示結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在本說明書中不同位置出現(xiàn)的這種短語并不一定全部指相同的實(shí)施例。另外，當(dāng)結(jié)合任何實(shí)施例描述特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，所主張的是，在本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)范圍內(nèi)，可以將這種特征、結(jié)構(gòu)或特性與其它實(shí)施例結(jié)合。

盡管參照本發(fā)明的多個(gè)說明性實(shí)施例描述了實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本公開的精神和原理的范圍內(nèi)可以進(jìn)行多種其他修改和實(shí)施例。更具體地講，在本公開、附圖和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)能夠在所討論的主組合配置的組成部件和/或配置上進(jìn)行多種變型和修改。除在組成部件和/或配置進(jìn)行變型和修改之外，替代使用對本領(lǐng)域技術(shù)人員也是顯見的。