專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)了的、高可靠性的半導(dǎo)體器件以及制造所說(shuō)半導(dǎo)體器件的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)了的、高可靠性的具有密封在其中的光電轉(zhuǎn)換部件的半導(dǎo)體器件，具體地涉及一種改進(jìn)了的、高可靠性的具有密封樹(shù)脂的太陽(yáng)能電池組件及制造所說(shuō)半導(dǎo)體器件或太陽(yáng)能電池組件的方法。
近年來(lái)，全球環(huán)境和能源問(wèn)題的社會(huì)意識(shí)在增強(qiáng)。特別是據(jù)預(yù)測(cè)由于大氣中CO2的增加導(dǎo)致所說(shuō)溫室效應(yīng)帶來(lái)的地球變熱會(huì)引起一系列問(wèn)題。鑒于此，能提供不增加CO2的潔凈能源的電力發(fā)生裝置的要求增加。
現(xiàn)在，為適應(yīng)這些要求，人們的注意力集中在太陽(yáng)能電池上，因?yàn)樗鼈兡芴峁┎粫?huì)引起上述問(wèn)題的電源，且預(yù)計(jì)它們會(huì)成為未來(lái)電源，并且它們安全和易于處理。
為了將這種太陽(yáng)能電池用作電源，通常將它按能用作電源的所要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成組件。


圖1是表示這種太陽(yáng)能電池組件的例子。
圖1是該太陽(yáng)能電池組件的剖面圖。圖1中，標(biāo)號(hào)101表示光電池部件(或光電轉(zhuǎn)換部件)，標(biāo)號(hào)102表示密封樹(shù)脂(即填充樹(shù)脂)，標(biāo)號(hào)103表示透明的表面保護(hù)部件，及標(biāo)號(hào)104表示背面保護(hù)部件。
最常用的表面保護(hù)部件103是玻璃部件。
最近幾年，人們的注意力集中在具有以非晶硅太陽(yáng)能電池為代表的叫做薄膜太陽(yáng)能電池的不用玻璃部件的太陽(yáng)能電池組件上，因?yàn)檫@些太陽(yáng)能電池有諸如重量輕、抗震性和柔韌性?xún)?yōu)異及能以低制造成本制造等各種優(yōu)點(diǎn)。
在這些太陽(yáng)能電池組件中，覆蓋光電池部件101的光入射邊的表面保護(hù)部件103通常由如氟樹(shù)脂薄膜等具有優(yōu)異的耐氣候性的透明薄膜構(gòu)成。覆蓋光電池部件101的背面的背面保護(hù)部件104通常由如尼龍薄膜、聚酯薄膜或此類(lèi)具有極好絕緣性能的樹(shù)脂薄膜組成。在除了絕緣性能外，背面保護(hù)部件104還需具有防潮性和耐氣候性的情況下，它通常由夾在TEDLAR(商標(biāo)名)中間的鋁箔組成。
用密封樹(shù)脂102作光電池部件101和表面保護(hù)部件103之間的粘合劑及光電池部件和背面保護(hù)部件104之間的粘合劑。除此之外，還用密封樹(shù)脂102作填充光電池部件101的表面的不規(guī)則處，以及用來(lái)防止光電池部件遭受外部損傷和承受外部沖擊的填充劑。密封樹(shù)脂102通常由如聚乙烯醇縮丁醛樹(shù)脂(PVB)或乙烯乙烯基乙酸酯共聚物(EVA)等透明的熱塑性樹(shù)脂組成。在這些熱塑性樹(shù)脂中，由于用EVA作密封樹(shù)脂102具有廉價(jià)和易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，所以它已被廣泛應(yīng)用，它的耐熱性能通過(guò)交聯(lián)的方法來(lái)改善，并且它具有在戶(hù)外長(zhǎng)時(shí)間使用的耐久性。
具有如圖1所示的上述結(jié)構(gòu)且用EVA作密封樹(shù)脂102的半導(dǎo)體器件(即太陽(yáng)能電池組件)的制造，可以通過(guò)提供由用作密封樹(shù)脂102的EVA和置于表面保護(hù)部件103與背面保護(hù)部件104之間的光電池部件102構(gòu)成的疊層體、以及通過(guò)用雙真空室系統(tǒng)的疊層器(此后稱(chēng)為雙真空室疊層器)將疊層體進(jìn)行熱加壓處理的方式進(jìn)行。
圖2是表示這種雙真空室疊層器的一個(gè)例子的簡(jiǎn)圖。圖2中，標(biāo)號(hào)201表示下部真空室，標(biāo)號(hào)202表示上部真空室，標(biāo)號(hào)203表示緊密地位于下部真空室201和上部真空室202之間以使它們彼此隔絕的由硅橡膠片組成的撓性部件。下部真空室201包含安裝在其中的由金屬構(gòu)成的安裝臺(tái)204。安裝臺(tái)204具有安裝于其中的電加熱器205。下部真空室201還具有連接到真空泵(未示出)的排氣管206。上部真空室202具有連接到真空泵(未示出)的排氣管207。標(biāo)號(hào)208表示置于下部真空室201和上部真空室202之間的O形環(huán)。標(biāo)號(hào)209表示將要處理的定位于安裝臺(tái)204上的物體。安裝臺(tái)204還具有如借助冷卻水等冷卻介質(zhì)循環(huán)來(lái)冷卻物體209的冷卻系統(tǒng)(未示出)。
下面將描述當(dāng)用交聯(lián)型EVA作密封樹(shù)脂102時(shí)，用圖2所示的疊層器來(lái)處理上述疊層體以制造太陽(yáng)能電池組件的方法。
首先，將疊層體置于下部真空室201的安裝臺(tái)204上，作為要處理的物體209。此后，利用真空泵(未示出)通過(guò)排氣管206和207將下部真空室201和上部真空室202的每個(gè)內(nèi)部抽氣到預(yù)定真空度。隨后，通過(guò)電加熱器204將疊層體209加熱到預(yù)定溫度并維持住，在該溫度下用作密封樹(shù)脂的EVA能融化但并不發(fā)生交聯(lián)。然后，在繼續(xù)給下部真空室201排氣的同時(shí)，僅使上部真空室202內(nèi)的壓力恢復(fù)到大氣壓，其中撓性部件203(硅橡膠片)朝下部真空室201一邊下垂壓擠疊層體。接著，通過(guò)電加熱器204將疊層體209加熱到并維持在用作密封樹(shù)脂的EVA能交聯(lián)的預(yù)定溫度，使EVA發(fā)生交聯(lián)。將這樣處理過(guò)的疊層體209利用冷卻系統(tǒng)(未示出)冷卻到預(yù)定溫度，并從疊層器中取出。由此，可得到太陽(yáng)能電池組件。
具有如圖1所示的上述結(jié)構(gòu)的用交聯(lián)型EVA作密封樹(shù)脂102的半導(dǎo)體器件(即太陽(yáng)能電池組件)還可以用單個(gè)真空室系統(tǒng)的疊層器(此后稱(chēng)為單真空室疊層器)來(lái)制造。
圖3是表示這種單真空室疊層器的一個(gè)例子的簡(jiǎn)圖。圖3所示的疊層器包含由金屬構(gòu)成的具有連接到真空泵(未示出)的排氣系統(tǒng)304的安裝臺(tái)301。安裝臺(tái)301具有安裝于其中的電加熱器303。標(biāo)號(hào)302表示由置于安裝臺(tái)301上的硅橡膠片組成的撓性部件，這樣如圖3所示，在安裝臺(tái)301的表面和撓性部件302之間就建立了一空間。標(biāo)號(hào)305表示安裝臺(tái)301和撓性部件302之間的O形密封環(huán)。標(biāo)號(hào)306表示將要處理的置于安裝臺(tái)301表面上并在所說(shuō)空間中的物體。排氣系統(tǒng)304有開(kāi)于上述空間的多個(gè)開(kāi)孔。圖3所示的疊層器還具有如風(fēng)扇(未示出)等能提供如空氣等冷卻介質(zhì)來(lái)冷卻物體306的冷卻系統(tǒng)。
下面描述用如圖3所示的疊層器制造太陽(yáng)能電池的方法。
首先，提供一個(gè)太陽(yáng)能電池組的疊層體，包括用作密封樹(shù)脂的交聯(lián)型EVA和置于表面保護(hù)部件103與背面保護(hù)部件104之間的光電池部件102。
將作為要處理的物體306的疊層體定位于安裝臺(tái)301的表面上，將作為撓性部件302的硅橡膠片置于安裝臺(tái)301上的疊層體上，同時(shí)用O形環(huán)將安裝臺(tái)301與撓性部件302之間密封，如圖3所示。然后，利用真空泵(未示出)的工作，通過(guò)排氣系統(tǒng)304的開(kāi)孔，將包含疊層體306的撓性部件302和安裝臺(tái)301之間的空間排氣到預(yù)定真空度以使撓性部件302朝安裝臺(tái)301一邊下垂并由此壓擠疊層體306。隨后，利用電加熱器303將疊層體306加熱到并維持在疊層體的EVA能交聯(lián)的預(yù)定溫度，由此使疊層體的EVA交聯(lián)。將這樣處理過(guò)的疊層體利用冷卻系統(tǒng)(未示出)冷卻到預(yù)定溫度，并從疊層器中取出。由此，可得到太陽(yáng)能電池組件。
現(xiàn)在，與用雙真空室疊層器的方法不同的用單真空室疊層器的方法中，在排氣的同時(shí)壓擠疊層體，從而疊層體空隙中的空氣很難充分釋放到外面，因此有0可能使經(jīng)過(guò)疊層器處理后得到的組件帶有殘留氣泡，并且其外觀有缺陷。
為了防止在用單真空室疊層器的方法中出現(xiàn)這些問(wèn)題，考慮在疊層體中插入無(wú)紡纖維部件。
圖4是其中插有無(wú)紡纖維部件的疊層體的構(gòu)成的一個(gè)例子的示意圖。圖4中標(biāo)號(hào)400表示半導(dǎo)體器件(太陽(yáng)能電池組件)的疊層體，標(biāo)號(hào)401表示光電池部件(或半導(dǎo)體部件)，標(biāo)號(hào)402表示無(wú)紡纖維部件，標(biāo)號(hào)403表示密封樹(shù)脂(例如，EVA)，標(biāo)號(hào)404表示表面保護(hù)部件，標(biāo)號(hào)405表示背面保護(hù)部件。
在本實(shí)施例中，無(wú)紡纖維部件402包含便于疊層體空隙中空氣釋放的無(wú)紡玻璃纖維部件。在這種情況下，在排氣過(guò)程中存在于疊層體中的空氣能通過(guò)無(wú)紡玻璃纖維部件的空隙釋放到外面。由此，能改善在用單真空室疊層器的方法中導(dǎo)致疊層體中發(fā)生殘留氣泡的上述問(wèn)題。而且在這種情況下，玻璃纖維部件具有和EVA幾乎相同的折射率，因此當(dāng)將玻璃纖維部件放置在光電池部件的光入射端時(shí)，不會(huì)發(fā)生由于光散射導(dǎo)致照射光量的大量損失。除此之外，玻璃纖維部件具有很好的耐氣候性。在這一點(diǎn)上，使用玻璃纖維部件是有益的。
但是，用單真空室疊層器的方法和用雙真空室疊層器的方法中的任一方法都容易引起由于不充分的排氣，使所得組件中帶有殘留氣泡的問(wèn)題。這一問(wèn)題在用單真空室疊層器的方法中更容易出現(xiàn)。特別的，即使如上所述使用玻璃纖維部件，當(dāng)疊層體為大體積時(shí)，在疊層體中也易于產(chǎn)生殘留氣泡，使得經(jīng)疊層器處理后得到的疊層體外觀有缺陷。這種情況導(dǎo)致所制造的半導(dǎo)體器件(太陽(yáng)能電池組件)的成品率下降。由于這一原因，人們認(rèn)為因?yàn)榀B層體有大的體積，疊層體不可避免地增加了排放存在于疊層體空隙中的空氣時(shí)的排放阻力，所以存在于疊層體中的空氣不可能完全釋放到外面。
現(xiàn)在，對(duì)于包含氟樹(shù)脂薄膜的表面覆蓋層，和位于表面覆蓋層下的含有交聯(lián)劑的密封光電池部件的密封樹(shù)脂EVA的太陽(yáng)能電池組件，當(dāng)為了評(píng)估太陽(yáng)能電池組件的可靠性而將它進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)、溫度和溫度循環(huán)試驗(yàn)、及室外暴露試驗(yàn)時(shí)，氟樹(shù)脂薄膜有剝落的可能性。為了改善氟樹(shù)脂薄膜和密封樹(shù)脂的粘附力，通常將氟樹(shù)脂薄膜設(shè)計(jì)成具有和密封樹(shù)脂接觸的電暈放電表面。但是，即使在這種情況下，由于氟樹(shù)脂薄膜和密封樹(shù)脂的粘附力不夠大，在上述試驗(yàn)中它有時(shí)仍然會(huì)剝落。導(dǎo)致這一問(wèn)題的一個(gè)原因，被認(rèn)為是在層壓過(guò)程中使用的真空度。下面將更詳細(xì)地說(shuō)明這些所考慮的原因。即，關(guān)于氟樹(shù)脂薄膜和作密封樹(shù)脂的EVA的粘合機(jī)理，認(rèn)為是EVA中所包含的交聯(lián)劑由于氟樹(shù)脂薄膜的電暈放電表面和作密封樹(shù)脂的EVA之間的原子基團(tuán)而引起共價(jià)鍵合。當(dāng)在層壓過(guò)程中所使用的真空度低時(shí)，認(rèn)為層壓過(guò)程中殘留在系統(tǒng)中的氧阻止了所說(shuō)原子基團(tuán)的產(chǎn)生，正因?yàn)檫@樣，作密封樹(shù)脂的EVA和氟樹(shù)脂薄膜之間得不到足夠的粘附力。在這種情況下，還認(rèn)為作密封樹(shù)脂的EVA本身由于上述原因而沒(méi)有充分交聯(lián)，因此，EVA在高溫使用條件下容易軟化，導(dǎo)致密封樹(shù)脂和氟樹(shù)脂薄膜之間的分離。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種包括具有改進(jìn)了的表面覆蓋材料的太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體器件，該表面覆蓋材料即使在室外在溫度和濕度變化的環(huán)境條件下反復(fù)使用也幾乎不剝落。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高成品率的半導(dǎo)體器件制造方法，這種半導(dǎo)體器件具有改進(jìn)了的無(wú)殘留氣泡的覆蓋材料的太陽(yáng)能電池組件且具有極好外觀。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種包含疊層體的半導(dǎo)體器件，該疊層體是通過(guò)提供包含夾于表面部件與背面部件之間的半導(dǎo)體部件和密封樹(shù)脂的層壓制品、在真空度為5Torr以下對(duì)所說(shuō)層壓制品抽真空5到40分鐘、將層壓制品在真空度為5Torr以下的條件下進(jìn)行熱加壓粘接處理、并冷卻經(jīng)過(guò)熱加壓粘接處理的層壓制品以進(jìn)行接觸粘接而得到的。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法將包含夾于表面部件與背面部件之間的半導(dǎo)體部件和密封樹(shù)脂的疊層體在排氣時(shí)進(jìn)行熱加壓粘接，其特征是所說(shuō)方法包含(a)在真空度為5Torr以下對(duì)所說(shuō)疊層體抽真空5到40分鐘的抽真空步驟，(b)維持在所說(shuō)步驟(a)的5Torr以下真空度的條件下，將經(jīng)過(guò)所說(shuō)步驟(a)的真空處理的疊層體進(jìn)行熱加壓粘接的熱加壓粘接步驟，和(c)維持在所說(shuō)步驟(a)的5Torr以下真空度的條件下，冷卻經(jīng)過(guò)所說(shuō)步驟(b)處理過(guò)的疊層體以進(jìn)行接觸粘接的冷卻步驟。
本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制造方法的特點(diǎn)是在5Torr以下真空度的條件下，對(duì)包含夾于表面部件和背面部件之間的半導(dǎo)體部件和密封樹(shù)脂的疊層體抽真空5到40分鐘，然后，對(duì)經(jīng)過(guò)這樣抽真空處理的疊層體進(jìn)行熱加壓粘接，隨后，冷卻經(jīng)過(guò)所說(shuō)熱加壓粘接的疊層體以進(jìn)行接觸粘接。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，具有下述明顯優(yōu)點(diǎn)(1)因?yàn)閷?duì)半導(dǎo)體器件的疊層體進(jìn)行充分抽真空，所以存在于疊層體空隙中的空氣完全釋放到外面，這樣，處理過(guò)的疊層體中沒(méi)有殘留氣泡。
(2)以及，在密封樹(shù)脂是利用有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)的情況下，在表面部件與密封樹(shù)脂之間產(chǎn)生所希望的共價(jià)鍵合以及密封樹(shù)脂本身的交聯(lián)，而不會(huì)受到氧氣的妨礙。因此，在表面部件和密封樹(shù)脂之間得到了極好的粘附力，且即使在高溫環(huán)境條件下反復(fù)使用也沒(méi)有出現(xiàn)密封樹(shù)脂軟化而導(dǎo)致和表面部件分離的問(wèn)題。
在本發(fā)明中，要求疊層體含有插入其中的無(wú)紡玻璃纖維部件、無(wú)紡有機(jī)樹(shù)脂纖維部件、或這兩種纖維部件。
另外，要求置于光電池部件和表面部件之間的密封樹(shù)脂由EVA(乙烯-乙烯基乙酸酯共聚物)組成，且表面部件由含氟聚合物組成的透明薄膜構(gòu)成。
要求作密封樹(shù)脂的EVA用有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)。
要求作表面部件的含氟聚合物透明薄膜是ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)。
另外，要求將含氟聚合物薄膜設(shè)計(jì)成具有和密封樹(shù)脂接觸的電暈放電表面。
此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法中，要求疊層體的熱加壓粘接是將疊層體放在安裝臺(tái)平板和由如硅橡膠片構(gòu)成的加壓部件(或撓性部件)之間的方式進(jìn)行，對(duì)安裝臺(tái)和加壓部件之間的空間抽真空，利用單真空室在抽真空步驟、熱加壓粘接步驟、和冷卻步驟中用加壓部件給疊層體加壓。
圖1是表示常規(guī)太陽(yáng)能電池組件的剖面圖。
圖2是表示雙真空室系統(tǒng)的疊層器的示意圖。
圖3是表示單真空室系統(tǒng)的疊層器的示意圖。
圖4是表示半導(dǎo)體器件(或太陽(yáng)能電池組件)的疊層體的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示半導(dǎo)體器件(或太陽(yáng)能電池組件)的剖面圖。
圖6(a)是表示能用于本發(fā)明中的光電轉(zhuǎn)換部件的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖6(b)是表示圖6(a)所示的光電轉(zhuǎn)換部件的光接收面的平面圖。
圖7(a)是表示利用單真空室系統(tǒng)進(jìn)行真空層壓的制備步驟的示意圖。
圖7(b)是表示單真空室系統(tǒng)疊層器的簡(jiǎn)圖。
圖8是表示半導(dǎo)體器件(或太陽(yáng)能電池組件)的疊層體的另一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是表示半導(dǎo)體器件(或太陽(yáng)能電池組件)的疊層體的再一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)上述目的。
如上所述，本發(fā)明提供一種改進(jìn)了的、高可靠性的半導(dǎo)體器件以及制造所說(shuō)半導(dǎo)體器件的方法。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的典型實(shí)施例包含疊層體，該疊層體是通過(guò)提供由包含夾于表面部件(或表面保護(hù)部件)和背面部件(或背面保護(hù)部件)之間的例如包含光電池部件的光電轉(zhuǎn)換部件的半導(dǎo)體部件和密封樹(shù)脂而構(gòu)成的疊層器制品、在5Torr以下的真空度下對(duì)所說(shuō)疊層器制品抽真空5到40分鐘、將這樣處理過(guò)的疊層器制品在5Torr以下的真空度條件下進(jìn)行熱加壓粘接并冷卻進(jìn)行過(guò)熱加壓粘接的疊層器制品以進(jìn)行接觸粘接而得到的。
半導(dǎo)體器件的制造方法的典型實(shí)施例包含(a)在5Torr以下的真空度下，對(duì)由夾于表面部件(或表面保護(hù)部件)和背面部件(或背面保護(hù)部件)之間的如包含光電池部件的光電轉(zhuǎn)換部件和密封樹(shù)脂組成的半導(dǎo)體器件的疊層體抽真空5到40分鐘的抽真空步驟，(b)維持在所說(shuō)步驟(a)的5Torr以下的真空度條件下，將在所說(shuō)步驟(a)中抽真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行熱加壓粘接的熱加壓粘接步驟，和(c)維持在所說(shuō)步驟(a)的5Torr以下的真空度條件冷下卻為進(jìn)行接觸粘接而經(jīng)過(guò)步驟(b)處理的疊層體。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的太陽(yáng)能電池組件。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的作半導(dǎo)體器件的太陽(yáng)能電池組件的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)剖面圖。
在圖5中，標(biāo)號(hào)501表示作半導(dǎo)體部件的光電池部件，標(biāo)號(hào)502表示透明或基本透明的密封樹(shù)脂(此后稱(chēng)這種密封樹(shù)脂為表面密封樹(shù)脂)，標(biāo)號(hào)503表示置于最外表面的透明或基本透明表面部件(此后稱(chēng)這種部件為表面保護(hù)部件)，標(biāo)號(hào)504表示在光電池部件501背面的密封樹(shù)脂(此后稱(chēng)這種密封樹(shù)脂為背面密封樹(shù)脂)，及標(biāo)號(hào)505表示背面部件(此后稱(chēng)這種部件為背面保護(hù)部件)。
在圖5所示的太陽(yáng)能電池組件中，光通過(guò)表面保護(hù)部件503入射，且該光透過(guò)表面保護(hù)部件503和表面密封樹(shù)脂502到達(dá)光電池部件501。
由光電池部件501產(chǎn)生的光電電動(dòng)勢(shì)通過(guò)輸出端(未示出)輸出。
光電池部件501可包括適用于單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)能電池、銅銦硒化物太陽(yáng)能電池、或化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池的光電池部件。
這里，作為光電池部件的一個(gè)例子，將對(duì)光電池部件進(jìn)行說(shuō)明。光電池部件具有順序置于導(dǎo)電基片上的作光電轉(zhuǎn)換部件的半導(dǎo)體有源層和透明導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)。
圖6(a)是表示這種光電池部件的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖6(b)是表示圖6(a)所示的光電池部件的光接收面的平面圖。
在圖6(a)和6(b)中，標(biāo)號(hào)601表示導(dǎo)電基片，標(biāo)號(hào)602表示背面反射層，標(biāo)號(hào)603表示半導(dǎo)體有源層，標(biāo)號(hào)604表示透明導(dǎo)電層，標(biāo)號(hào)605表示集電極(或柵電極)，標(biāo)號(hào)606a表示在正端的電源輸出端，標(biāo)號(hào)606b表示在負(fù)端的電源輸出端，標(biāo)號(hào)607表示電連接裝置，和標(biāo)號(hào)608表示電連接裝置。
如圖6(a)和6(b)所示的光電池部件包含順序置于導(dǎo)電基片601上的背面反射層602，半導(dǎo)體有源層603，透明導(dǎo)電層604，和集電極605，其中輸出端606a利用電連接裝置607電連接到集電極605，且當(dāng)利用絕緣裝置(未示出)絕緣時(shí)，它從集電極延伸，輸出端606b利用電連接裝置608電連接到導(dǎo)電基片601。在該結(jié)構(gòu)中，正邊電源輸出端和負(fù)端電源輸出端可以根據(jù)半導(dǎo)體有源層的結(jié)構(gòu)變換成負(fù)端電源輸出端和正端電源輸出端。
導(dǎo)電基片不僅用作光電池部件的基片而且用作底部電極。關(guān)于導(dǎo)電基片601，只要它有導(dǎo)電表面，沒(méi)有其他特別限制。具體地說(shuō)，它可以是由如Si、Ta、Mo、W、Al、Cu、Ti、或Fe等金屬，或如不銹鋼等這些金屬的合金，或類(lèi)似物組成的導(dǎo)電部件。此外，導(dǎo)電基片601可以包含碳片或Pb板薄片。而且地，導(dǎo)電基片601可以是合成樹(shù)脂薄膜或薄片或者陶瓷薄片。在這種情況下，在基片的表面淀積有導(dǎo)電薄膜。
置于導(dǎo)電基片601上的背面反射層602可以包含金屬層、金屬氧化物層、或由金屬層、金屬氧化物層組成的兩層結(jié)構(gòu)。金屬層可以由諸如Ti、Cr、Mo、W、Al、Ag、或Ni等金屬或這些金屬的合金組成。金屬氧化物層可以包含諸如ZnO、TiO2、SnO2等金屬氧化物或類(lèi)似物。
為了有效利用入射光，要求背面反射層602具有粗糙的表面。
可以通過(guò)諸如電阻加熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、或?yàn)R射等常規(guī)薄膜形成技術(shù)適當(dāng)?shù)匦纬杀撤瓷鋵?02。
半導(dǎo)體有源層603起光電轉(zhuǎn)換作用。半導(dǎo)體有源層可以由如非晶硅半導(dǎo)體材料或多晶硅半導(dǎo)體材料等非單晶硅材料、或化合物半導(dǎo)體材料構(gòu)成。在任何情況下，由這些半導(dǎo)體材料中的任一種組成的半導(dǎo)體有源層可以是有pin結(jié)、pn結(jié)、或肖特基結(jié)的疊層器結(jié)構(gòu)。化合物半導(dǎo)體材料的具體例子是CuInSe2、CuInS2、GaAs、CdS/Cu2S、CdS/CdTe、CdS/InP、CdTe/Cu2Te等等。
可以通過(guò)常規(guī)薄膜形成技術(shù)來(lái)適當(dāng)?shù)匦纬捎扇魏我环N上述半導(dǎo)體材料構(gòu)成的半導(dǎo)體有源層603。例如，可以通過(guò)諸如利用如硅烷氣等能提供硅原子的合適的薄膜形成原料氣體的等離子體CVD或光感應(yīng)CVD等常規(guī)化學(xué)氣相淀積生長(zhǎng)技術(shù)、或通過(guò)諸如用硅靶濺射的常規(guī)物理氣相淀積生長(zhǎng)技術(shù)，來(lái)形成非單晶硅半導(dǎo)體有源層?？梢酝ㄟ^(guò)提供熔融硅材料并將熔融硅材料進(jìn)行成膜工藝的常規(guī)多晶硅薄膜形成方法、或?qū)⒎蔷Ч柽M(jìn)行加熱處理的另一種常規(guī)多晶硅薄膜形成方法，來(lái)形成包含多晶硅半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體有源層。
可以通過(guò)常規(guī)離子鍍、離子束淀積、真空蒸發(fā)、濺射、或利用所要求的電解液進(jìn)行電解淀積的電解技術(shù)來(lái)適當(dāng)?shù)匦纬砂魏我环N上述化合物半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體有源層603。
透明導(dǎo)電層604起上電極的作用。透明導(dǎo)電層可以包含In2O3、SnO2、In2O3-SnO2(ITO)、ZnO、TiO2、或Cd2SnO4。除此之外，它還可以包含摻有高濃度的合適雜質(zhì)的晶體半導(dǎo)體層。
可以通過(guò)常規(guī)電阻加熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、濺射、噴涂、或CVD來(lái)適當(dāng)?shù)匦纬捎扇魏我环N上述材料構(gòu)成的透明導(dǎo)電層604。
可以通過(guò)常規(guī)雜質(zhì)擴(kuò)散薄膜形成方法來(lái)適當(dāng)?shù)匦纬勺魍该鲗?dǎo)電層604的上述摻雜晶體半導(dǎo)體層。
為了有效地收集由光電電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流，可將集電極(或柵電極)605置于透明導(dǎo)電薄膜604上。集電極605可以是條形或梳狀。
集電極605可以包含諸如Ti、Cr、Mo、W、Al、Ag、Ni、Cu、或Sn等金屬或這些金屬的合金。另外，可以由導(dǎo)電漿料或?qū)щ姌?shù)脂形成集電極605。導(dǎo)電漿料可以是包括含有分散于合適的粘合樹(shù)脂中的粉狀A(yù)g、Au、Cu、Ni或碳的導(dǎo)電漿料。這里，粘合樹(shù)脂可以包含聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、聚醋酸乙烯酯、橡膠、尿脘樹(shù)脂、和酚醛(phenol)樹(shù)脂。
可以通過(guò)用掩模圖形的濺射、電阻加熱蒸發(fā)、或CVD來(lái)適當(dāng)?shù)匦纬杉姌O605。還可以通過(guò)在整個(gè)表面上淀積金屬薄膜并將金屬薄膜進(jìn)行刻蝕處理以形成所要圖形的方式、通過(guò)利用光感應(yīng)CVD直接形成柵電極圖形的方式、或通過(guò)按柵電極圖形形成其反圖形并將制成物進(jìn)行鍍敷處理的方式來(lái)適當(dāng)?shù)匦纬杉姌O605。
用任何一種上述導(dǎo)電漿料的集電極605可以按將導(dǎo)電漿料進(jìn)行網(wǎng)印的方式、或?qū)⒔饘倬€(xiàn)固定到網(wǎng)印導(dǎo)電漿料的方式來(lái)形成，如果需要，可用焊料。
輸出端606a和606b用來(lái)輸出電動(dòng)勢(shì)。輸出端606a通過(guò)電連接裝置607電連接到集電極605。電連接裝置607可以包含用金屬體和導(dǎo)電漿料或焊料形成的導(dǎo)電層。輸出端606b通過(guò)電連接裝置608電連接到導(dǎo)電基片。電連接裝置608可以包含通過(guò)點(diǎn)焊或焊接諸如銅引線(xiàn)等合適的金屬體來(lái)形成的電連接區(qū)。
通常，提供多個(gè)具有上述結(jié)構(gòu)的光電池部件，并且根據(jù)所需的電壓和電流將它們串聯(lián)或并聯(lián)成整體。將該整體置于絕緣部件上，可得到所需電壓或電流。
下面說(shuō)明用于本發(fā)明的表面密封樹(shù)脂502。
表面密封樹(shù)脂502是用給定樹(shù)脂涂敷光電池部件501(半導(dǎo)體部件)的表面不規(guī)則處以防止光電池部件受諸如外界環(huán)境的溫度變化和/或濕度變化及外部碰撞等外部因素的影響并使光電池部件與表面保護(hù)部件503之間達(dá)到足夠的粘合力。因此，表面密封樹(shù)脂需要有極好的耐氣候性、粘附性、包裝特性、耐熱性、耐冷性、和耐碰撞性。為使表面密封樹(shù)脂502滿(mǎn)足這些要求，表面密封樹(shù)脂選自聚烯烴樹(shù)脂、丁醛(butyral)樹(shù)脂、尿脘樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、和氟樹(shù)脂組成的材料組中的一種樹(shù)脂，具體例是EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)、EMA(乙烯一丙烯酸酯共聚物)、EEA(烯一丙烯酸乙酯共聚物)、和聚乙烯丁醛樹(shù)脂。這些樹(shù)脂中，最好的是EVA，因?yàn)橛盟鞅砻婷芊鈽?shù)脂時(shí)具有適合太陽(yáng)能電池的良好的蔗擋(well-valanled)物理特性。
適于作表面密封樹(shù)脂502的上述樹(shù)脂中的任一種的熱變形溫度低，并且容易在高溫下變形或蠕變。因此，可以要求用合適的交聯(lián)劑交聯(lián)，增加它的耐熱性。關(guān)于交聯(lián)劑，可用上述有機(jī)過(guò)氧化物。
用有機(jī)過(guò)氧化物作交聯(lián)劑通過(guò)由有機(jī)過(guò)氧化物所產(chǎn)生的自由原子基團(tuán)將氫原子或氦原子摻入樹(shù)脂中形成c-c鍵的方法使用作表面密封樹(shù)脂502的樹(shù)脂交聯(lián)。
為了使有機(jī)過(guò)氧化物產(chǎn)生這些使作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂交聯(lián)的原子基團(tuán)，要求通過(guò)熱分解工藝、氧化還原分解工藝、或離子分解工藝等將有機(jī)過(guò)氧化物激活。在這些工藝中，最合適的是熱分解工藝。
能用作本發(fā)明交聯(lián)劑的有機(jī)過(guò)氧化物可以包括過(guò)氧化氫、二烷基(己二烯)過(guò)氧化物、二酰原子基團(tuán)過(guò)氧化物(diacyl peroxide)、縮酮過(guò)氧、酯過(guò)氧化物(peroxyester)、碳酸酯過(guò)氧化物(peroxycarbonate)、或酮過(guò)氧化物(ketone)。
這些加進(jìn)作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂中作交聯(lián)劑的有機(jī)過(guò)氧化物的量與用作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂重量比較好是0.5wt％到5wt％。
當(dāng)在真空條件下熱加壓作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂和在加壓條件下加熱時(shí)，可將作交聯(lián)劑的有機(jī)過(guò)氧化物和作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂一起使用。
在這種情況下的熱加壓粘接處理的溫度條件和時(shí)間周期可以根據(jù)所用有機(jī)過(guò)氧化物的熱分解溫度特性來(lái)決定。但是，通常將這些條件確定為使作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂中的90％以上、較好是95％以上的有機(jī)過(guò)氧化物熱分解，由此將作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂在發(fā)生交聯(lián)的同時(shí)熱加壓粘接到光電池部件和表面保護(hù)部件上。
可以通過(guò)觀察作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂的凝膠含量，來(lái)檢查作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂的交聯(lián)度。為了防止作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂的變形，要求樹(shù)脂的交聯(lián)使凝膠含量為70％(重量)以上。
為了有效地交聯(lián)用作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂，要求除用有機(jī)過(guò)氧化物作交聯(lián)劑外還使用諸如triarylcyanurate(TAIC)等交聯(lián)增強(qiáng)劑。在這種情況下，要加的交聯(lián)增強(qiáng)劑的量與用作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂的重量比最好是1t％到5t％(重量)。
由上述樹(shù)脂材料構(gòu)成的表面密封樹(shù)脂502基本上有良好的耐氣候性。但是，為了進(jìn)一步改進(jìn)表面密封樹(shù)脂的耐氣候性，以及為了有效地保護(hù)其下面的層，表面密封樹(shù)脂可含合適的UV(紫外線(xiàn))吸收劑。這種UV吸收劑可以是市售的化學(xué)化合物UV吸收劑。具體例是諸如水楊酸系列化合物、二苯酮系列化合物、苯并三唑(benzotriazole)系列化合物、或腈原子基團(tuán)丙烯酸酯(cyanoacrylate)系列化合物等有機(jī)化合物。在優(yōu)選實(shí)施例中，要求使用在太陽(yáng)能電池組件的使用環(huán)境下有低揮發(fā)性的UV吸收劑。
要加的UV吸收劑的量最好是用作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂量的0.1到1.0％(重量)。
另外，為了改進(jìn)表面密封樹(shù)脂的耐光致退化性能，除上述UV吸收劑外，表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂還可以含合適的光穩(wěn)定劑。這種光穩(wěn)定劑可以包含受阻(hindered)胺系列光穩(wěn)定劑。盡管受阻(hindered)胺系列光穩(wěn)定劑不象前述UV吸收劑那樣吸收紫外線(xiàn)，但將受阻(hindered)胺系列光穩(wěn)定劑和UV吸收劑組合使用有明顯的優(yōu)點(diǎn)。
要加的受阻(hindered)胺系列光穩(wěn)定劑的用量最好是用作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂量的0.05到1.0％(重量)。
除了上述受阻(hindered)胺系列光穩(wěn)定劑外，還有其它已知的光穩(wěn)定劑，但是因?yàn)檫@些光穩(wěn)定劑大多數(shù)有顏色；因此尤其在太陽(yáng)能電池組件情況下有容易降低光電池部件的轉(zhuǎn)換效率的負(fù)面影響，所以最好在用作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂中不使用這些光穩(wěn)定劑。
另外，為了進(jìn)一步改進(jìn)作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂的耐熱性和熱處理特性，用作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂可以含合適的抗氧化劑。這種抗氧化劑可以包括一元酚(monophenol)系列抗氧化劑、雙酚(bisphenol)系列抗氧化劑、高分子酚系列抗氧化劑、硫系列抗氧化劑、和磷系列抗氧化劑。
要加的抗氧化劑量最好是用作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂量的0.05到1.0％(重量)。
現(xiàn)在，當(dāng)在嚴(yán)酷的環(huán)境條件下使用太陽(yáng)能電池組件時(shí)，要求表面密封樹(shù)脂與光電池部件之間、以及表面密封樹(shù)脂和表面保護(hù)部件之間有極好的粘附性。
為了使表面密封樹(shù)脂獲得這種粘附性，向作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂中加入合適的硅烷偶聯(lián)劑或合適的有機(jī)鈦酸鹽化合物是有效的。要加的這種硅烷偶聯(lián)劑或有機(jī)鈦酸鹽化合物的量較好是作表面密封樹(shù)脂的樹(shù)脂重量的0.1％到3％、最好是0.25％到1％。
現(xiàn)在為了防止降低到達(dá)光電池部件的入射光量，要求表面密封樹(shù)脂基本透明。具體地，要求表面密封樹(shù)脂在400nm到800nm的可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍具有的透射率是80％以上或者最好是90％以上。另外，為了使外部光容易照射到光電池部件，要求將表面密封樹(shù)脂制成在25℃溫度下具有的折射率較好是1.1到2或更好是1.1到1.6。
有一些市售的包含前述的能用于太陽(yáng)能電池組件的添加劑的EVA片。具體例是SOLAR EVA(商標(biāo)名，High Sheet Kohgyo Kabushiki Kaisha制造)、EVASAFE WG系列EVA片(商標(biāo)名，Bridgestone KabushikiKaisha制造)、和PHOTOCAP(商標(biāo)名，Springbone LaboratoriesCompany制造)。通過(guò)在光電池部件與表面保護(hù)部件之間插入這些EVA薄片中的任何一種，并進(jìn)行熱加壓粘接，由此可容易地得到太陽(yáng)能電池組件。
下面將描述表面保護(hù)部件503。
將表面保護(hù)部件503置于太陽(yáng)能電池組件的最外表面，因此，需要它有極好的透明度、耐氣候性、防水性、耐熱性、防污染性、和物理強(qiáng)度。另外，當(dāng)在嚴(yán)酷的室外環(huán)境條件下使用太陽(yáng)能電池組件時(shí)，需要表面保護(hù)部件能確保太陽(yáng)能電池組件長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)使用的足夠的持久性能。
因此，表面保護(hù)部件503包括能滿(mǎn)足所有這些條件的部件。該部件可以包括白色回火(white tempered)玻璃部件、氟樹(shù)脂薄膜、和丙烯酸酯樹(shù)脂薄膜。白色回火(white tempered)玻璃部件有極好的透明性和耐碰撞性且?guī)缀醪黄屏?，因此，這些材料廣泛地用于太陽(yáng)能電池組件的表面保護(hù)部件。
但是，最近幾年，重量輕和柔韌性良好的太陽(yáng)能電池的需求量增加。為滿(mǎn)足這些要求，要求表面保護(hù)部件包含由尤其具有良好耐氣候性和防污染特性的高透明氟樹(shù)脂構(gòu)成的薄膜。
這種高透明氟樹(shù)脂的具體例是聚偏乙烯氟樹(shù)脂(PVdF)、聚乙烯氟樹(shù)脂(PVF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)等等。這些氟樹(shù)脂中PVdF的耐氣候性最好。關(guān)于耐氣候性和物理強(qiáng)度的組合，ETFE最好。
為了使要求表面保護(hù)部件503有足夠的物理強(qiáng)度要求它較厚。但是，表面保護(hù)部件太厚對(duì)制成的太陽(yáng)能電池組件的制造成本及光照射通過(guò)量來(lái)說(shuō)都會(huì)造成問(wèn)題。因此，要求表面保護(hù)部件具有的厚度較好是20到200μm或更好是30到100μm。
為了進(jìn)一步改進(jìn)表面保護(hù)部件503與表面密封樹(shù)脂502之間的粘附性的，要求對(duì)要和表面密封樹(shù)脂接觸的表面保護(hù)部件的給定表面進(jìn)行表面處理。這種表面處理可以包括電暈放電處理、等離子處理、臭氧處理、UV輻射、電子束輻射、和火焰處理。其中，最好進(jìn)行電暈放電處理，因?yàn)檫@種處理能使用較簡(jiǎn)單裝置而又可高速達(dá)到目的。
下面將描述背面保護(hù)部件505。
設(shè)置背面保護(hù)部件505的目的是使光電池部件501的導(dǎo)電基片和外界電絕緣。要求背面保護(hù)部件505由能使光電池部件的導(dǎo)電基片充分電隔離且具有極好的耐久性、耐熱膨脹和熱收縮的特性、和有極好的柔韌性的材料構(gòu)成。這些材料的具體例是尼龍、聚乙烯對(duì)苯二酸(PET)等等。
下面將描述背面密封樹(shù)脂504。
用背面密封樹(shù)脂504來(lái)確保光電池部件501與背面保護(hù)部件505之間粘附性。要求背面密封樹(shù)脂504由能充分確保光電池部件501的導(dǎo)電基片和背面保護(hù)部件505之間的粘附性且具有極好的耐久性、耐熱膨脹和熱收縮的特性、和有極好的柔韌性的材料構(gòu)成。這些材料的具體例是諸如EVA(乙烯-乙烯基乙酸酯共聚物)和聚乙烯丁醛(butyral)、和環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑等熱熔材料。除此之外，也可用雙層涂覆帶。
另外，背面密封樹(shù)脂504可包含用于表面密封樹(shù)脂502的相同樹(shù)脂材料。
在本發(fā)明中，為了改善太陽(yáng)能電池組件的機(jī)械強(qiáng)度和防止太陽(yáng)能電池組件由于環(huán)境溫度的變化而變形或彎曲，可以在背面保護(hù)部件的外面設(shè)置背面加強(qiáng)部件(圖中未示出)。背面加強(qiáng)部件可以包括鋼板、塑料板、或玻璃纖維加強(qiáng)塑料板(或稱(chēng)為FRP板)。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的使用上述光電池部件、表面密封樹(shù)脂、表面保護(hù)部件、背面密封樹(shù)脂、背面保護(hù)部件的用作半導(dǎo)體器件的太陽(yáng)能電池組件的制造方法。
在典型實(shí)施例中，為了利用表面密封樹(shù)脂502和表面保護(hù)部件503來(lái)密封光電池部件501的光接收面，提供了能用作表面密封樹(shù)脂的給定的樹(shù)脂材料薄片，將薄片置于光電池部件和表面保護(hù)部件之間，接著進(jìn)行熱加壓粘接。要合適地確定熱加壓粘接的溫度和時(shí)間，使其充分地進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)?？梢园瓷鲜鱿嗤姆绞嚼帽趁婷芊鈽?shù)脂504和背面保護(hù)部件505來(lái)密封光電池部件的背面。
可以通過(guò)真空熱加壓粘接工藝進(jìn)行熱加壓粘接。真空熱加壓粘接工藝可以包括使用雙真空室系統(tǒng)的熱加壓粘接工藝和使用單真空室系統(tǒng)的熱加壓粘接工藝。
這里，將描述使用如圖7(a)和7(b)所示的單真空室系統(tǒng)的疊層器(此后稱(chēng)為單真空室疊層器)的熱加壓粘接工藝的一個(gè)例子。
如圖7(a)和7(b)所示的單真空室疊層器原子基團(tuán)本上和圖3所示的單真空室疊層器相同。
首先，提供圖4所示的疊層體。具體地，圖7(a)和7(b)中所提供的疊層體704包含光電池部件401、表面保護(hù)部件404、背面保護(hù)部件405、和密封樹(shù)脂403。在優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)和多個(gè)諸如無(wú)紡玻璃纖維部件或無(wú)紡有機(jī)樹(shù)脂纖維部件的無(wú)紡纖維部件402插入疊層體中。在更佳的實(shí)施例中，如圖4所示，這種無(wú)紡纖維部件置于光電池部件401與表面密封樹(shù)脂403之間，以及光電池部件401與背面密封樹(shù)脂403之間。當(dāng)將無(wú)紡纖維部件402浸入密封樹(shù)脂EVA中時(shí)，在上述抽真空步驟中它促使存在于疊層體空隙中的空氣釋放，和防止在上述熱處理步驟中EVA融化時(shí)EVA流到疊層體的端部。另外，無(wú)紡纖維部件用作EVA的增強(qiáng)部件。因此，當(dāng)表面保護(hù)部件包含一層薄膜時(shí)，無(wú)紡纖維部件起到了防止該薄膜上的損傷影響到光電池部件的作用。
現(xiàn)在，將疊層體704置于安裝臺(tái)701的表面上，將作撓性部件702的硅酮橡膠片置于安裝臺(tái)701上的疊層體的上面，同時(shí)利用O型環(huán)703密封安裝臺(tái)和撓性部件702。(見(jiàn)圖7(a))隨后，第一步，通過(guò)操作真空泵，并通過(guò)連接到真空泵(未示出)的抽真空系統(tǒng)705的開(kāi)口，經(jīng)過(guò)具有閥門(mén)706的管道，將在撓性部件703與安裝臺(tái)之間且包含疊層體的真空室內(nèi)空間抽真空到預(yù)定真空度，由此撓性部件702朝安裝臺(tái)701側(cè)下垂，給疊層體704加壓。(見(jiàn)圖7(b))
然后，第二步，安裝在安裝臺(tái)701的電加熱器(未示出)將疊層體加熱到疊層體密封樹(shù)脂EVA能交聯(lián)的預(yù)定溫度，且使疊層體維持在這個(gè)溫度，直到EVA的交聯(lián)完成。
第三步，冷卻這樣處理過(guò)的疊層體，并從疊層器中取出疊層體。于是得到太陽(yáng)能電池組件。
第一和第二步，使包含疊層體的空間的真空度為5Torr以下。在優(yōu)選實(shí)施例中，使它的真空度為1Torr以下。當(dāng)真空度超過(guò)5Torr時(shí)，即使延長(zhǎng)第一步的時(shí)間，經(jīng)過(guò)疊層體的加壓層壓后，殘留氣泡還是容易殘留于密封樹(shù)脂中。第一步的時(shí)間較好是5到40分鐘，或更好是10到30分鐘。
在第一步的時(shí)間少于5分鐘的情況下，存在于疊層體空隙中的空氣的排出不充分，并且在這種情況下，如果使真空度小于5Torr，殘留氣泡容易殘存于疊層體中。另外，關(guān)于第一步的時(shí)間，如果完成疊層體層壓的時(shí)間長(zhǎng)，則會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)率降低。
下面，將結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，但是此實(shí)例并不限制本發(fā)明范圍。
實(shí)例11.制備非晶硅(a-Si)光電池部件(太陽(yáng)能電池)按下面方法制備具有如圖6(a)和6(b)所示結(jié)構(gòu)并由非晶硅(a-Si)材料構(gòu)成半導(dǎo)體有源層的太陽(yáng)能電池。
即，首先提供非常清潔的不銹鋼板作基片601。在基片601上，通過(guò)常規(guī)濺射工藝，形成由500nm厚的Al膜及500nm厚的ZnO膜組成的雙層背面反射層602。隨后，在背面反射層602上，通過(guò)常規(guī)等離子體CVD工藝，形成順序淀積在基片上的15nm厚的n型層/400nm厚的i型層/10nm厚的p型層/10nm厚的n型層/80nm厚的i型層/10nm厚的p型層組成的串聯(lián)型的a-Si光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體層603，其中，作每個(gè)n型層的n型a-Si薄膜由SiH4氣、PH3氣、和H2氣組成的混合氣形成；作每個(gè)i型層的i型a-Si薄膜由SiH4氣和H2氣組成的混合氣形成；作每個(gè)p型層的p型uc-Si薄膜由SiH4氣、BF3氣、和H2氣組成的混合氣形成。然后，在半導(dǎo)體有源層603上，通過(guò)在O2氣中蒸發(fā)In源的常規(guī)電阻加熱蒸發(fā)工藝，形成作透明導(dǎo)電層604的70nm厚的In2O3薄膜。隨后，將Ag漿料網(wǎng)印在透明導(dǎo)電層604上，然后干燥，由此形成作集電極605的柵電極。對(duì)所得制品，用不銹焊料608，將作電源負(fù)輸出端606b的銅管固定到基片601上，用導(dǎo)電粘合劑607，將作電源正輸出端606a的錫箔固定到集電極605上。這樣，制備出a-Si太陽(yáng)能電池。用這種方式得到多個(gè)a-Si太陽(yáng)能電池將這些太陽(yáng)能電池串聯(lián)以得到具有300mm×1200mm外觀尺寸的電池塊。
重復(fù)上述過(guò)程以得到多個(gè)電池塊。
2.制備組件用在上面1中得到的每個(gè)電池塊，以下面的方法制備多個(gè)電池組件，每個(gè)都包含如圖8所示結(jié)構(gòu)的疊層體的。
首先，制備包含ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜803/EVA薄片802/無(wú)紡玻璃纖維部件804/電池塊801(即上面得到的電池塊)/無(wú)紡玻璃纖維部件804/EVA薄片802/尼龍薄膜805/EVA薄片802/galvalume stell部件806的疊層體800。
特別是，在上面得到的電池塊的光入射側(cè)上，按順序疊層包含CRANEGLASS 230(商標(biāo)名，Crane Company制造)的無(wú)紡玻璃纖維部件804、包含PHOTOCAP A9918(商標(biāo)名，Springborn Laboratories Company制造)的厚度為460μm的EVA薄片802、具有通過(guò)電暈放電處理的處理過(guò)的表面(將和所說(shuō)EVA薄片802接觸)的50μm厚的包含TEFZEL膜(商標(biāo)名，Du PontCompany制造)的非拉制ETFE薄膜803。在所得制品的背面上，按順序疊層包含CRANE玻璃230(商標(biāo)名，Crane Company制造)的無(wú)紡玻璃纖維部件804、包含PHOTOCAP A9918(商標(biāo)名，SpringbornLaboratoriesCompany制造)的厚度為460μm的EVA薄片802、包含DARTEK(商標(biāo)名，Du PontCompany制造)的厚度為63.5μm的尼龍薄膜805、包含PHOTOCAP A9918(商標(biāo)名，SpringbornLaboratoriesCompany制造)的厚度為460μm的EVA薄片802、和包含TIMACOLOR GL(商標(biāo)名，Daido Kohan Kabushiki Kaisha制造)厚度為0.27mm的galvalume鋼部件806。于是便得到疊層體800。
上面所用的EVA薄片(包含PHOTOCAP A9918)已被廣泛地用作太陽(yáng)能電池的密封部件。它由包含100％(重量)的EVA(乙烯-乙烯基乙酸酯共聚物)樹(shù)脂(乙烯基乙酸酯占33％(重量))、3.0％(重量)的交聯(lián)劑、0.3％(重量)的UV吸收劑、0.1％(重量)的光穩(wěn)定劑、0.2％(重量)的抗氧化劑、0.25％(重量)的硅烷偶聯(lián)劑的混合物組成。
將上面得到的疊層體作下述處理。
即，將疊層體置于圖3所示的單真空室疊層器中，其中將疊層體(由圖中標(biāo)號(hào)306表示)置于安裝臺(tái)301上，以使疊層體的galvalume stell部件806和安裝臺(tái)301的表面接觸，將作撓性部件302的硅酮橡膠片疊放在置于在圖3所示的安裝臺(tái)301上的疊層體的ETFE薄膜803上面。然后，通過(guò)操作真空泵，并通過(guò)排氣系統(tǒng)304的開(kāi)口，將由安裝臺(tái)301和硅酮橡膠片302包圍的且裝有疊層體的空間抽真空到預(yù)定真空度，其中使撓性部件302下垂疊層體306加壓。然后，在連續(xù)抽真空進(jìn)行的同時(shí)，在真空度為5Torr的減壓條件下，在真空室內(nèi)對(duì)疊層體抽真空5分鐘，隨后在真空度為5Torr的減壓條件下，通過(guò)電加熱器303，將真空處理過(guò)的疊層體加熱到150℃，并維持在150℃30分鐘，由此使疊層體的EVA薄片熱熔，同時(shí)交聯(lián)。然后，關(guān)閉電加熱器303，由風(fēng)扇(圖中未示出)進(jìn)行空氣冷卻，將疊層體冷卻到約40℃，并終止抽空過(guò)程。將這樣處理過(guò)的疊層體從疊層器中取出。由此，得到太陽(yáng)能電池組件。
將上述的電源輸出端606a和606b預(yù)先延長(zhǎng)到太陽(yáng)能電池的背面，以使它們能在完成疊層處理后通過(guò)在疊層體的galvalume stell部件上預(yù)先提供的引線(xiàn)孔連接到外面。
按這種方法，得到了多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
下面，將上述疊層體的抽真空步驟稱(chēng)為第一處理步驟，將上述進(jìn)行了真空處理的疊層體在減壓條件下加熱處理的步驟稱(chēng)為第二處理步驟。
評(píng)估使用所得太陽(yáng)能電池組件，評(píng)估其殘留氣泡、耐環(huán)境溫度變化特性、耐環(huán)境溫度和濕度變化特性來(lái)。
評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和實(shí)例1的電池塊的外觀尺寸。
按下面方式進(jìn)行上述評(píng)估項(xiàng)目中的每一項(xiàng)評(píng)估。
(1)評(píng)估殘留氣泡光學(xué)檢測(cè)殘存于太陽(yáng)能電池組件的密封材料中的氣泡數(shù)目。將在密封材料中發(fā)現(xiàn)的氣泡的數(shù)目列于表1。
(2)耐環(huán)境溫度變化特性的評(píng)估將太陽(yáng)能電池組件暴露于-40℃的大氣中1小時(shí)的周期和暴露于90℃的大氣中1小時(shí)的周期交替地重復(fù)進(jìn)行50次，然后觀察其外觀特性。觀察結(jié)果示于表1中。表1中標(biāo)有記號(hào)○的觀察結(jié)果表示外觀特性沒(méi)有發(fā)現(xiàn)變化。關(guān)于外觀特性有變化的情況，在表1的注釋中說(shuō)明。
(3)評(píng)估耐環(huán)境溫度和溫度變化特性將太陽(yáng)能電池組件暴露于-40℃的大氣中1小時(shí)和暴露于80℃/85％RH的大氣中4小時(shí)的周期交替地重復(fù)進(jìn)行50次，然后觀察其外觀特性。觀察結(jié)果示于表1中。表1中標(biāo)有記號(hào)○的觀察結(jié)果表示外觀特性沒(méi)有發(fā)現(xiàn)變化。關(guān)于外觀特性有變化的情況，在表1的注釋中說(shuō)明。
實(shí)例2除了疊層體的制備過(guò)程外，重復(fù)實(shí)例1的過(guò)程，將增加了數(shù)目的a-Si太陽(yáng)能電池串聯(lián)成一個(gè)整體得到具有600mm×1200mm外觀尺寸的電池塊，使用這種電池塊，得到比實(shí)例1的疊層體有更大外觀尺寸的疊層體，并且由于考慮到具有這種更大尺寸的疊層體增加了其中的空隙，由此比實(shí)例1的疊層體具有更大抽空阻力，所以將在開(kāi)始第二處理步驟(即，將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)之前的第一處理步驟(即在5Torr的真空度對(duì)疊層體抽真空的步驟)的持續(xù)時(shí)間從實(shí)例1中的5分鐘改為10分鐘，由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
將得到的評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間周期、和實(shí)例2的電池塊的外觀尺寸。
實(shí)例3制備多個(gè)每個(gè)包含電池塊按與實(shí)例1相同的方式串聯(lián)整合的a-Si太陽(yáng)能電池。
用上面得到的每個(gè)電池塊，按下面的方式制備多個(gè)太陽(yáng)能電池組件每個(gè)都包含圖9所示結(jié)構(gòu)的疊層體。
即，制備包含玻璃板903/無(wú)紡玻璃纖維部件804/EVA薄片802/無(wú)紡玻璃纖維部件804/EVA薄片802/無(wú)紡玻璃纖維部件804/電池塊801(即上面得到的電池塊)/無(wú)紡玻璃纖維部件804/EVA薄片802/Tedlar薄膜905的疊層體800。
特別是，在上面得到的電池塊801的光入射邊上，按順序疊層包含CRANE GLASS 230(商標(biāo)名，Crane Company制造)的無(wú)紡玻璃纖維部件804、包含PHOTOCAP A9918(商標(biāo)名，SpringbornLaboratoriesCompany制造)的厚度為800μm的EVA薄片802、包含CRANE GLASS 230(商標(biāo)名，Crane Company制造)的無(wú)紡玻璃纖維部件804、包含PHOTOCAP A9918(商標(biāo)名，Springborn LaboratoriesCompany制造)的厚度為800μm的EVA薄片802、包含CRANE玻璃230(商標(biāo)名，Crane Company制造)的無(wú)紡玻璃纖維部件804、包含SOLATEX(商標(biāo)名，AFG Company制造)的厚度為3.2mm的白色回火(white tempered)玻璃板903。在所得制品的背面上，按順序疊層包含CRANE GLASS 230(商標(biāo)名，Crane Company制造)的無(wú)紡玻璃纖維部件804、包含PHOTOCAP A9918(商標(biāo)名，Springborn LaboratoriesCompany制造)的厚度為800μm的EVA薄片802、Tedlar薄膜(夾在Tedlar(商標(biāo)名)中的鋁箔)905(Tohkaialumihaku Kabushiki Kaisha制造)。這樣得到疊層體800。
將上面得到的疊層體作下述處理。
即，將疊層體置于圖3所示的單真空室疊層器中，其中將疊層體(由圖中標(biāo)號(hào)306表示)置于安裝臺(tái)301上，使疊層體的玻璃板903和安裝臺(tái)301的表面接觸，將作撓性部件302的硅酮橡膠片疊放在置于在圖3所示的安裝臺(tái)301上的疊層體的Tedlar薄膜905上面。然后使用圖3所示的疊層器重復(fù)實(shí)例1的處理過(guò)程來(lái)處理疊層體。
由此，得到太陽(yáng)能電池組件。
將上述的電源輸出端606a和606b預(yù)先延長(zhǎng)到太陽(yáng)能電池的背面，以使它們能在完成疊層處理后通過(guò)在疊層體的Tedlar膜上預(yù)先提供的的布線(xiàn)孔連接到外面。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間周期、和實(shí)例3的電池塊的外觀尺寸。
實(shí)例4除了疊層體按下面描述方式處理外，按與實(shí)例1相同的方式制備多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
即，將疊層體置于圖2所示的雙真空室疊層器中，其中將疊層體(由圖中標(biāo)號(hào)209表示)置于下部真空室201的安裝臺(tái)204上，使疊層體的galvalume stell部件806和圖2所示的安裝臺(tái)204的表面接觸。然后，通過(guò)操作真空泵(圖中未示出)，在5Torr的真空度下，對(duì)上真空室202和下部真空室201的內(nèi)部抽真空5分鐘，隨后使用安裝臺(tái)204上的電加熱器205，將疊層體加熱到100℃。并且在下部真空室201中，在上述5Torr的真空度下連續(xù)抽真空的同時(shí)，將上部真空室202的內(nèi)部恢復(fù)到一個(gè)大氣壓，其中撓性部件203(包含硅酮橡膠片)下垂，對(duì)疊層體加壓，并在2Torr的真空度條件下，利用電加熱器205將疊層體209加熱到150℃，并維持在150℃30分鐘，由此使疊層體209的EVA薄片熱熔，同時(shí)交聯(lián)。然后，關(guān)閉電加熱器303，通過(guò)循環(huán)安裝臺(tái)中的冷卻水(圖中未示出)將疊層體冷卻到約40℃，并終止抽真空過(guò)程。將這樣處理過(guò)的疊層體從疊層器中取出。由此，得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，得到了多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間周期、和實(shí)例4的電池塊的外觀尺寸。
實(shí)例5除了疊層體的制備過(guò)程外，重復(fù)實(shí)例1的過(guò)程，不使用無(wú)紡玻璃纖維部件，由于不使用無(wú)紡玻璃纖維部件，就不能期望得到由于使用無(wú)紡玻璃纖維部件而有助于在抽真空時(shí)消除疊層體中的空隙的好處，所以將在開(kāi)始第二處理步驟(即，將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)之前的第一處理步驟(即在5Torr的真空度下對(duì)疊層體抽真空的步驟)的持續(xù)時(shí)間從實(shí)例1中的5分鐘改為40分鐘。由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和實(shí)例5的電池塊的外觀尺寸。
實(shí)例6除了將在開(kāi)始第二處理步驟(即，將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)之前的第一處理步驟(即在5Torr的真空度下對(duì)疊層體抽真空的步驟)的持續(xù)時(shí)間從實(shí)例1中的5分鐘改為50分鐘外，重復(fù)實(shí)例1的過(guò)程。由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
將得到的評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和實(shí)例6的電池塊的外觀尺寸。
比較實(shí)例1除了將在開(kāi)始第二處理步驟(即，將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)之前的第一處理步驟(即在5Torr的真空度下對(duì)疊層體抽真空的步驟)的持續(xù)時(shí)間從實(shí)例1中的5分鐘改為3分鐘，重復(fù)實(shí)例1的過(guò)程。由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和比較實(shí)例1的電池塊的外觀尺寸。
比較實(shí)例2除了不僅將實(shí)例1中的在開(kāi)始第二處理步驟(即，將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)之前的第一處理步驟(即對(duì)疊層體抽真空的步驟)的5Torr真空度而且將第二處理步驟的5Torr真空度改為10Torr外，重復(fù)實(shí)例1的過(guò)程，由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
將得到的評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和比較實(shí)例2的電池塊的外觀尺寸。
比較實(shí)例3除了將在開(kāi)始第二處理步驟(即，在5Torr真空度下將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)之前的第一處理步驟(即對(duì)疊層體抽真空的步驟)的持續(xù)時(shí)間從實(shí)例2中的5分鐘改為3分鐘，重復(fù)實(shí)例2的過(guò)程，由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
將得到的評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和比較實(shí)例3的電池塊的外觀尺寸。
比較實(shí)例4除了將在開(kāi)始第二處理步驟(即，在5Torr真空度下將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)之前的第一處理步驟(即下對(duì)疊層體抽真空的步驟)的持續(xù)時(shí)間從實(shí)例3中的5分鐘改為3分鐘外，重復(fù)實(shí)例3的過(guò)程，由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
將得到的評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和比較實(shí)例4的電池塊的外觀尺寸。
比較實(shí)例5除了不僅將實(shí)例3中的在開(kāi)始第二處理步驟(即，將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)之前的第一處理步驟(即下對(duì)疊層體抽真空的步驟)的5Torr真空度而且將第二處理步驟的5Torr真空度改為10Torr外，重復(fù)實(shí)例3的過(guò)程，由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
將得到的評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和比較實(shí)例5的電池塊的外觀尺寸。
比較實(shí)例6除了使上部真空室202和下部真空室201的內(nèi)部的真空度為15Torr，直到上部真空室202的內(nèi)部的壓力恢復(fù)到大氣壓力為止，并且在上部真空室202的內(nèi)部的壓力恢復(fù)到大氣壓力后，使下部真空室201的內(nèi)部的真空度為10Torr，重復(fù)實(shí)例4的過(guò)程，由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
將得到的評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和比較實(shí)例6的電池塊的外觀尺寸。
比較實(shí)例7除了將在開(kāi)始第二處理步驟(即，在5Torr真空度下將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)之前的第一處理步驟(即對(duì)疊層體抽真空的步驟)的持續(xù)時(shí)間從實(shí)例5中的40分鐘改為3分鐘，重復(fù)實(shí)例5的過(guò)程，由此得到太陽(yáng)能電池組件。
按這種方式，制備出多個(gè)太陽(yáng)能電池組件。
使用所得太陽(yáng)能電池組件，按與實(shí)例1相同的方式來(lái)進(jìn)行評(píng)估。
將得到的評(píng)估結(jié)果列于表1中。
在表1中，還示出了在第一和第二處理步驟中的真空度、進(jìn)行第一處理步驟的時(shí)間、和比較實(shí)例7的電池塊的外觀尺寸。
表1
*1疊層體的抽真空步驟*2將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟根據(jù)表1所示結(jié)果，可以知道下面事實(shí)。即，在上述實(shí)例中得到的任何太陽(yáng)能電池組件都絕對(duì)沒(méi)有殘留氣泡且具有極好的外觀特性。
顯然對(duì)在上述實(shí)例中得到的任何太陽(yáng)能電池組件的忍耐環(huán)境溫度變化(溫度循環(huán)試驗(yàn))和忍耐環(huán)境溫度與濕度變化(溫度與濕度循環(huán)試驗(yàn))的任一評(píng)估條款的評(píng)估都是令人滿(mǎn)意的。
另一方面，顯然在上述其中第一處理步驟(即對(duì)疊層體抽真空的步驟)和第二處理步驟(即，將真空處理過(guò)的疊層體進(jìn)行加熱處理的步驟)的真空度超過(guò)5Torr的比較實(shí)例中得到的任何太陽(yáng)能電池組件其中有大量殘留氣泡還有，在第一處理步驟(即對(duì)疊層體抽真空的步驟)的持續(xù)時(shí)間少于5分鐘的情況下，顯然在溫度循環(huán)試驗(yàn)和溫度與濕度循環(huán)試驗(yàn)中，在薄膜與密封樹(shù)脂的界面出現(xiàn)直徑為數(shù)毫米的微裂片。
在上述其中第一處理步驟(即對(duì)疊層體抽真空的步驟)的持續(xù)時(shí)間為50分鐘的實(shí)例6的情況下，顯然得到的太陽(yáng)能電池組件沒(méi)有殘留氣泡和可靠性的間題。但是似乎實(shí)例6的太陽(yáng)能電池制造工藝的生產(chǎn)率并不總令人滿(mǎn)意。
現(xiàn)在，為了確保太陽(yáng)能電池組件長(zhǎng)時(shí)間室外使用的可靠性，需要其中沒(méi)有氣泡且有極好的外觀特性的太陽(yáng)能電池組件?？梢哉f(shuō)在上述實(shí)例中得到的任何太陽(yáng)能電池組件皆滿(mǎn)足這些條件。
從上述結(jié)果看出，本發(fā)明具有各種優(yōu)點(diǎn)，對(duì)此描述如下。
(1)通過(guò)將作太陽(yáng)能電池組件的疊層體進(jìn)行真空加壓處理，疊層體變成其中沒(méi)有氣泡。特別是，通過(guò)充分對(duì)疊層體抽真空，存在于疊層體空隙中的空氣充分地釋放到外面，防止疊層體中產(chǎn)生氣泡。
(2)能夠制造在諸如溫度循環(huán)試驗(yàn)、溫度與濕度循環(huán)試驗(yàn)、或類(lèi)似試驗(yàn)等可靠性試驗(yàn)中沒(méi)有表面材料與密封樹(shù)脂分離現(xiàn)象產(chǎn)生的諸如太陽(yáng)能電池組件的半導(dǎo)體器件。特別是，因?yàn)榘靼雽?dǎo)體器件的疊層體的空間的真空度為5Torr以下，所以當(dāng)疊層體的密封樹(shù)脂借助有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)時(shí)，表面材料與密封樹(shù)脂之間共價(jià)粘接的產(chǎn)生，以及密封樹(shù)脂本身的交聯(lián)都不受氧的阻礙。由此，所獲得的表面材料與密封樹(shù)脂之間的粘附性的改善，使在半導(dǎo)體器件的制造中的可靠性改善。
(3)通過(guò)將無(wú)紡玻璃纖維部件或/和無(wú)紡有機(jī)樹(shù)脂纖維部件插入作如太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體器件的疊層體中，可以使疊層體的真空加壓處理的效果得到明顯改善。即，在真空加壓處理時(shí)，這些置于疊層體中的無(wú)紡纖維部件促使存在于疊層體中的空氣釋放，正因?yàn)榇?，進(jìn)行了真空加壓處理的疊層體變得原子基團(tuán)本上沒(méi)有氣泡殘留其中。
(4)由于使用至少作半導(dǎo)體部件(或光電池部件)與表面材料之間的密封樹(shù)脂的EVA(乙烯乙烯基乙酸酯共聚物)，在沒(méi)有很大改變常規(guī)覆蓋材料的組成的情況下，仍具有前面描述的那些效果。
(5)由于交聯(lián)EVA和有機(jī)過(guò)氧化物一起用作密封樹(shù)脂，提高了密封樹(shù)脂變的耐熱特性。即，沒(méi)有由于在高溫條件下密封樹(shù)脂軟化導(dǎo)致密封樹(shù)脂在表面材料的分離、以及軟化的密封樹(shù)脂流到外面的問(wèn)題。另外，氧不防礙密封樹(shù)脂的交聯(lián)，由此，半導(dǎo)體器件(太陽(yáng)能電池組件)的可靠性因?yàn)樯厦?2)描述的原因而明顯改善。
(6)通過(guò)使用前面的單真空室系統(tǒng)，將作如太陽(yáng)能電池組件的半導(dǎo)體器件的疊層體支撐在安裝臺(tái)與撓性部件(包含硅酮橡膠部件)之間，并對(duì)安裝臺(tái)與撓性部件之間的空間抽真空，通過(guò)撓性部件對(duì)疊層體加壓，可以簡(jiǎn)化用在如太陽(yáng)能電池組件的半導(dǎo)體器件的層壓制造中的疊層器的結(jié)構(gòu)，并可令人滿(mǎn)意地降低設(shè)備的花費(fèi)。這樣就不需要為如太陽(yáng)能電池組件的半導(dǎo)體器件的批量制造進(jìn)行大的設(shè)備投資。而且，可以選用各種疊層器。另外，使用所說(shuō)單真空室系統(tǒng)時(shí)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)更明顯。即，在常規(guī)單真空室系統(tǒng)的情況下，在對(duì)疊層體抽真空的同時(shí)進(jìn)行諸如太陽(yáng)能電池組件等半導(dǎo)體器件的疊層體的加壓處理，具有和使用常規(guī)雙真空室系統(tǒng)相比疊層體空隙明顯變狹窄的問(wèn)題，由此疊層體變得具有大的抗抽空性，因此，很可能會(huì)在真空加壓處理后出現(xiàn)氣泡。但是，本發(fā)明明顯改善了這種情況。
(7)通過(guò)使用作透明表面材料的含氟聚合物薄膜，可以得到如太陽(yáng)能電池組件等半導(dǎo)體器件的具有極好耐氣候性的表面覆蓋材料。具體地，結(jié)合使用密封樹(shù)脂和含氟聚合物產(chǎn)生了極好的耐氣候性。
(8)通過(guò)使用由作含氟聚合物薄膜的由ETFE構(gòu)成的薄膜，可以得到如太陽(yáng)能電池組件等半導(dǎo)體器件的具有極好耐氣候性、透明性、和物理強(qiáng)度的表面覆蓋材料。
(9)通過(guò)使含氟聚合物薄膜具有和密封樹(shù)脂接觸的電暈放電表面，可以改善密封樹(shù)脂與含氟聚合物薄膜之間的粘附性。
現(xiàn)在，應(yīng)該說(shuō)明的是本發(fā)明的如太陽(yáng)能電池組件等半導(dǎo)體器件的制造方法不限于上述實(shí)例。在本發(fā)明的原理所限制的范圍內(nèi)，可以選擇性地修改這些實(shí)例。用在本發(fā)明中的半導(dǎo)體部件除了光電池部件外還可以包括其他諸如光電探測(cè)器和光發(fā)射部件等光電轉(zhuǎn)換部件。
而且，從上面描述可很明顯看出，本發(fā)明的包括太陽(yáng)能電池組件的半導(dǎo)體器件的制造方法包括提供包含置于表面保護(hù)部件與背面保護(hù)部件之間的半導(dǎo)體部件和密封樹(shù)脂的疊層體的步驟；將所說(shuō)疊層體在5Torr以下真空度進(jìn)行5到40分鐘抽真空的步驟；將這樣真空處理過(guò)的所說(shuō)疊層體在5Torr以下真空度條件下進(jìn)行熱加壓粘接，以及冷卻進(jìn)行過(guò)熱加壓粘接的所說(shuō)疊層體進(jìn)行接觸粘接的步驟。根據(jù)這一方法，可充分對(duì)疊層體抽真空，釋放存在于疊層體空隙中的空氣，這樣就會(huì)有效防止在疊層體中出現(xiàn)氣泡。且，在利用有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)密封樹(shù)脂的情況下，在表面保護(hù)部件與密封樹(shù)脂之間的共價(jià)結(jié)合的產(chǎn)生、以及不氧防礙密封樹(shù)脂本身的交聯(lián)。因此，可以使表面保護(hù)部件與密封樹(shù)脂之間具有極好的粘附性。另外，即使在高溫條件下使用，密封樹(shù)脂也幾乎不軟化，并因此使表面保護(hù)部件與密封樹(shù)脂的界面幾乎不會(huì)分離。由此，使半導(dǎo)體器件具有高可靠性。
權(quán)利要求
1.一種具有半導(dǎo)體部件的半導(dǎo)體器件，其特征為，所說(shuō)半導(dǎo)體器件包含一疊層體，該疊層體是通過(guò)提供含有置于表面部件與背面部件之間的所說(shuō)半導(dǎo)體部件和密封樹(shù)脂的疊層制品、將所說(shuō)疊層制品在5Torr以下真空度抽真空5到40分鐘、將這樣處理過(guò)的疊層制品在5Torr以下真空度下進(jìn)行熱加壓粘接、并冷卻進(jìn)行過(guò)熱加壓粘接的疊層制品以進(jìn)行接觸粘接而得到的。
2.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征為，疊層體具有插入其中的無(wú)紡玻璃纖維、無(wú)紡有機(jī)樹(shù)脂纖維、或這兩種纖維。
3.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征為，將密封樹(shù)脂置于半導(dǎo)體部件與表面部件之間，且密封樹(shù)脂包含乙烯乙烯基乙酸酯共聚物。
4.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征為，表面部件包含由含氟聚合物組成的透明薄膜。
5.如權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其特征為，乙烯乙烯基乙酸酯共聚物借助有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)。
6.如權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件，其特征為，含氟聚合物是乙烯-四氟乙烯共聚物。
7.如權(quán)利要求4的半導(dǎo)體器件，其特征為，含氟聚合物透明薄膜具有和密封樹(shù)脂接觸的電暈放電表面。
8.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征為，半導(dǎo)體部件是光電轉(zhuǎn)換部件。
9.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征為，半導(dǎo)體部件是光電池部件。
10.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征為，半導(dǎo)體部件是光電探測(cè)器或光發(fā)射部件。
11.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其特征為，該器件是太陽(yáng)能電池組件。
12.一種通過(guò)在減壓條件下對(duì)由置于表面部件與背面部件之間的半導(dǎo)體部件和密封樹(shù)脂構(gòu)成的層壓制品進(jìn)行熱加壓粘接來(lái)制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征為，所說(shuō)方法包含下面步驟(a)對(duì)所說(shuō)疊層制品抽真空，(b)將真空處理過(guò)的疊層制品在5Torr以下真空度下進(jìn)行熱加壓粘接，和(c)在所說(shuō)步驟(b)過(guò)程中，冷卻進(jìn)行過(guò)熱加壓粘接的疊層制品接。
13.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，疊層制品的熱加壓粘接包括將疊層制品支撐在安裝臺(tái)與撓性部件之間的步驟，以及將所說(shuō)安裝臺(tái)與所說(shuō)撓性部件之間的空間抽真空以加壓疊層制品的步驟。
14.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，疊層制品具有插入其中的無(wú)紡玻璃纖維、無(wú)紡有機(jī)樹(shù)脂纖維、或這兩種纖維。
15.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，將密封樹(shù)脂置于半導(dǎo)體部件與表面部件之間，且密封樹(shù)脂包含乙烯乙烯基乙酸酯共聚物。
16.如權(quán)利要求15的方法，其特征為，乙烯乙烯基乙酸酯共聚物借助有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)。
17.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，表面部件包含由含氟聚合物組成的透明薄膜。
18.如權(quán)利要求17的方法，其特征為，含氟聚合物是乙烯-四氟乙烯共聚物。
19.如權(quán)利要求17的方法，其特征為，含氟聚合物透明薄膜具有和密封樹(shù)脂接觸的電暈放電表面。
20.如權(quán)利要求13的方法，其特征為，撓性部件是撓性薄片。
21.如權(quán)利要求20的方法，其特征為，撓性薄片是硅酮橡膠薄片。
22.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，通過(guò)利用比疊層制品大的撓性薄片來(lái)進(jìn)行疊層制品的熱加壓粘接。
23.如權(quán)利要求13的方法，其特征為，僅在安裝臺(tái)與撓性部件之間進(jìn)行抽真空。
24.如權(quán)利要求13的方法，其特征為，僅對(duì)由在安裝臺(tái)側(cè)上的撓性部件的空間進(jìn)行抽真空。
25.如權(quán)利要求13的方法，其特征為，在撓性部件的兩側(cè)進(jìn)行抽真空，且疊層制品的熱加壓粘接包括增加與安裝臺(tái)相對(duì)的撓性部件的壓力的步驟。
26.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，半導(dǎo)體部件是光電轉(zhuǎn)換部件。
27.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，半導(dǎo)體部件是光電池部件。
28.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，半導(dǎo)體部件是光電探測(cè)器或光發(fā)射部件。
29.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，半導(dǎo)體器件是太陽(yáng)能電池組件。
30.如權(quán)利要求12的方法，其特征為，在步驟(a)中的真空處理進(jìn)行5到40分鐘。
31.如權(quán)利要求12的方法，包括在步驟(a)的真空處理后，在5Torr以下的真空度下，對(duì)疊層制品進(jìn)行5到40分鐘抽真空的步驟。
全文摘要
一種具有半導(dǎo)體部件的半導(dǎo)體器件，其特征為，所說(shuō)半導(dǎo)體器件包含一疊層體，該疊層體是通過(guò)提供包括置于表面部件與背面部件之間的所說(shuō)半導(dǎo)體部件和密封樹(shù)脂的疊層制品、將所說(shuō)疊層制品在5Torr以下真空度抽真空5到40分鐘、將這樣處理過(guò)的疊層制品在5Torr以下真空度下進(jìn)行熱加壓粘接、并冷卻進(jìn)行過(guò)熱加壓粘接的疊層制品以進(jìn)行接觸粘接而得到的。以及制造半導(dǎo)體器件的方法。在該半導(dǎo)體器件中沒(méi)有氣泡產(chǎn)生。
文檔編號(hào)H01L31/042GK1146077SQ9611225
公開(kāi)日1997年3月26日 申請(qǐng)日期1996年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月19日
發(fā)明者片岡一郎, 森隆弘, 山田聰, 鹽塚秀則, 小森綾子 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社