薄膜光伏太陽(yáng)能電池的互連件及其制造方法
【專利說(shuō)明】薄膜光伏太陽(yáng)能電池的互連件及其制造方法
[0001]優(yōu)先權(quán)和交叉引用
[0002]無(wú)
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體涉及太陽(yáng)能電池，更具體地，涉及太陽(yáng)能電池的互連結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0004]本發(fā)明涉及薄膜光伏太陽(yáng)能電池以及制造太陽(yáng)能電池的方法。太陽(yáng)能電池是通過(guò)光伏(PV)效應(yīng)由太陽(yáng)光產(chǎn)生電流的電子器件。薄膜太陽(yáng)能電池具有沉積在襯底上的一層或多層PV材料薄膜。PV材料的薄膜厚度可以是納米級(jí)或微米級(jí)。
[0005]用作太陽(yáng)能電池中的吸收層的薄膜PV材料的實(shí)例包括銅銦鎵硒(CIGS)和碲化鎘。吸收層吸收光以轉(zhuǎn)化為電流。太陽(yáng)能電池包括正面接觸層和背面接觸層以輔助光捕捉和光電流提取并且為太陽(yáng)能電池提供電接觸。正面接觸層通常包括透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層。TCO層將光傳輸至吸收層并且在TCO層的平面內(nèi)傳導(dǎo)電流。
[0006]在一些系統(tǒng)中，多個(gè)太陽(yáng)能電池彼此鄰近布置并且串聯(lián)連接。每個(gè)太陽(yáng)能電池均包括用于將電荷載流子從太陽(yáng)能電池的正面接觸層傳輸?shù)酵黄矫嫔系南乱粋€(gè)鄰近的太陽(yáng)能電池的背面接觸層的互連結(jié)構(gòu)。Pl劃線將鄰近的第一和第二太陽(yáng)能電池的背面接觸層分隔開(kāi)。P2劃線穿透第一太陽(yáng)能電池的吸收層并且填充有TCO材料以連接第一太陽(yáng)能電池的正面接觸層和第二太陽(yáng)能電池的背面接觸層。P3劃線將第一和第二太陽(yáng)能電池的各自的吸收層和正面接觸層分隔開(kāi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種太陽(yáng)能電池，包括:第一背面接觸層；第一吸收層，位于第一背面接觸層的上方，第一吸收層具有穿過(guò)其中的劃線；第一正面接觸層，位于第一吸收層的上方；以及第一導(dǎo)電材料，位于第一正面接觸層的一部分的上方，第一導(dǎo)電材料延伸穿過(guò)劃線并且連接至第二太陽(yáng)能電池的第二背面接觸層。
[0008]優(yōu)選地，該劃線具有第二部分，第二部分將第一吸收層和第一正面接觸層與第二太陽(yáng)能電池的第二吸收層和第二正面接觸層分別隔離。
[0009]優(yōu)選地，第一導(dǎo)電材料包括覆蓋第一正面接觸層的一部分的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料。
[0010]優(yōu)選地，TCO材料是高摻雜的。
[0011]優(yōu)選地，第一導(dǎo)電材料包括覆蓋正面接觸層的一部分的金屬材料。
[0012]優(yōu)選地，太陽(yáng)能電池具有收集區(qū)和互連區(qū)；以及第一導(dǎo)電材料具有位于收集區(qū)的主體之上的至少一個(gè)開(kāi)口。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種太陽(yáng)能電池，包括:第一背面接觸層；第一吸收層，位于第一背面接觸層的上方，第一吸收層具有延伸穿過(guò)其中的單條劃線；第一正面接觸層，位于第一吸收層的上方；以及第一導(dǎo)電層，位于第一正面接觸層的一部分上，第一導(dǎo)電層包括延伸穿過(guò)單條劃線的第一部分并且連接至第二太陽(yáng)能電池的第二背面接觸層的材料。
[0014]優(yōu)選地，單條劃線具有第二部分，第二部分將第一吸收層和第一正面接觸層與第二太陽(yáng)能電池的第二吸收層和第二正面接觸層分別隔離。
[0015]優(yōu)選地，第一背面接觸層具有穿過(guò)其中的Pl劃線，Pl劃線將第一背面接觸層與第二太陽(yáng)能電池的第二背面接觸層分隔開(kāi)；以及單條劃線的第一部分介于Pi劃線和單條劃線的第二部分之間。
[0016]優(yōu)選地，單條劃線的第一部分和第二部分彼此鄰近。
[0017]優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層包括覆蓋第一正面接觸層的一部分的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)網(wǎng)格。
[0018]優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層包括覆蓋正面接觸層的一部分的金屬網(wǎng)格。
[0019]優(yōu)選地，太陽(yáng)能電池具有六邊形形狀。
[0020]優(yōu)選地，該太陽(yáng)能電池還包括:介于第一吸收層和第一正面接觸層之間的第一緩沖層，其中，單條劃線穿過(guò)第一緩沖層，并且單條劃線的第二部分將第一緩沖層與第二太陽(yáng)能電池的第二緩沖層隔離。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造太陽(yáng)能電池的方法，包括:在太陽(yáng)能電池的第一背面接觸層的上方形成第一吸收層；在形成穿過(guò)第一吸收層的任何劃線之前，在第一吸收層的上方形成第一正面接觸層；形成穿過(guò)第一吸收層的劃線；以及施加延伸穿過(guò)劃線并且將第一正面接觸層連接至第二太陽(yáng)能電池的第二背面接觸層的導(dǎo)電材料。
[0022]優(yōu)選地，導(dǎo)電材料位于該劃線的第一部分中，并且該劃線具有將第一吸收層和第一正面接觸層與第二太陽(yáng)能電池的第二吸收層和第二正面接觸層分別隔離的第二部分。
[0023]優(yōu)選地，該方法還包括:在該劃線的第一部分中施加導(dǎo)電材料之前，在劃線的第二部分的上方施加掩模。
[0024]優(yōu)選地，施加導(dǎo)電材料的步驟包括在正面接觸層的第二部分的上方施加金屬網(wǎng)格，金屬網(wǎng)格包括延伸穿過(guò)劃線的一部分。
[0025]優(yōu)選地，施加導(dǎo)電材料的步驟包括在正面接觸層的第二部分的上方提供摻雜的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)，摻雜的TCO包括延伸穿過(guò)劃線的一部分。
[0026]優(yōu)選地，該方法僅形成穿過(guò)第一吸收層的單條劃線。
【附圖說(shuō)明】
[0027]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)的描述可以最佳理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注意的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，無(wú)需按比例繪制各種部件。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0028]圖1A是根據(jù)一些實(shí)施例的太陽(yáng)能組件的平面圖。
[0029]圖1B是圖1A的局部放大圖。
[0030]圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的沿著圖1A的剖面線2-2截取的圖1A中示出的一個(gè)太陽(yáng)能電池的互連結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0031]圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的另一個(gè)太陽(yáng)能組件的平面圖。
[0032]圖4是根據(jù)一些實(shí)施例的另一個(gè)太陽(yáng)能組件的平面圖。
[0033]圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的制造如圖1、圖3或圖4中任一所示的太陽(yáng)能電池的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下公開(kāi)提供了許多不同實(shí)施例或?qū)嵗?，用于?shí)現(xiàn)主題的不同特征。下面描述了部件和布置的特定實(shí)例以簡(jiǎn)化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例并且不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接觸的方式形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可以在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考符號(hào)和/或字符。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0035]此外，為了便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”以及“上部”等的空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，以描述如圖中所示的一個(gè)元件或部件與另一(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除圖中所示的方位之外，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并且在此使用的空間相對(duì)描述符可以同樣地進(jìn)行相應(yīng)地解釋。
[0036]太陽(yáng)能組件的開(kāi)路電壓(Voc)取決于該太陽(yáng)能組件內(nèi)串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池的數(shù)量。一些太陽(yáng)能組件包括串聯(lián)連接的100個(gè)至150個(gè)太陽(yáng)能電池。薄膜太陽(yáng)能組件能夠提供高組件Voc，諸如面積約Im2的太陽(yáng)能組件的Voc電壓為60V至120V，短路電流(Jsc)為3安培至4安培。但是，處理太陽(yáng)能組件(例如，反相器)的電流的一些器件對(duì)其能接受的電流的電壓設(shè)置了限制。例如，一些反相器能夠接受由10個(gè)太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的3安培至4安培的電流。如果能夠使用具有較低Voc的太陽(yáng)能電池，則較少數(shù)量的反相器能夠處理較多數(shù)量的太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的功率。
[0037]并且，互連結(jié)構(gòu)的面積對(duì)發(fā)電沒(méi)有幫助。在一些具有100個(gè)至150個(gè)太陽(yáng)能電池的薄膜太陽(yáng)能組件中，100個(gè)至150個(gè)互連結(jié)構(gòu)的總長(zhǎng)度是4mm至10mm。因此,太陽(yáng)能電池之間的串聯(lián)互連件導(dǎo)致收集區(qū)減小3%至5%。
[0038]本發(fā)明描述了一種太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)將太陽(yáng)能電池總面積的很大一部分分配用于收集，而將太陽(yáng)能電池總面積的一小部分分配用于太陽(yáng)能組件中的太陽(yáng)能電池之間的互連，