專利名稱：太陽能電池設備的制作方法
技術領域：
本公開涉及一種太陽能電池設備。
背景技術：
當前增長的能量需求，促進了能夠將太陽能轉化為電能的太陽能電池的研制。具體地，已廣泛使用銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池，該太陽能電池是具有襯底結構的Pn異質結器件，其中所述襯底結構由玻璃襯底、金屬后電極層、ρ型CIGS光吸收層、高阻緩沖層以及η型窗口層?，F(xiàn)在正在進行很多用于提高這種太陽能電池的性能的研究。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明提供一種太陽能電池設備，該太陽能電池設備通過減小電池的偏差和每個電池的位置偏差、提高電池的電特性以及增加有源區(qū)面積而具有提高的光電轉換效率。技術方案在一個實施例中，太陽能電池設備包括襯底；設置在所述襯底上的第一電池；以及設置在所述襯底上圍繞所述第一電池的第二電池。在另一個實施例中，太陽能電池設備，包括襯底；后電極層，該后電極層設置在所述襯底上并且包括圍繞所述襯底的中心延伸的第一槽；光吸收層，該光吸收層設置在所述后電極層上并且包括圍繞所述襯底的中心延伸的第二槽；以及窗口層，該窗口層設置在所述后電極層上并且包括圍繞所述襯底的中心延伸的第三槽。有益效果如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池設備中，第二電池環(huán)繞第一電池。就是說， 在根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池設備中，當俯視時，所述電池順序地環(huán)繞襯底的中心。因此，太陽光激發(fā)的電子可以從太陽能電池設備的中心區(qū)域移動到外部區(qū)域或者從太陽能電池設備的外部區(qū)域移動到中心區(qū)域。就是說，由于電子從太陽能電池設備的中心區(qū)域移動到外部區(qū)域，因此與電子從一端移動到另一端的太陽能電池設備相比，電子可以沿較短的通道移動。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以降低諸如電阻損耗的損耗。結果，太陽能電池設備可以更有效地發(fā)電。此外，由于過程條件差異，諸如襯底的中心和外部區(qū)域之間的過程溫度差，因此太陽能電池設備的層厚度會變化。例如，從太陽能電池設備的中心區(qū)域到外部區(qū)域，層的厚度可以減小。就是說，從太陽能電池設備的中心區(qū)域到外部區(qū)域，太陽能電池設備的層的特性
會變化。然而，在本發(fā)明的太陽能電池設備中，電池順序地環(huán)繞襯底的中心。因此，每個電池的特性是一致的。就是說，由于每個電池可以在襯底上與襯底中心相距恒定距離地延伸，因此，每個電池的諸如厚度的特性不會根據(jù)位置改變。此外，通過調節(jié)電池面積可以補償電池之間諸如厚度差的特性差異。就是說，具有相對低的單位面積輸出功率的外部電池可以具有相對大的面積，而具有相對高的單位面積輸出功率的內部電池可以具有相對小的面積。以此方式，可以補償電池之間的特性差異。由于可以如上所述地降低電池的特性變化，因此太陽能電池設備的總輸出功率可以是穩(wěn)定的。此外，太陽能電池設備可以具有圓板形狀。因此通過邊緣去除過程可以減小太陽能電池設備的非有源區(qū)的面積。就是說，根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池設備相比矩形形狀的太陽能電池設備具有更小的非有源區(qū)。因此，可以提高本發(fā)明的太陽能電池設備的光電轉換效率。


圖1是圖示根據(jù)第一實施例的太陽能電池設備的平面圖；圖2是沿圖1的A-A，線截取的剖視圖；圖3是沿圖1的B-B，線截取的剖視圖；圖4是沿圖1的C-C’線截取的剖視圖；圖5是圖示根據(jù)第二實施例的太陽能電池設備的平面圖；圖6是沿圖5的D-D，線截取的剖視圖；圖7是沿圖5的E-E，線截取的剖視圖；圖8是圖示根據(jù)第三實施例的太陽能電池設備的平面圖；圖9是沿圖8的F-F，線截取的剖視圖；圖10是沿圖8的G-G，線截取的剖視圖；圖11至13是說明第三實施例的太陽能電池設備的制造方法的視圖；圖14是圖示根據(jù)第四實施例的太陽能電池設備的剖視圖；圖15至17是說明根據(jù)第四實施例的太陽能電池設備的制造方法的視圖。
具體實施例方式在實施例的描述中，應該理解，當襯底、層、膜、或電極被表述為在其它襯底、層、 膜、或電極“上/下”時，它可以直接在另一襯底、層、膜、或電極上，或者可以存在一個或多個中間襯底、層、膜、或電極。此外，基于附圖可以確定每個元件的“上”和“下”。另外，為了圖示清楚，在附圖中可以夸大元件尺寸，并且每個元件的尺寸不完全反映實際尺寸。圖1是圖示根據(jù)第一實施例的太陽能電池設備的平面圖。圖2是沿圖1的A-A’ 線截取的剖視圖。圖3是沿圖1的B-B’線截取的剖視圖。圖4是沿圖1的C-C’線截取的剖視圖。參照圖1至4，第一實施例的太陽能電池設備包括支撐襯底100、多個電池(Cl、 C2...)、第一母線(bus bar) 710 和第二母線 720。支撐襯底100支撐電池(C1、C2...)、第一母線710和第二母線720。支撐襯底100 具有板形形狀。詳細地，支撐襯底100可以具有圓形或橢圓形板形形狀。
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支撐襯底100可以是玻璃襯底、塑料襯底或金屬襯底。更詳細地，支撐襯底100可以是鈉鈣玻璃襯底。電池(C1、C2...)設置在支撐襯底100上。當俯視時電池(C1、C2...)中的一個設置在支撐襯底100的中心區(qū)域。其它電池(C1、C2...)順序地環(huán)繞中心電池Cl。電池(C1、C2...)可以是第一電池Cl、第二電池C2、第三電池C3和第四電池C4。第一電池Cl設置在支撐襯底100的中心區(qū)域。更詳細地，第一電池Cl設置在與支撐襯底100的中心相對應的位置。第一電池Cl可以像島一樣設置在支撐襯底100上。此夕卜，第一電池Cl可以具有圓形或橢圓形形狀。第二電池C2環(huán)繞第一電池Cl。第二電池C2設置在支撐襯底100上圍繞第一電池 Cl。就是說，第二電池C2設置第一電池Cl外側。當俯視時，第二電池C2具有部分開口的環(huán)形形狀。第二電池C2可以沿第一電池Cl的外側延伸。詳細地，第二電池C2可以沿第一電池Cl的外側延伸，使得支撐襯底100的中心到第二電池C2的距離恒定。第三電池C3環(huán)繞第二電池C2。就是說，第三電池C3設置在支撐襯底100上圍繞第二電池C2。第三電池C3設置第二電池C2外側。當俯視時，第三電池C3具有部分開口的環(huán)形形狀。第三電池C3可以沿第二電池C2的外側延伸。詳細地，第三電池C3可以沿第二電池C2的外側延伸，使得支撐襯底100的中心到第三電池C3的距離恒定。第四電池C4環(huán)繞第三電池C3。就是說，第四電池C4設置在支撐襯底100上圍繞第三電池C3。第四電池C4設置第三電池C3外側。第四電池C4是最外側的電池。就是說， 第四電池C4設置在支撐襯底100的外側。當俯視時，第四電池C4具有開口的環(huán)形形狀。第四電池C4沿第三電池C3的外側延伸。詳細地，第四電池C4可以沿第三電池C3的外側延伸，使得支撐襯底100的中心到第四電池C4的距離恒定。以此方式將第一電池Cl至第四電池C4順序地布置在支撐襯底100的中心至外側。第二電池C2至第四電池C4順序地環(huán)繞第一電池Cl。第一電池Cl至第四電池C4中的相鄰電池串聯(lián)連接。電池(Cl、C2...)的面積可以彼此對應。就是說，電池(Cl、C2...)的面積可以基本相等。或者，電池(C1、C2...)中的外部電池的面積可以大于電池(C1、C2...)的內部電池的面積。例如，第一電池Cl至第四電池C4的面積可以相等或者可以按Cl、C2、C3和C4的
順序增加。在圖1中，圖示了第一電池Cl至第四電池C4。然而，可以在支撐襯底100上設置更多電池(C1、C2...)。電池(Cl、C2...)中的每個包括順序地層疊在支撐襯底100上的后電極、光吸收
部、緩沖區(qū)、高阻緩沖區(qū)和窗口。如圖1和2所示，第二電池C2至第四電池C4包括露出支撐襯底100的上表面的開口區(qū)域OR。通過部分移除第二電池C2至第四電池C4可以形成該開口區(qū)域OR。開口區(qū)域OR的寬度大于第一母線710的寬度。開口區(qū)域OR從第一電池Cl延伸到支撐襯底100的外部邊緣。參照圖1、2和4，第一母線710布置在支撐襯底100上。第一母線710布置在開口區(qū)域OR中。第一母線710從第一電池Cl延伸到支撐襯底100的外側。第一母線710與第一電池Cl連接。詳細地，第一母線710與第一電池Cl的窗口 601連接。更詳細地，第一母線710與第一電池Cl的窗口 601直接接觸。第二母線720設置在支撐襯底100上。第二母線720與第四電池C4連接。詳細地，第二母線720與第四電池C4的窗口 604連接。更詳細地，第二母線720與第四電池C4 的窗口 604直接接觸。就是說，第二母線720與最外側電池連接。第二母線720沿支撐襯底100的外部邊緣延伸。就是說，第二母線720與支撐襯底100的外部邊緣相對應。第二母線720環(huán)繞第一電池Cl至第三電池C3。就是說，第二母線720沿第三電池 C3的外側延伸。第一母線710和第二母線720可以由諸如銅或銀的材料形成。如圖2至4所示，實施例的太陽電池設備具有由多個層200至600構成的多層結構。詳細地，實施例的太陽能電池設備包括后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500、窗口層600和連接電極605。后電極層200布置在支撐襯底100上。后電極層200是由諸如鉬(Mo)的材料形成的導電層。后電極層200包括多個第一槽Pl。第一槽Pl將后電極層200劃分為多個后電極 200。后電極200構成電池(Cl、C2···)。第一槽Pl繞支撐襯底100的中心延伸。第一槽Pl環(huán)繞支撐襯底100的中心，使得第一槽Pi與支撐襯底100的中心隔開預定間隔。詳細地，第一槽Pl中的每個都繞支撐襯底100的中心延伸并與支撐襯底100的中心相距恒定距離。例如，第一槽Pl的數(shù)量可以是三個，并且第一槽Pl到支撐襯底100的中心距離不同。就是說，第一槽Pl中的一個最靠近支撐襯底100的中心并且繞支撐襯底100的該中心延伸。第一槽Pi中的另一個圍繞該最靠近的一個第一槽Pi延伸。光吸收層300設置在后電極層200上。光吸收層300可以是CuInGaSe(CIGS)光吸收層。緩沖層400設置在光吸收層300上。例如，緩沖層400可以由硫化鎘形成。高阻緩沖層500設置在緩沖層400上。例如，高阻緩沖層500可以由未摻雜的氧化鋅形成。第二槽P2形成在光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500中。第二槽P2分別靠近第一槽P1。同樣地，第二槽P2繞支撐襯底100的中心延伸。例如，第二槽P2的數(shù)量可以是三個，并且第二槽P2到支撐襯底100的中心距離不同。第二槽P2將光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500劃分為多個光吸收部、多個緩沖區(qū)和多個高阻緩沖區(qū)。窗口層600設置在高阻緩沖層500上。例如，窗口層600可以由摻雜鋁的氧化鋅形成。第三槽P3形成在窗口層600中并且靠近第一槽Pl。第三凹槽P3將窗口層600劃分為多個窗口。同樣地，第三槽P3繞支撐襯底100的中心延伸。例如，第三槽P3的數(shù)量可以是三個，并且第三槽P3到支撐襯底100的中心距離不同。連接電極605連接窗口層600和后電極層200。詳細地，連接電極605從窗口層 600延伸到后電極層200。連接電極605設置在第二槽P2中。連接電極605形成閉環(huán)。第一槽P1、第二槽P2和第三槽P3將電池(C1、C2···)分開。在實施例的太陽能電池設備中，電荷可以從中心區(qū)域移動到外部區(qū)域或者從外部區(qū)域移動到中心區(qū)域。就是說，太陽光產(chǎn)生的電流可以從第一電池Cl流到第四電池C4或從第四電池C4流到第一電池Cl。就是說，由于電流在太陽能電池設備的中心和外部區(qū)域之間流動，因此縮短了電子的通道。換言之，與電子從一端移動到另一端的其它太陽能電池設備相比，在本實施例的太陽能電池中電子可以沿相對短的通道移動。由于在本實施例的太陽能電池中電子可以沿短通道移動，因此可以降低諸如電阻損耗的損耗。因此，本實施例的太陽能電池可以更有效地發(fā)電。由于過程條件變化，諸如支撐襯底100的中心和外部區(qū)域之間的過程溫度差，因此后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500、窗口層600的厚度可以變化。例如，從支撐襯底100的中心區(qū)域到外部區(qū)域，層200至600的厚度可以減小。就是說，層200至600的特性可以根據(jù)從支撐襯底100的中心的距離而變化。然而，由于圍繞支撐襯底100順序地布置電池(C1、C2...)，因此電池(C1、C2. · ·) 中的每個的特性可以是一致的。例如，根據(jù)位置，第一電池Cl可以在近似恒定的條件下形成。此外，根據(jù)位置，第二電池C2可以在近似恒定的條件下形成。就是說，根據(jù)位置，電池(Cl、C2...)中的每個可以具有近似一致的厚度。此外，由電池(C1、C2...)的厚度差所導致的電池(C1、C2...)特性差異可以由電池(C1、C2...)的面積補償。例如，第一電池Cl可以具有高的單位面積輸出功率，并且第四電池C4可以具有相對低的單位面積輸出功率。在此情形中，可以將第一電池Cl設置為具有相對小的面積，而將第四電池C4設置為具有相對大的面積。以此方式，可以將第一電池Cl和第四電池C4的輸出功率設置為相等。就是說，可以補償電池(C1、C2...)之間的輸出功率差異。由于可以以此方式降低電池(Cl、C2...)的特性變化，因此本實施例的太陽能電池設備的總輸出功率可以是穩(wěn)定的。太陽能電池設備可以具有圓板形狀。因此通過邊緣去除過程可以減小太陽能電池設備的非有源區(qū)的面積。因此，可以提高本實施例的太陽能電池設備的光電轉換效率。圖5是圖示根據(jù)第二實施例的太陽能電池設備的平面圖。圖6是沿圖5的D-D’線截取的剖視圖。圖7是沿圖5的E-E’線截取的剖視圖。在本實施例的以下描述中，將參照第一實施例的以上描述來額外描述絕緣件。除了改進部件之外，第一實施例的以上描述可以合并在本實施例的以下描述中。參照圖5至7，第二電池C2至第四電池C4不包括開口區(qū)域。因此，當俯視時，第二電池C2至第四電池C4具有環(huán)形形狀。就是說，第二電池C2 至第四電池C4具有閉環(huán)形狀。詳細地，第二電池C2完全環(huán)繞第一電池Cl，第三電池C3完全環(huán)繞第二電池C2。第四電池C4完全環(huán)繞第三電池C3。絕緣件800設置在第一母線710和第一電池Cl至第四電池C4之間。絕緣件800 具有與第一母線710的形狀相對應的形狀。絕緣件800從第一電池Cl向外延伸。絕緣件800使第一母線710與第二電池C2至第四電池C4絕緣。例如，絕緣件800 可以由聚合樹脂形成。例如，絕緣膠帶可以用作絕緣件800。本實施例的太陽能電池不包括通過部分移除電池(C1、C2...)而形成的開口區(qū)域。替代地，太陽能電池設備包括絕緣件800，因此太陽能電池設備可以具有較大的用于將太陽光轉化為電的有源區(qū)。在太陽能電池設備包括開口區(qū)域的情形中，需要充分擴寬開口區(qū)域，以使第一母線與電池隔開。就是說，為了防止第一母線和電池之間短路，需要足夠的空間。然而，由于電池(Cl、C2...)因絕緣件800而與第一母線710豎直地隔開，因此不會減小本實施例的太陽能電池設備的有源區(qū)。因此，本實施例的太陽能電池設備可以具有提高的光電轉換效率。圖8是圖示根據(jù)第三實施例的太陽能電池設備的平面圖。圖9是沿圖8的F-F’ 線截取的剖視圖。圖10是沿圖8的G-G’線截取的剖視圖?，F(xiàn)在將參照前述實施例的描述來說明第三實施例。除了改進部件之外，前述實施例的描述可以合并在第三實施例的以下描述中。參照圖8至10，第三實施例的太陽能電池設備包括支撐襯底100、多個電池(Cl、 C2...)、第一母線710和第二母線720。支撐襯底100支撐電池(C1、C2...)、第一母線(bus bar) 710和第二母線720。支撐襯底100具有板形形狀。詳細地，支撐襯底100可以具有圓形或橢圓形板形形狀。支撐襯底100可以是玻璃襯底、塑料襯底或金屬襯底。更詳細地，支撐襯底100可以是鈉鈣玻璃襯底。在支撐襯底100中形成通孔。通孔101穿過支撐襯底100而形成。通孔101形成在支撐襯底100的中心區(qū)域。詳細地，通孔101可以穿過支撐襯底100的中心而形成。電池(Cl、C2...)設置在支撐襯底100上。當俯視時，電池(Cl、C2...)環(huán)繞通孔 101。詳細地，電池(Cl、C2. · ·)順序地環(huán)繞通孔101。電池(C1、C2...)可以是第一電池Cl、第二電池C2、第三電池C3和第四電池C4。第一電池Cl環(huán)繞通孔101。第一電池Cl設置在支撐襯底100上并圍繞通孔101。 第一電池Cl設置在支撐襯底100的中心區(qū)域。此外，第一電池Cl可以具有圓形或橢圓形形狀。第二電池C2環(huán)繞第一電池Cl。第二電池C2設置在支撐襯底100上圍繞第一電池Cl。就是說，第二電池C2設置第一電池Cl外側。當俯視時，第二電池C2具有環(huán)形形狀。 第二電池C2具有閉環(huán)形狀。第三電池C3環(huán)繞第二電池C2。就是說，第三電池C3設置在支撐襯底100上圍繞第二電池C2。就是說，第三電池C3設置第二電池C2外側。當俯視時，第三電池C3具有環(huán)形形狀。第三電池C3具有閉環(huán)形狀。第四電池C4環(huán)繞第三電池C3。就是說，第四電池C4設置在支撐襯底100上圍繞第三電池C3。第四電池C4設置第三電池C3外側。第四電池C4是最外側的電池。就是說， 第四電池C4設置在支撐襯底100的外側。當俯視時，第四電池C4具有環(huán)形形狀。第四電池C4具有閉環(huán)形狀。以此方式將第一電池Cl至第四電池C4順序地布置在支撐襯底100的中心至外側，以順序地環(huán)繞通孔101。第一電池Cl至第四電池C4中的相鄰電池串聯(lián)連接。電池(Cl、C2...)的面積可以彼此對應。就是說，電池(Cl、C2...)的面積可以基本相等?；蛘?，電池(C1、C2...)中的外部電池的面積可以大于電池(C1、C2...)中的內部電池的面積。例如，第一電池Cl至第四電池C4的面積可以相等或者可以按Cl、C2、C3和C4的
順序增加。在圖8中，圖示了第一電池Cl至第四電池C4。然而，可以在支撐襯底100上設置更多電池(C1、C2...)。電池(Cl、C2...)中的每個包括順序地層疊在支撐襯底100上的后電極、光吸收
部、緩沖區(qū)、高阻緩沖區(qū)和窗口。第一母線710設置在支撐襯底100下。第一母線710與第一電池Cl連接。詳細地，第一母線710與第一電池Cl的后電極210連接第一母線710通過設置在通孔101內表面上的連接電極201與第一電池Cl連接。連接電極201從第一電池Cl的后電極210延伸出。連接電極201和第一電池Cl 的后電極210形成為一體。連接電極201可以設置在通孔101的整個內表面上。第一母線710的一部分設置在通孔101內并且與連接電極201直接接觸。第一母線710從通孔101延伸到支撐襯底100的外側。第二母線720設置在支撐襯底100上。第二母線720與第四電池C4連接。詳細地，第二母線720與第四電池C4的窗口 640連接。更詳細地，第二母線720與第四電池C4 的窗口 640直接接觸。就是說，第二母線720與最外側電池C4連接。第二母線720沿支撐襯底100的外部邊緣延伸。就是說，第二母線720與支撐襯底100的外部邊緣相對應。第二母線具有閉環(huán)形狀。就是說，第二母線具有環(huán)形形狀。第一母線710和第二母線720可以由諸如銅或銀的材料形成。如圖9至10所示，第三實施例的太陽能電池設備具有由多個層200至600構成的多層結構。詳細地，第三實施例的太陽能電池設備包括后電極層200、光吸收層300、緩沖層 400、高阻緩沖層500、窗口層600和連接電極605。后電極層200布置在支撐襯底100上。后電極層200是由諸如鉬(Mo)的材料形成的導電層。
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后電極層200包括多個第一槽Pl。第一槽Pl將后電極層200劃分為多個后電極 200。后電極200構成電池(Cl、C2···)。第一槽Pl圍繞通孔101延伸。第一槽Pl環(huán)繞通孔101，使得第一槽Pl與通孔101 隔開預定間隔。詳細地，第一槽Pi中的每個都圍繞通孔101延伸并與通孔101相距恒定距罔。當俯視時，第一槽Pl具有環(huán)形形狀。當俯視時，第一電池Cl具有環(huán)形形狀。例如，第一槽Pl的數(shù)量可以是三個，并且第一槽Pl到通孔101的距離不同。第一槽Pl中的一個最靠近通孔101。第一槽Pl中的另一個圍繞最靠近通孔101 的第一槽Pl。光吸收層300設置在后電極層200上。光吸收層300可以是CIGS光吸收層。緩沖層400設置在光吸收層300上。例如，緩沖層400可以由硫化鎘形成。高阻緩沖層500設置在緩沖層400上。例如，高阻緩沖層500可以由未摻雜的氧化鋅形成。第二槽P2形成在光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500中。第二槽P2分別靠近第一槽Pl。同樣地，第二槽P2圍繞通孔101延伸。當俯視時，第二槽P2具有環(huán)形形狀，即，閉環(huán)形狀。例如，第二槽P2的數(shù)量可以是三個，并且第二槽P2到通孔101的距離不同。第二槽P2將光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500劃分為多個光吸收部、多個緩沖區(qū)和多個高阻緩沖區(qū)。窗口層600設置在高阻緩沖層500上。例如，窗口層600可以由摻雜鋁的氧化鋅形成。第三槽P3形成在窗口層600中并且靠近第一槽Pl。第三凹槽P3將窗口層600劃分為多個窗口。當俯視時，第三槽P3具有環(huán)形形狀，S卩，閉環(huán)形狀。例如，第三槽P3的數(shù)量可以是三個，并且第三槽P3到通孔101的距離不同。連接電極605連接窗口層600和后電極層200。詳細地，連接電極605從窗口層 600延伸到后電極層200。連接電極605設置在第二槽P2中。連接電極605形成閉環(huán)。第一槽P1、第二槽P2和第三槽P3將電池(C1、C2...)分開。連接電極201與后電極層200連接。詳細地，連接電極201從后電極層200延伸
出ο第一母線710通過連接電極201與后電極層200連接。第二母線720設置在窗口層600上。就是說，第二母線720與窗口層600之間連接。在本實施例的太陽能電池設備中，電荷可以從中心區(qū)域移動到外部區(qū)域或者從外部區(qū)域移動到中心區(qū)域。就是說，太陽光產(chǎn)生的電流可以從第一電池Cl流到第四電池C4 或從第四電池C4流到第一電池Cl。就是說，由于電流在太陽能電池設備的中心和外部區(qū)域之間流動，因此縮短了電子的通道。換言之，與電子從一端移動到另一端的其它太陽能電池設備相比，在本實施例的太陽能電池中電子可以沿相對短的通道移動。
由于在本實施例的太陽能電池中電子可以沿短通道移動，因此可以降低諸如電阻損耗的損耗。因此，本實施例的太陽能電池可以更有效地產(chǎn)生電。此外，由于在支撐襯底100的中心區(qū)域形成通孔101，因此當形成后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500和窗口層600時，可以通過通孔101散熱。因此，當制造本實施例的太陽能電池設備時，可以減小過程溫度變化。由于過程條件變化，諸如支撐襯底100的中心和外部區(qū)域之間的過程溫度差，因此后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500、窗口層600的厚度可以變化。例如，從支撐襯底100的中心區(qū)域到外部區(qū)域，層200至600的厚度可以減小。就是說，隨著遠離通孔101，層200至600的特性可以變化。然而，由于圍繞通孔101順序地設置電池(C1、C2...)，因此每個電池(C1、C2...) 的特性可以是一致的。例如，根據(jù)位置，第一電池Cl可以在近似恒定的條件下形成。此外， 根據(jù)位置，第二電池C2可以在近似恒定的條件下形成。就是說，根據(jù)位置，電池(C1、C2...)中的每個可以具有近似一致的厚度。此外，由電池(C1、C2. · ·)的厚度差所導致的電池(C1、C2. · ·)特性差異可以由電池(C1、C2...)的面積補償。例如，第一電池Cl可以具有高的單位面積輸出功率，并且第四電池C4可以具有相對低的單位面積輸出功率。在此情形中，可以將第一電池Cl設置為具有相對小的面積，而將第四電池C4設置為具有相對大的面積。以此方式，可以將第一電池Cl和第四電池C4的輸出功率設置為相寸。就是說，可以補償電池(C1、C2...)之間的輸出功率差異。由于可以以此方式降低電池(Cl、C2...)的特性變化，因此本實施例的太陽能電池設備的總輸出功率可以是穩(wěn)定的。太陽能電池設備可以具有圓板形狀。因此通過邊緣去除過程可以減小太陽能電池設備的非有源區(qū)的面積。因此，可以提高本實施例的太陽能電池設備的光電轉換效率。圖11至13是說明第三實施例的太陽能電池設備的制造方法的視圖。將參照前述實施例的描述來說明該方法。就是說，除了不同部件之外，可以將前述實施例的描述合并到方法的以下描述中。參照圖11，在形成有通孔101的支撐襯底100上形成后電極層200和連接電極 201。通過利用濺射或蒸發(fā)過程沉積鉬來形成后電極層200和連接電極201。在此情形中，鉬沉積在通孔101的內表面上。就是說，連接電極201由沉積在通孔 101內表面上的鉬形成。連接電極201可以沉積在通孔101的整個內表面上。由于通孔101，可以減小支撐襯底100的中心和外部區(qū)域之間的溫度差。盡管減小了溫度差，但是后電極層200的厚度會根據(jù)位置變化。例如，后電極層 200可以在支撐襯底100的中心區(qū)域相對厚，而在支撐襯底100的外部區(qū)域相對薄。之后，在后電極層200中形成第一槽P1?？梢岳眉す庑纬傻谝徊跴1。支撐襯底 100的上表面通過第一槽Pl露出。第一槽Pl圍繞通孔101延伸。第一槽Pl具有閉環(huán)形狀。例如，第一槽Pl可以沿具有不同直徑的同心圓延伸。接著，參照圖12，在后電極層200上順序地形成光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500。例如，可以同時或單獨蒸發(fā)銅、銦、鎵和硒，以形成基于銅銦鎵硒(Cu(In，Ga) Se2 ； 基于CIGS)的光吸收層作為光吸收層300，或者可以順序地執(zhí)行金屬前驅膜形成過程和硒化過程，以形成光吸收層300。在后者的情形中，金屬前導膜可以通過利用銅靶、銦靶和鎵靶的濺射過程形成在后電極層200上。然后，通過硒化該金屬前驅膜形成作為光吸收層300的基于銅銦鎵硒(CU(In，Ga) Se2 ；CIGS)的層?；蛘?，利用銅靶、銦靶和鎵靶的濺射過程可以與如硒化過程同時進行?；蛘撸梢詧?zhí)行利用銅靶和銦靶或利用銅靶和鎵靶的濺射過程以及硒化過程以形成光吸收層300，作為基于CIS的吸收層或基于CGS的吸收層。之后，通過化學浴沉積(CBD)法經(jīng)由在光吸收層300上沉積硫化鎘(CdS)而在光吸收層300上沉積緩沖層400。接著，通過經(jīng)由真空沉積過程在緩沖層400上沉積未摻雜的氧化鋅而在緩沖層 400上形成高阻緩沖層500。接著，第二槽P2形成在靠近第一槽Pl的位置處。第二槽P2可以沿第一槽Pl延伸。當俯視時，第二槽P2可以具有與第一槽Pl的形狀類似的形狀。此外，可以在連接電極201上沉積基于CIGS的化合物、硫化鎘(CdS)和氧化鋅，并且還可以執(zhí)行移除沉積材料的過程。參照圖13，在高阻緩沖層500上沉積摻雜鋁的氧化鋅，以形成窗口層600。窗口層 600通過諸如濺射過程或蒸發(fā)過程的真空沉積過程形成。此時，在第二槽P2中形成連接電極 605。此時，可以在連接電極201上沉積摻雜鋁的氧化鋅，并且還可以執(zhí)行移除摻雜鋁的氧化鋅的過程。第三槽P3形成在窗口層600中靠近第二槽P2的位置。類似地，第三槽P3可以沿第二槽P2延伸。當俯視時，第三槽P3可以具有與第二槽P2的形狀類似的形狀。第一槽P1、第二槽P2和第三槽P3將后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500、窗口層600劃分為多個電池(C1、C2. · ·)。之后，第一母線710形成在支撐襯底100下，使得第一母線710與連接電極201連接，并且第二母線720形成在最外側電池C4上，從而使得第二母線720可以與最外側電池 C4連接。以此方式，可以制造具有圓板形狀和提高的發(fā)電效率的太陽能電池設備。圖14是圖示根據(jù)第四實施例的太陽能電池設備的剖視圖。在本實施例的以下描述中，將參照前述實施例的描述額外描述母線。除了改進的部件之外，前述實施例的描述可以合并在第四實施例的以下描述中。參照圖14，本實施例的太陽能電池設備不包括第三實施例的太陽能電池設備的連接電極201。
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此外，第一母線711通過通孔101與窗口層600直接連接。就是說，第一母線711 設置在窗口層600、通孔101的內表面以及支撐襯底100的下表面上。第一母線711與第一電池Cl的窗口連接。由于第一母線711與窗口層600直接連接，因此，第一母線711與第一電池Cl之間的接觸面積可以很大。例如，第一母線711可以與第一電池Cl的窗口 610的整個上表面接觸。因此，在本實施例的太陽能電池中，可以減小第一母線711與第一電池Cl之間的接觸電阻。因此，本實施例的太陽能電池設備可以具有提高的光電轉換效率。圖15至17是說明根據(jù)另一實施例的太陽能電池設備制造方法的視圖。將參照前述實施例的描述來描述本實施例。除了改進的部件之外，前述實施例的描述可以合并在本實施例的以下描述中。參照圖15，在未形成通孔的圓形支撐襯底100上順序地形成后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500和窗口層600。參照圖16，穿過支撐襯底100、后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500和窗口層600形成通孔101。通孔101可以通過機械方法形成。參照圖17，形成第一母線711。第一母線711與窗口層600連接并且設置在通孔 101的內表面和支撐襯底100的下表面上。第一母線711的一部分設置在窗口層600上。就是說，第一母線711的一部分與窗口層600直接接觸。第一母線710通過通孔101延伸到支撐襯底100的下表面和外側。根據(jù)本實施例，可以制造出具有提高的光電轉換效率的太陽能電池設備。盡管已參照本發(fā)明的若干說明性實施例描述了本發(fā)明，但是應該理解，本領域技術人員可以想出的許多其它改進和實施例將落在本公開原理的精神和范圍內。更具體地， 在本公開、附圖和所附權利要求的范圍內，可以對所討論的組合布局的組成部件和/或布局進行各種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型，對本領域技術人員來說替換使用也是顯然的。工業(yè)應用性根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池設備用于光伏發(fā)電領域。
權利要求
1.一種太陽能電池設備，包括 襯底；設置在所述襯底上的第一電池；以及設置在所述襯底上圍繞所述第一電池的第二電池。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池設備，其中，所述第一電池具有圓形或橢圓形形狀。
3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池設備，還包括 與所述第一電池連接的母線；以及在所述母線和所述第二電池之間的絕緣件。
4.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池設備，還包括沿所述襯底的外部邊緣設置在所述襯底上的第三電池；以及與所述第三電池連接的母線。
5.根據(jù)權利要求4所述的太陽能電池設備，其中，所述母線環(huán)繞所述第二電池。
6.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池設備，還包括與所述第一電池連接并且設置在開口區(qū)域中的母線，通過該開口區(qū)域露出所述襯底的上表面。
7.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池設備，其中，所述襯底包括通孔，并且所述第一電池環(huán)繞所述通孔。
8.根據(jù)權利要求7所述的太陽能電池設備，還包括設置在所述通孔中并且與所述第一電池連接的連接電極。
9.根據(jù)權利要求8所述的太陽能電池設備，還包括 與所述連接電極連接并且設置在所述襯底下的母線。
10.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池設備，其中，所述第二電池的面積大于所述第一電池的面積。
11.一種太陽能電池設備，包括 襯底；后電極層，該后電極層設置在所述襯底上并且包括圍繞所述襯底的中心延伸的第一槽；光吸收層，該光吸收層設置在所述后電極層上并且包括圍繞所述襯底的中心延伸的第二槽；以及窗口層，該窗口層設置在所述后電極層上并且包括圍繞所述襯底的中心延伸的第三槽。
12.根據(jù)權利要求11所述的太陽能電池設備，其中，所述第一槽、所述第二槽和所述第三槽彼此鄰近。
13.根據(jù)權利要求11所述的太陽能電池設備，還包括第一母線，該第一母線設置在所述窗口層上并且從所述襯底的中心向外延伸；以及第二母線，該第二母線設置在所述窗口層上并且沿所述襯底的外部邊緣延伸。
14.根據(jù)權利要求13所述的太陽能電池設備，還包括 在所述窗口層和所述第一母線之間的絕緣件。
15.根據(jù)權利要求13所述的太陽能電池設備，其中，所述后電極層、所述光吸收層和所述窗口層包括開口區(qū)域，通過該開口區(qū)域露出所述襯底的上表面，并且第一母線設置在所述開口區(qū)域。
16.根據(jù)權利要求11所述的太陽能電池設備，其中，所述后電極層還包括圍繞所述第一槽延伸的第四槽。
17.根據(jù)權利要求11所述的太陽能電池設備，其中，在所述襯底中形成通孔，并且所述第一槽至所述第三槽環(huán)繞所述通孔。
18.根據(jù)權利要求11所述的太陽能電池設備，其中，所述第一槽至所述第三槽具有環(huán)形形狀。
19.根據(jù)權利要求17所述的太陽能電池設備，還包括 設置在所述通孔中并且與所述后電極層連接的連接電極。
20.根據(jù)權利要求17所述的太陽能電池設備，還包括第一母線，該第一母線與所述后電極層或所述窗口層連接，所述第一母線在所述通孔中和所述襯底下延伸；以及第二母線，該第二母線設置在所述窗口層上并且沿所述襯底的外部邊緣延伸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種太陽能電池設備。所述太陽能電池設備包括襯底；設置在所述襯底上的第一電池；以及設置在所述襯底上圍繞所述第一電池的第二電池。
文檔編號H01L27/142GK102484115SQ201080038721
公開日2012年5月30日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者池奭宰 申請人:Lg伊諾特有限公司