專利名稱：光伏模塊和制造具有電極擴(kuò)散層的光伏模塊的方法
光伏模塊和制造具有電極擴(kuò)散層的光伏模塊的方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2010年7月6日提交的標(biāo)題為“Photovoltaic Module And MethodOf Manufacturing A Photovoltaic Module Having An Electrode Diffusion Layer，，的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/361，583( “’ 583申請(qǐng)”)的優(yōu)先權(quán)利益?！?583申請(qǐng)的全部主題通過(guò)引用包含于此。
背景技術(shù)：
本文描述的主題涉及光伏裝置，諸如光伏模塊。一些已知的光伏裝置包括使用活性硅或其他半導(dǎo)體材料的薄膜或?qū)又圃斓谋∧ぬ?yáng)能模塊。光入射到光伏裝置上并進(jìn)入硅層中。如果光被硅層吸收，則光可在硅中產(chǎn)生電子和空穴。電子和空穴用于產(chǎn)生電流，可從光伏裝置引取該電流以及把該電流施加于外部電氣負(fù)載。
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通常，導(dǎo)電電極位于娃層的相對(duì)側(cè)。電極以電氣方式與娃層稱合并接收電子和空穴以在電極之間產(chǎn)生電壓。例如，由入射光產(chǎn)生的電子可流動(dòng)到位于硅層上方的頂電極，而由入射光產(chǎn)生的空穴流動(dòng)到位于硅層下方的底電極。光伏模塊可包括幾個(gè)以電氣方式互連的電池，每個(gè)電池包括位于相對(duì)的頂電極和底電極之間的一個(gè)或多個(gè)娃層。一個(gè)電池中的頂電極能夠以電氣方式與相鄰電池中的底電極耦合。相鄰電池的頂電極和底電極的耦合允許電子或空穴在電池之間流動(dòng)。電池之間的電子或空穴的這種流動(dòng)產(chǎn)生電流，該電流可為外部電路或負(fù)載供電。一些已知的光伏裝置中的電極由金屬或金屬合金形成。電極的金屬或金屬合金常常具有相對(duì)較大的擴(kuò)散系數(shù)(D)。結(jié)果，當(dāng)電極被加熱時(shí)，一個(gè)或多個(gè)電極可在光伏裝置的相鄰或鄰近的層或部件中擴(kuò)散很大的距離。例如，在沉積硅層之前，可沉積底電極。硅層可在高溫沉積在底電極上或沉積在底電極上方。沉積硅層的相對(duì)較高的溫度可引起底電極擴(kuò)散到硅層中。底電極到硅層中的擴(kuò)散可負(fù)面地影響底電極和硅層之間的電氣耦合。例如，這種擴(kuò)散可使底電極和硅層之間的界面處于非歐姆接觸。需要如下光伏模塊和制造光伏模塊的方法，其中減小一個(gè)或多個(gè)電極的擴(kuò)散以阻止電極擴(kuò)散到模塊的電極和硅或半導(dǎo)體層之間的界面中擴(kuò)散或者阻止穿過(guò)該界面擴(kuò)散。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種把通過(guò)透光蓋板接收的入射光轉(zhuǎn)換成電壓的光伏模塊。該光伏模塊包括基底、位于基底和蓋板之間的導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層以及位于導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層之間的半導(dǎo)體層疊層。導(dǎo)電下層包括位于電極和導(dǎo)電透光層之間的電極擴(kuò)散層。電極擴(kuò)散層限制導(dǎo)電下層的電極在半導(dǎo)體層疊層的沉積期間擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層中。入射光被半導(dǎo)體層疊層轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層之間的電壓電勢(shì)。在其他實(shí)施例中，提供了一種用于制造具有基底、位于基底上方的導(dǎo)電電極和蓋板的光伏模塊的方法，通過(guò)蓋板接收入射光。該方法包括把電極擴(kuò)散層沉積在電極上方，把導(dǎo)電透光層沉積在電極擴(kuò)散層上方，以及把半導(dǎo)體層疊層沉積在導(dǎo)電透光層上方。導(dǎo)電透光層通過(guò)電極擴(kuò)散層以電氣方式與電極耦合。電極擴(kuò)散層限制電極在半導(dǎo)體層疊層的沉積期間擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層中。該方法還包括把導(dǎo)電上層沉積在半導(dǎo)體層疊層上方。半導(dǎo)體層疊層把入射光轉(zhuǎn)換成電極和導(dǎo)電上層之間的電壓。在其他實(shí)施例中，提供了另一種具有蓋板的光伏模塊，通過(guò)蓋板接收入射光。該光伏模塊包括基底、位于基底和蓋板之間的半導(dǎo)體層的N-I-P疊層、位于N-I-P疊層和蓋板之間的導(dǎo)電上層和位于基底和N-I-P疊層之間的導(dǎo)電下層。導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層以電氣方式與N-I-P疊層稱合。導(dǎo)電下層包括電極和導(dǎo)電透光層，電極擴(kuò)散層位于電極和導(dǎo)電透光層之間。電極擴(kuò)散層阻止電極擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層中。N-I-P疊層把入射光轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層之間的電壓。


圖I是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光伏(PV)模塊的示意圖的透視圖和PV模塊的截面部分的詳細(xì)視圖。
圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿著圖I中的線2-2的PV電池的截面圖。圖3A、3B和3C表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造光伏模塊的方法的流程圖。圖4表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第一階段的圖I中顯示的PV模塊。圖5表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第二階段的圖I中顯示的PV模塊。圖6表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第三階段的圖I中顯示的PV模塊。圖7表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第四階段的圖I中顯示的PV模塊。圖8表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第五階段的圖I中顯示的PV模塊。圖9表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第六階段的圖I中顯示的PV模塊。圖10表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第七階段的圖I中顯示的PV模塊。圖11表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第八階段的圖I中顯示的PV模塊。圖12表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第九階段的圖I中顯示的PV模塊。圖13表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在制造的第十階段的圖I中顯示的PV模塊。
具體實(shí)施例方式當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，將會(huì)更好地理解本文闡述的主題的某些實(shí)施例的前面的“發(fā)明內(nèi)容”以及下面的“具體實(shí)施方式
”。如本文所使用，以單數(shù)形式列舉并以詞語(yǔ)“一個(gè)”或“一種”開(kāi)始的元件或步驟應(yīng)該理解為不排除多個(gè)所述元件或步驟，除非明確表達(dá)這種排除。另外，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”的提及不應(yīng)該解釋為排除也包括列舉的特征的另外的實(shí)施例的存在。此外，除非明確地相反地表達(dá)，否則“包括”或“具有”具有特定性質(zhì)的一個(gè)元件或多個(gè)元件的實(shí)施例可包括不具有該性質(zhì)的另外的這種元件。根據(jù)本文描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，提供一種具有電極擴(kuò)散層的光伏模塊。電極擴(kuò)散層沉積在光伏模塊的導(dǎo)電電極和半導(dǎo)體層疊層之間以阻止或減少電極在半導(dǎo)體層疊層中的擴(kuò)散。在一個(gè)實(shí)施例中，電極擴(kuò)散層布置在電極和導(dǎo)電透光層之間，該導(dǎo)電透光層位于半導(dǎo)體層疊層和電極之間。電極擴(kuò)散層以電氣方式使半導(dǎo)體層疊層與電極I禹合，或者以電氣方式使導(dǎo)電透光層與電極耦合，同時(shí)還阻止或減少電極在導(dǎo)電透光層和/或半導(dǎo)體層疊層中的擴(kuò)散。
圖I是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光伏(PV)模塊100的示意圖的透視圖和PV模塊100的截面部分的詳細(xì)視圖110。PV模塊100包括以電氣方式彼此連接的多個(gè)PV電池102。例如，PV模塊100可具有彼此串聯(lián)的一百個(gè)或更多的PV電池102。位于PV模塊100的相對(duì)側(cè)132、134或位于PV模塊100的相對(duì)側(cè)132、134附近的最外面的PV電池102以電氣方式與導(dǎo)電引線104、106耦合。引線104、106在PV模塊100的相對(duì)端128、130之間延伸。引線104、106與電路108連接，電路108包括收集或施加由PV模塊100產(chǎn)生的電流的電氣負(fù)載。例如，可在能量存儲(chǔ)裝置(諸如，電池)和/或消耗至少一些電流以執(zhí)行功能的裝置收集由PV模塊100產(chǎn)生的電流。PV電池102包括多層的疊層。在一個(gè)實(shí)施例中，PV電池102包括支撐基底112、導(dǎo)電下層114、半導(dǎo)體層疊層116、透光導(dǎo)電上層118、粘合劑層120和蓋板122。一個(gè)PV電池102的透光導(dǎo)電上層118以電氣方式與鄰近PV電池102中的導(dǎo)電下層114連接，以便串聯(lián)地以電氣方式耦合PV電池102。PV模塊100從入射到蓋板122的上表面124 (或者稱為PV模塊100的薄膜側(cè))上的光產(chǎn)生電流。光穿過(guò)蓋板122、粘合劑層120和透光導(dǎo)電上層118。至少一些光被半導(dǎo)體層疊層116吸收。半導(dǎo)體層疊層116可包括摻雜和/或非摻雜半導(dǎo)體材料的多個(gè)層或膜。例如，半導(dǎo)體層疊層116能夠包括η摻雜娃層、位于η摻雜層上面的本征娃層和位于本征層上面的P摻雜娃層的N-I-P疊層。半導(dǎo)體層疊層116可包括P摻雜娃層、位于P摻雜娃層上面的本征娃層和位于本征層上面的η摻雜娃層的P-I-N疊層。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體層疊層116是包括半導(dǎo)體層的幾個(gè)N-I-P和/或P-I-N疊層的級(jí)聯(lián)層疊層。當(dāng)光穿過(guò)半導(dǎo)體層疊層116時(shí)，至少一些光被半導(dǎo)體層疊層116吸收。一些光可穿過(guò)半導(dǎo)體層疊層116并被導(dǎo)電下層114反射回到半導(dǎo)體層疊層116中。光中的光子激發(fā)半導(dǎo)體層疊層116中的電子。根據(jù)光的波長(zhǎng)和半導(dǎo)體層疊層116中的材料的能帶隙，光的光子可激發(fā)電子并引起電子與半導(dǎo)體層疊層116中的原子分開(kāi)。當(dāng)電子與原子分開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生互補(bǔ)正電荷或空穴。電子漂移或擴(kuò)散穿過(guò)半導(dǎo)體層疊層116并在導(dǎo)電上層118或?qū)щ娤聦?14被收集?？昭ㄆ苹驍U(kuò)散穿過(guò)半導(dǎo)體層疊層116并在導(dǎo)電上層118和導(dǎo)電下層114中的其他個(gè)被收集。例如，可在下層114收集電子，而在透光導(dǎo)電上層118收集空穴。在上層118和下層114對(duì)電子和空穴的收集在PV電池102中產(chǎn)生電壓差或電壓電勢(shì)。PV電池102中的電壓差可在整個(gè)PV模塊100上累積。例如，每個(gè)PV電池102中的電壓差可加在一起。隨著PV電池102的數(shù)量增加，一系列PV電池102上的累積電壓差也可增加。通過(guò)吸收光以及電子和空穴流經(jīng)半導(dǎo)體層疊層116產(chǎn)生電流。在所述多個(gè)PV電池102上把由每個(gè)PV電池102產(chǎn)生的電壓串聯(lián)相加。隨后通過(guò)引線104、106與最外面的PV電池102中的上層118和下層114的連接把電流引取到電路108。例如，第一引線104可以以電氣方式連接到最左側(cè)的PV電池102中的透光導(dǎo)電上層118，而第二引線106以電氣方式連接到最右側(cè)的PV電池102中的下層114。圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿著圖I中的線2-2的PV電池102的截面圖。表示的PV電池102是基底結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池，因?yàn)镻V電池102接收通過(guò)與基底112相對(duì)的蓋板122的上表面124的光?；?12是沉積表面，PV電池102的其它膜或?qū)映练e在該沉積表面上?；?12可包括絕緣或?qū)щ姴牧匣蛘哂山^緣或?qū)щ姴牧闲纬?。在一個(gè)實(shí)施例中，基底112由玻璃(諸如，浮法玻璃或硼硅酸鹽玻璃)形成。基底112可以是不透明的或者透光的。例如，基底112可允許光穿過(guò)基底112或者可不允許光穿過(guò)基底112。導(dǎo)電下層114布置在基底112上方?！吧戏健币馕吨趫D2中顯示的視圖中，導(dǎo)電下層114布置在基底112和蓋板122之間。導(dǎo)電下層114可包括以電氣方式彼此稱合的幾個(gè)層或幾個(gè)膜。導(dǎo)電下層114以電氣方式與半導(dǎo)體層疊層116耦合，從而在導(dǎo)電下層114中接收由在半導(dǎo)體層疊層116中吸收或捕獲的光產(chǎn)生的電子或空穴。在示出的實(shí)施例中，導(dǎo)電下層114包括下電極200、電極擴(kuò)散層202和導(dǎo)電透光層204。下電極200包括可反射入射光的導(dǎo)電材料或由可反射入射光的導(dǎo)電材料形成。例如，下電極200可由諸如銀(Ag)、鑰(Mo)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、招(Al)或鎢(W)的金屬形成。在其他實(shí)施例中，下電極200由包括銀(Ag)、鑰(Mo)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、鋁(Al)和鎢(W)中的一種或多種的合金形成。這種合金的一個(gè)例子是銀鎢合金。下電極200可按照各種厚度沉積。例如，下電極200可按照足以允許電流的傳導(dǎo)而沒(méi)有很大的阻抗的厚度沉積。僅作為例子，下電極200可以為大約50到500納米厚。在其他實(shí)施例中，下電極200可以為大約200納米厚。根據(jù)這些實(shí)施例，下電極200的厚度可以不同。例如，可接受這些實(shí)施例中的下電極200的厚度的+/-10%或更小的變化。電極擴(kuò)散層202沉積在下電極200上方。例如，電極擴(kuò)散層202可在下電極200和半導(dǎo)體層疊層116之間沉積在下電極200上。電極擴(kuò)散層202阻止或限制下電極200擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層204和/或半導(dǎo)體層疊層116中。在電極擴(kuò)散層202上方的一個(gè)或多個(gè)層的沉積期間，下電極200可被加熱。例如，可在高溫發(fā)生半導(dǎo)體層疊層116的沉積。在半導(dǎo)體層疊層116的沉積期間的下電極200的溫度和熱能的增加可引起下電極200擴(kuò)散到相鄰或鄰接的層中。例如，在下電極200和導(dǎo)電透光層204之間不存在電極擴(kuò)散層202的情況下，下電極200可在半導(dǎo)體層疊層116的沉積期間擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層204中。反射下電極200在導(dǎo)電透光層204中的擴(kuò)散可引起導(dǎo)電透光層204變得更加不透明或者更加不透光。結(jié)果，能夠穿過(guò)導(dǎo)電透光層204的光的量可減少。如下所述，導(dǎo)電透光層204允許未被半導(dǎo)體層疊層116吸收的光穿過(guò)導(dǎo)電透光層204并被電極擴(kuò)散層202和/或下電極200反射回到半導(dǎo)體層疊層116。增加導(dǎo)電透光層204的不透明度可減少被反射回到半導(dǎo)體層疊層116中的光的量。結(jié)果，光伏模塊100(圖I中示出)或電池102在把入射光轉(zhuǎn)換成電壓或電流方面的效率可能降低。電極擴(kuò)散層202包括以電氣方式稱合導(dǎo)電透光層204與下電極200的導(dǎo)電材料或者由該導(dǎo)電材料形成。電極擴(kuò)散層202把在導(dǎo)電透光層204收集的電子傳送到下電極200。在一個(gè)實(shí)施例中，電極擴(kuò)散層202包括金屬或金屬合金(諸如，鈦或鋁)或者由金屬或金屬合金形成。替代地，電極擴(kuò)散層202可包括一種或多種電絕緣或半導(dǎo)電材料(諸如，半導(dǎo)體材料)或者由一種或多種電絕緣或半導(dǎo)電材料形成。例如，電極擴(kuò)散層202可由氮化硅、二氧化硅、氧化鋁或氧化鋅形成。絕緣或半導(dǎo)電材料可以被摻雜，以便增加電極擴(kuò)散層202的導(dǎo)電性。例如，電極擴(kuò)散層202可由摻雜了 P或η型摻雜物(諸如，硼或磷)的二氧化硅形成以便使電極擴(kuò)散層202的導(dǎo)電性更好。在其他例子中，電極擴(kuò)散層202包括摻雜了鋁的氧化鋁。電極擴(kuò)散層202的氧化鋁可包括過(guò)量的鋁以使電極擴(kuò)散層202的導(dǎo)電性更好。電極擴(kuò)散層202可以是反射性的。例如，穿過(guò)半導(dǎo)體層疊層116而未被吸收的至少一些入射光可被電極擴(kuò)散層202朝著半導(dǎo)體層疊層116反射回去。替代地，電極擴(kuò)散層202可以是透光層。例如，穿過(guò)半導(dǎo)體層疊層116而未被吸收的至少一些入射光也可在被下
7電極200朝著半導(dǎo)體層疊層116反射回去之前穿過(guò)電極擴(kuò)散層202。電極擴(kuò)散層202可按照比相鄰的下電極200和/或?qū)щ娡腹鈱?04小或薄的厚度206沉積。電極擴(kuò)散層202的厚度206是電極擴(kuò)散層202從下電極200延伸到導(dǎo)電透光層 204的距離。下電極200的厚度208可以是沉積在基底112上方的下電極200的厚度。導(dǎo)電透光層204的厚度210可以是導(dǎo)電透光層204從電極擴(kuò)散層202延伸到半導(dǎo)體層疊層116的距離。在一個(gè)實(shí)施例中，電極擴(kuò)散層202的厚度206小于下電極200的厚度208和/或?qū)щ娡腹鈱?04的厚度210。電極擴(kuò)散層202可按照相對(duì)較小的厚度206作為薄膜蓋層沉積在下電極200上，限制下電極200的擴(kuò)散。在一個(gè)實(shí)施例中，電極擴(kuò)散層202包括被摻雜以增加二氧化硅的導(dǎo)電性的二氧化硅或者由被摻雜以增加二氧化硅的導(dǎo)電性的二氧化硅形成。能夠設(shè)置二氧化硅電極擴(kuò)散層202的厚度206以調(diào)整下電極200中的入射光的等離子體激元吸收波長(zhǎng)。等離子體激元吸收是金屬層(諸如，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中的下電極200)中的光的某些波長(zhǎng)的吸收?？稍O(shè)置電極擴(kuò)散層202的厚度206以使入射光的預(yù)定的一個(gè)波長(zhǎng)或一組波長(zhǎng)在下電極200中被吸收。由下電極200吸收的波長(zhǎng)可不同于由半導(dǎo)體層疊層116吸收或捕獲的光的波長(zhǎng)。例如，如果具有500納米和800納米之間的波長(zhǎng)的光將要在半導(dǎo)體層疊層116中被吸收，則可設(shè)置電極擴(kuò)散層202的厚度206以使在范圍500納米到800納米之外的光的波長(zhǎng)被下電極200吸收。在一個(gè)實(shí)施例中，電極擴(kuò)散層202的厚度206和/或折射率基于在半導(dǎo)體層疊層116中吸收的光的波長(zhǎng)或者基于在下電極200中吸收的光的波長(zhǎng)。導(dǎo)電透光層204位于電極擴(kuò)散層202和半導(dǎo)體層疊層116之間。導(dǎo)電透光層204包括透光材料(諸如，光透明或光散射的材料的層)或者由透光材料形成。例如，導(dǎo)電透光層204可由透明材料形成。在其他例子中，導(dǎo)電透光層204可由半透明材料形成。用于導(dǎo)電透光層204的材料的一個(gè)例子是透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料。例如，導(dǎo)電透光層204可包括氧化鋅(ZnO)、招摻雜氧化鋅(Al: ZnO)、氧化錫(SnO2)、銦錫氧化物(ITO)、氟摻雜氧化錫(SnO2IF)和/或二氧化鈦(TiO2)。導(dǎo)電透光層204以電氣方式稱合半導(dǎo)體層疊層116與電極擴(kuò)散層202。電極擴(kuò)散層202以電氣方式稱合導(dǎo)電透光層204與下電極200。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電透光層204形成與半導(dǎo)體層疊層116的歐姆接觸。例如，導(dǎo)電透光層204和半導(dǎo)體層疊層116之間的界面212可提供歐姆接觸，從而在半導(dǎo)體層疊層116和導(dǎo)電透光層204之間傳導(dǎo)的電流的電流-電壓(I-V)曲線是近似線性和/或?qū)ΨQ的。歐姆接觸意味著界面212可以是半導(dǎo)體層疊層116和導(dǎo)電透光層204之間的非肖特基二極管或非整流結(jié)。電極擴(kuò)散層202可阻止下電極200擴(kuò)散到半導(dǎo)體層疊層116中并損傷界面212。例如，電極擴(kuò)散層202可限制下電極200擴(kuò)散到半導(dǎo)體層疊層202中并阻止在導(dǎo)電下層114和半導(dǎo)體層疊層116之間形成歐姆接觸。導(dǎo)電透光層204可幫助由電極擴(kuò)散層202和/或下電極200對(duì)光的某些波長(zhǎng)的反射。例如，導(dǎo)電透光層204可按照一定厚度沉積，所述一定厚度允許穿過(guò)半導(dǎo)體層疊層116的某些波長(zhǎng)的光穿過(guò)導(dǎo)電透光層204，從電極擴(kuò)散層202和/或下電極200反射，再次返回穿過(guò)導(dǎo)電透光層204，并進(jìn)入半導(dǎo)體層疊層116中。其它波長(zhǎng)的光可不被反射回到半導(dǎo)體層疊層116中。通過(guò)這樣操作，導(dǎo)電透光層204可通過(guò)增加撞擊半導(dǎo)體層疊層116的光的量增加PV電池102的效率并產(chǎn)生電子和空穴。僅作為示例，導(dǎo)電透光層204可以為大約10到200納米厚。如上所述,下電極200擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層204中可增加導(dǎo)電透光層204的不透明度。導(dǎo)電透光層204的不透明度的增加可減少由下電極200和/或電極擴(kuò)散層202對(duì)光的某些波長(zhǎng)的反射。例如，導(dǎo)電透光層204的厚度可以為希望由電極擴(kuò)散層202和/或下電極200反射的光的波長(zhǎng)的大約1/4除以在導(dǎo)電透光層204中使用的材料的折射率。如果希望由電極擴(kuò)散層202和/或下電極200反射并返回到半導(dǎo)體層疊層116中的光的波長(zhǎng)為大約700納米并且導(dǎo)電透光層204的折射率為大約2，則導(dǎo)電透光層204的厚度可以為大約87. 5納米。根據(jù)這些實(shí)施例，導(dǎo)電透光層204的厚度可以不同。例如，可接受這些實(shí)施例中的導(dǎo)電透光層204的厚度的+/-10%或更小的變化。半導(dǎo)體層疊層116位于導(dǎo)電下層114上方。例如，半導(dǎo)體層疊層116可位于下層114和蓋板122之間。半導(dǎo)體層疊層116可直接沉積在導(dǎo)電透光層204上,或者可存在位于導(dǎo)電透光層204和半導(dǎo)體層疊層116之間的一個(gè)或多個(gè)膜或?qū)印Ｔ谑境龅膶?shí)施例中，半導(dǎo)體層疊層116是包括半導(dǎo)體層的N-I-P層的疊層。盡管僅顯示單個(gè)半導(dǎo)體層疊層116，但替代地，PV模塊100(圖I中示出)或電池102可包括多個(gè)半導(dǎo)體層疊層116。例如，PV模塊100或電池102可包括彼此串聯(lián)的幾個(gè)N-I-P疊層116。示出的半導(dǎo)體層疊層116包括N摻雜半導(dǎo)體層214、本征或輕摻雜半導(dǎo)體層216和P摻雜半導(dǎo)體層218。N摻雜半導(dǎo)體層214可以是摻雜了 η型摻雜物(諸如，磷)的硅層。P摻雜半導(dǎo)體層218可以是摻雜了 P型摻雜物(諸如，硼)的硅層。本征半導(dǎo)體層216可以是輕摻雜了 η或P型摻雜物或者未摻雜η或P型摻雜物的硅層。對(duì)半導(dǎo)體層214、216、218的N-I-P疊層進(jìn)行定向，以使本征半導(dǎo)體層216位于N摻雜半導(dǎo)體層214和P摻雜半導(dǎo)體層218之間，N摻雜半導(dǎo)體層214位于本征半導(dǎo)體層216和導(dǎo)電下層114之間，并且P摻雜半導(dǎo)體層218位于本征半導(dǎo)體層216和透光導(dǎo)電上層118之間。替代地,N摻雜半導(dǎo)體層214和P摻雜半導(dǎo)體層218的次序可以顛倒。例如，半導(dǎo)體層疊層116可以是半導(dǎo)體層的P-I-N疊層，P摻雜半導(dǎo)體層218位于導(dǎo)電下層114和本征半導(dǎo)體層216之間，并且N摻雜半導(dǎo)體層214位于本征半導(dǎo)體層216和透光導(dǎo)電上層118之間。半導(dǎo)體層疊層116可由硅或硅合金(諸如，硅和鍺)形成。N摻雜半導(dǎo)體層214、本征半導(dǎo)體層216和P摻雜半導(dǎo)體層218可以是非晶層。例如，N摻雜半導(dǎo)體層214、本征半導(dǎo)體層216和P摻雜半導(dǎo)體層218可不具有在N摻雜半導(dǎo)體層214、本征半導(dǎo)體層216和P摻雜半導(dǎo)體層218的大部分延伸的晶體結(jié)構(gòu)。替代地，N摻雜半導(dǎo)體層214、本征半導(dǎo)體層216和P摻雜半導(dǎo)體層218中的一個(gè)或多個(gè)可以是微晶、原生結(jié)晶或晶體半導(dǎo)體層。N摻雜半導(dǎo)體層214、本征半導(dǎo)體層216和P摻雜半導(dǎo)體層218可在高溫順序地沉積。在一個(gè)實(shí)施例中，N摻雜半導(dǎo)體層214在至少250攝氏度的溫度沉積在導(dǎo)電透光層204上，本征半導(dǎo)體層216在至少250攝氏度的溫度沉積在N摻雜半導(dǎo)體層214上，并且P摻雜半導(dǎo)體層218在至少150攝氏度的溫度沉積在本征半導(dǎo)體層216上。僅作為示例，N摻雜半導(dǎo)體層214和本征半導(dǎo)體層216可在大于或等于250攝氏度且小于或等于350攝氏度的等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)室的溫度設(shè)置點(diǎn)在PECVD室中沉積。P摻雜半導(dǎo)體層218可在大于或等于150攝氏度且小于或等于250攝氏度或的PECVD室的溫度設(shè)置點(diǎn)在PECVD室中沉積。
沉積半導(dǎo)體層疊層116的高溫可加熱位于半導(dǎo)體層疊層116下方的部件，諸如下電極200。形成下電極200的一種或多種材料可具有相對(duì)較大的擴(kuò)散系數(shù)(D)。例如，下電極200可包括具有比電極擴(kuò)散層202和/或?qū)щ娡腹鈱?04的材料大的擴(kuò)散系數(shù)(D)的材料。利用較大的擴(kuò)散系數(shù)(D)，與具有較低的擴(kuò)散系數(shù)(D)的其它材料相比，下電極200更遠(yuǎn)地?cái)U(kuò)散到相鄰層中。在半導(dǎo)體層疊層116的沉積期間，下電極200被加熱并向上擴(kuò)散到電極擴(kuò)散層202中或朝著電極擴(kuò)散層202擴(kuò)散。電極擴(kuò)散層202限制或阻止下電極200擴(kuò)·散到導(dǎo)電透光層204中。例如，電極擴(kuò)散層202可阻止下電極200擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層204中。電極擴(kuò)散層202阻止下電極200擴(kuò)散穿過(guò)電極擴(kuò)散層202和導(dǎo)電透光層204之間的界面220。例如，下電極200可擴(kuò)散到電極擴(kuò)散層202中，但不穿過(guò)電極擴(kuò)散層202。電極擴(kuò)散層202可具有足夠小的擴(kuò)散系數(shù)(D)，從而電極擴(kuò)散層202不會(huì)顯著擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層204中。例如，當(dāng)沉積半導(dǎo)體層疊層116并且電極擴(kuò)散層202被加熱時(shí)，電極擴(kuò)散層202可不擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層204中。在一個(gè)實(shí)施例中，電極擴(kuò)散層202的擴(kuò)散系數(shù)(D)小于下電極200的擴(kuò)散系數(shù)⑶。透光導(dǎo)電上層118沉積在P摻雜半導(dǎo)體層218上方。透光導(dǎo)電上層118包括以電氣方式與P摻雜半導(dǎo)體層218耦合的金屬或金屬合金，從而在半導(dǎo)體層疊層116中產(chǎn)生的電子或空穴可到達(dá)透光導(dǎo)電上層118。透光導(dǎo)電上層118對(duì)于光至少部分透明，以便允許入射光穿過(guò)透光導(dǎo)電上層118并到達(dá)半導(dǎo)體層疊層116。粘合劑層120放置在透光導(dǎo)電上層118上以把蓋板122固定到透光導(dǎo)電上層118。在操作中，入射光穿過(guò)蓋板122和透光導(dǎo)電上層118以進(jìn)入半導(dǎo)體層疊層116中。至少一些光在本征半導(dǎo)體層216中被吸收以產(chǎn)生電子和空穴。電子和空穴流動(dòng)到導(dǎo)電上層118和導(dǎo)電下層114以在導(dǎo)電上層118和導(dǎo)電下層114之間在電池102中產(chǎn)生電壓電勢(shì)或電勢(shì)。雖然在示出的實(shí)施例中未顯示，但在PV電池102中可提供另外的半導(dǎo)體層疊層和/或其它層。例如，其他N-I-P半導(dǎo)體層疊層可沉積在半導(dǎo)體層疊層116上方，諸如沉積在半導(dǎo)體層疊層116和透光導(dǎo)電上層118之間。圖3A、3B和3C表不根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造光伏模塊的方法300的流程圖。圖4至13表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在PV模塊100的制造期間在各種階段的PV模塊100。圖4至12中顯示的階段對(duì)應(yīng)于在圖3A、3B和3C的方法300中描述的幾項(xiàng)操作。在302，提供基底和下電極。例如，如圖4中所示，可提供基底112和下電極200。下電極200可在以前沉積在基底112上，并且提供基底112和下電極200作為單個(gè)單元或主體。在304，電極擴(kuò)散層沉積在下電極上方。如圖5中所示，諸如通過(guò)把電極擴(kuò)散層202直接濺射到下電極200上，電極擴(kuò)散層202可沉積在下電極200上。在306，導(dǎo)電透光層沉積在電極擴(kuò)散層上方以形成導(dǎo)電下層。例如，導(dǎo)電透光層204可濺射或以其它方式沉積在電極擴(kuò)散層202上以形成具有電極擴(kuò)散層202和導(dǎo)電透光層204的導(dǎo)電下層114，如圖6中所示。設(shè)置導(dǎo)電透光層204，以使電極擴(kuò)散層202布置為阻止下電極200擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層204中。在示出的實(shí)施例中，例如，電極擴(kuò)散層202位于下電極200和導(dǎo)電透光層204之間。在308，去除導(dǎo)電下層的一部分。如圖7中所示，去除導(dǎo)電下層114的一部分700以便以電氣方式使鄰近PV電池102A、102B中的導(dǎo)電下層114彼此分開(kāi)?？墒褂没瘜W(xué)刻蝕、聚焦能量束(諸如，激光束)等去除所述部分700。在310，半導(dǎo)體層疊層沉積在導(dǎo)電透光層上方。如圖8中所示，半導(dǎo)體層疊層116可沉積在導(dǎo)電透光層204上,從而半導(dǎo)體層疊層116以電氣方式與導(dǎo)電透光層204稱合。可 將半導(dǎo)體層疊層116沉積為一系列層。例如，可通過(guò)以下方式沉積半導(dǎo)體層疊層116 JEN摻雜半導(dǎo)體層214(圖2中示出)沉積在導(dǎo)電透光層204上，然后把本征半導(dǎo)體層216 (圖2中示出)沉積在N摻雜半導(dǎo)體層214上，然后把P摻雜半導(dǎo)體層218(圖2中示出)沉積在本征半導(dǎo)體層216上。N摻雜半導(dǎo)體層214、本征半導(dǎo)體層216和P摻雜半導(dǎo)體層218中的一個(gè)或多個(gè)的沉積可發(fā)生于高溫。例如，可在250到350攝氏度之間的溫度沉積N摻雜半導(dǎo)體層214和本征半導(dǎo)體層216。參照?qǐng)D3B，在312，在鄰近PV電池之間去除半導(dǎo)體層疊層的一部分。如圖9中所示，去除半導(dǎo)體層疊層116的一部分900以使鄰近PV電池102A、102B中的半導(dǎo)體層疊層116彼此分開(kāi)。可使用化學(xué)刻蝕、聚焦能量束(諸如，激光束)等去除所述部分900。在314，導(dǎo)電上層沉積在半導(dǎo)體層疊層上方。例如，透光導(dǎo)電上層118可直接沉積在半導(dǎo)體層疊層116上，如圖10中所示。在316，去除透光導(dǎo)電上層的一部分。如圖11中所示，去除透光導(dǎo)電上層118的一部分1100以便以電氣方式使鄰近PV電池102A、102B中的透光導(dǎo)電上層118彼此分開(kāi)。在示出的圖11的實(shí)施例中，僅顯示PV電池102B的一部分?？墒褂没瘜W(xué)刻蝕、聚焦能量束(諸如，激光束)等去除部分1100。參照?qǐng)D3C，在318，粘合劑層布置在導(dǎo)電上層上。例如，粘合劑層120可濺射或以其它方式沉積在透光導(dǎo)電上層118上，如圖12中所示。在320，蓋板耦合到粘合劑層。如圖13中所示，透光蓋板122可連接到粘合劑層120。入射光穿過(guò)蓋板122和透光導(dǎo)電上層118。光被半導(dǎo)體層疊層116吸收和/或被導(dǎo)電下層114反射回到半導(dǎo)體層疊層116。吸收的光產(chǎn)生電子和空穴，電子和空穴流動(dòng)到透光導(dǎo)電上層118或?qū)щ娤聦?14。如圖13中所示，電池102A的透光導(dǎo)電上層118以電氣方式與電池102B的下層114耦合。從半導(dǎo)體層疊層116流動(dòng)到電池102A的透光導(dǎo)電上層118的電流被傳導(dǎo)到電池102B的下層114。在整個(gè)PV模塊100中，繼續(xù)進(jìn)行電流的這種流動(dòng)。應(yīng)該理解，以上描述應(yīng)該是說(shuō)明性的而非限制性的。例如，上述實(shí)施例(和/或它們的各方面)可彼此結(jié)合使用。另外，可做出許多修改以使特定情況或材料適應(yīng)于本文闡述的主題的教導(dǎo)而不脫離其范圍。本文描述的尺寸、材料的類型、各種部件的定向以及各種部件的數(shù)量和位置旨在定義某些實(shí)施例的參數(shù)，絕不是限制性的，并且僅是示例性實(shí)施例。在閱讀以上描述時(shí)，在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的許多其它實(shí)施例和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會(huì)是清楚的。因此，應(yīng)該參照所附權(quán)利要求以及這種權(quán)利要求的等同物的全部范圍確定本文描述的主題的范圍。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“在...中”用作各術(shù)語(yǔ)“包含”和“其中”的通俗易懂的英語(yǔ)等同物。此外，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等僅用作標(biāo)簽，而非意圖對(duì)它們的對(duì)象施加數(shù)值要求。另外，未按照裝置加功能格式書寫下面的權(quán)利要求的限制并且不應(yīng)基于35U. S. C. § 112第六段對(duì)其進(jìn)行解釋，除非以及直至這種權(quán)利要求限制明確地使用后面沒(méi)有跟著進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)的功能的陳述的詞語(yǔ)“用于...的裝置”。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)造為把通過(guò)透光蓋板接收的入射光轉(zhuǎn)換成電壓的光伏模塊，該光伏模塊包括 基底； 導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層，位于基底和蓋板之間，導(dǎo)電下層包括位于下電極和導(dǎo)電透光層之間的電極擴(kuò)散層；和 半導(dǎo)體層疊層，沉積在導(dǎo)電下層和導(dǎo)電上層之間，電極擴(kuò)散層限制導(dǎo)電下層的下電極在半導(dǎo)體層疊層的沉積期間擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層中，其中入射光被半導(dǎo)體層疊層轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層之間的電壓。
2.如權(quán)利要求I所述的光伏模塊，其中所述電極擴(kuò)散層以電氣方式耦合下電極與導(dǎo)電透光層。
3.如權(quán)利要求I所述的光伏模塊，其中所述電極擴(kuò)散層具有比下電極的擴(kuò)散系數(shù)小的擴(kuò)散系數(shù)。
4.如權(quán)利要求I所述的光伏模塊，其中所述電極擴(kuò)散層是透光的，從而至少一些入射光穿過(guò)電極擴(kuò)散層并被下電極反射。
5.如權(quán)利要求I所述的光伏模塊，其中所述電極擴(kuò)散層由金屬或金屬合金形成。
6.如權(quán)利要求I所述的光伏模塊，其中所述電極擴(kuò)散層由摻雜了導(dǎo)電材料的電絕緣或半導(dǎo)電材料形成。
7.如權(quán)利要求I所述的光伏模塊，其中從下電極延伸到導(dǎo)電透光層的電極擴(kuò)散層的厚度基于由半導(dǎo)體層疊層吸收的入射光的一種或多種波長(zhǎng)。
8.一種用于制造具有基底、位于基底上方的導(dǎo)電下電極和蓋板的光伏模塊的方法，通過(guò)蓋板接收入射光，該方法包括 把電極擴(kuò)散層沉積在下電極上方； 把導(dǎo)電透光層沉積在電極擴(kuò)散層上方，導(dǎo)電透光層通過(guò)電極擴(kuò)散層以電氣方式與下電極率禹合； 把半導(dǎo)體層疊層沉積在導(dǎo)電透光層上方，電極擴(kuò)散層限制下電極在半導(dǎo)體層疊層的沉積期間擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層中；以及 把導(dǎo)電上層沉積在半導(dǎo)體層疊層上方，其中半導(dǎo)體層疊層把入射光轉(zhuǎn)換成下電極和導(dǎo)電上層之間的電壓電勢(shì)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電極擴(kuò)散層以電氣方式耦合下電極與導(dǎo)電透光層。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電極擴(kuò)散層具有比下電極的擴(kuò)散系數(shù)小的擴(kuò)散系數(shù)。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電極擴(kuò)散層是透光的，從而至少一些入射光穿過(guò)電極擴(kuò)散層并被下電極反射。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電極擴(kuò)散層沉積為金屬或金屬合金。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中通過(guò)沉積摻雜了導(dǎo)電材料的電絕緣或半導(dǎo)電材料，沉積電極擴(kuò)散層。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中從下電極延伸到導(dǎo)電透光層的電極擴(kuò)散層的厚度基于由半導(dǎo)體層疊層吸收的入射光的一種或多種波長(zhǎng)。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在沉積導(dǎo)電透光層之后，去除電極擴(kuò)散層、導(dǎo)電透光層和下電極的一部分，該去除操作使光伏模塊的相鄰光伏電池中的下電極、電極擴(kuò)散層和導(dǎo)電透光層分開(kāi)。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其中在250和350攝氏度之間的溫度執(zhí)行半導(dǎo)體層疊層的沉積。
17.一種具有蓋板的光伏模塊，通過(guò)蓋板接收入射光，該光伏模塊包括 基底； 半導(dǎo)體層的N-I-P疊層，位于基底和蓋板之間； 導(dǎo)電上層，以電氣方式與N-I-P疊層稱合并位于N-I-P疊層和蓋板之間；和 導(dǎo)電下層，以電氣方式與N-I-P疊層稱合并位于基底和N-I-P疊層之間，導(dǎo)電下層包括下電極和導(dǎo)電透光層，電極擴(kuò)散層位于下電極和導(dǎo)電透光層之間，電極擴(kuò)散層阻止下電極擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層中，其中N-I-P疊層把入射光轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層之間的電壓。
18.如權(quán)利要求17所述的光伏模塊,其中所述電極擴(kuò)散層以電氣方式稱合導(dǎo)電透光層與下電極。
19.如權(quán)利要求17所述的光伏模塊，其中所述電極擴(kuò)散層包括摻雜了導(dǎo)電材料的電絕緣或半導(dǎo)電材料。
20.如權(quán)利要求17所述的光伏模塊，其中所述電極擴(kuò)散層從下電極延伸到導(dǎo)電透光層，并阻止下電極在半導(dǎo)體層疊層的沉積期間擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層中。
全文摘要
提供了一種把通過(guò)透光蓋板接收的入射光轉(zhuǎn)換成電壓的光伏模塊。該光伏模塊包括基底、位于基底和蓋板之間的導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層以及位于導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層之間的半導(dǎo)體層疊層。導(dǎo)電下層包括位于下電極和導(dǎo)電透光層之間的電極擴(kuò)散層。電極擴(kuò)散層限制導(dǎo)電下層的下電極在半導(dǎo)體層疊層的沉積期間擴(kuò)散到導(dǎo)電透光層中。入射光被半導(dǎo)體層疊層轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電上層和導(dǎo)電下層之間的電壓電勢(shì)。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102918657SQ201180026625
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者K·考克力, K·吉羅特拉 申請(qǐng)人:薄膜硅公司