一種太陽能電池的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太陽能電池的制造方法，其特征在于，準(zhǔn)備具有導(dǎo)電性表面的基材；對該導(dǎo)電性表面實(shí)施物理清洗，接著依次實(shí)施與超聲波清洗合并進(jìn)行的堿清洗、與超聲波清洗合并進(jìn)行的純凈水清洗以及與超聲波清洗合并進(jìn)行的臭氧水清洗，由此清洗該導(dǎo)電性表面；隨后在該清洗過的導(dǎo)電性表面上直接設(shè)置n型、i型、p型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜；接著，在p型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜的外表面設(shè)置透明電極之后，利用氮化物系的水分?jǐn)U散防止膜覆蓋所述半導(dǎo)體薄膜的光入射側(cè)和側(cè)面。
【專利說明】一種太陽能電池的制造方法
[0001]本申請是申請日為2009年2月10日、申請?zhí)枮?00980105047.1、發(fā)明名稱為“一種太陽能光伏薄膜直接形成在基材上的太陽能電池”的申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種廉價(jià)的太陽能電池，這種太陽能電池可安裝在建筑、民用工程結(jié)構(gòu)、或各種運(yùn)輸機(jī)械，例如車輛和客車，等的表面上。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)上，薄膜太陽能電池已在電源效率，耐久性和成本上出現(xiàn)問題。此外，太陽能電池安裝一個(gè)建筑物上，一般情況下，面板型太陽能電池單元(包括背面絕緣材料，負(fù)電極，一個(gè)發(fā)電元件，透明電極，表面保護(hù)層)已被放在了外面，如屋頂，并在其后配有一個(gè)支臺裝置。為了使這種帶有支臺裝置的太陽能電池的附件成為不必要，已提出各種太陽能電池已與屋頂粘合劑材料整合在一起的裝置。
[0004]例如，在I號專利文件中，描述了一種其中鋼板配置成屋面材料的太陽能電池和一種已被集成的太陽能電池。所描述的屋面材料是由有保護(hù)層的太陽能電池，例如氟樹脂膜，以及更容易吸收太陽光的增透膜以及一種與硅或無定形硅配置的PN結(jié)型多層結(jié)構(gòu)，一種將太陽能電池粘在鋼板上的膠粘劑層，一種確保當(dāng)太陽能電池板粘在鋼鐵上時(shí)的絕緣的涂膜以及一種用以保護(hù)和絕緣鋼板的涂膜。
[0005]2號專利文件公開了一種屋頂材料，其中一種做成片狀具有彈性的太陽能電池模塊與一種具有曲面的陶瓷屋面基材整合，例如，一種煅燒的瓦是通過有粘性的粘合劑由具有水力特性的原材料，如水泥，石膏和無機(jī)材料做成。
[0006]此外，3號專利文件公開了一種太陽能電池模塊集成到建筑材料，其中的一個(gè)太陽能電池板背面是用粘合劑固定在一個(gè)建材面板上，不包括太陽能電池板和建材面板的背面末端邊緣部分。
[0007]此外，4號專利文件公開了一種實(shí)施例，其中一種薄膜太陽能電池通過一種粘在作為密封層背面的鋁復(fù)合板上的聚酰亞胺膜上的銀或鋁結(jié)構(gòu)粘在負(fù)電極上。在這種情況下，沒有直接使用鋁復(fù)合板的鋁做為負(fù)電極的描述。此外，氟樹脂膜是用作表面保護(hù)層。
[0008]此外，5號專利文件公開了一種制作太陽能電池的技術(shù)，通過利用一種電鍍鋼板和涂面鋼板作為基底，利用對負(fù)電極背面表面，也就是鋼板表面上的聚酯樹脂或氟樹脂作為一種絕緣材料，并且用氟樹脂膜層壓整個(gè)部分。另外，在這個(gè)例子中，電鍍鋼板和涂面鋼板并不直接作為負(fù)極。此外，氟樹脂薄膜用于保護(hù)層表面。
[0009]I號專利文件:日本的專利申請公布號Hl 1-166304。
[0010]2號專利文件:日本的專利申請公布號2000-145074。
[0011]3號專利文件:日本的專利申請公布號2002-4529。
[0012]4號專利文件:日本的專利申請公布號2002-151718。
[0013]5號專利文件:日本的專利申請公布號2001-267616。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0014]發(fā)明要解決的問題
[0015]在上述在先技術(shù)中，不例(4號專利文件),其中金屬建材包括一種招板和一種鋼板作為基底，金屬表面不直接作為太陽能電池的負(fù)極使用。此外，一般來說，關(guān)于絕緣材料(5號專利文件)，如陶瓷，通過在負(fù)電極和絕緣材料之間插入一種樹脂材料制成的絕緣層或密封層，負(fù)電極裝在絕緣材料上。但是，其中沒有太陽能電池負(fù)電極直接裝在陶瓷上的例子。此外，有一種太陽能電池，其中薄膜太陽能電池不是直接放到太陽能電池上的，但面板型太陽能電池單元(絕緣材料，負(fù)電極，發(fā)電單元，透明電極以及表面保護(hù)材料)單獨(dú)制作并粘貼到外部。在這種情況下，有一個(gè)缺點(diǎn)，就是所需的附加部分會(huì)增加成本。傳統(tǒng)上，雖然當(dāng)試圖利用直接附在負(fù)電極上的導(dǎo)電基底，有一個(gè)問題是，在其表面存在氧化層，使基底和裝在導(dǎo)電基底上的太陽能電池之間電阻變大，并降低發(fā)電效率。
[0016]另一方面，如上所述，如果薄膜太陽能電池是直接裝在屋頂材料之上，薄膜太陽能電池和基材可以整合在一起。因此，不同的是薄膜太陽能電池單元是后粘到屋頂材料的基材上，附件成本變得不必要了。然而，如上述I至5號專利文件中所描述，傳統(tǒng)的集成是通過用粘合劑提前將作為獨(dú)立體制作的太陽能電池單元粘合到基材表面上來實(shí)現(xiàn)。在這樣的整合中，難以形成一個(gè)橫跨整個(gè)基材表面以達(dá)到最大程度延伸的太陽能電池，并且也難以降低材料成本。此外，在基材上裝薄膜太陽能電池時(shí)，透明電極是放在最外面的。然而，這樣也有個(gè)問題，透明電極很容易因燈或水劣變。本發(fā)明的目的是解決有關(guān)發(fā)電效率，耐用性以及這樣的薄膜太陽能電池成本的問題。
[0017]用于解決問題的方案
[0018]本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種太陽能電池，其包括一種形成在基材上的半導(dǎo)體薄膜，一種形成在半導(dǎo)體薄膜上的透明導(dǎo)電膜，以及一種含氮的至少覆蓋了透明導(dǎo)電膜的上表面的水分?jǐn)U散防止膜，。
[0019]本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供第一方面的太陽能電池，其中水分?jǐn)U散防止膜是由從氮化硅薄膜和碳氮化硅薄膜組合中選擇任何一個(gè)元素形成的。
[0020]本發(fā)明的第三個(gè)方面是提供第一，二，三方面中的任何一種太陽能電池，其中，基材從鐵，鋁，鋅，銅，及其合金組成的組合和表面處理產(chǎn)品中選擇，其中上述合金之一的鐵合金包括碳鋼和不銹鋼，其中上述表面處理產(chǎn)品之一的鐵表面處理產(chǎn)品包括鍍鋅鋼板和鍍鋁鋅鋼板，其上述合金之一的鋁合金包括硬鋁和銅鋁合金，其中上述表面處理產(chǎn)品之一的鋁表面處理產(chǎn)品包括陽極氧化鋁，其中上述合金之一的銅合金包括黃銅，絲綿和青銅。
[0021]本發(fā)明的第四個(gè)方面是提供第一個(gè)方面的一種太陽能電池，其中，基材包括一種非導(dǎo)電材料和形成在非導(dǎo)電材料上的導(dǎo)電膜，其中非導(dǎo)電材料是從塑料，紙張，木材，石材，陶瓷，玻璃，板巖，板巖混合物和硅酸鈣組成的組合中挑選出來的。
[0022]本發(fā)明的第五個(gè)方面是提供第一，二，四方面中的任何一方面的太陽能電池，其中，導(dǎo)電膜是通過采用化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積，熱噴涂，涂層和化學(xué)鍍等方法之一，用金屬，碳或其混合物制作。
[0023]本發(fā)明的第六方面是提供第一，二，三，四和五方面中的任何一方面的太陽能電池，其中基材的導(dǎo)電膜的表面是進(jìn)行了超聲波清洗和/或酸洗以及氫等離子體處理。[0024]本發(fā)明的第七方面是提供第一個(gè)方面的太陽能電池，其中半導(dǎo)體薄膜包括硅化合物半導(dǎo)體和鍺或其復(fù)合材料的任何其中之一。
[0025]本發(fā)明的第八方面是提供第一個(gè)方面的太陽能電池，其中透明導(dǎo)電膜的主要材料是氧化鋅，銦錫氧化物或氧化錫。
[0026]本發(fā)明第九方面是提供第一個(gè)方面的太陽能電池，其中，基材是由建筑材料，其包括屋頂材料，瓷磚，漿料，板巖板，鋁盤，薄鋼板和樹脂膜中的至少一種組成。
[0027]本發(fā)明第十方面是提供一種太陽能電池的制造方法，其特征在于，準(zhǔn)備具有導(dǎo)電性表面的基材；對該導(dǎo)電性表面實(shí)施物理清洗，接著依次實(shí)施與超聲波清洗合并進(jìn)行的堿清洗、與超聲波清洗合并進(jìn)行的純凈水清洗以及與超聲波清洗合并進(jìn)行的臭氧水清洗，由此清洗該導(dǎo)電性表面；隨后在該清洗過的導(dǎo)電性表面上直接設(shè)置η型、i型、P型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜；接著，在P型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜的外表面設(shè)置透明電極之后，利用氮化物系的水分?jǐn)U散防止膜覆蓋所述半導(dǎo)體薄膜的光入射側(cè)和側(cè)面。
[0028]發(fā)明的效果
[0029]據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，它有可能實(shí)現(xiàn)至少對太陽能電池的發(fā)電效率和薄膜耐用性之一有所提高并降低成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1的截面圖，顯示了本發(fā)明的第一個(gè)太陽能電池的實(shí)施例。
[0031]圖2的截面圖，顯示了本發(fā)明的第二個(gè)太陽能電池的實(shí)施例。
[0032]圖3的截面圖，顯示了本發(fā)明的第三個(gè)太陽能電池的實(shí)施例。
[0033]圖4的截面圖，顯示了本發(fā)明的第四個(gè)太陽能電池的實(shí)施例。
[0034]附圖標(biāo)記說明
[0035]1.基材
[0036]2.半導(dǎo)體薄膜
[0037]2a.N型半導(dǎo)體薄膜
[0038]2b.1型半導(dǎo)體薄膜
[0039]2c.P型半導(dǎo)體薄膜
[0040]3.透明電極膜
[0041]4.水分?jǐn)U散防止膜
[0042]5.透明保護(hù)膜(板形透明保護(hù)層材料)
[0043]6.密封劑
[0044]7a.負(fù)極電極材料
[0045]7b.正極電極材料
[0046]8.透明保護(hù)層材料(膜狀透明保護(hù)層材料)
[0047]11.基材
[0048]12.導(dǎo)電膜
【具體實(shí)施方式】
[0049]對于本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池，薄膜太陽能電池是在基材上自己形成的。因此，完整的太陽能電池中的電阻增加的問題和耐用性下降問題得以解決。例如，本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池應(yīng)用到建筑外墻材料，太陽能電池上的最大光吸收表面是安全可靠的，相對于通過安裝用膠粘劑單獨(dú)放置在基材上的太陽能電池單元的傳統(tǒng)的綜合性太陽能電池。此外，基底，如硅基底或玻璃基底，用于單獨(dú)構(gòu)成太陽能電池，成為不必要的。因此，材料的成本可以降低。
[0050]在本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池中，背側(cè)面是太陽能電池基底本身。因此，例如，當(dāng)用陶瓷為基底，作為構(gòu)成太陽能電池的一個(gè)原件的電極不需要通過有機(jī)材料來保護(hù)。
[0051]對于一個(gè)接收陽光的光吸收表面，通過透明導(dǎo)電薄膜表面上形成一種耐用氮化物的水分?jǐn)U散防止膜，太陽能電池薄膜元件可以是安全可靠的。例如，最好形式是至少用氮化硅薄膜和碳氮化硅(SiCN)薄膜中的一種構(gòu)成這種水分?jǐn)U散防止膜。
[0052]例如，當(dāng)陶瓷作為本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池的基材時(shí)，與單獨(dú)形成的面板類型太陽能電池用膠粘劑粘連接到外部材料而后插入相比，成本可以降低。
[0053]本發(fā)明的實(shí)施例可以參照以下所附圖紙。
[0054]圖1顯示了一個(gè)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池截面剖視圖。在圖1中，編號I表示基材，其配置太陽能電池。這個(gè)基材I在這本發(fā)明的實(shí)施例中是導(dǎo)電的。更好是整個(gè)基材I是導(dǎo)電的。這導(dǎo)電的基材I可能是由鐵，鋁，鋅，銅，這些金屬的合金或用這些金屬進(jìn)行了表面處理的產(chǎn)品形成的。作為鐵合金基材，碳鋼或不銹鋼是首選。已用鐵基材進(jìn)行了表面處理的產(chǎn)品可能包括鍍鋅鋼板或鍍鋁鋅鋼板。此外，作為鋁合金基材，硬鋁或銅鋁合金是首選。已用鋁基材進(jìn)行了表面處理的產(chǎn)片可能包括陽極氧化鋁。，此外，作為銅合金基材，黃銅，鎳銀和青銅是首選。
[0055]例如，當(dāng)鋁或鋼板作為導(dǎo)電的基材時(shí)，有很多問題，其中表面形成氧化膜和電導(dǎo)率下降。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了利用這些作為電極的導(dǎo)電基材的材料，氧化物是要從表面去除的。除了去除氧化物，提供其上有薄膜太陽能電池的太陽能電池，。從表面去除氧化膜的工藝不僅限于上述工藝。但是，在進(jìn)行超聲波清洗工藝和/或在空氣中酸性清洗之后，當(dāng)在真空中的氫氣流動(dòng)時(shí)，高頻產(chǎn)生等離子體。基材表面暴露給等離子體。
[0056]在這種情況下，為了防止氧化劣變，最好是在成膜過程之前通過進(jìn)行電鍍和熱噴涂到背面，或在完成成膜過程之后通過上漆或粘貼膜，來保護(hù)傳導(dǎo)基材的背面(相對于已被分層的該薄膜太陽能電池的表面的背面)。在基底背面上進(jìn)行這樣的工藝可用于發(fā)明的其他實(shí)施例。
[0057]被本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例采用的一種半導(dǎo)體薄膜，至少包含硅，半導(dǎo)體復(fù)合物和鍺其中一個(gè)或其合成物。編號2代表一種半導(dǎo)體薄膜，其中多個(gè)數(shù)薄膜元件已是層狀，用以配置薄膜太陽能電池在作為基底的基材I的表面上。編號3代表了外側(cè)表面的透明電極薄膜。
[0058]如上所述，半導(dǎo)體薄膜2是由多個(gè)薄膜元件形成的。在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體薄膜2是由3層N-型半導(dǎo)體薄膜2a，1-型半導(dǎo)體薄膜2b和P-型半導(dǎo)體薄膜2c型，從表面到基材I依照這個(gè)順序組成的。也就是說，本實(shí)施例的太陽能電池有非晶硅太陽能電池一般所采用p-1-n連接結(jié)構(gòu)。
[0059]由上述多層形成的半導(dǎo)體薄膜2 (2a, 2b, 2c)的形成可通過從表面到基材1，依照η型半導(dǎo)體薄膜2a，I型半導(dǎo)體薄膜2b和p型半導(dǎo)體薄膜的秩序，利用CVD(化學(xué)氣相沉積)方法，該方法也可用于普通非晶硅太陽能電池中的半導(dǎo)體薄膜的制作。[0060]透明電極膜3，其配置帶有半導(dǎo)體薄膜2的太陽能電池，與半導(dǎo)體薄膜2用相同的方式形成。同樣，透明電極薄膜3可通過利用PVD (物理氣相沉積)方法并被放置到P型半導(dǎo)體薄膜2c的外表面上。此時(shí)成膜溫度設(shè)置低于該基材I的耐熱溫度并且低于不導(dǎo)致沉積的透明電極膜3和P-型半導(dǎo)體薄膜2C之間擴(kuò)散的溫度。
[0061]水分?jǐn)U散防止膜4是放在透明電極膜3的外表面上。例如，利用CVD即化學(xué)氣相沉積法，該水汽分?jǐn)U散防止薄膜4可以放置并形成在透明電極膜3的外表面上。一般來說，在電極上形成半導(dǎo)體薄膜2和透明電極薄膜3，以及形成薄膜太陽能電池的方法中，有一個(gè)問題，即由于光和水汽使薄膜元件包括透明電極薄膜3劣變。不過，在這本發(fā)明的實(shí)施例中，該薄膜元件的劣變是可以預(yù)防的，其耐用性可通過在透明電極薄膜3的光吸收部分上使用水分?jǐn)U散防止膜4得以改善。
[0062]透明保護(hù)板5是一種板形透明保護(hù)材料(透明的保護(hù)層)，是通過密封劑6黏附到水分?jǐn)U散防止膜的外表面。半導(dǎo)體薄膜2 (2a，2b，2c)，透明電極膜3以及水分?jǐn)U散防止膜4是用透明防護(hù)板5，密封劑6和基材I密封的。從而，耐用性能進(jìn)一步得到改善。用于黏附透明保護(hù)板5的密封劑可由有機(jī)硅樹脂，聚氨酯樹脂和環(huán)氧樹脂形成。
[0063]此外，關(guān)于基材1，最好是用電極材料。在這種情況下，用于負(fù)電極的電極材料7a連接到基材1，用于正電極的電極材料7b通過密封劑連接到透明電極膜3。為了很好的連接電極材料7b及透明電極膜3成為一個(gè)透明導(dǎo)電膜，通過汽相沉積并使用焊接，將金屬膜黏附到透明電極膜3的末端，電極材料7b可黏附到透明電極膜3。
[0064]在這種情況下，當(dāng)一種夾絲強(qiáng)化玻璃用作透明保護(hù)板5時(shí)，透明保護(hù)板5可以作為一種透明保護(hù)層材料，也可以作為電極材料7b。
[0065]另一方面，當(dāng)用作基材的材料是一種彈性鋁片或鋼板，膜狀透明保護(hù)層材料8，也就是說，樹脂保護(hù)膜可用作透明保護(hù)層材料5。
[0066]也就是說，圖2顯示了有關(guān)本發(fā)明的太陽能電池第二個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的這個(gè)第二個(gè)實(shí)施例同本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例是一樣的，除了膜狀透明保護(hù)層材料8，S卩，樹脂保護(hù)膜，用于代替本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例中作為透明保護(hù)層材料的透明保護(hù)板5。因此，相同的編號給予共同的配置元件。因此，該元件的說明，其中與第一個(gè)實(shí)施例重疊的將被省略。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，如圖所示，用樹脂保護(hù)膜覆蓋和分開整個(gè)發(fā)電元件的方法可以加以利用。
[0067]對于高分子材料，可用作保護(hù)膜，。例如聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚乙烯，乙烯(元)丙烯酸共聚樹脂，乙烯醋酸乙烯共聚樹脂或氟樹脂是首選。
[0068]接下來，一種關(guān)于本發(fā)明的太陽能電池的第三個(gè)實(shí)施，如參考圖3所述。在本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的太陽能電池不同于本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池(圖1)，其中第三個(gè)實(shí)施例的水分?jǐn)U散防止膜4不僅覆蓋了透明電極膜3的上表面，也覆蓋了透明電極膜3和半導(dǎo)體薄膜2的側(cè)表面。除此之外，第三個(gè)實(shí)施例的太陽能電池與本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例是一樣的。因此，相同的編號給予了同樣出現(xiàn)在第一個(gè)實(shí)施例中的配置元件。此外，重疊部分兀件的說明將被省略。
[0069]在這本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例中，使用水分?jǐn)U散防止膜4，這樣水分?jǐn)U散防止膜4覆蓋半導(dǎo)體薄膜2的側(cè)表面。因此，該半導(dǎo)體薄膜2的劣變可以進(jìn)一步延長，因此耐用性得以提高。顯然易見，覆蓋了半導(dǎo)體薄膜2的側(cè)表面的水分?jǐn)U散防止膜4也可應(yīng)用于第二，四個(gè)實(shí)施例的太陽能電池，這將在下面解釋。
[0070]接下來，是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的太陽能電池，如圖4所述。在圖4中，編號11是基材，其構(gòu)成太陽能電池的方式與第一個(gè)實(shí)施例的基材I的一樣。該基材11不同基材1，它是不導(dǎo)電的。該不導(dǎo)電基材11可能是用由適當(dāng)?shù)牟牧现谱鞯?，如水泥，陶瓷，塑料，石材，木材，紙張，玻璃，絕緣的鐵素體，板巖，板巖混合物或硅酸鈣。
[0071]當(dāng)利用絕緣基材11時(shí)，導(dǎo)電膜預(yù)先形成在其表面上。預(yù)先形成在絕緣基材表面上的導(dǎo)電膜可能是用導(dǎo)電材料，其材料例如用于第一個(gè)實(shí)施例中的太陽能電池基材I的材料或那些材料的混合物。通過一些其他方法可以形成導(dǎo)電膜，例如，通過利用化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積，熱噴涂方法，涂裝或化學(xué)鍍等方法之一。如上述組合配置，存在該導(dǎo)電材料和有機(jī)金屬混合物的酸性鹽類。
[0072]在第四個(gè)實(shí)施例中，一種薄膜太陽能電池是這么配置的:首先，在基材11表面形成了導(dǎo)電膜12。然后，半導(dǎo)體薄膜2(2a，2b，2c)形成在導(dǎo)電膜12的表面上。此外，透明電極膜3形成在半導(dǎo)體薄膜2的表面上。
[0073]水分?jǐn)U散防止膜4放置在透明電極膜3的外表面上。此外，在該表面上，與第一至三的實(shí)施例是一樣，透明保護(hù)板5是固定并用密封劑6密封在其表面上。該電極材料連接到形成在基材11上的導(dǎo)電膜12。在這種情況下，負(fù)電極的電極材料7a連接到導(dǎo)電膜12。然后，穿過密封劑，正極的電極材料7b連接到透明電極膜3。
[0074]在第四個(gè)實(shí)施例中的半導(dǎo)體薄膜2 (2a，2b，2c)，透明電極膜3，水分?jǐn)U散防止膜4和透明保護(hù)板5，同第一個(gè)實(shí)施例是一樣的。因此，對應(yīng)的原件用相同的編號，并且相應(yīng)的重疊部分就省略了。
[0075]上述本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例，例如，利用一種技術(shù)，如CVD，PVD，熱法，噴涂，油漆和化學(xué)鍍，導(dǎo)電膜12可用導(dǎo)電材料制作，如金屬，金屬氧化物，金屬氮化物和導(dǎo)電聚合物。在這個(gè)時(shí)的成膜溫度設(shè)定在該基材11的耐熱溫度及在不導(dǎo)致沉積的透明電極膜3和P-型半導(dǎo)體薄膜2c之間相互擴(kuò)散的溫度之下。
[0076]正如上述本發(fā)明的第一至四的實(shí)施例，薄膜太陽能電池是直接配置在基底上，例如導(dǎo)電薄膜12形成基材I或基材11上，并整合進(jìn)太陽能電池。通過利用這種配置的太陽能電池，太陽能電池可以配置在上述各種結(jié)構(gòu)類型的表面上，如建筑物，土木工程建筑，車輛，飛機(jī)，船只或空間衛(wèi)星。在這種情況下，根據(jù)要用太陽能電池的地方的環(huán)境，本發(fā)明的太陽能電池可以做成平板狀或弧形板狀。通過配置并結(jié)合預(yù)定尺寸和形狀的太陽能電池，太陽能電池也可以當(dāng)作一種帶有復(fù)雜表面形狀的結(jié)構(gòu)表面材料。
[0077]如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池是一種使用基材I (或基材11)本身作為基底的薄膜太陽能電池配置而成的太陽能電池。因此，與通過使用的膠粘劑粘貼單獨(dú)配置的太陽能電池在基材上來配置的太陽能電池相比，，它可以保證作為太陽能電池的最大光吸收部分。同時(shí)用于配置單獨(dú)個(gè)體的太陽能電池的硅基底或玻璃基底成為不必要的，并且可以降低材料成本。
[0078]接下來，該太陽能電池的配置和本發(fā)明實(shí)第1-3的施例的形成過程將說明如下。
[0079]實(shí)施例1
[0080]1.基材 I
[0081]材料:鋁合金板，厚度:約5毫米(約50 μ m的不均勻表面)[0082]工藝:經(jīng)過噴砂工藝的清洗工藝
[0083]清洗工藝:用毛刷輥進(jìn)行物理清洗
[0084]I
[0085]用堿性清洗液進(jìn)行超聲波清洗的(5分鐘)
[0086]I
[0087]用純凈水進(jìn)行超聲波清洗(3分鐘)
[0088]I
[0089]用臭氧水進(jìn)行超聲波清洗(5分鐘)
[0090]I
[0091]用純凈水沖洗
[0092]此外,通過等離子體去除氧化膜,如下所述。IS:1SLM和H:100sccm被傳遞給一步法淋浴板型微波刺激高密度等離子體設(shè)備(參考非專利文獻(xiàn)I)。通過提供3kw的微波功率，
有效生成H自由基并且H自由基主要是去除氧化的鋁和表面的水分。
[0093]此外，也是有可能清除鋁(Al)的氧化物及表面的水分，通過傳遞氬:1SLM從二步法淋浴板形微波刺激高密度等離子體設(shè)備(非專利文獻(xiàn)I)的上行淋浴板，作為基底偏壓使用約100伏特的射頻功率(13.56)到基底(基座)上，并且射離子到等離子區(qū)里。此時(shí)，另外一種惰性氣體，可用于代替氬氣。此外，只要不形成圍繞著基底成為自由的等離子體，就可以合適地選擇頻率和射頻功率。通過進(jìn)行上述去除氧化膜，半導(dǎo)體薄膜和負(fù)電極之間的電阻可降低，并且能有效地去除電動(dòng)勢。
[0094](非專利文獻(xiàn)I)
[0095]T.0hmi, M.Hirayama和A.Teramoto,《以半導(dǎo)體生產(chǎn)為基礎(chǔ)的娃刺激反應(yīng)技術(shù)的新領(lǐng)域》，J.Phys.D:,《應(yīng)用物理學(xué)》，39頁1- 17行，2006年I月。
[0096]2.N型半導(dǎo)體薄膜2a
[0097]料:涂抹P (磷)的硅元素薄膜，厚度IOOOnm
[0098]工藝:化學(xué)氣相沉積(微波40W/cm2，壓力IOOmTorr,參考CVD系統(tǒng))
[0099]氣體流量數(shù):気540cc/min
[0100]娃燒1.5cc/mm
[0101]憐化氧0.03cc/min
[0102]氧氣10cc/min
[0103]3.I型半導(dǎo)體薄膜2b
[0104]材料:娃薄膜，厚度2 μ m的
[0105]工藝:化學(xué)氣相沉積(微波40W/cm2，壓力IOOmTorr,參考CVD系統(tǒng))
[0106]氣體流量數(shù):氬540cc/min
[0107]娃燒1.5cc/mm
[0108]氧氣10cc/min
[0109]4.P型半導(dǎo)體薄膜2c
[0110]材料:涂抹B (硼)的娃薄膜,厚度，IOOOnm
[0111]工藝:化學(xué)氣相沉積(微波40W/cm2，壓力IOOmTorr,參考CVD系統(tǒng))
[0112]氣體流量數(shù):ls540cc/min[0113]硅烷1.5cc/mm
[0114]B2H60.03cc/min
[0115]氧氣lOcc/min
[0116]5.透明電極膜3
[0117]材料質(zhì):ΖηΟ,厚度I μ m
[0118]工藝:物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積(微波40W/cm2)，在IOOmTorr之下，
[0119]氣體流量數(shù):||氣200cc/min,氧氣:20cc/min
[0120]含鋅有機(jī)金屬有(以下任一):
[0121]Zn (MOPD) 2或 C18H3tlO6Zn
[0122]DIPZ 或 C6H14Zn
[0123]DMZn 或 Zn (CH3)2
[0124]DEZn 或 Zn (C2H5)2
[0125]6.水分?jǐn)U散防止膜4
[0126]材料:氮化硅(SiN)薄膜和/或碳氮化硅(SiCN)膜，更確切地說水分?jǐn)U散防止膜4如下加工形成。
[0127]氬氣:ISLM和NH3氣體=IOOsccm傳遞到二步法淋浴板型微波刺激高密度等離子體設(shè)備(非專利文獻(xiàn)I)的上行淋浴板，并且3kw的微波功率用于激發(fā)等離子體。然后，硅烷:20sccm傳遞到較低行的淋浴板來沉積IOOnm的氮化砂薄膜。然后，傳遞硅烷:19sccm和四甲基硅烷(SiH(CH3)5):1sccm進(jìn)行沉積IOOnm的SiCN薄膜。當(dāng)重復(fù)上述工藝5次，13.5 μ m的SiN/SiCN被沉積并且用小應(yīng)力獲得水分?jǐn)U散防止薄膜。此時(shí)，惰性氣體可代替氬。隊(duì)和H2的混合氣體可以用來代替氨氣。此外，根據(jù)基材的特點(diǎn)，通過調(diào)整SiN薄膜和SiCN薄膜的厚度可以減小在SiN/SiCN中產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0128]這樣，水分?jǐn)U散防止膜4可以覆蓋透明電極膜3的整個(gè)表面(光吸收表面)，并可提高耐用性。此外，通過沉積水分?jǐn)U散防止膜4，可進(jìn)一步提高作為太陽能電池的耐用性，這樣不僅透明電極膜3的光吸收表面，以及半導(dǎo)體薄膜2的側(cè)邊也可能被覆蓋，如上述的第三個(gè)實(shí)施例。
[0129]7.透明防護(hù)板5
[0130]材料:透明玻璃，厚度5毫米
[0131]工藝:黏附(硅樹脂作為密封劑6來黏附透明防護(hù)板5，能夠密封半導(dǎo)體薄膜2(2a，2b，2c)，透明電極膜3和水分?jǐn)U散防止膜4。)
[0132]8.電極材料的7B (正極)
[0133]材料:樹脂包銅線
[0134]工藝:焊接(用焊接將上述銅線連接到透明電極膜3。)
[0135]9.電極材料的第7A (負(fù)極)
[0136]材料:樹脂包銅導(dǎo)線
[0137]工藝:焊接(用焊接將上面提到的銅線連接到基材I (鋁塑板)。)`[0138]此外，丙烯酸清漆涂在鋁基底背面(相對于太陽能電池的分層側(cè)面)。
[0139]實(shí)施例2
[0140]1.基材 I[0141]材料:鋼板，厚度5mm，鋅/鋁電鍍
[0142]工藝:鋅/鋁電鍍工藝之后的清洗工藝
[0143]清洗工藝:負(fù)電極的一面:工藝:經(jīng)過噴砂工藝之后清洗工藝
[0144]清洗工藝:用毛刷輥進(jìn)行物理清洗
[0145]I
[0146]用堿性清洗液進(jìn)行超聲波清洗(5分鐘)
[0147]I
[0148]用純凈水進(jìn)行超聲波清洗(3分鐘)
[0149]I
[0150]用臭氧水進(jìn)行超聲波清洗(5分鐘)
[0151]I
[0152]用純凈水沖洗
[0153]2.N型半導(dǎo)體薄膜2a
[0154]與實(shí)施例1相同。
[0155]3.1型半導(dǎo)體薄膜2b
[0156]與實(shí)施例1相同。
[0157]4.P型半導(dǎo)體薄膜2c
[0158]與實(shí)施例1相同。
[0159]5.透明電極膜3
[0160]材料:ΙΤ0，厚Ιμπι
[0161]工藝:在IOOmTorr之下進(jìn)行物理氣相沉積，通過瞄準(zhǔn)ΙΤ0，進(jìn)行氬/氧氣(惰性氣體/氧氣)的反應(yīng)濺射法。
[0162]6.水分?jǐn)U散防止膜4
[0163]與實(shí)施例1相同。
[0164]7.透明防護(hù)板5
[0165]材料:透明夾絲玻璃，厚度3mm
[0166]工藝:黏附(用作為密封劑6的聚氨酯黏附透明防護(hù)板5，能夠密封半導(dǎo)體薄膜2(2a，2b，2c)，透明電極膜3，水分?jǐn)U散防止膜4)。
[0167]8.電極材料的7b (正極)
[0168]與實(shí)施例1相同。
[0169]9.電極材料的7a (負(fù)電極)
[0170]與實(shí)施例1相同。
[0171]10.如果需要，涂層材料可以涂在鋼板的背面(相對于太陽能電池的分層側(cè)面)。
[0172]實(shí)施例3
[0173]1.基材 11
[0174]材料:陶瓷磚，厚度，15毫米(金屬導(dǎo)電膜放置在表面上)
[0175]工藝:清洗基材表面，并且通過噴涂工藝，在清洗過的表面上形成了一層鋁膜(金屬導(dǎo)電膜12)。
[0176]清洗工藝:與實(shí)施例1相同。[0177]2.N型半導(dǎo)體薄膜2a
[0178]與實(shí)施例1相同。
[0179]3。I型半導(dǎo)體薄膜2b
[0180]與實(shí)施例1相同。
[0181]4.P型半導(dǎo)體薄膜2c
[0182]與實(shí)施例1相同。
[0183]5.透明電極膜3
[0184]與實(shí)施例1相同。
[0185]6.水分?jǐn)U散防止膜4
[0186]與實(shí)施例1相同。
[0187]7.透明防護(hù)板5
[0188]材料:透明玻璃，厚度7mm
[0189]工藝:與實(shí)施例1相同。
[0190]8.電極材料的第7b (正極)
[0191]與實(shí)施例1相同。
[0192]9.電極物料7a (負(fù)極)
[0193]材料:樹脂包銅線
[0194]工藝:焊接(用焊接將上述銅線連接到基材11表面上的導(dǎo)電膜12。)
[0195]此外，上述實(shí)施例1至3中，CVD或PVD的工藝溫度進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置，例如，考慮到該基材I或11的耐熱溫度，設(shè)置在100°C -400°c范圍內(nèi)。
[0196]用于說明以上所述發(fā)明的更好的實(shí)施例和I至3實(shí)施例說明了作為太陽能電池結(jié)構(gòu)的非晶硅太陽能電池的連接結(jié)構(gòu)。然而，只要基材本身是作為基底配置的，在本發(fā)明中的太陽能電池可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到使用鍺及化合物的半導(dǎo)體材料的太陽能電池中。
[0197]II1-V 組:GaAs, InP, AlGaAs
[0198]I1-VI 組:CdS, CdTe, and Cu2S
[0199]1-1II 組=CuInSe2, CuInS2
[0200]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0201]基于本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池，通過配置使用基材本身作為基底的薄膜太陽能電池，集成基材和薄膜太陽能電池。因此，與用粘合劑集成連接到基材的獨(dú)立配置的太陽能電池相比，能夠保證作為太陽能電池的最大光吸收部分。同時(shí)，其上獨(dú)立配置太陽能電池的基底，例如，硅基底或玻璃基底，成為不必要的。因此，材料的成本可以降低。
[0202]此外，與獨(dú)立配置的面板形太陽能電池單元附到太陽能電池之后相比，成本可降低。
[0203]此外，通過形成耐用的氮化物水分?jǐn)U散防止膜的氮化硅膜，和/或用于表面(光吸收表面)的氮碳化硅膜，得以在透明導(dǎo)電薄膜的表面上吸收太陽光，例如，可能用來保護(hù)太陽能電池的薄膜元件并且持久性得以提高。此外，通過不僅覆蓋了透明電極膜的光吸收表面?zhèn)冗?，也覆蓋了帶有水分?jǐn)U散防止膜的薄膜元件側(cè)邊，作為太陽能電池的耐久性能得到
進(jìn)一步改善。
[0204]這樣，通過本發(fā)明的實(shí)施例，太陽能電池可以被整合并能夠在幾乎所有材料的表面上設(shè)置太陽能電池。特別是，本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池適合建筑和土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。此外，本發(fā)明實(shí)施例的太陽能電池可以用作裝在各種運(yùn)輸機(jī)械表面上的太陽能電池，如車輛，飛機(jī)，船只和衛(wèi)星，可大大有助于節(jié)約能源。
[0205]該申請請求優(yōu)先權(quán)，基于日本專利申請?zhí)?008-030707，于2008年2月12日遞交，其全部內(nèi)容通過引用包含于此。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池的制造方法，其特征在于， 準(zhǔn)備具有導(dǎo)電性表面的基材； 對該導(dǎo)電性表面實(shí)施物理清洗，接著依次實(shí)施與超聲波清洗合并進(jìn)行的堿清洗、與超聲波清洗合并進(jìn)行的純凈水清洗以及與超聲波清洗合并進(jìn)行的臭氧水清洗，由此清洗該導(dǎo)電性表面； 隨后在該清洗過的導(dǎo)電性表面上直接設(shè)置η型、i型、P型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜； 接著，在P型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜的外表面設(shè)置透明電極之后，利用氮化物系的水分?jǐn)U散防止膜覆蓋所述半導(dǎo)體薄膜的光入射側(cè)和側(cè)面。
【文檔編號】H01L31/18GK103456836SQ201310351564
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2008年2月12日
【發(fā)明者】若山惠英, 茂山和基, 大見忠弘, 寺本章伸 申請人:國立大學(xué)法人東北大學(xué)