薄层太阳能模块制造技术

本发明专利技术涉及一种薄层太阳能模块，具有：衬底(1)；背电极层(2)，布置在所述衬底(1)上；有源层(3)，布置在所述背电极层(2)上；前电极层(4)，布置在所述有源层(3)上；边缘区域(5)，垂直于背电极层、有源层和前电极层各自划分的条带延伸方向(E)延伸、沿着所述衬底的边缘区段延伸，在所述边缘区域中，所述衬底(1)未被所述背电极层(2)、所述有源层(3)和所述前电极层(4)覆盖；以及电绝缘沟槽(6)，所述电绝缘沟槽垂直于所述延伸方向(E)、与所述边缘区域(5)相邻地延伸。所述有源层(3)在所述电绝缘沟槽(6)中未被所述前电极层(4)覆盖。

【技术实现步骤摘要】
薄层太阳能模块
本专利技术涉及一种薄层太阳能模块。与通常具有例如120μm至240μm厚度半导体晶片的晶片太阳能模块不同，薄层太阳能模块具有几纳米至仅几微米层厚度的薄层。薄层太阳能模块具有衬底，该衬底具有衬底棱边(Substratkante)和沿着衬底棱边环绕的边缘区段(Randabschnitt)。在衬底上布置薄层堆叠(Dünnschichtstapel)，该薄层堆叠具有背电极层、有源层(Aktivschicht)和前电极层。背电极层布置在所述衬底上，并通过多个背电极层分离沟槽划分成背电极层条带，这些背电极层条带沿着延伸方向延伸。背电极层分离沟槽在行话中也称作P1刻线(scribes)。有源层布置在所述背电极层上，并通过多个经常也称作P2刻线的有源层分离沟槽划分成有源层条带，这些有源层条带沿着延伸方向延伸。前电极层布置在所述有源层上，并通过多个前电极层分离沟槽划分成前电极层条带，这些前电极层条带沿着延伸方向延伸。前电极层分离沟槽经常也称作P3刻线。所述薄层太阳能模块具有边缘区域，所述边缘区域垂直于所述延伸方向、沿着所述衬底的边缘区段延伸，在所述边缘区域中，所述衬底未被所述背电极层、所述有源层和所述前电极层覆盖。
技术介绍
从衬底棱边出发，薄层太阳能模块在几毫米的范围内被除层。该所谓的边缘除层通常在P3刻线后进行。为此例如使用机械方法和/或光学方法，利用这些方法在边缘区域中直至向下到衬底地去除所述薄层组(Dünnschichtpakete)。结果，薄层组棱边(Dünnschichtpaket-Kante)作为与边缘区域的边界保持存在。光学方法通常使用激光能量吸收。取决于激光脉冲能量和激光脉冲波长，待去除的薄层爆发式地蒸发并由此连带带走相邻的区域。因此，其可以在薄层组棱边上发生，使得再升华材料或去掉的层断片沉积在薄层组棱边的端面上。在两种情况下，这都打开了不希望的泄漏电流的路径，这些泄漏电流在薄层太阳能电池的前电极和背电极之间流动。因此，在边缘区段中必须的是：前电极层与背电极层之间在电方面尽可能干净的分离或绝缘。此外，太阳能模块具有电绝缘沟槽(Isolierungsrille)，所述电绝缘沟槽垂直于所述延伸方向、与所述边缘区域相邻地延伸。表述“相邻”在本专利技术的意义这样理解：相邻的层或结构以一毫米范围彼此间隔开地布置，或直接贴靠邻接，也就是在没有位于它们之间的材料的情况下布置得彼此直接接触。表述“邻接”在本专利技术的意义这样理解：邻接的层或结构在没有位于它们中间的材料的情况下处于彼此直接接触。在电绝缘沟槽中，背电极层和前电极层彼此在电方面分开，以便减少或消除泄漏电流的出现，因为这些泄漏电流减少薄层太阳能模块的功率。为此，由尚无印刷物证实的现有技术已知，在电绝缘沟槽中将多个层除层。该除层过程通过机械过程或通过在使用激光必要时结合机械过程步骤的情况下的多级过程来实现。此外，对薄层太阳能模块还存在这样的要求：该薄层太阳能模块可以简单和低成本制造。此外，还存在对功率改善的薄层太阳能模块的要求。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种薄层太阳能模块，其具有前电极层与背电极层之间的良好电绝缘。该目的通过下列薄层太阳能模块来实现：薄层太阳能模块，具有-一个衬底，其具有衬底棱边和一个沿所述衬底棱边环绕的边缘区段；-一个背电极层，所述背电极层布置在所述衬底上，并通过多个背电极层分离沟槽划分成背电极层条带，这些背电极层条带沿着一个延伸方向延伸；-一个有源层，所述有源层布置在所述背电极层上，并通过多个有源层分离沟槽划分成有源层条带，这些有源层条带沿着所述延伸方向延伸；-一个前电极层，所述前电极层布置在所述有源层上，并通过多个前电极层分离沟槽划分成前电极层条带，这些前电极层条带沿着所述延伸方向延伸；-一个边缘区域，所述边缘区域垂直于所述延伸方向、沿着所述衬底的边缘区段延伸，在所述边缘区域中，所述衬底未被所述背电极层、所述有源层和所述前电极层覆盖；以及-一个电绝缘沟槽，所述电绝缘沟槽垂直于所述延伸方向、与所述边缘区域相邻地延伸；其中，所述有源层在所述电绝缘沟槽中未被所述前电极层覆盖。根据本专利技术的设置，有源层在电绝缘沟槽中未被前电极层覆盖。由此，能够实现前电极层与背电极层之间简单的电绝缘。尤其在薄层太阳能模块边缘区段中，薄层组棱边上出现的泄漏电流被减少或被阻止，从而改善太阳能模块的功率。此外，薄层太阳能模块还可简单且低成本地制造。在电绝缘沟槽中，前电极层从有源层的去除例如可以在使用激光的情况下以单级剥除方法(Abtragverfahren)实现。表述“有源层”在本专利技术的意义理解为光伏有源层，其中出现电子受体和电子给体。有源层被构造用于将光转换成自由电荷载体，并也称作吸收层。在一个优选实施方式中，电绝缘沟槽布置得与边缘区域间隔开。也就是说，在电绝缘沟槽和边缘区域之间，优选在衬底上布置一个由背电极层、有源层和前电极层构成的层堆叠。这类薄层太阳能模块可通过间隔边缘区域而剥除所述前电极层来实现，以产生电绝缘沟槽。该过程通常称作太阳能模块的边缘除层，并已在说明书开头描述。优选地，背电极层在电绝缘沟槽下方通过一个绝缘沟堑(Isolierungsgraben)来限界，该绝缘沟堑垂直于所述延伸方向延伸。通过该另一绝缘沟堑，将前电极层和背电极层在电方面更强地彼此分开。由此，可以进一步减少或避免在薄层太阳能模块的薄层组棱边上出现泄漏电流。在另一优选实施方式中，电绝缘沟槽布置得与边缘区域邻接。在该实施方式中，电绝缘沟槽与边缘区域构成阶梯形状，因为电绝缘沟槽构造得直接连接所述边缘区域。薄层太阳能模块优选具有一个缓冲层(Pufferschicht)，该缓冲层布置在有源层上，并通过多个有源层分离沟槽被划分。虽然有源层分离沟槽划分有源层和缓冲层，但是，即使有源层分离沟槽存在，也不划分背电极层，而前电极层分离沟槽划分前电极层、有源层和缓冲层，但即使存在，也不划分背电极层。优选地，缓冲层，如果存在，则在电绝缘沟槽下方覆盖有源层。在一个优选实施方式中，薄层太阳能模块具有一个不传导的势垒层(Barriereschicht)，该不传导的势垒层在衬底和背电极层之间起扩散阻隔作用。所述衬底可以在所述边缘区域中被所述不传导的势垒层覆盖。在另一个变型实施方案中，衬底在边缘区域中未被所述不传导的势垒层覆盖。在一个优选实施方式中，有源层分离沟槽沿所述延伸方向观察，具有比背电极层分离沟槽和前电极层分离沟槽更短的长度。由此，可进一步减少或避免寄生电流的出现。优选地，所述有源层分离沟槽沿所述延伸方向观察，从一个电绝缘沟槽向在一个相对置的衬底棱边上延伸的另一个电绝缘沟槽延伸，并且所述背电极层分离沟槽和所述前电极层分离沟槽沿所述延伸方向观察，从一个边缘区域向在一个相对置的衬底棱边上延伸的另一边缘区域延伸。表达“所述有源层分离沟槽沿所述延伸方向观察，从一个电绝缘沟槽向在一个相对置的衬底棱边上延伸的另一电绝缘沟槽延伸”应理解为：有源层分离沟槽可以至少从一个电绝缘沟槽向在一个相对置的衬底棱边上延伸的另一电绝缘沟槽延伸，也就是说，也可以从一个边缘区域向在一个相对置的衬底棱边上延伸的另一边缘区域延伸。在另一个优选实施方式中，有源层分离沟槽沿所述延伸方向观察，具有与背电极层分离沟槽和前电极层分离沟槽相同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
薄层太阳能模块，具有‑一个衬底(1)，其具有衬底棱边和一个沿所述衬底棱边环绕的边缘区段；‑一个背电极层(2)，所述背电极层布置在所述衬底(1)上，并通过多个背电极层分离沟槽(21)划分成背电极层条带，这些背电极层条带沿着一个延伸方向(E)延伸；‑一个有源层(3)，所述有源层布置在所述背电极层(2)上，并通过多个有源层分离沟槽(31)划分成有源层条带，这些有源层条带沿着所述延伸方向(E)延伸；‑一个前电极层(4)，所述前电极层布置在所述有源层(3)上，并通过多个前电极层分离沟槽(41)划分成前电极层条带，这些前电极层条带沿着所述延伸方向(E)延伸；‑一个边缘区域(5)，所述边缘区域垂直于所述延伸方向(E)、沿着所述衬底的边缘区段延伸，在所述边缘区域中，所述衬底(1)未被所述背电极层(2)、所述有源层(3)和所述前电极层(4)覆盖；以及‑一个电绝缘沟槽(6)，所述电绝缘沟槽垂直于所述延伸方向(E)、与所述边缘区域(5)相邻地延伸；其特征在于，所述有源层(3)在所述电绝缘沟槽(6)中未被所述前电极层(4)覆盖。

【技术特征摘要】
2015.12.04 DE 102015121141.61.薄层太阳能模块，具有-一个衬底(1)，其具有衬底棱边和一个沿所述衬底棱边环绕的边缘区段；-一个背电极层(2)，所述背电极层布置在所述衬底(1)上，并通过多个背电极层分离沟槽(21)划分成背电极层条带，这些背电极层条带沿着一个延伸方向(E)延伸；-一个有源层(3)，所述有源层布置在所述背电极层(2)上，并通过多个有源层分离沟槽(31)划分成有源层条带，这些有源层条带沿着所述延伸方向(E)延伸；-一个前电极层(4)，所述前电极层布置在所述有源层(3)上，并通过多个前电极层分离沟槽(41)划分成前电极层条带，这些前电极层条带沿着所述延伸方向(E)延伸；-一个边缘区域(5)，所述边缘区域垂直于所述延伸方向(E)、沿着所述衬底的边缘区段延伸，在所述边缘区域中，所述衬底(1)未被所述背电极层(2)、所述有源层(3)和所述前电极层(4)覆盖；以及-一个电绝缘沟槽(6)，所述电绝缘沟槽垂直于所述延伸方向(E)、与所述边缘区域(5)相邻地延伸；其特征在于，所述有源层(3)在所述电绝缘沟槽(6)中未被所述前电极层(4)覆盖。2.根据权利要求1所述的薄层太阳能模块，其特征在于，所述电绝缘沟槽(6)布置得与所述边缘区域(5)间隔开。3.根据权利要求2所述的薄层太阳能模块，其特征在于，所述背电极层(2)在所述电绝缘沟槽(6)下方通过一个绝缘沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·A·刚萨尔维斯迪亚斯科雷亚，S·马绍尔，
申请(专利权)人：索里布罗高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE