制造薄膜太阳能电池的方法技术

一种制造薄膜太阳能电池的方法，包括以下步骤：准备在上面限定有单元的衬底；在所述衬底上形成透明导电层，所述透明导电层由它们之间的第一分隔线彼此隔开；在所述透明导电层上形成光吸收层，所述光吸收层由它们之间的第二分隔线彼此隔开；在每个所述光吸收层内形成第三分隔线，所述第三分隔线与所述第二分隔线隔开；通过在所述第三分隔线上方设置丝网并涂覆导电胶来形成反射材料层；以及通过烧结所述反射材料层形成反射电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄膜太阳能电池，尤其涉及一种能防止在利用激光进行构图过程 中发生短路问题的薄膜太阳能电池的制造方法。
技术介绍
—般来说，太阳能电池根据光吸收层的材料分为各种类型。太阳能电池可以分成 用硅作为光吸收层的硅太阳能电池、利用CIS(CuInSe2)或CdTe的化合物薄膜太阳能电池、 111-V族太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池。 在太阳能电池中，硅太阳能电池包括晶体太阳能电池(crystalline solar cell) 和非晶薄膜太阳能电池(amorphous thin film solar cell)。体型晶体太阳能电池 (bulk-type crystalline solar cell)应用广泛。但是，由于昂贵的硅原料和复杂的制造 工艺，使得晶体太阳能电池的生产成本较高。 最近，通过不在硅片上而在相对成本较低的诸如玻璃、金属或塑料的衬底上形成薄膜型太阳能电池，来进行降低生产成本的研究。 下文中将参考附图说明现有技术的薄膜太阳能电池。 图1是现有技术的薄膜太阳能电池的截面图。在图1中，现有技术的薄膜太阳能电池5包括玻璃或塑料的衬底10。透明导电层30以单元C为单位形成在衬底10上。顺序地包括P-型非晶硅层40a、i-型非晶硅层40b和n-型非晶硅层40c的光吸收层40形成在透明导电层30上。反射电极50以单元C为单位形成在光吸收层40上。 尽管在图中未示出，但是包括有透明导电层30、光吸收层40和反射电极50的衬底IO可以面向一相对衬底并与该相对衬底粘合，在该相对衬底上顺序地形成有聚合物材料层和粘合层。 这里，反射电极50可以由从包括诸如银(Ag)和铝(Al)等具有相对较高反射率的 材料的导电材料组中选择的一种材料形成。反射电极50能够将穿过光吸收层40的光的散 射特性最大化。 在薄膜太阳能电池5中，入射到第一衬底IO上的光穿过第一衬底lO和p-型硅层 40a，并被i-型硅层40b吸收。由具有高于硅的禁带宽度的能量的光，因此在i_型硅层40b 内产生电子和空穴。i-型硅层40b内的电子和空穴由于内建电场而分别向p-型硅层40a 和n-型硅层40c扩散，并分别通过透明导电层30和反射电极50提供给外部电路。这样， 可以将太阳能转化为电能。 下面将参考附图更详细地说明。 图2A到2E是表示在现有技术薄膜太阳能电池的制造方法的各步骤中的薄膜太阳 能电池的截面图。 在图2A中，在玻璃或塑料的衬底10上限定单元C。通过沉积从包括氧化物的透明 导电材料组中选择的一种材料，在衬底10上形成第一透明导电材料层32。该透明导电材料 组可以包括氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnOx)和氧化锌(ZnOx)。第一透明导电材料层32最 好具有大于5000 A的厚度。可用溅射法形成第一透明导电材料层32。也可用喷涂法形成 第一透明导电材料层32。即可以通过喷涂或注入包括透明导电氧化物材料的溶胶-凝胶溶 液，在衬底10上涂覆或印刷第一透明导电材料层32。 在图2B中，在包括图2A的透明导电材料层32的衬底10上方设置第一激光加工 装置(未示出)。利用第一激光加工装置通过第一激光切割工艺对图2A的透明导电材料层 32进行构图，分别以单元C为单位形成透明导电层30。透明导电层30由具有第一宽度wl 的第一分隔线SL1以固定间距彼此隔开。第一激光加工装置的激光束最好具有1064nm的 波长。在第一激光切割工艺之后，衬底10对应于相邻透明导电层30之间的空间、即第一分 隔线SL1被而露出。 在图2C中，通过顺序地沉积p-型硅层40a、i_型硅层40b和n_型硅层40c，在包括透明导电层30的衬底10上形成具有p-i-n结构的光吸收材料层(未示出)。 然后，在包括光吸收材料层的衬底10上方设置第二激光加工装置(未示出)。利 用第二激光加工装置通过第二激光切割工艺对光吸收材料层进行构图，分别以单元C为单位形成光吸收层40。光吸收层40由具有第二宽度w2的第二分隔线SL2彼此隔开。第二分隔线SL2与第一分隔线SL1的位置不同。第二激光加工装置的激光束最好具有532nm的波长。 在图2D中，通过沉积从包括具有相对较高反射率的银(Ag)和铝(Al)的导电材料 组中选择的一种材料，在包括光吸收层40的衬底10上形成反射材料层52。可用溅射法沉 积反射材料层52。 在图2E中，在包括图2D的反射材料层52的衬底10上方设置第三激光加工装置 (未示出)。利用第三激光加工装置通过第三激光切割工艺对图2D的反射材料层52进行 构图，分别以单元C为单位形成反射电极50。反射电极50由具有第三宽度w3的第三分隔 线SL3以固定间距彼此隔开。第三分隔线SL3与第一分隔线SL1和第二分隔线SL2的位置 不同。第三激光加工装置的激光束最好具有532nm的波长。此时，第三激光切割工艺同样 对图2D的反射材料层52下面的光吸收层40进行构图。透明导电层30对应于第三分隔线 SL3而露出。 尽管在图中未示出，当执行第三激光切割工艺时，由于激光未聚焦，因此在衬底10 的边缘不能很好地进行相邻单元C之间的切割。为了解决这个问题，可以沿与第三激光切 割工艺的方向垂直相交的方向进行第四激光切割工艺。通过第四激光切割工艺切割反射材 料层52、光吸收层40和透明导电层30，可以隔离在衬底10的边缘的部分。这里，第四激光 切割工艺的激光束可以具有532nm或1064nm的波长。 这样，可以制造现有技术的薄膜太阳能电池。 在薄膜太阳能电池5中，由于光吸收层40由具有高于1000摄氏度熔点的硅材料 形成，因此反射电极50由从包括具有例如660摄氏度的较低熔点的铝和银的导电材料组中 选择的一种材料形成。 第三激光切割工艺同时切割光吸收层40和反射材料层52。当照射激光束时，能产生瞬时热量。该热量被传递给反射材料层52，反射材料层52熔化。于是，反射电极50和透明导电层30可能彼此电连接，由短路导致能量转换效率降低。 图3A是图2E中区域A的放大视图，图3B是表示图3A中区域B的图像。 在图3A和3B中，透明导电层30和光吸收层40以图2E中的单元C为单位形成。反射电极50形成在透明导电层30和光吸收层40上，并通过第三分隔线SL3彼此分开。 当利用激光同时切割图2D的反射材料层52和光吸收层40时，由于激光束的照射而产生的热量使图2D的反射材料层52熔化，从而在第三分隔线SL3内的反射电极50和透明导电层30之间会发生短路。短路会迅速降低薄膜太阳能电池的能量转换效率。 更特别地，在包括被各个单元划分的光吸收层40的薄膜太阳能电池内，由于短路使得单元可能不是串联连接而是并联连接，或者在光吸收层40内产生的电子和空穴可能会复合，从而降低了载流子的浓度。于是，严重地降低了能量转换效率。
技术实现思路
于是，本专利技术涉及一种基本克服由于现有技术的限制和缺陷引起的一个或多个问 题的薄膜太阳能电池的制造方法。 本专利技术的目的是提供一种解决短路并提高能量转换效率的薄膜太阳能电池的制 造方法。 本专利技术的其它特征和优点将在后面的说明书中列出，在说明书中这些特征和优点的一部分将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实施中体会到。通过说明书和权利要求以及所附附图中特别指出的结构，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造薄膜太阳能电池的方法，包括：准备在上面限定有单元的衬底；在所述衬底上形成透明导电层，所述透明导电层由它们之间的第一分隔线彼此隔开；在所述透明导电层上形成光吸收层，所述光吸收层由它们之间的第二分隔线彼此隔开，其中所述第二分隔线与所述第一分隔线隔开；在每个所述光吸收层内形成第三分隔线，所述第三分隔线与所述第二分隔线隔开；通过在所述第三分隔线上方设置丝网并涂覆导电胶来形成反射材料层；以及通过烧结所述反射材料层形成反射电极，其中所述反射电极由它们之间的第三分隔线彼此隔开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金泰润，朴元绪，李正禹，朴成基，沈敬珍，
申请(专利权)人：乐金显示有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]