太阳能电池装置及其制造方法

摘要

根据本实施方案的太阳能电池装置包括：包括多个图案的支承基板；在支承基板上的背电极层；在背电极层上的光吸收层；在光吸收层上的缓冲层；以及在缓冲层上的前电极层，其中，图案形成为包括第一内侧表面、第二内侧表面和底表面的切口结构。

权利要求

1.一种太阳能电池装置，包括：

包括多个图案的支承基板；

在所述支承基板上的背电极层；

在所述背电极层上的光吸收层；

在所述光吸收层上的缓冲层；以及

在所述缓冲层上的前电极层，

其中，所述图案形成为包括第一内侧表面、第二内侧表面和底表面的切口结构；

其中所述第一内侧表面和所述第二内侧表面中之一相对于所述支承基板的顶表面倾斜；

其中所述第一内侧表面与所述第二内侧表面之间的距离从所述支承基板的所述顶表面到所述支承基板的底表面逐渐增加。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第一内侧表面与所述支承基板的所述顶表面之间的角度、或者所述第二内侧表面与所述支承基板的所述顶表面之间的角度在10°至80°的范围内。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第一内侧表面和所述第二内侧表面相对于所述支承基板的顶表面倾斜。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池装置，其中，所述第一内侧表面与所述支承基板的所述顶表面之间的角度、以及所述第二内侧表面与所述支承基板的所述顶表面之间的角度在10°到80°的范围内。

5.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第一内侧表面和所述第二内侧表面之一垂直于所述支承基板的顶表面。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述背电极层直接接触所述支承基板的顶表面和所述切口结构的所述底表面。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述光吸收层直接接触所述背电极层的顶表面和所述背电极层的侧表面以及设置在所述切口结构的所述底表面上的所述背电极层的一部分或全部。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第一内侧表面和所述第二内侧表面彼此面对。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池装置，其中，所述底表面将所述第一内侧表面连接至所述第二内侧表面。

说明书

太阳能电池装置及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明实施方案涉及一种太阳能电池装置及其制造方法。

背景技术

[0002] 用于将阳光转化成电能的太阳能电池装置包括太阳能电池板、二极管和框架。

[0003] 太阳能电池板具有板状形状。例如，太阳能电池板具有矩形板状形状。太阳能电池板设置在框架内。太阳能电池板的四个侧表面设置在框架内。

[0004] 太阳能电池板接收阳光，并且将阳光转化成电能。太阳能电池板包括多个太阳能电池。太阳能电池板还可以包括基板、膜或用于保护太阳能电池的保护玻璃。

[0005] 太阳能电池板包括连接到太阳能电池的汇流条(bus bar)。汇流条从最外太阳能电池的上表面延伸并且分别连接到导线。

[0006] 二极管并联连接到太阳能电池板。电流选择性地流过二极管。也就是说，当太阳能电池板的性能劣化时，电流流过二极管。因此，防止了根据本实施方案的太阳能电池装置的短路。太阳能电池装置还可以包括连接到二极管和太阳能电池板的导线。导线连接彼此相邻的太阳能电池板。

[0007] 框架将太阳能电池板容纳于其中。框架由金属制成。框架设置在太阳能电池板的侧表面上。框架将太阳能电池板的侧表面容纳于其中。框架可以包括多个子框架。在这种情况下，子框架可以彼此连接。

[0008] 这样的太阳能电池装置安装在户外场地以将阳光转化成电能。因而，太阳能电池装置可以暴露于外部的物理影响、电影响和化学影响。

[0009] 在韩国未经审查的专利公开第10-2009-0059529号中公开了一种关于这样的太阳能电池装置的技术。

[0010] 同时，在这样的太阳能电池装置中形成有彼此电连接的多个图案。在形成图案时，可能出现工艺错误并且效率可能由于电阻损耗而降低。

发明内容

[0011] 技术问题

[0012] 本实施方案提供了一种太阳能电池装置及其制造方法，在该太阳能电池装置中在支承基板上形成有具有切口(undercut)结构的多个图案，使得可以简化制造太阳能电池装置的工艺。

[0013] 问题的解决方案

[0014] 根据本实施方案，提供了一种太阳能电池装置，该太阳能电池装置包括：包括多个图案的支承基板；在支承基板上的背电极层；在背电极层上的光吸收层；在光吸收层上的缓冲层；以及在缓冲层上的前电极层，其中，图案形成为包括第一内侧表面、第二内侧表面和底表面的切口结构。

[0015] 根据本实施方案，提供了一种制造太阳能电池装置的方法。该方法包括：在支承基板上形成多个图案；在支承基板上形成背电极层；在背电极层上形成光吸收层；在光吸收层上形成缓冲层；以及在缓冲层上形成前电极层，其中，图案被形成为包括第一内侧表面、第二内侧表面和底表面的切口结构。

[0016] 本发明的有益效果

[0017] 根据本实施方案的太阳能电池装置，在支承基板上形成彼此隔开预定间隔的图案之后，在形成有图案的支承基板上依次形成背电极层、光吸收层、缓冲层、高电阻缓冲层和前电极层。

[0018] 此外，根据制造本实施方案的太阳能电池装置的方法，在在支承基板上形成背电极层的步骤之前执行预处理工艺以在支承基板上以预定间隔形成具有切口形状的多个图案。

[0019] 因而，由于形成有图案的支承基板，所以可以省略在在支承基板上形成背电极层之后在背电极层中形成槽的工艺。

[0020] 因此，根据本实施方案的太阳能电池装置及其制造方法，由于工艺省略而可以简化太阳能电池装置的模块装配工艺(module process)，使得工艺时间可以减少，工艺效率可以提高并且工艺成本可以降低。

附图说明

[0021] 图1是示出根据本实施方案的太阳能电池装置的平面图。

[0022] 图2和图3是示出图1的太阳能电池装置的截面图。

[0023] 图4是沿图1的线A-A'截取的截面图。

[0024] 图5至图9是示出制造根据本实施方案的太阳能电池装置的工艺的图。

具体实施方式

[0025] 在对本实施方案的描述中，应当理解的是，当板、条、框架、基板、凹槽或膜被称为在另一板、条、框架、基板、凹槽或膜“上”或“下”时，其可以“直接地”或“间接地”在其他板、条、框架、基板、凹槽或膜上，或者也可以存在一个或更多个插入层。参照附图来描述元件的这样的位置。

[0026] 为方便或清晰的目的可以放大、省略或示意性绘制附图中所示的每个元件的厚度和尺寸。此外，元件的尺寸不完全反映实际尺寸。

[0027] 下文中，将参照附图来描述本实施方案。

[0028] 图1是示出根据本实施方案的太阳能电池板的平面图。图2和图3是示出根据本实施方案的支承基板的截面图。图4是沿图1的线A-A'截取的截面图。

[0029] 参照图1至图4，太阳能电池板包括支承基板100、背电极层200、光吸收层300、缓冲层400、高电阻缓冲层500和前电极层600。

[0030] 支承基板100具有板状形状，并且支承背电极层200、光吸收层300、缓冲层400、高电阻缓冲层500和前电极层600。

[0031] 支承基板100可以包括绝缘体。支承基板100可以是玻璃基板、塑料基板或金属基板。更具体地，支承基板100可以是钠钙玻璃基板。支承基板100可以是透明的。支承基板100可以是柔性的或刚性的。

[0032] 支承基板100可以包括多个图案。下面具体描述该图案。

[0033] 支承基板100上设置有背电极层200。背电极层200是导电层。例如，用于背电极200的材料可以包括金属如钼(Mo)。

[0034] 背电极层200可以包括至少两层。在这种情况下，可以通过使用相同金属或不同金属来形成至少两层中的各层。

[0035] 背电极层200上设置有光吸收层300。

[0036] 光吸收层300包括第I-III-VI族化合物。例如，光吸收层300可以具有CIGSS(Cu(IN,Ga)(Se,S)2)晶体结构、CISS(Cu(IN)(Se,S)2)晶体结构或CGSS(Cu(Ga)(Se,S)2)晶体结构。

[0037] 光吸收层300可以具有在约1eV至约1.8eV范围内的能带间隙。

[0038] 光吸收层300上设置有缓冲层400。缓冲层400直接接触光吸收层300。

[0039] 缓冲层400上可以设置有高电阻缓冲层500。高电阻缓冲层500包括未掺杂杂质的氧化锌(i-ZnO)。高电阻缓冲层500的能带间隙可以在约3.1eV至约3.3eV范围内。

[0040] 光吸收层300上设置有前电极层600。更具体地，前电极层600设置在高电阻缓冲层500上。

[0041] 高电阻缓冲层500上设置有前电极层600。前电极层600是透明的。例如，用于前电极层600的材料可以包括铝掺杂的氧化锌(AZO)、铟锌氧化物(IZO)或铟锡氧化物(ITO)。

[0042] 前电极层600的厚度可以在约500nm至约1.5μm的范围内。在前电极层600由铝掺杂的氧化锌(AZO)形成的情况下，铝(Al)可以以约2.5wt％至约3.5wt％的量掺杂。前电极层600是导电层。

[0043] 下文中，将参照附图更加具体地描述支承基板100。

[0044] 参照图2和图3，支承基板100可以包括多个图案。图案10可以以预定间隔彼此隔开。具体地，图案10可以以切口结构形成在支承基板100上。

[0045] 可以通过蚀刻、针(needle)或注塑成型方案来制造图案。优选地，在基板可以是玻璃基板的情况下，可以通过使用蚀刻或针的机械加工在玻璃基板上形成切口结构图案。在基板可以是塑料基板或金属基板的情况下，可以通过注塑成型方案来形成切口结构图案。然而，本实施方案不限于以上，而是可以使用可以在支承基板上形成图案的各种方法。

[0046] 具有切口结构的图案10可以包括第一内侧表面10a、第二内侧表面10b和底表面10c。

[0047] 第一内侧表面10a和第二内侧表面10b可以彼此面对。此外，底表面10c可以将第一内侧表面10a连接到第二内侧表面10b。

[0048] 第一内侧表面10a和第二内侧表面10b中之一可以相对于支承基板100的顶表面倾斜。或者，第一内侧表面10a和第二内侧表面10b两者均可以相对于支承基板100的顶表面倾斜。也就是说，图案的形状可以形成为第一内侧表面10a和第二内侧表面10b中之一可以如图2所示倾斜于支承基板100的顶表面，或者第一内侧表面10a和第二内侧表面10b两者均可以如图3所示倾斜于支承基板100的顶表面。

[0049] 此外，第一内侧表面10a和第二内侧表面10b中之一可以与支承基板100的顶表面垂直。也就是说，如图2所示，第一内侧表面10a可以与支承基板100的顶表面垂直，并且第二内侧表面10b可以相对于支承基板100的顶表面倾斜。

[0050] 在第一内侧表面10a和第二内侧表面10b两者可以相对于支承基板100的顶表面倾斜的情况下，可以有效地防止电短路。当第一内侧表面10a和第二内侧表面10b中之一可以相对于支承基板100的顶表面倾斜的情况下，可以减少死区使得效率可以提高。

[0051] 在第一内侧表面10a和/或第二内侧表面10b倾斜的情况下，第一内侧表面10a与第二内侧表面10b之间的距离可以从支承基板100的顶表面向下逐渐增加。也就是说，第一内侧表面10a和/或第二内侧表面10b可以沿这样的方向倾斜：其中，第一内侧表面10a与第二内侧表面10b之间的距离可以从支承基板100的顶表面到图案(也就是切口结构的底表面10c)逐渐增加。换言之，第一内侧表面10a和第二内侧表面10b可以分别沿相互相对的方向倾斜。例如，在第一内侧表面10a和第二内侧表面10b倾斜的情况下，切口结构可以具有梯形形状。

[0052] 在第一内侧表面10a和/或第二内侧表面10b倾斜的情况下，支承基板100的顶表面与第一内侧表面10a和/或第二内侧表面10b之间的角度(θ)可以在10°至80°的范围内。然而，角度(θ)不限于以上角度，并且角度(θ)可以通过考虑电短路的危险和太阳能电池装置的效率来适当地调整。

[0053] 支承基板100上可以设置有背电极层200，在支承基板100中形成有具有包括第一内侧表面10a和第二内侧表面10b以及底表面10c的切口结构的图案10。背电极层200可以设置成使得背电极层200直接接触支承基板100的顶表面和图案(也就是切口结构的底表面10c)。

[0054] 此外，设置在背电极层200上的光吸收层300可以设置成使得光吸收层300直接接触背电极层200的顶表面和设置在底表面10c上的背电极层200的一部分或全部。

[0055] 根据本实施方案的太阳能电池装置，在支承基板上形成彼此隔开预定间隔的图案之后，在其上形成有图案的支承基板上依次形成背电极层、光吸收层、缓冲层、高电阻缓冲层和前电极层。

[0056] 因此，由于工艺省略而可以简化太阳能电池装置的模块装配工艺，使得可以减少工艺时间，可以提高工艺效率并且可以减少工艺成本。

[0057] 下文中，将参照图5至图9来描述制造根据本实施方案的太阳能电池装置的方法。在下面的描述中，为了清楚和简单说明的目的将省略与太阳能电池装置的结构和部件相同或极为相似的结构和部件的细节。

[0058] 在图5至图9中依次描绘了制造根据本实施方案的太阳能电池装置的方法。

[0059] 制造根据本实施方案的太阳能电池装置的方法包括如下步骤：在支承基板上形成多个图案；在支承基板上形成背电极层；在背电极层上形成光吸收层；在光吸收层上形成缓冲层；以及在缓冲层上形成前电极层，其中，图案形成为切口结构使得各个图案包括第一内侧表面、第二内侧表面和底表面。

[0060] 在支承基板上形成图案的步骤中，可以在支承基板上形成切口结构的图案。如图5所示，切口可以包括第一内侧表面10a、第二内侧表面10b和底表面10c。

[0061] 第一内侧表面10a和第二内侧表面10b彼此面对，并且底表面10c连接到第一内侧表面10a和第二内侧表面10b。

[0062] 第一内侧表面10a和/或第二内侧表面10b可以与支承基板100的顶表面倾斜或垂直。第一内侧表面10a和/或第二内侧表面10b可以倾斜，使得第一内侧表面10a和/或第二内侧表面10b之间的距离从支承基板的顶表面向下逐渐增加。也就是说，第一内侧表面10a和第二内侧表面10b可以分别沿相互相对的方向倾斜。例如，图案可以具有梯形形状。

[0063] 可以通过蚀刻工艺来形成图案。例如，在支承基板100可以是玻璃基板的情况下，可以通过蚀刻工艺或通过使用针来形成图案。在支承基板100可以是塑料基板或金属基板的情况下，可以通过注塑成型方案由支承基板100形成图案。

[0064] 在支承基板上形成背电极层的步骤中，可以在支承基板100上形成背电极层200。背电极层200可以通过PVD(物理气相沉积)方案或镀覆方案来形成。如图6所示，可以在支承基板100上形成背电极层200，使得背电极层200直接接触支承基板100的顶表面和图案(也就是支承基板100的切口的底表面10c)。

[0065] 然后，在背电极层上形成光吸收层(例如，光吸收层300)的步骤中，为了形成光吸收层300，广泛使用在同时或单独蒸镀铜、铟、镓以及硒的同时形成铜-铟-镓-硒基(Cu(In,Ga)(Se)2；CIGS基)光吸收层300的方法和在形成金属前体层之后进行硒化处理的方法。

[0066] 关于在形成金属前体层之后的硒化处理的细节，通过使用铜靶、铟靶和镓靶的溅射工艺在背电极层200上形成金属前体层。其后，对金属前体层进行硒化处理以形成Cu(In,Ga)Se2(CIGS)基光吸收层300。

[0067] 作为一个替代方案，可以同时执行使用铜靶、铟靶和镓靶的溅射工艺和硒化处理。作为另一替代方案，可以通过使用仅铜靶或铟靶或者通过使用铜靶和镓靶来通过溅射工艺或硒化处理来形成CIS基光吸收层300或CIG基光吸收层300。

[0068] 如图7所示，光吸收层300可以直接接触背电极层200的顶表面和设置在底表面10c上的背电极层200的一部分或全部。

[0069] 然后，在光吸收层上形成缓冲层和在缓冲层上形成前电极层的步骤中，在光吸收层300上形成缓冲层400和高电阻缓冲层500，并且在缓冲层上形成前电极层600。

[0070] 如图8和图9所示，可以在光吸收层300上形成缓冲层和高电阻缓冲层500。可以通过化学浴沉积(CBD)方案在光吸收层300上沉积CdS来形成缓冲层400。此外，通过溅射工艺在缓冲层400上沉积氧化锌，由此形成高电阻缓冲层500。

[0071] 然后，在高电阻缓冲层500上设置前电极层600。在高电阻缓冲层500上沉积透明导电材料以形成前电极层600。例如，透明导电材料可以包括被掺杂有铝(Al)或硼(B)的氧化锌。可以通过溅射掺杂有铝(Al)或硼(B)的氧化锌来形成前电极层600。

[0072] 如上所述，根据制造本实施方案的太阳能电池装置的方法，在支承基板上形成背电极层的步骤之前执行预处理工艺以在支承基板上以预定间隔形成具有切口形状的多个图案。

[0073] 因而，由于形成有图案的支承基板，可以省略在在支承基板上形成背电极层之后在背电极层中形成槽的工艺。

[0074] 因此，根据本实施方案的太阳能电池装置及其制造方法，由于工艺省略而可以简化太阳能电池装置的模块装配工艺，使得工艺时间可以减少，工艺效率可以提高并且工艺成本可以降低。

[0075] 在本说明书中对“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等的任何提及是指结合实施方案所描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明中的至少一个实施方案中。在说明书中的各个位置中的这样的短语的出现未必都指代相同的实施方案。此外，当结合任意实施方案描述具体的特征、结构或特性时，认为结合实施方案中的其他实施方案来实现这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的能力范围内。

[0076] 虽然到目前为止已主要描述了实施方案，但是它们仅是示例性的并且不对本发明进行限制。因此，本领域技术人员将知道未示例的各种修改方案和应用可以在不偏离实施方案的本质特征的范围内执行。例如，可以修改在示例性实施方案中详细描述的构件以执行。此外，与这样的修改方案和应用相关的差异应理解为包括在本发明的所附权利要求中指定的范围内。