制造互连太阳能电池阵列的方法

摘要

制造互连太阳能电池阵列的方法，包括：a)在基板(8)上设置规定厚度的连续层堆(1)，层堆(1)包括上传导层(2)和下传导层(3)，上传导层(2)和下传导层(3)具有介于它们之间的光敏层(4)和半导体电子传输层(6)；b)选择性地去除上传导层(2)和光敏层(4)，以获得暴露半导体电子传输层(6)的接触孔(10)；c)将层堆(1)选择性地加热至第一深度(d1)，以获得与接触孔(10)距离第一中心距(s1)的第一热影响区(12)，将第一热影响区(12)转变成层堆中具有大致第一深度(d1)的基本绝缘区域，从而向层堆(1)局部地提供增大的电阻率。

权利要求

1.制作互连太阳能电池阵列的方法，包括以下步骤：

a)在基板(8)上设置规定厚度(t)的连续层堆(1)，所述层堆(1)包括上传导层(2)和下传导层(3)，所述上传导层(2)和所述下传导层(3)具有介于它们之间的光敏层(4)和半导体电子传输层(6)；

b)选择性地去除所述上传导层(2)和所述光敏层(4)，以获得暴露所述半导体电子传输层(6)的接触孔(10)；

c)将所述层堆(1)选择性地加热至第一深度(d1)，以获得与所述接触孔(10)距离第一中心距(s1)的第一热影响区(12)，将所述第一热影响区(12)转变成所述层堆中具有所述第一深度(d1)的基本绝缘区域，从而向所述层堆(1)局部地提供增大的电阻率。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

d)将所述层堆(1)选择性地加热至小于所述规定厚度(t)的第二深度(d2)，以获得与所述接触孔(10)距离第二中心距(s2)的第二热影响区(14)，将所述第二热影响区(14)转变成所述层堆(1)的、具有所述第二深度(d2)的基本绝缘区域，从而在直至所述层堆1中的所述第二深度(d2)局部地提供增大的电阻率。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二深度(d2)等于所述上传导层(2)和所述光敏层(4)的组合厚度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述步骤(c)的选择性地加热包括在第一规定周期期间将所述层堆(1)连续地加热至所述第一深度(d1)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一深度(dl)等于所述规定厚度(t)。

6.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述步骤(d)的选择性地加热包括在第二规定周期期间将所述层堆(1)连续地加热至所述第二深度(d2)。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述步骤c)、d)的选择性地加热至所述第一深度(d1)和/或所述第二深度(d2)包括连续波非烧蚀激光划线。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(b)的选择性地去除所述上传导层(2)和所述光敏层(4)包括在规定脉动周期期间脉冲加热所述上传导层和所述光敏层。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(b)的选择性地去除包括脉冲激光烧蚀。

10.根据权利要求1所述的方法，在所述步骤a)、所述步骤b)和所述步骤c)之后，还包括以下步骤：e)沉积电子互连构件(16)，所述电子互连构件(16)至少部分连续地覆盖所述接触孔(10)、在所述接触孔(10)远侧的所述第一热影响区(12)和所述上传导层(2)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，沉积所述电子互连构件(e)包括使用印刷化合物对所述电子互连构件进行导电印刷，所述印刷化合物包括银、碳、铜、铝和/或碳纳米管。

12.根据权利要求2所述的方法，其中，所述选择性去除步骤(b)和所述选择性加热至所述第一深度和所述第二深度(d1、d2)的步骤c)、d)同时执行。

13.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二热影响区(12)的宽度大于所述接触孔(10)的宽度，所述接触孔(10)布置在所述第二热影响区(14)内。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上传导层(2)和所述下传导层(3)中的每个均为聚合物层，所述光敏层(4)包括有机材料。

15.根据权利要求中1所述的方法，其中，所述基板(8)是包括塑料箔的柔性基板。

16.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一热影响区(12)和所述第二热影响区(14)各自具有小于100nm的宽度。

17.薄膜有机太阳能电池阵列，包括：

层堆(1)，设置在柔性基板(8)上，且具有规定厚度(t)，所述层堆(1)包括上聚合物传导层(2)和下聚合物传导层(3)，所述上聚合物传导层(2)和所述下聚合物传导层(3)具有介于它们之间的有机光敏层(4)和半导体电子传输层(6)；

至少一个接触孔(10)，位于所述层堆(1)中，完全延伸通过所述上聚合物传导层(2)和所述有机光敏层(4)，所述接触孔(10)具有小于所述规定厚度(t)的深度；至少一个第一热影响区(12)，通过将所述层堆(1)选择性地加热至第一深度获得，能够作为与所述至少一个接触孔(10)距离第一中心距(s1)且具有等于所述层堆(1)的所述规定厚度(t)的深度的电绝缘屏障进行操作，以及至少一个第二热影响区(14)，通过将所述层堆(1)选择性地加热至第二深度获得，能够作为与所述至少一个接触孔(10)距离第二中心距(s2)且具有所述上聚合物传导层(2)和所述有机光敏层(4)的组合厚度的深度的电绝缘屏障进行操作，其中，所述第一热影响区(12)和所述第二热影响区(14)各自向所述层堆(1)提供增大的电阻率，以及至少一个电子连接构件(16)，至少部分连续地覆盖所述至少一个接触孔(10)、在所述至少一个接触孔(10)远侧的所述至少一个第一热影响区(12)和所述聚合物上传导层(2)。

18.根据权利要求17所述的薄膜有机太阳能电池阵列，其中，所述第二热影响区(12)的宽度大于所述接触孔(10)的宽度，以及所述接触孔(10)布置在所述第二热影响区(14)内或与所述第二热影响区(14)毗连。

说明书

制造互连太阳能电池阵列的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及制造互连太阳能电池阵列的方法，具体涉及薄膜聚合物太阳能电池或有机太阳能电池之间的互连。在另外的方面，本发明涉及薄膜聚合物太阳能电池阵列或有机太阳能电池阵列。

背景技术

[0002] 美国专利申请US2008/0314439(MISRA)公开了从形成于绝缘基板上的薄膜层堆形成单片集成薄膜光伏电池阵列的方法，该方法包括以下步骤。在薄膜层堆叠中形成至少一个单元隔离划片。至少一个单元隔离划片中的每个实例均将薄膜层堆刻划成多个光伏电池，并且至少一个单元隔离划片中的每个实例均从薄膜层堆的顶表面延伸至基板。为至少一个单元隔离划片中的每个实例形成第二电接触层隔离划片。第二电接触层隔离划片形成于与相应的单元隔离划片邻近的薄膜层堆中，并且至少延伸通过薄膜层堆的第二电接触层。

[0003] 在每个单元隔离划片与其相应的第二电接触层隔离划片之间的薄膜层堆中形成通路划片。每个通路划片至少从薄膜层堆的顶表面延伸至薄膜层堆的第一电接触层。

[0004] 在每个单元隔离划片中设置绝缘油墨，并且在每个通路划片中设置导电油墨以形成通路。还沿着薄膜层堆的顶表面设置导电油墨，以形成至少一个导电栅格，其中至少一个导电栅格中的每个实例均将相应的通路连接至相邻光伏电池的第二电接触层。

发明内容

[0005] 本发明旨在提供制造互连太阳能电池阵列的改进方法，太阳能电池具体为聚合物太阳能电池和/或有机太阳能电池，其中，该方法对各种制造步骤的对准要求的限制较小，并且减少了交叉单元以及工作区的污染。该方法还优化了几何填充系数，并且在限定互连太阳能电池的几何布局以及太阳能电池阵列的可能输出电压方面提供了较大灵活性。本发明的方法适合于在使用对环境无害的良性溶剂的环境条件下实施为卷对卷(R2R，roll-to-roll)过程，从而允许大面积、低成本、稳定的太阳能电池阵列及其模块的制造产量显著增加。每年多达1千兆瓦的生产水平是可行的。

[0006] 根据本发明，提供了用于至少部分地实现上述目的的、在前文中限定了类型的方法。该方法包括以下步骤。

[0007] 制造互连太阳能电池阵列的方法，该方法包括以下步骤：

[0008] a)在基板上设置规定厚度的连续层堆，层堆包括上传导层和下传导层，上传导层和下传导层具有介于它们之间的光敏层和半导体电子传输层；

[0009] b)选择性地去除上传导层和光敏层，以获得暴露半导体电子传输层的接触孔；

[0010] c)将层堆选择性地加热至第一深度，以获得与接触孔距离第一中心距的第一热影响区，将第一热影响区转变成层堆中具有大致第一深度的基本绝缘区域，从而向层堆局部地提供增大的电阻率。

[0011] 根据本发明及其有益效果，该方法允许将连续层堆划分成多个太阳能电池，其中，各个太阳能电池都通过直接的选择性加热步骤在几何上进行限定以及电去联接。具体地，太阳能电池阵列的总几何填充系数、电池填充和电池间距、以及各个太阳能电池的布局由用于选择性加热连续层堆的模式限定。

[0012] 根据现有技术，本发明的方法使得为获得表示各个太阳能电池的多个区域而从层堆中去除的材料最小化。同时，还在层堆材料已去除的位置处主动沉积电绝缘屏障。因而，本发明的方法减少沉积对准要求以及各种工作区和层堆的污染问题。该方法还提供了环境条件下的大面积、低成本和稳定可伸缩性的连续卷对卷(R2R)生产过程，对于薄膜聚合物太阳能电池阵列和/或有机太阳能电池阵列及其模块的大面积制造特别期望该连续卷对卷(R2R)生产过程。

[0013] 在实施方式中，该方法还可包括以下步骤：d)将层堆选择性地加热至小于规定厚度的第二深度，以获得与接触孔距离第二中心距的第二热影响区，将第二热影响区转变成具有层堆的第二深度的基本绝缘区域，从而在直至层堆中的第二深度局部地提供增大的电阻。通常，第二深度可等于上传导层和光敏层的组合厚度。该实施方式提供了两个太阳能电池之间的部分电绝缘，其中，下传导层可保持完整，并且经过第二热影响区下面，以促进两个太阳能电池之间的串联连接。

[0014] 在实施方式中，步骤d)的选择性加热可包括在第二规定周期期间将层堆连续地加热至第二深度，以防止层堆烧蚀。

[0015] 为了获得全电绝缘周界或屏障，在实施方式中，第一深度可等于规定厚度，以使得层堆在(整个)规定厚度上转变成电绝缘屏障，从而刻划各个太阳能电池。

[0016] 在实施方式中，该方法步骤c)的选择性加热可包括在第一规定周期期间将层堆连续地加热至第一深度，以使得层堆堆材料及其层状结构局部地转变，并且致使其电不活跃，诸如，子绝缘屏障。步骤c)、步骤d)的选择性地加热至第一深度和/或第二深度可包括连续波非烧蚀激光划线。连续波非烧蚀激光划线通常能够严密控制转变过程，以防止层堆材料烧蚀。

[0017] 在另外的实施方式中，步骤b)的选择性地去除上传导层和光敏层包括在规定脉动周期期间脉冲加热所述层，其中，在有利的实施方式中，脉冲加热可通过脉冲层烧蚀实现。脉冲加热允许对较高激光烧蚀强度的严密控制。

[0018] 在另一实施方式中，在步骤a)、步骤b)和步骤c)之后，本发明的方法还可包括以下步骤：e)沉积电子互连构件，该电子互连构件至少部分连续地覆盖接触孔、在接触孔远侧的第一热影响区和上传导层。该方法步骤允许两个太阳能电池之间的电连接，诸如，两个太阳能电池之间的串联电连接。

[0019] 在有利的实施方式中，沉积电子互连构件可包括使用印刷化合物对电子互连构件进行导电印刷，该印刷化合物包括银、碳、铜、铝和/或碳纳米管。这些材料可通过喷墨印刷技术或丝网印刷技术进行印刷。

[0020] 根据本发明，该方法适合于太阳能电池的大规模的、稳定卷对卷(R2R)生产。在有利的实施方式中，可通过同时执行步骤b)的选择性去除和步骤c)、步骤d)的选择性加热至第一深度和第二深度来进一步提高和促进太阳能电池的批量生产，太阳能电池具体为互连太阳能电池阵列。

[0021] 在另外的方面，本发明涉及薄膜有机太阳能电池阵列。薄膜有机太阳能电池阵列包括：

[0022] 层堆，设置在柔性基板上，具有规定厚度，该层堆包括上聚合物传导层和下聚合物传导层，上聚合物传导层和下聚合物传导层具有介于它们之间的有机光敏层和半导体电子传输层；

[0023] 至少一个接触孔，位于层堆中，完全延伸通过上传导层和有机光敏层，该接触孔具有小于规定厚度的深度；

[0024] 至少一个第一热影响区，与至少一个接触孔距离第一中心距，并且具有等于层堆的规定厚度的深度；以及至少一个第二热影响区，与至少一个接触孔距离第二中心距，并且具有上传导层和光敏层的组合厚度的深度，其中，第一热影响区和第二热影响区各自向层堆提供增大的电阻率，以及

[0025] 至少一个电子连接构件，至少部分连续地覆盖至少一个接触孔、在至少一个接触孔远侧的至少一个第一热影响区和上传导层。

[0026] 在实施方式中，第二热影响区的宽度大于接触孔的宽度，并且接触孔布置在第二热影响区内或与第二热影响区毗连，第二中心距接近零或基本上为零。该实施方式提供了接触孔和第二热影响区的紧凑布置。

附图说明

[0027] 在下文中会参照附图，根据若干示例性实施方式来详细论述本发明。在附图中：

[0028] 图1示出根据本发明的连续层堆的实施方式；

[0029] 图2示出根据本发明的接触孔和热影响区的实施方式；

[0030] 图3示出根据本发明的电子互连构件的实施方式；

[0031] 图4示出根据本发明的热影响区的实施方式；

[0032] 图5示出根据本发明的热影响区的另一实施方式；

[0033] 图6示出根据本发明的互连太阳能电池阵列的实施方式；以及

[0034] 图7描绘根据本发明的互连太阳能电池阵列的替代实施方式。

具体实施方式

[0035] 图1示出了根据本发明的连续层堆1的实施方式。从连续层叠堆1中，理想地通过可伸缩的连续卷对卷过程来制造互连太阳能电池阵列，其中，可伸缩的连续卷对卷过程允许进行每年高达例如1千兆瓦或更多的快速、大面积和低成本的皮量生产。

[0036] 连续层堆1具有规定的厚度t，并且包括相对平滑的上传导层2和下传导层3，上传导层2和下传导层3具有介于二者之间的光敏层4和半导体电子传输层6。在常规实施方式中，层堆1设置在基板8的顶部上，基板8可以是软质基板8或不是软质基板8。层堆1的上传导层2和下传导层3可分别设想成前电极和背电极。

[0037] 在实施方式中，上传导层2和下传导层3每个均包括诸如PEDOT的聚合物材料。在另外的实施方式中，光敏层4可包括有机材料，以及半导体电子传输层6可包括氧化锌(ZnO)。为了允许太阳能电池的低成本、大规模的卷对卷生产过程，基板8可包括柔性或软质箔，该柔性或软质箔在具体实施方式中可以是透明的，以用于例如太阳能电池的两侧照明。在示例性实施方式中，基板8可包括PET箔或PET薄膜。

[0038] 为了制造前文中限定类型的互连太阳能电池的阵列，本发明的方法包括：步骤a)，在基板8上设置规定厚度t的连续层堆1，其中，层堆1包括上传导层2和下传导层3，上传导层2和下传导层3具有介于二者之间的光敏层4和半导体电子传输层6。在常规实施方式中，上传导层2和下传导层3每个均可包括例如PEDOT的聚合物材料，以及其中，光敏层4可包括例如有机材料，以及半导体电子传输层可包括例如氧化锌(ZnO)。

[0039] 基板8最初可作为薄的、软质的且可能透明的箔设置在辊上。然后，可通过高速制造过程处理基板8，以将连续层堆1沉积在基板8上。制造过程可在大气条件下进行，并且不需要真空。在第一步骤结束时的最终产品是连续层堆1，图1中描绘了连续层堆1的横截面。在该阶段，连续层堆1还不包括互连太阳能电池，但是因而可设想成设置在软质箔8上的、无边矩形的、相对平滑的薄层堆1。

[0040] 根据本发明，能够通过图2简要地说明在具有高几何填充系数的连续层堆1中设置紧密相间的太阳能电池的阵列。

[0041] 图2示出了层堆1的实施方式，该层堆1配有电子绝缘区12、电子绝缘区14和暴露半导体电子传输层6的接触孔10。在示出图1的连续层堆1的实施方式中已经进行了该方法的进一步步骤，该方法包括：步骤b)，选择性地去除上传导层2和光敏层4，以获得暴露半导体电子传输层6的接触孔10。在实施方式中，还可选择性地去除电子传输层6，以暴露下传导层3。即，本发明的接触孔10可具有直至电子传输层6的深度，或接触孔10可具有直至下传导层
3的深度。在许多实施方式中，接触孔10通常具有小于规定厚度t的深度。在一些实施方式中，接触孔10可包括位于层堆1中的大致圆形、椭圆、正方形、矩形或多边形形状的孔。

[0042] 在实施方式中，所绘虚线箭头“P2”表示方法的步骤b)，其中，选择性地去除上传导层2和光敏层4可包括：在规定的脉动周期期间，脉冲加热所述上传导层2和光敏层4。选择规定的脉动周期，从而为单个脉冲的给定热强度获得期望的深度。在具体实施方式中，选择性地去除b)包括脉冲激光烧蚀，脉冲激光烧蚀允许利用高强度激光脉冲进行精确控制的中断热加热，可使得层堆材料发生局部升华。

[0043] 该方法还包括：步骤c)，将层堆1选择性地加热至第一深度dl，以获得与接触孔10距离第一中心距s1的第一热影响区12，以使得第一热影响区12转变为具有大致第一深度dl的基本绝缘区域，从而向层堆1局部地提供增大的电阻率。根据本发明的术语“转变”可解释为一种材料成分向另一种材料成分的局部转变。即，转变可设想为其中层堆1局部受损至导电性特性显著减小的程度的过程。因而，步骤c)的选择性地加热层堆1中的转变涉及其中第一热影响区12变为电绝缘体的过程。

[0044] 根据本发明，与现有技术方法相反，步骤c)不是从层堆1去除材料以限定和隔离会表示层堆1中的各个太阳能电池的区域，而是将层堆1选择性地加热至第一深度dl有效地转变第一热影响区12，并使第一热影响区12电不活跃，即，第一热影响区12使沿着第一热影响区12的层堆1的一个区域与层堆1的另一区域电去联接。在大多数实施方式中，第一热影响区12可设想为延伸通过层堆1的电绝缘周界或屏障。由第一热影响区12形成的绝缘周界或屏障可包围层堆1内的、以表示各个太阳能电池的矩形、正方形、三角形乃至常规的多边形区域。可布置步骤c)的选择性地加热，以使得第一热影响区12包括最小的宽度，以获得被第一热影响区12分开的、层堆1的一个区域与层堆1的另一区域之间的充足电阻率。

[0045] 在常规实施方式中，第一深度dl等于层堆1的规定厚度t，以使得生成通过层堆叠1的整个厚度生成电绝缘周界，电绝缘周界沿着第一热影响区12提供充足电阻率。

[0046] 根据本发明的选择性地或局部地加热层堆1具有优于现有技术方法的许多有益效果，现有技术方法依赖于实际去除层堆材料以生成电绝缘周界，其中，去除层堆材料通常通过蚀刻或烧蚀过程来实现。本发明的有益效果中的一个是避免由现有技术的去除过程导致的工作区污染。根据本发明的选择性地或局部地加热不以任何方式去除材料，而是将层堆1的材料成分局部地转变成具有大致较小导电性的另一材料成分。如前文所述，选择性地加热层堆1基本上“破坏”层堆1的层状结构和导电性。例如，步骤c)的选择性地加热可设想为使层堆1的各种层局部熔融或混合在一起的过程，从而显著减小层堆1的导电性，并且因而增大整个第一热影响区12中的、层堆1的电阻率。

[0047] 在许多实施方式中，如上所述的步骤c)的选择性地加热可包括在第一规定周期期间将层堆1连续加热至第一深度dl。层堆1的连续加热允许适度的加热强度，以使得第一热影响区12处的层堆1能够以受控的方式转变层堆1，从而防止烧蚀，但依然实现太阳能电池之间所需的电绝缘特性。在有利实施方式中，步骤c)将层堆叠1选择性地加热至第一深度dl可包括连续激光加热。图2中所绘全箭头“P1”表示以连续方式选择性地加热第一热影响区12处的层堆叠1。

[0048] 因而，根据本发明，连续层堆1可通过简单的选择性的或局部加热过程而设置有多个密集相间的太阳能电池，其中，在太阳能电池之间生成电绝缘周界或屏障。通过使用激光装置，例如，可将第一热影响区12制造地很薄，以使层堆1的几何填充系数最大化，其中，几何填充系数可视作为层堆1每单位面积的太阳能电池数量。另外，激光装置可容易地在机械化和自动化的过程中使用，以提供具有多个紧密相间的太阳能电池的大面积层堆1。例如，在实际实施方式中，薄膜连续层堆1可设置在薄的软质基板8上，并且沿着布置成用于将第一热影响区12划到层堆1中的激光装置移动。通常，激光装置可布置成用于在层堆1内划出矩形或正方形的绝缘周界或屏障，以使层堆1的表示太阳能电池的区域电去联接。

[0049] 在另外的实施方式中，本发明的方法可还包括：步骤d)，将层堆1选择性地加热至小于规定厚度t的第二深度d2，以获得与接触孔10距离第二中心距s2的第二热影响区14。将第二热影响区14转变成层堆1中的、具有第二深度d2的基本电绝缘的区域，从而在直至层堆1中的第二深度d2局部地提供增大的电阻率(例如，电绝缘)。

[0050] 在常规实施方式中，第二深度d2等于上传导层2和光敏层4的组合厚度。在该实施方式中，上传导层2和光敏层4经历局部转变，以使得直至第二深度d2的上传导层2和光敏层4的电阻率显著增大。应注意的是，半导体电子传输层6和下传导层3保存大体接触，并保持其导电性。如图2中所示，该实施方式允许在第二热影响区14下面的电子路径。

[0051] 在替代实施方式中，第二深度d2可等于上传导层2、光敏层6和半导体电子传输层6的组合厚度。在该实施方式中，仅下传导层3保持其导电性，并且不被设置在下传导层3上方的第二热影响区14转变。

[0052] 如同图2中通过箭头“P1”指示的选择性加热步骤一样，在实施例中，步骤d)将层堆1选择性地加热至第二深度d2可包括在第二预定周期期间将层堆1连续加热至第二深度d2。
层堆1在第二规定周期期间的连续加热允许适度的加热强度，以防止烧蚀，但在不去除层堆材料的情况下允许将层堆1局部地转变成电绝缘周界。

[0053] 根据实施方式，方法步骤c)的将层堆1选择性地加热至第一深度d1和步骤d)的将层堆1选择性地加热至第二深度d2每个均可包括非烧蚀激光划线，或更具体地包括连续波非烧蚀激光划线。这些实施例通过局部地转变层堆1，在直至第一深度d1和/或第二深度d2的层堆1内设置电绝缘周界或屏障。连续波非烧蚀激光划线还可用于紧密地控制转变过程并防止烧蚀。由于激光划线易于进行自动化和机械化，所以现在可行的卷对卷制造过程触手可及，从而提供太阳能电池的大面积、低成本和稳定生产。在替代实施方式中，步骤c)、步骤d)的选择性地加热至第一深度d1和/或第二深度d2可包括脉冲波非烧蚀激光划线，所以其中激光脉冲强度保持低于烧蚀阈值。

[0054] 一般而言，当然，对于其中将脉冲或连续激光用于选择性地去除或选择性地加热层堆1的所有实施方式和应用，可选择激光波强度和激光波长以满足各种要求。

[0055] 在图2所示的实施方式中，一旦完成了该方法步骤c、步骤d)的选择性地加热，则第一热影响区12和第二热影响区14设置在分别与接触孔10距离第一中心距s1和第二中心距s2处。在每个电绝缘周界或屏障12与电绝缘周界或屏障14之间，即第一热影响区12与第二热影响区14之间，上传导层2包括与热影响区12、热影响区14邻接的、在接触孔10近侧的近侧上部2b。上传导层2还包括与第一热影响区12和第二热影响区14邻接的、在接触孔10远侧的远侧上部2a。近侧上部2a和远侧上部2b可包括部分执行步骤c)、步骤d)的选择性加热期间的转变过程的过渡区。即，上传导层2的近侧上部2a和远侧上部2b很大程度上任然可导电，并且不需要呈现可与第一热影响区12和第二热影响区14相比拟的电阻率水平。

[0056] 作为该方法步骤c)、步骤d)的选择性加热的最终结果，上传导层2包括电去联接层堆区7、电去联接层堆区9，其中电去联接层堆区7、电去联接层堆区9每个均表示根据本发明的太阳能电池，其中，第一热影响区12提供介于第一太阳能电池7与第二太阳能电池9之间的全电绝缘周界。图3示出了根据本发明的、通过电子互连构件而互连太阳能电池的实施方式。在所示实施方式中，一旦设置了第一热影响区12和第二热影响区14，则电子互连构件可设置在第一太阳能电池7与第二太阳能电池9之间，以允许第一太阳能电池7与第二太阳能电池9之间的串联连接。为此，提供了该方法的实施方式，其中，在该方法步骤a)、步骤b)和步骤c)之后，该方法还可包括：步骤e)，沉积电子互连构件16，以至少部分连续地覆盖接触孔10、在接触孔10远侧的第一热影响区12和上传导层2。电子互连构件16包括第一重叠区16a，第一重叠区16a用于连接至第一太阳能电池7的上传导层2的非变换部分，其中，第一重叠区16a延伸远远超过第一热影响区12，即，远远超出远侧上部2a，从而确保非转变的上传导层2的导电性得到充分利用。可选地，电子互连构件16还可包括第二重叠区16b，第二重叠区16b覆盖第二太阳能电池9的近侧上部2b。然后，第二热影响区14适于确保电子互连构件
16的第二重叠区16b不与第二太阳能电池9的上传导层2接触，它们的接触可导致第二太阳能电池9的半导体电子传输层6和/或下传导层3与上传导层2之间的短路。

[0057] 在实施方式中，该方法步骤e)沉积电子互连构件16包括使用印刷化合物传导印刷电子互连构件16，其中，印刷化合物包括银、碳、铜、铝和/或碳纳米管。在另外的实施方式中，用于印刷电子互连构件16的印刷化合物包括PEDOT和/或其它透明导电材料。有利地是，印刷电连接构件16可快速执行且具有足够的精度，使得其适用于例如卷对卷(R2R，roll-to-roll)过程中的、互连太阳能电池阵列的大面积、低成本以及稳定的生产。在常规实施方式中，印刷可通过喷墨印刷执行。

[0058] 根据本发明，以上公开的方法仅使用烧蚀过程来提供接触孔10，以及利用非烧蚀加热，具体地通过非烧蚀选择性加热过程，以使各个太阳能电池电去联接。由于避免去除层堆1材料以提供电绝缘周界，即第一热影响区12，所以使得制造期间的工作区和层堆1的污染最小化。有利地是，层堆1的几何填充系数可通过使用激光划线过程以选择性加热和提供各个太阳能电池之间的极薄的电子屏障而最大化。例如，在有利实施方式中，该方法步骤c)、步骤d)的选择性地加热至第一深度d1和第二深度d2可导致第一热影响区12和第二热影响区14每个均具有小于100nm的宽度。

[0059] 考虑到互连太阳能电池的批量生产，诸如，日产兆瓦乃至千万瓦，本发明的方法允许并行或同时执行方法步骤。为此，在有利实施方式中，步骤b)的选择性去除和选择性加热至第一深度d1的步骤c)和选择性加热至第二深度d2的步骤d)可同时执行。

[0060] 同时执行选择性去除b)和选择性加热步骤c)、步骤d)可通过包括例如三个热源的机械部件来实施，其中第一热源负责方法步骤b)的选择性地去除层堆1材料，以获得接触孔10，以及第二热源和第三热源负责方法步骤c)、步骤d)，分别选择性加热至第一深度d1和第二深度d2，以获得第一热影响区12和第二热影响区14。机械化和自动化脉冲和连续激光划线头是可同时应用的或当然不同时应用的热源的典型示例。

[0061] 图4和图5各自示出根据本发明的第一热影响区12和第二热影响区14的实施方式。在图4中，第一热影响区12延伸至第一深度d1，其中第一深度d1等于层堆1的规定厚度t，从而提供用于界定太阳能电池的全电绝缘周界。根据本发明，第一热影响区12可被分配区域宽度w1，该区域宽度w1中的层堆材料1经受方法步骤c)的选择性加热至第一深度d1且受到影响。在实际实施中，当使用例如激光热源时，第一热影响区12可通常包括点区12a，点区
12a中层堆1的所有层熔融或混合在一起，以及其中，层堆材料被转变，以使得第一热影响区
12呈现显著增大的电阻率。区域宽度w1与点宽度w2之间的差包括过渡区，过渡区中存在层堆1的部分转变，从而与非转变层堆1和点区12a相比，过渡区呈现中间导电性。

[0062] 在图5的实施方式中，第二热影响区14延伸至小于规定厚度t的第二深度d2。在一些实施方式中，如图所示5，第二深度d2等于上传导层2和光敏层4的组合厚度。在替代实施方式中，第二深度d2等于上传导层2、光敏层4和半导体电子传输层6的组合厚度。第二热影响区14还可被分配区域宽度w1和具有点宽度w2的点区14a，其中，点宽度w2包括呈现显著增大电阻率的、延伸至第二深度d2的充分转变的、熔融的或混合的层堆1。如图4中所示，区域宽度w1与点宽度w2之间的差包括过渡区，过渡区中存在层堆1的部分转变，与未经受选择性或局部加热的层堆1相比，过渡区呈现中间导电性。

[0063] 根据本发明，容易理解的是，用于方法步骤c)的选择性加热至第一深度d1和步骤d)的选择性加热至第二深度d2的具体热源对区域宽度w1、点宽度w2以及它们之间的差有影响。回到图2所示的实施方式，以足够地大的中心距s2设置接触孔10和第二热影响区14，以使得接触孔10不侵犯第二热影响区域14。

[0064] 根据本发明，可有利的是，具有接触孔10和第二热影响区14的更加紧凑的布局。例如，在实施方式中，第二热影响区14的宽度大于接触孔10的宽度，其中，接触孔10布置在第二热影响区14内。在这种紧凑的实施方式中，第二中心距s2接近或大致为零，其中，接触孔10可具有小于第二热影响区的区域宽度w1或点宽度w2的总宽度。

[0065] 图6和图7各自示出根据本发明的方法制造的互连太阳能电池阵列的实施方式。

[0066] 在图6的实施方式中，描绘了互连太阳能电池阵列的三维视图及其剖视图。可以看出，根据本发明的方法步骤C)的选择性地加热至第一深度d1，该阵列的第一太阳能电池7和第二太阳能电池9通过限定电绝缘周界的第一热影响区12电去联接，其中，第一太阳能电池7和第二太阳能电池9具有矩形形状。根据方法步骤d)的选择性地加热至第二深度d2，第二热影响区14在两个第一热影响区12之间基本垂直地延伸。可看出的是，第二热影响区14具有等于上传导层2和光敏层4的组合厚度的第二深度d2。在该具体实施方式中，接触孔10设置在第二热影响区14内，但是在替代实施方式中，接触孔10还可介于在两个第一热影响区
12之间延伸的、两个平行的第二热影响区14之间。

[0067] 从图6易于观察到的是，电子互连构件16的第一重叠区16a使第二太阳能电池9的上传导层2和第一太阳能电池7的半导体电子传输层6互连，其中，第二热影响区14防止第一太阳能电池7的上传导层2与电子互连构件16之间的导电性。因而，该具体配置允许多个太阳能电池的串联连接，其中，在该实施方式中，太阳能电池形成为通过第二热影响区14电去联接的长型矩形条。电子互连构件16的第二重叠区16b可与第二热影响区14接触，但是不允许与上传导层2接触。

[0068] 因为所描绘的互连太阳能电池阵列会在快速的、大面积卷对卷(R2R)过程中设置在连续层堆1中，所以本发明的方法必须允许电子互连构件16的可能的未对准，诸如，在可能不可避免采用有限精度的高速印刷期间。

[0069] 例如，在示例性情景下，电子互连构件16可以以如倾斜角a所指示的、更倾斜的方式进行沉积。由于必须避免电子互连构件1与具有相关接触孔10的、太阳能电池的上传导层2之间的任何导电性，所以第二热影响区14可设置成围绕电子互连构件16的、足够大的电绝缘周界，从而避免使所讨论的太阳能电池短路。

[0070] 图7描绘了根据本发明的互连太阳能电池阵列的替代实施方式。在该具体实施方式中，第二热影响区14仅连接至一个第一热影响区12，而不是连接至图6中所示的两个第一热影响区12。在所示实施方式中，可在例如已生成第二热影响区14之后设置接触孔10。然后，方法步骤b)的选择性地去除上传导层2和光敏层4以获得接触孔10可实际包括去除第二热影响区14的上部，其中，上传导层2和光敏层4已转变、熔融或混合。在另一实施方式中，第二热影响区14还可设置成围绕电子连接构件16的U形电绝缘周界。在图7的实施方式中，当所有其它尺寸等于图6中所示实施方式的尺寸时，第一太阳能电池7和第二太阳能电池9的上传导层2较大。因此，图7的实施方式可呈现较高的光转变效率。

[0071] 在另外的方面，本发明涉及薄膜聚合物太阳能电池阵列或有机太阳能电池阵列。本发明的薄膜聚合物太阳能电池或有机太阳能电池适合于通过本发明的方法制造。参照所有的图1至图7。本发明的薄膜有机太阳能电池阵列包括设置在柔性基板8上的、具有规定厚度t的层堆1，层堆1包括上传导层2和下传导层3，上传导层2和下传导层3具有介于它们之间的有机光敏层4和半导体电子传输层6。阵列还包括位于层堆1中的、完全延伸通过上传导层
2和有机光敏层4的至少一个接触孔10，其中，接触孔10具有小于规定厚度t的深度。至少一个第一热影响区12设置在与至少一个接触孔10距离第一中心距s1处，该至少一个接触孔10具有等于层堆1的规定厚度t的深度。阵列还包括至少一个第二热影响区14，该至少一个第二热影响区14与至少一个接触孔10距离第二中心距s2，并且具有上传导层2和光敏层4的组合厚度的深度，其中，第一热影响区12和第二热影响区14各自向层堆1提供增大的电阻率。
阵列还包括至少一个电子连接构件16，该电子连接构件16至少部分连续地覆盖至少一个接触孔10、在至少一个接触孔10远侧的至少一个第一热影响区12和上传导层2。

[0072] 在有利实施方式中，第二热影响区14的宽度大于接触孔10的宽度，其中，接触孔10布置在第二热影响区14内。该实施方式可被称作为“P3中的P2”变型，且如例如图6和图7所示。

[0073] 本发明现在可通过以下实施方式来概括：

[0074] 实施方式1.制作互连太阳能电池阵列的方法，该方法包括以下步骤：

[0075] a)在基板(8)上提供规定厚度(t)的连续层堆(1)，层堆(1)包括上传导层(2)和下传导层(3)，上传导层(2)和下传导层(3)具有介于它们之间的光敏层(4)和半导体电子传输层(6)；

[0076] b)选择性地去除上传导层(2)和光敏层(4)，以获得暴露半导体电子传输层(6)的接触孔(10)；

[0077] c)将层堆(1)选择性地加热至第一深度(d1)，以获得与接触孔(10)距离第一中心距(s1)的第一热影响区(12)，将第一热影响区(12)转变成层堆中的、具有大致第一深度(d1)的基本绝缘的区域，从而向层堆(1)局部地提供增大的电阻率。

[0078] 实施方式2.根据实施方式1的方法，还包括：

[0079] d)将层堆(1)选择性地加热至小于规定厚度(t)的第二深度(d2)，以获得与接触孔(10)距离第二中心距(s2)的第二热影响区(14)，

[0080] 将第二热影响区(14)转变成层堆(1)的、具有第二深度(d2)的基本绝缘的区域，从而在直至层堆1中的第二深度(d2)局部地提供增大的电阻率。

[0081] 实施方式3.根据实施方式2的方法，其中，第二深度(d2)等于上传导层(2)和光敏层(4)的组合厚度。

[0082] 实施方式4.根据实施方式1至实施方式3中任一项所述的方法，其中，步骤(c)的选择性加热包括在第一规定周期期间将层堆(1)连续加热至第一深度(dl)。

[0083] 实施方式5.根据实施方式1至实施方式4中任一项所述的方法，其中，第一深度(d1)等于规定厚度(t)。实施方式6.根据实施方式2或实施方式3所述的方法，其中，步骤(d)的选择性加热包括在第二规定周期期间将层堆(1)连续加热至第二深度(d2)。实施方式7.根据实施方式2、实施方式3或实施方式6所述的方法，其中，步骤(c、d)的选择性地加热至第一深度和/或第二深度(d1、d2)包括连续波非烧蚀激光划线。

[0084] 实施方式8.根据实施方式1至实施方式7中任一项所述的方法，其中，步骤(b)的选择性地去除上传导层(2)和光敏层(4)包括在规定脉动周期期间脉冲加热所述层。

[0085] 实施方式9.根据实施方式1至实施方式8中任一项所述的方法，其中，步骤(b)的选择性地去除包括脉冲激光烧蚀。

[0086] 实施方式段10.根据实施方式1至实施方式9中任一项所述的方法，在步骤a)、步骤b和步骤c)之后，还包括以下步骤：

[0087] e)沉积电子互连构件(16)，以至少部分连续地覆盖接触孔(10)、在接触孔(10)远侧的第一热影响区(12)和上传导层(2)。

[0088] 实施方式11.根据实施方式10所述的方法，其中，沉积电子互连构件(e)包括使用印刷化合物对电子互连构件进行传导印刷，其中，印刷化合物包括银、碳、铜、铝和/或碳纳米管。实施方式12.根据实施方式2、实施方式3、实施方式6或实施方式7中任一项所述的方法，其中，选择性去除的步骤(b)和选择性加热至第一深度和第二深度(d1、d2)的步骤(c、d)同时执行。

[0089] 实施方式13.根据实施方式2、实施方式3、实施方式6、实施方式7或实施方式12中任一项所述的方法，其中，第二热影响区(12)的宽度大于接触孔(10)的宽度，接触孔(10)布置在第二热影响区(14)内。

[0090] 实施方式14.根据实施方式1至实施方式13中任一项所述的方法，其中，两个传导层(2、3)中的每个均为聚合物层，光敏层(4)包括有机材料。

[0091] 实施方式15.根据实施方式1至实施方式14中任一项所述的方法，其中，基板(8)是包括塑料膜的柔性基板。

[0092] 实施方式16.根据实施方式1至实施方式15中任一项所述的方法，其中，第一热影响区(12)和第二热影响区(14)各自具有小于100nm的宽度。

[0093] 实施方式17.薄膜有机太阳能阵列包括：

[0094] 层堆(1)，层堆(1)设置在柔性基板(8)上，具有规定厚度(t)，层堆(1)包括上聚合物传导层(2)和下聚合物传导层(3)，上聚合物传导层(2)和下聚合物传导层(3)具有介于它们之间的有机光敏层(4)和半导体电子传输层(6)；

[0095] 至少一个接触孔(10)，至少一个接触孔(10)位于层堆(1)中，完全延伸通过上传导层(2)和有机光敏层(4)，其中，接触孔(10)具有小于规定厚度(t)的深度；

[0096] 至少一个第一热影响区(12)，与至少一个接触孔(10)距离第一中心距(s1)，并且具有等于层堆(1)的规定厚度(t)的深度，以及至少一个第二热影响区(14)，与至少一个接触孔(10)距离第二中心距(s2)，并且具有上传导层(2)和光敏层(4)的组合厚度的深度，[0097] 第一热影响区(12)和第二热影响区(14)各自向层堆(1)提供增大的电阻率，以及[0098] 至少一个电子连接构件(16)，至少部分连续地覆盖至少一个接触孔(10)、在至少一个接触孔(10)远侧的至少一个第一热影响区(12)和上传导层(2)。

[0099] 实施方式18.根据实施方式17所述的薄膜有机太阳能电池阵列，其中，第二热影响区(14)的宽度大于接触孔(10)的宽度，以及接触孔(10)布置在第二热影响区(14)内或与第二热影响区(14)毗连。

[0100] 上文已参照附图中所示和描述的多个示例性实施例描述了本发明的实施方式。一些部分或元件可修改和进行替代实施，并且这些修改和替代实施包括在如所附权利要求中所限定的保护范围内。