[发明专利]薄膜太阳能电池系统和制造薄膜太阳能电池的方法及设备

说明书

相关申请的交叉引用

特此要求2007年8月30日提交的美国临时专利申请序列号60/968,898的优先权，其公开内容通过引用被合并在此。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其制造方法，并且特别涉及在大面积衬底上采用激光划刻(laser scribing)技术制造薄膜太阳能电池的方法和系统。

背景技术

具有单片串联连接的薄膜太阳能电池可以通过使用划刻激光器或机械结构来形成。机械结构可以包括光刻或化学蚀刻结构。所述结构有益于形成光伏(PV)模块或“阵列”。这些构思允许PV模块被适配到期望的输出特性——V_OC(开路电压)，I_SC(短路电流)和FF(占空因数(fill factor)——被定义为在最大功率点处产生的最大功率除以I_SC和V_OC的乘积，其一般小于1)。因此可以具体地设计这些特征以满足使用者的需求/应用。

在衬底上形成太阳能电池以及在这样的太阳能电池的制造中采用激光划刻的是已知的。美国专利号4,292,092中公开了一种采用划刻激光器制造太阳能电池的方法，该专利通过引用被合并于此。公开号为US2005/0272175A1的美国专利申请中也公开了一种采用划刻激光器制造太阳能电池的方法，通过引用将其合并于此。

发明内容

依照本发明的一个方面，提供一种制造薄膜太阳能电池的方法。所述方法包括在衬底上设置第一导电层的步骤，其中所述衬底具有至少为0.75m²的面积并且所述第一导电层位于所述面积的沉积部分中。施加紫外激光束，使其穿过透镜到达第一导电层。划刻第一导电层的部分直到衬底，以形成穿过第一导电层的沟槽。透镜聚焦所述紫外激光束，并且其具有大于100mm的焦距。聚焦的紫外激光束包括对于划刻有效的有效部分和对于划刻无效的无效部分。衬底下陷以使得在施加步骤期间被划刻的第一导电层的部分在被划刻时位于聚焦的紫外激光束的有效部分内。一个或多个有源层设置在第一导电层上。第二导电层设置在所述一个或多个有源层上。

依照本发明的另一个方面，提供一种薄膜太阳能电池系统，其包括具有至少为0.75m²的面积的衬底。第一导电层位于衬底上，在所述面积的沉积部分中。第一导电层包括ZnO。第一导电层具有被划刻直到衬底的多个第一沟槽，以定义多个分离的第一导电层部分。所述多个分离的第一导电层部分通过所述多个第一沟槽而彼此分开。所述系统包括紫外激光器，其包括焦距大于100mm的透镜，该透镜将紫外激光器的激光束聚焦到第一导电层以划刻所述多个第一沟槽。所述激光束包括对于划刻所述多个第一沟槽有效的有效部分和对于划刻所述多个第一沟槽无效的无效部分。衬底下陷并且第一导电层的一些部分在所述多个第一沟槽被划刻时保持在所述激光束的有效部分内。一个或多个有源层覆盖第一导电层的一部分。所述一个或多个有源层具有被划刻直到第一导电层的多个第二沟槽，以定义多个分离的有源层部分。所述多个分离的有源层部分通过所述多个第二沟槽而彼此分开。所述多个分离的有源层部分的每个分离的有源层部分覆盖所述多个分离的第一导电层部分中的相应的一个的一部分。第二导电层覆盖所述一个或多个有源层的一部分。第二导电层具有被划刻直到基础层的多个第三沟槽，以定义多个分离的第二导电层部分。所述多个分离的第二导电层部分通过所述多个第三沟槽而彼此分开。所述多个第二导电层部分中的每个分离的第二导电层部分覆盖相应的分离的有源层部分的一部分。所述太阳能电池系统包括多个邻近的太阳能电池，所述多个邻近的太阳能电池通过连接第一导电层和第二导电层在衬底上以串联形式电连接。

依照本发明的另一个方面，提供一种用于形成薄膜太阳能电池的激光划刻设备。所述设备包括支撑器件，所述支撑器件用于支撑具有至少为0.75m²的面积的太阳能电池衬底和包括ZnO的导电层，所述导电层位于衬底上，在所述面积的沉积部分中。选择性地可定位的紫外激光器产生波长小于400nm的光束。所述激光器包括用于聚焦光束的、焦距至少为100mm的透镜。所述选择性地可定位的紫外激光器关于衬底选择性地可定位。所述透镜将光束聚焦到导电层上，使得光束划刻导电层的部分直到衬底，以形成穿过导电层的沟槽。所述光束包括对于划刻所述导电层的部分有效的有效部分和对于划刻所述导电层的部分无效的无效部分。衬底在被支撑器件支撑时下陷，以使得通过光束被划刻的所述导电层的部分在被划刻时位于所述光束的有效部分内。

附图说明

图1是几个串联连接的薄膜太阳能电池的示意图；