[发明专利]太阳能电池组件的制造方法无效
申请号: | 200910173429.X | 申请日: | 2009-09-16 |
公开(公告)号: | CN102024864A | 公开(公告)日: | 2011-04-20 |
发明(设计)人: | 吴静怡 | 申请(专利权)人: | 吴静怡;林妏娟 |
主分类号: | H01L31/18 | 分类号: | H01L31/18;C23C14/34;C23C14/04;C23C14/06 |
代理公司: | 北京润平知识产权代理有限公司 11283 | 代理人: | 周建秋;王凤桐 |
地址: | 中国台湾台南*** | 国省代码: | 中国台湾;71 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 太阳能电池 组件 制造 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种采用金属网罩定义镀膜区域以生产薄膜太阳能电池组件的制造方法,具体地,涉及铜铟镓硒化合物(CIGS)半导体薄膜的太阳能电池组件的制造方法,该方法可以通过连续式溅镀成膜,不需要再经过镭射刮除(Laser scribing)和机械力刮除(Mechanical scribing)的过程,从而减少了生产过程的程序,提高了产能效率。
背景技术
近年来,铜铟镓硒化合物半导体薄膜的太阳能电池(Copper Indium Gallium Diselenide Solar Cell,以下简称CIGS Solar Cell),从1997年缅因大学(University of Maine)提出电池效率约为6%发展至今,美国能源研究所(NREL)于2008年发表最佳电池效率达19.9%,具有高效率和可长时间稳定使用的性能,因此,铜铟镓硒化合物半导体薄膜的太阳能电池的应用范围变得多样化,并可应用于例如发电厂、建筑建材等方面。
铜铟镓硒化合物半导体薄膜的太阳能电池(CIGS Solar Cell)是指通过吸收外部太阳光波长进而产生电流的、其活性层(Active layer)的组成成份为Cu(In1-xGax)Se2的电池。所述太阳能电池由于电池光电效率已高达19.9%从而非常受关注,这种高质量的铜铟镓硒化合物(CIGS,Cu、In、Ga、Se)薄膜,通常是采用高真空多源共蒸镀铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)和硒(Se)等元素,同时对基板施加500-600℃的高温以产生化学反应而形成的。该蒸镀法的原理是在同一个真空腔体内放入铜、铟、镓、硒四种蒸镀源,分别控制其蒸发速率,同时沉积于基板上,并对基板上的铜、铟、镓、硒混合物施加高温进行化合,以形成该铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜。
图1表示一般的具有铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜的太阳能电池组件的制造方法。在步骤100中,提供基板152;在步骤102中,将钼(Mo)金属层形成于该基板152的上方;在步骤104中,采用镭射刮除机和机械力刮除机进行该钼(Mo)金属层的画线过程,用于定义多个底部电极154;在步骤106中,将铜铟镓硒化合物(CIGS)材料层、硫化镉(CdS)材料层和不含掺杂物的氧化锌(i-ZnO)材料层依次形成于这些底部电极154的上方;在步骤108中,采用镭射刮除机和机械力刮除机进行该光电转换材料层的画线过程,用于定义多个光电转换单元156,该光电转换单元156包括该铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜158、硫化镉(CdS)薄膜160和不含掺杂物的氧化锌(i-ZnO)薄膜162;在步骤110中,将透明导电材,例如含有铝(Al)掺杂物的氧化锌(ZnO:Al)材料层形成于这些光电转换单元156的上方;在步骤112中,采用镭射刮除机和机械力刮除机进行该透明导电材的画线过程,用于定义多个顶部电极164;在步骤114中,将抗反射膜166形成于这些顶部电极164的上方,并覆盖该基板152、底部电极154和光电转换单元156;在步骤116中,将封装胶膜168形成于该抗反射膜166的上方,并覆盖该基板152。采用上述制造方法所制得的太阳能电池组件150的结构如图2所示。
在上述太阳能电池组件的制造方法中,由于需要在工作温度为500-600℃的温度下进行化合该光电转换单元156的铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜158,因此熔点较低的金属会发生液化现象。该铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜158必须整个形成于该底部电极154和基板152的上方。然后在后续画线过程中,再将该铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜158的有效区域定义出来。或者,该底部电极154(钼金属)与顶部电极164(含有铝掺杂物的氧化锌)之间的接触面积小,接触电阻大。另外,上述制造方法使用三次镭射或机械力画线过程,而台湾专利公开号为200824137、发明名称为薄膜太阳能电池模块及其制造方法、申请日为2007年2月13日的专利中公开了太阳能电池模块的制造方法,该制造方法也使用了三次镭射括除过程。
然而,这种制造方法因为材料必须混合镀膜、基板需要高温加热等问题,必须采用镭射刮除机和机械力刮除机来定义电池组件的有效区域,该过程一般在大气环境中进行,不但设备昂贵、维护麻烦且刮除时间长,从而影响其产能。再者,在镭射画线过程中,在刮除区域有局部高温产生,外界氧气或氮气在该条件可能与金属电极产生氧化物或氮化物,造成接触电阻增大,进而导致电池组件效率下降。
发明内容
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