[发明专利]用于制作太阳能面板的工艺和由其制作的太阳能面板

说明书

技术领域

本发明涉及制造薄膜太阳能面板。更特定来说，本发明涉及为避免衬底降级而使用双层工艺来制造薄膜太阳能面板。

背景技术

光伏电池或太阳能电池将光能转换为电能。标准太阳能电池包含透明衬底、透明第一电极、光电转换元件和第二电极，其依序安置于衬底上。用于透明衬底的典型材料是玻璃和塑料材料。

近来，柔性太阳能面板由于其使用简单、便携性和多功能性而变得流行。在柔性太阳能面板中，聚合物材料(尤其是聚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))以及例如不锈钢片等薄金属膜通常用作衬底。然而，由于聚合物的不同性质，将用于具有玻璃的太阳能面板的常规工艺应用于聚合物衬底或薄金属膜衬底的情况是不实际的。举例来说，通常用于对电池进行图案化的激光划线无法应用于聚合物或薄衬底上，因为所产生的热将严重损坏聚合物或薄衬底。

制造柔性太阳能面板的标准工艺通常包含用金属条带将若干小电池互连在一起以形成较高电压太阳能面板。大多数人在制作柔性太阳能面板时不采用单片式方法的原因在于柔性衬底太脆弱而无法承受激光或机械划线。例如标准光刻等其它工艺太昂贵而无法在大量生产中使用。因此，需要一种用于制作柔性太阳能面板的替代工艺。

发明内容

本发明提供一种用于在不使用激光划线或其它发热工艺的情况下制作薄膜太阳能面板的新颖工艺，且因此尤其有用于制作柔性太阳能面板。

本发明的工艺包括以下步骤：

(a)提供上面具有经图案化第一电极的衬底；

(b)在具有经图案化第一电极的所述衬底上依序沉积第一材料的层和第二材料的层；

(c)在所述第二材料的所述层上且在多个导电通道处形成多个经图案化光致抗蚀剂；

(d)对所述第一材料的所述层和所述第二材料的所述层进行湿式蚀刻以在所述导电通道处形成多个T形结构，其中所述第一材料的蚀刻速率高于所述第二材料的蚀刻速率；

(e)在具有所述经图案化第一电极的所述衬底上沉积至少一个半导体膜以形成光电转换元件；

(f)在所述半导体膜上沉积至少一个第二电极，以便在所述导电通道处将所述第二电极电连接到所述第一电极；以及

(g)对所述第二电极和半导体膜进行划线以分离个别电池而形成太阳能面板。

本发明的另一目的是提供用于连接太阳能面板中的第一电极与第二电极的替代方案。

本发明的又一目的是提供一种其中包括T形结构的太阳能面板。

附图说明

图1(a)到图1(f)展示根据本发明的用于单位电池的示意性工艺流程。

具体实施方式

下文参考附图借助于实施例来详细说明本发明，附图既定不限制本发明的范围。将明了，对所属领域的技术人员显而易见的任何修改或更改均属于说明书的揭示内容的范围内。

本发明的工艺的第一步骤是提供上面具有经图案化第一电极12的衬底11，如图1(a)所示。经图案化第一电极12可根据需求而用作前部电极或后部电极。衬底的材料可为例如玻璃、硅、金属和聚合物等材料。在本发明的此实施例中，优选材料是柔性聚合物，优选为聚酰亚胺或PEN。经图案化第一电极的制作是常规技术，且已在各种公开案中论述，例如第5,334,259号美国专利。一般来说，柔性太阳能电池是使用衬底架构来制造，原因是例如聚酰亚胺等柔性衬底缺乏透明度。

在本发明的此实施例中，用于第一电极的材料是透明导电氧化物(TCO)。合适的TCO材料包含Ag、Al、Cu、Cr、Zn、Mo、Wo、Ca、Ti、In、Sn、Ba、Ti或Ni的金属氧化物，优选为Zn或Sn的氧化物或BaTiO。TCO层可任选地以例如Al、Ga、Sb等金属来掺杂，例如ZnO:Al(AZO)、ZnO:Ga(GZO)和SnO₂:Sb(ATO)。TCO通常是通过激光划线或蚀刻技术来图案化。然而，当衬底为聚合物时，应避免激光划线，因为激光划线产生的热对衬底造成严重损害。

不同于其中光电转换层直接沉积于具有经图案化电极的衬底上的常规工艺，依序沉积第一材料层13和第二材料层14(见图1(b))。所述层在稍后步骤中被图案化之后将在半导体膜的沉积期间充当掩模。在某些优选实施例中，所述层还提供第一与第二电极之间的导电连接，这将在稍后描述。