[发明专利]用于制造薄膜光伏转换器设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于硅的薄膜太阳能电池或者这种电池的模块的效率方面的改进。

背景技术

光伏设备、光电转换设备或者太阳能电池是将光、特别是阳光转换成直流（DC）电功率的设备。对于低成本大规模生产来说，薄膜太阳能电池是令人感兴趣的，这是因为其允许使用玻璃、玻璃陶瓷或者其他刚性或柔性基板用作基材（基板）以取代晶体硅或多晶硅。太阳能电池结构（即负责或能够施行光伏效应的层序列）被沉积在薄层中。这一沉积可以在大气或真空条件下进行。沉积技术在本领域内是公知的，比如PVD、CVD、PECVD、APCVD等等，其全被用在半导体技术中。

一般来说，薄膜光伏设备包括基板（其优选地是透明玻璃状基板）、基板上的导电接触件（第一电极）、在暴露于光时生成电荷分离的一个或更多半导体层以及第二导电接触件（第二电极）。所述一个或多个半导体层位于所述导电接触件之间。半导体层被沉积成提供一个结，并且根据本发明制造的光伏设备优选地包含至少一个p-i-n结或者至少一个n-i-p结，但是也可以利用其他类型的半导体结。

换句话说，薄膜太阳能电池通常包括相继堆叠在基板上的第一电极、一个或更多半导体薄膜p-i-n结和第二电极。每一个p-i-n结或薄膜光电转换单元包括夹在p型层与n型层之间的i型层（p型=正掺杂，n型=负掺杂）。i型层基本上是本征半导体层，其占据所述薄膜p-i-n结的厚度的大部分。光电转换主要发生在该i型层中。

通常应当理解的是，当光（例如太阳辐射）撞击在包含p-i-n结或n-i-p结的光电设备上时，在i区内生成电子－空穴对。来自所生成的对的“空穴”流向n区，并且来自所生成的对的电子流向p区。所述接触件通常直接或间接与p区和n区或层相接触。只要光持续撞击在光电设备上从而生成电子－空穴对，电流就将流经连接这些接触件的外部电路。

发明内容

本发明的一个目的是提供具有改进的转换效率的薄膜光伏转换器设备。

根据本发明，所述目的是通过用于制造薄膜光伏转换器设备的方法而实现的，其中制造中间产品模块，包括沉积至少一个正掺杂的、至少一个本征的以及至少一个负掺杂的硅基层，并且其中所提到的中间产品模块经受退火步骤，所述退火步骤包括令所述模块在半小时到四小时的时间跨度期间经受100℃到160℃的温度。

具体实施方式

取决于i型层的结晶性，太阳能电池或光电（转换）设备被表征为非晶（a-Si）或微晶（μc-Si）太阳能电池，而与相邻的p层和n层的结晶性类型无关。微晶层应当被理解成在非晶基质中包括至少50%（优选地>60%）微晶结晶度的层。

现在对于所谓的串接结太阳能电池越来越感兴趣。串接结太阳能电池（串接电池）是具有至少两个堆叠在彼此之上的薄膜光电转换单元的电池。这样，在第一波长光谱内灵敏的第一光电转换单元与在第二波长光谱内灵敏的第二光电转换单元相组合。在本领域内已经知道将在较短波长光谱内灵敏的a-Si电池与利用撞击光谱的较长波长的μc-Si电池相组合。

因此，在本发明的一个实施例中，制造所述中间产品模块包括：沉积至少一个本征氢化微晶硅层和至少一个本征氢化非晶硅层。

在本发明的方法中，被用来形成光伏设备的基板可以是用于容纳光伏设备的导电接触件和半导体层的任何适当基板。所述基板通常是平坦的，并且可以是以下材料：玻璃、玻璃－陶瓷、陶瓷或者其他类似玻璃的材料，比如聚酰亚胺之类的塑料，或者比如铝、钢、钛、铬、铁等金属膜，等等。玻璃是优选的，特别是高度透明或透射性的玻璃。所述基板可以具有任意尺寸和形状，只要其可以装配到用在本发明的工艺中的处理装备内即可。如果期望有更大的基板尺寸，则需要相应地调整这里所描述的处理装备的尺寸。但是为了满足高效地生产太阳能电池模块的目标，则期望进行标准化。现今市场上的一种常见尺寸是1.1mx1.3m的1.4m²玻璃基板。但是本发明不限于这一尺寸，而是可以成功地应用于其他尺寸和形状，不管其是矩形还是正方形。

用于光电转换设备的制造工艺主要是连续的或者至少半连续的工艺。所谓连续的，是指这样的工艺，借此基板在皮带、滚筒、夹具、移动框架或者用于将基板从工艺中的一项操作或步骤传送到下一项操作或步骤的其他装置上连续移动。用于传送基板的装置可以包括传送基板的两种或更多种不同方式。基板在工艺过程中可以水平或垂直移动，或者接近垂直地移动（例如与垂直成+/-10°）。