[发明专利]具有两个刻蚀步骤P1和P3的用于制造光伏模块的方法及相应的光伏模块

说明书

技术领域

本发明涉及光伏太阳能领域，并且尤其涉及薄膜光伏模块。

在本申请的内容中，“薄膜”指的是厚度小于5μm的膜。

背景技术

光伏模块包括串联布置的多个太阳能电池。这是因为在单块太阳能电池的端子处产生的小于1伏特的电压通常对于许多设备而言过低。因而很有必要布置多个串联的电池。因此，对于大约100块串联的电池而言，由光伏模块输出的电压为大约100伏特。

对于薄膜光伏模块，这样的串联布置可以通过在同一块的衬底上进行的刻蚀步骤和沉积步骤来完成。因而产生单片互连。这相对于单片晶体硅的常规技术而言具有相当的优势。这是因为由晶体硅制成的模块的制备需要复杂且纷繁的金属线互连和焊接操作。全部这些操作对于薄膜技术而言都是不必要的。

用于薄膜太阳能电池的单片互连工艺需要三个刻蚀步骤(通常称为P1、P2和P3)。

第一步骤(P1)保证两个相邻电池在太阳能电池的背面电极处的电绝缘。

第二步骤(P2)允许将给定电池的正面电极连接到相邻电池的背面电极上。

第三步骤(P3)在于使两个相邻电池在正面电极处电绝缘。

可应用多种技术来实现此单片互连工艺。

最常规的技术是机械刻蚀或者激光烧蚀。

因此，参照文件US 4502225，其中对包括用于半导体器件的刻蚀尖端的设备进行了说明。

Hermann等人的文献《Selective ablation of thin films with short and ultrashot laser pulses》，Appl.Surf.Sci.252(2006)4814或者Bartolme等人的文献中《Laser application in thin-film photovoltaics》，Appl Phys B 100(2010)427-436尤其对激光在薄膜太阳能电池中的使用进行了说明。

这些刻蚀技术所显现出的优点是能够被采用很多种材料(例如，CdTe、a-Si、通式为Cu₂ZnSn(S，Se)₄的CZTS或者通式为Cu(In，Ga)(S，Se)₂的CIGS)来沉积薄膜。

然而，这些刻蚀技术都显现出一些缺点。

因此，由于各层膜上存在有机械应力，机械刻蚀导致材料损伤并进而在刻蚀线附近的各层膜的表面上形成碎屑，这将会导致短路问题以及刻蚀尖端的磨损。而且，通常情况下，机械刻蚀的质量对诸如形态或者薄膜的特性之类的很多参数以及对刻蚀尖端的工作参数都非常敏感。

另外，激光烧蚀很难实施。这是因为，可以发现，去除的材料可能被熔化并且部分地流回到通过激光烧蚀产生的凹槽中。因此，该技术无法获得产生良好质量的电接触所需要的洁净表面。

同样可以使用化学刻蚀方法。然而，这些化学方法的执行比常规的机械刻蚀或者激光烧蚀方法更加复杂且昂贵。

附图说明

为了更好地串联本发明的内容，参照图1a至1f对用于薄膜光伏模块的常规单片互连工艺进行说明。全部这些附图都是截面图并且表现了该工艺的实施的不同步骤。

具体实施方式

图1a示出了柔性或刚性的衬底1，所述衬底1可以由多种材料制成，尤其是由玻璃又或者塑料或金属(例如，钢、铝或者钛)等材料制成。

通常，该衬底由厚度为几毫米的钠钙玻璃制成，并且所述厚度通常介于1至3mm之间。

钼(Mo)膜11被沉积在该衬底1上，所述钼膜11的厚度通常介于100nm至2μm之间并且优选地为大约1μm。

该钼膜被用于形成构成光伏模块的各个电池的背面电极。

图1a示出了在钼膜的沉积之后进行的刻蚀步骤。如上所述，该刻蚀通常以机械的方式实现或者由激光烧蚀来实现。该刻蚀导致形成没有钼的凹槽110。

该凹槽110使得能够对图1f中所示的相邻电池2和3的背面电极11a和11b进行限定。

该刻蚀步骤对应于上述步骤P1。

凹槽110的宽度通常介于10μm至100μm之间并且优选地为大约50μm。

图1b示出了工艺的另一步骤，在此步骤中产生光伏膜，并且所述光伏膜例如为晶体CIGS膜。该膜具有光吸收作用。

该步骤首先将Cu、In、Ga金属前驱以及Se和/或S类型的元素引入到背面电极11上，以用于生长p型半导体材料CIGS膜。

适合于薄膜的大量沉积工艺都可以使用。