[发明专利]薄膜太阳能模块及制造薄膜太阳能模块的方法

说明书

本发明涉及一种薄膜太阳能模块，其具有包括沿衬底边沿环绕的边缘区段的衬底(1)；包括后电极层(2)、有源层(3)和前电极层(4)的层堆叠；电绝缘槽(6)，在所述电绝缘槽中，所述衬底(1)至少未被所述前电极层(4)覆盖并且所述电绝缘槽沿延伸方向(E)延伸；边缘区段(5)，在所述边缘区段中，所述衬底(1)未被所述层堆叠(2、3、4)覆盖并且所述边缘区段具有第一边缘区域区段(51)和另一边缘区域区段(52)，第一边缘区域区段(51)以与所述电绝缘槽(6)相邻的方式布置，另一边缘区域区段(52)垂直于所述延伸方向(E)沿所述衬底(1)的边缘区段延伸；汇流条(22)，所述汇流条邻接所述另一边缘区域区段(52)而延伸并且所述汇流条由未被所述有源层(3)和所述前电极层(4)覆盖的后电极层(2)构成；接触带(7)，所述接触带布置在所述汇流条(22)上且沿所述汇流条而布置并且以第一接触带末端延伸超过第一衬底边沿(11)；其中所述汇流条(22)在邻接所述电绝缘槽(6)处具有凹陷区段(23)，在所述凹陷区段中，所述衬底(1)未被所述后电极层(2)覆盖，使得所述接触带(7)与所述层堆叠的位于所述绝缘槽(6)与所述第一衬底边沿(11)之间的绝缘区段(8)电绝缘。

本发明涉及一种薄膜太阳能模块和一种制造薄膜太阳能模块的方法。与由串联的厚度分别约为120μm至240μm的半导体晶片太阳能电池构成的晶片太阳能模块不同，薄膜太阳能模块具有膜厚度为数百纳米至几微米的薄膜。

本发明特别是涉及一种薄膜太阳能模块和一种制造所述薄膜太阳能模块的方法，其中所述薄膜太阳能模块具有包括下述特性的衬底、层堆叠、电绝缘槽和边缘区域。所述衬底具有衬底边沿和沿所述衬底边沿环绕的边缘区段，所述边缘区段在空间上直接连接所述衬底边沿。在所述衬底上布置有薄膜堆叠，其在下文中被称为层堆叠。所述层堆叠具有布置在所述衬底上的后电极层、布置在所述后电极层上的有源层和布置在所述有源层上的前电极层。在所述电绝缘槽中，所述衬底至少未被所述前电极层覆盖。所述电绝缘槽沿延伸方向延伸。在所述边缘区段中，所述衬底未被所述后电极层、所述有源层和所述前电极层覆盖，即未被所述层堆叠覆盖。所述边缘区段包括平行于所述电绝缘槽的延伸方向地沿所述衬底的边缘区段延伸的第一边缘区域区段，所述第一边缘区域区段以与所述电绝缘槽相邻的方式布置。此外，所述边缘区段包括至少另一个垂直于所述延伸方向地沿所述衬底的边缘区段延伸的边缘区域区段。因此，所述边缘区段以沿所述衬底边沿环绕的方式构建。

由DE102015121141A1例如已知这种薄膜太阳能模块。

从衬底边沿开始，薄膜太阳能模块在几毫米范围内被除去衬底表面上的涂层，即随后例如从衬底上去除层堆叠的部分层或所有层，从而形成环绕的边缘区段。这个边缘区段也可以是在薄膜沉积过程中通过掩蔽而制成的。例如将机械和/或光学方法用于后续的去除涂层，借助这些方法在边缘区段中部分或向下直至衬底地去除薄膜封装。因此，薄膜封装边沿保留为至边缘区段的边界。去除涂层的光学方法通常利用与先前沉积的薄膜的激光能量相互作用。据推测，余留的薄膜封装边沿上的有源层会经历由相邻的激光去除涂层过程中的能量作用所引起的微观相变。这种现象为可能会在薄膜太阳能电池的前后电极之间的薄膜封装边沿区域中流动的非期望的泄漏电流开辟了路径。

因此，需要沿层封装的通过边缘去除涂层而产生的边沿在前电极层与后电极层之间实现尽可能清晰的电绝缘。为此，在层堆叠中以与通过去除边缘涂层而产生的薄层封装边沿间隔较小距离的方式切出电绝缘槽，在这个电绝缘槽中，至少从层堆叠除去前电极层。优选在绝缘槽中除去整个薄膜堆叠直至衬底。后电极层和前电极层通过这个电绝缘槽彼此清晰地电隔离，以便减少或消除短路或泄漏电流的出现，因为这些短路或泄漏电流会降低薄膜太阳能模块的性能。通过设置电绝缘槽形成层堆叠的平行于绝缘槽而延伸的绝缘区段，其中这个层堆叠的受到激光去除边缘涂层的不利影响的薄膜封装边沿通过绝缘槽与薄膜太阳能模块的有源区域隔开。

此外，针对通过激光去除边缘涂层而产生的层堆叠边沿的区域中的通过绝缘槽而产生的减少短路或泄露电流的效果，需要提供薄膜太阳能模块，其中仍进一步避免短路和泄露电流。此外，这种薄膜太阳能模块还应该制造简单且成本较低并且具有有所改善的性能。