CN100570903C - 集成薄膜太阳能电池及其制造方法、及集成薄膜太阳能电池的透明电极的处理方法及其结构、及具有处理过的透明电极的透明基板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及集成薄膜太阳能电池，尤其涉及最小化制造过程所引起的集成太阳能电池的损耗并可通过低成本工序获得的集成薄膜太阳能电池，以及制造该太阳能电池的方法，用于集成薄膜太阳能电池的透明电极的处理方法，其通过最小化集成薄膜太阳能电池的单元电池之间(绝缘)间隙能够加宽有效区域并减少制造成本，以及透明电极的结构，以及具有透明电极的透明基板。制造集成薄膜太阳能电池的方法包括以下步骤：(a)单独在透明基板上形成透明电极图案；(b)在步骤(a)的基板上形成太阳能电池(半导体)层；(c)通过在太阳能电池(半导体)层上倾斜沉积导电材料形成第一后电极；(d)通过将第一后电极作为掩模蚀刻太阳能电池(半导体)层；和(e)通过在步骤(d)的基板上倾斜沉积金属形成第二后电极以使透明电极和第一后电极电连接。

Description

集成薄膜太阳能电池及其制造方法、及集成薄膜太阳能电池的透明电极的处理方法及其结构、及具有处理过的透明电极的透明基板
技术领域
本发明涉及集成薄膜太阳能电池，尤其涉及最小化制造过程中所引起的集成太阳能电池的损耗并可通过低成本工序获得的集成薄膜太阳能电池，以及制造该太阳能电池的方法，涉及用于集成薄膜太阳能电池的透明电极的处理方法，所述集成薄膜太阳能电池具有以规则间隙绝缘并通过电串联形成为模块的多个单元电池，其最小化单元电池之间的(绝缘)间隙，和透明电极的结构，以及具有透明电极的透明基板。
背景技术
太阳能电池是将太阳光能直接转换成电能的半导体装置。太阳能电池基于所使用的材料可粗略地分为基于硅的薄膜太阳能电池，基于化合物的薄膜太阳能电池和基于有机物的太阳能电池。
硅太阳能电池根据半导体的相位被细分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。
另外，太阳能电池基于半导体的厚度分为块(基板)太阳能电池和薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池为具有从几μm到几十μm厚的半导体层的太阳能电池。
在硅太阳能电池中，单晶硅和多晶硅太阳能电池为块型，而多晶硅太阳能电池为薄膜型。
同时，化合物太阳能电池分为包含III-V系的GaAs(砷化镓)，InP(磷化铟)等的块太阳能电池和包含II-VI系的CdTe(碲化镉)、I-III-VI系的CulnSe2(CIS：二硒铟铜)等的薄膜太阳能电池。基于有机物的太阳能电池主要包括有机分子太阳能电池和有机和无机混合的太阳能电池。此外，还包括染料敏感的太阳能电池。所有这些都是薄膜型。
如上所述，在各种类型的太阳能电池中，具有高能量转换效率和相对低的制造成本的块状硅太阳能电池主要用于宽范围应用的地面供电应用。
可是，随着近年来对块状硅太阳能电池的需求的快速增加，存在由于材料的短缺而引起的成本增加的倾向。因此，为了研发降低对于大规模地面供电应用的太阳能电池和大量生产它们的成本的技术，对于薄膜太阳能电池的研发存在特别强烈的需要，该薄膜太阳能电池能够将硅材料降低到目前数量的1/100。
薄膜太阳能电池的大型化比块状硅太阳能电池的大型化更容易。但是，由于薄膜太阳能电池的面积更大，使得转换能量的效率因透明电极的电阻而减小。
该问题的解决方案为集成薄膜太阳能电池的结构。在该结构中，因为透明电极被划分为多个带状，从透明电极的电阻产生的能量损耗减小，形成在透明电极上的单元电池串联电连接。该结构保护大规模太阳能电池不会减小转换能量的效率。此外，实际的高电压从该结构中的一个基板产生，并且制造的工序简单。
然而，在集成薄膜太阳能电池的结构和制造工序中存在另一问题。下文，将详细解释该问题。
图1是示出了常规集成薄膜太阳能电池的模块结构的视图。图2是说明了用于制造常规集成薄膜太阳能电池的透明电极，太阳能电池(半导体)层和后电极的激光构图工序的例子。
如图1所示，常规集成薄膜太阳能电池1通过多个串联电连接的单元电池20形成在玻璃基板或透明塑料基板10(在下文中，“透明基板”)上。
因此，集成薄膜太阳能电池的模块包括在为绝缘材料的透明基板10上以带状形成、彼此分段(绝缘)的透明电极22，通过覆盖透明电极22以带状形成的单元太阳能电池(半导体)层24，和通过覆盖太阳能电池层24以带状形成的后电极层26，并且该模块构造为其中多个分段(绝缘)的单元电池20彼此串联电连接。此外，由树脂构成的后保护层30以覆盖后电极的方式形成，以防止和保护太阳能电池电短路。
为了制造这种结构的集成薄膜太阳能电池1，通常使用激光构图方法，化学汽化加工(CVM)方法，利用金属针的机械划线方法等。
激光构图方法是主要通过利用YAG激光光束蚀刻透明电极22，太阳能电池(半导体)层24，后电极层26等的技术。下面将描述使用的具体方法。
如图1所示，通过利用激光光束对首先形成在透明基板10上的透明电极22在大气中进行蚀刻，然后在大气中通过激光光束使随后形成的太阳能电池(半导体)层24分段(绝缘)，以及通过激光构图在大气中对最后形成的后电极层26进行蚀刻，由此串联电连接太阳能电池并且形成集成太阳能电池。
应当注意这种激光构图方法的问题。
首先，通过如图1所示的激光构图方法，形成在透明电极10的整个顶表面上的透明电极22以具有预定宽度的带状分段(绝缘)。然后，切割宽度一般从50至几百μm。
在透明电极22之后形成的太阳能电池(半导体)层24的形成工序大多数在真空中进行，而切割太阳能电池(半导体)层24的激光构图(laserpatterning)在大气中进行，其使得不能在真空中进行连续工序，由此降低制造设备的操作效率。因此，这种工序不能帮助但作为增加太阳能电池成本的一个因素。此外，由于基板暴露在蚀刻太阳能电池层24的空气中，因此由于水分和污染物和粘附，可能发生太阳能电池的特性下降的问题。
在下一个步骤中，后电极一般通过溅射方法在真空中形成，然后进行激光构图，由此制造集成太阳能电池。这种工序也可能在处理中引起前述问题，不连续和污染。以及，太阳能电池20之间的切割宽度(无效区域)变宽，其在切割透明电极22和太阳能电池(半导体)层24的激光构图的两次和切割后电极26和串联连接太阳能电池的激光构图的一次，即总共三次激光构图中被浪费。从而太阳能电池的有效区域损耗增加。此外，用于构图的激光设备昂贵，以及需要精确位置控制系统用于在精确位置构图。由于这些原因，制造成本增加。
同时，化学汽化加工方法是通过在具有几十μm直径的线电极附近局部产生大气等离子体，该线电极通过利用SF6/He等气体布置在相邻于基板的顶部的栅格图案中，一次将太阳能电池(半导体)层切割为具有均匀宽度的多个单元电池的技术。
与激光构图方法相比，这种化学汽化加工方法具有工序时间短，膜的选择度较多，和对于膜的损伤小的特性。此外，不同于激光构图方法，蚀刻在真空状态下进行，从而有可能防止太阳能电池的性能由于基板暴露在大气中而下降，其是激光构图方法的一个问题，以及与激光构图方法相比，降低了制造成本。
然而，由于蚀刻必须在和构图透明电极一致的精确位置处进行，因此需要能够在真空设备中精确控制位置的精确位置控制系统。当打算利用大面积基板制造集成太阳能电池时，这显现为非常困难的问题。此外，可以被蚀刻的间隙为约200μm至最小值，其大于通过激光构图方法形成的(绝缘)间隙，从而太阳能电池的有效区域的损耗增加。
作为另一蚀刻方法，包括机械划线方法。该方法能够通过利用多个金属针整体划线相应于单元电池的所需数目，并且在可扩展性和与高速处理的兼容性方面高于激光构图方法。此外，设备和操作成本相对于上述两种方法是最低的。
在例如CIS太阳能电池的情况下，比钼(Mo)相对更软的CdS/CIS层可以通过划线方法更容易划线，因此它广泛用于CIS太阳能电池的制造。
然而，现有的机械划线方法也在用于太阳能电池(半导体)层时受到限制。从而，存在需要激光构图设备和用于精确位置控制的精确位置控制设备等以便蚀刻用作后电极的钼(Mo)和用作前电极的氧化锌(ZnO)的问题。
发明内容
本发明意在解决上述问题，其目的在于提供集成薄膜太阳能电池，其通过减小集成薄膜太阳能电池的单元器件之间的(绝缘)间隙，扩宽太阳能电池的有效区域，在透明电极的形成之后在真空中进行每道工序，以及通过串联电连接太阳能电池的单元器件形成为集成薄膜太阳能电池。
本发明的另一目的是提供制造上述集成薄膜太阳能电池的方法，其防止模块的性能下降并减小制造成本。
本发明的又一目的是提供制造上述集成薄膜太阳能电池的方法，其在将被忽略的模块性能下降方面足够小并且可以从一个模块得到所需的高电压。
本发明的又一目的是提供利用印刷方法的集成薄膜太阳能电池的透明电极的处理方法，其通过减小集成薄膜太阳能电池的单元器件之间的(绝缘)间隙扩宽太阳能电池的有效区域，并且因为不使用昂贵的设备例如激光器，精确位置控制系统等而可以降低制造成本，和透明电极的结构，和具有透明电极的透明基板。
根据本发明的制造集成薄膜太阳能电池的方法包括以下步骤：(a)单独在透明基板上方形成透明的电极图案；(b)在步骤(a)的基板上形成太阳能电池(半导体)层；(c)通过在太阳能电池(半导体)层上倾斜沉积导电材料形成第一后电极；(d)通过将第一后电极作为掩模蚀刻太阳能电池(半导体)层；和(e)通过在步骤(d)的基板上倾斜沉积导电材料形成第二后电极以使透明电极和第一后电极电连接。
优选地，步骤(a)包括以下步骤：(a-1)在基板上形成透明电极层；(a-2)在透明电极层上单独形成光致抗蚀剂(PR)或聚合物图案；(a-3)通过利用光致抗蚀剂或聚合物图案作为掩模蚀刻透明电极层；和(a-4)去除光致抗蚀剂或聚合物图案。
优选地，透明电极层包括选自下面的一种或多种透明导电膜：氧化锌(ZnO)，氧化锡(SnO2)和铟锡氧化物(ITO)。
优选地，在步骤(a-3)中，透明电极层通过各向同性蚀刻方法形成。
优选地，在步骤(a-3)中，透明电极层通过台面蚀刻形成。
优选地，在步骤(a-3)中，透明电极层通过各向异性蚀刻方法形成。
优选地，在步骤(d)中，太阳能电池(半导体)层以垂直方向蚀刻。
优选地，在步骤(d)中，太阳能电池(半导体)层以倾斜方向倾斜蚀刻。
优选地，步骤(e)中的导电材料沉积通过电子束或热沉积进行，并且在导电材料沉积时，单元器件串联电连接。
优选地，太阳能电池包括选自下面的一种或多种：基于硅的薄膜太阳能电池，基于化合物的薄膜太阳能电池，基于有机物的太阳能电池和干式染料敏感太阳能电池。
优选地，基于硅的薄膜太阳能电池包括选自下面的任何一种：非晶硅(a-Si:H)单结太阳能电池，非晶硅(a-Si:H/a-Si:H，a-Si:H/a-Si:H/a-Si:H)多节太阳能电池，非晶硅锗(a-SiGe:H)单结太阳能电池，非晶硅/非晶硅-锗(a-Si:H/a-SiGe:H)双节太阳能电池，非晶硅/非晶硅-锗/非晶硅-锗(a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H)三节太阳能电池，以及非晶硅/微晶(多晶)硅双节太阳能电池。
优选地，第一和第二后电极包括选自下面的一种或多种：银(Ag)，铝(Al)和金(Au)。
通过制造薄膜太阳能电池的上述方法，根据本发明的集成薄膜太阳能电池，通过串联电连接单元器件集成。
制造集成薄膜太阳能电池的透明电极的处理方法包括以下步骤：(a)在透明基板上形成透明电极层；(b)在透明电极层上通过印刷方法单独形成光致抗蚀剂(PR)或聚合物图案；(c)通过利用光致抗蚀剂或聚合物图案作为掩模蚀刻透明电极层；和(d)去除光致抗蚀剂或聚合物图案。
优选地，在步骤(a)中，透明电极层包括选自下面的一种或多种透明导电膜：氧化锌(ZnO)，氧化锡(SnO2)和铟锡氧化物(ITO)。
优选地，在步骤(c)中，透明电极层以垂直方向蚀刻。
优选地，在步骤(c)中，透明电极层被台面蚀刻。
优选地，在步骤(a-3)中，透明电极层被各向同性蚀刻。
制造集成薄膜太阳能电池的透明电极的处理方法包括以下步骤：(a)在透明基板上形成透明电极层；(b)在透明电极层上通过光刻形成光致抗蚀剂(PR)；(c)通过利用光致抗蚀剂图案作为掩模蚀刻透明电极层；和(d)去除光致抗蚀剂图案。
制造集成薄膜太阳能电池的透明电极的处理方法包括以下步骤：(a)通过利用溶胶-凝胶方法在印版滚筒上涂敷以凝胶状态的透明导电材料；和(b)通过在印版滚筒和压印滚筒之间插入透明基板在基板上印刷透明导电材料。
根据本发明的集成薄膜太阳能电池的透明电极，通过用于集成薄膜太阳能电池的透明电极的上述处理方法制造。
根据本发明的透明基板通过以精细间隔使透明电极绝缘以多个带的形状形成，该透明电极通过用于集成薄膜太阳能电池的透明电极的上述处理方法制造。
如上所述，与现有的激光构图和化学汽化加工方法相比，根据本发明，集成薄膜太阳能电池的单元器件之间的(绝缘)间隙可以减小几十倍或更多。从而，太阳能电池的有效区域可以最大化，并且因此太阳能电池模块的性能可以提高。
此外，因为自对准是可能的，因此不需要精确的位置控制设备，并且在处理透明电极时通过利用印刷方法进行蚀刻，因此不需要昂贵的设备例如激光器，精确位置控制设备等，从而减小制造成本。此外，由于透明电极之后的每个工序在真空中进行，有可能防止太阳能电池模块的性能由于暴露在大气中而降低。
附图说明
图1是示出了常规集成薄膜太阳能电池的模块结构的视图；
图2是说明了用于制造常规集成薄膜太阳能电池的透明电极、太阳能电池层和后电极的激光构图工序的例子；
图3是说明了根据本发明的集成薄膜太阳能电池的结构的截面图；
图4是具有本发明的构图透明电极的基板的截面图；
图5是顺序说明构图如图4所示的透明电极的印刷工序的视图；
图6和7是根据本发明的构图透明电极的另一实施例；
图8是其中根据本发明的太阳能电池层形成的状态的截面图；
图9是其中根据本发明的第一后电极形成的状态的截面图；
图10、11和12是利用根据本发明的第一后电极作为掩模垂直或倾斜蚀刻的状态的截面图；
图13和14是其中根据本发明的第二后电极形成的状态的截面图；
图15是顺序解释如图4至14的工序步骤的过程图；
图16示出了对于如图15所示的工序的详细步骤；
图17至19是说明了对于根据本发明的集成薄膜太阳能电池的透明电极的多个实施例；
图20是顺序说明处理如图17至19所示的本发明的集成薄膜太阳能电池的透明电极的印刷方法的工序步骤的实施例；
图21是示出了利用光刻方法形成如图17至19所示的本发明的集成薄膜太阳能电池的透明电极的工序的另一实施例；和
图22是示出了利用溶胶-凝胶方法和印刷方法形成如图17至19所示的本发明的集成薄膜太阳能电池的工序的另一实施例。
具体实施方式
图3是说明了根据本发明的集成薄膜太阳能电池的结构的截面图。如在此所示，根据本发明的集成薄膜太阳能电池由这样的结构构成，其中在预定基板1上具有倾斜部分的透明电极2、太阳能电池(半导体)层3、第一后电极4和第二后电极5顺序叠置。
也就是说，透明电极2形成有(绝缘)间隙，其被构图使得左右透明电极2可彼此绝缘，太阳能电池(半导体)层3和第一后电极4设置在构图的透明电极2上，位于第一后电极4上的第二后电极5在一侧与相邻的透明电极相接触，进而串联电连接单元器件。
透明电极2的构图侧边部分可以是具有预定斜面的倾斜部分，如图中所示，但并不限于此，并可具有弯曲的倾斜部分或垂直于基板1的部分。
以下按顺序描述制造根据本发明的集成薄膜太阳能电池的加工步骤。
图4至14为顺序说明了制造根据本发明的集成薄膜太阳能电池的加工步骤的截面图。图15为用于顺序解释图4至14中所示的加工步骤的过程图。图16为图15中所示的工序的详细过程图。
参照图4至15，图4说明了其中具有倾斜部分的透明电极形成在预定基板上的状态的截面图。
如在此所示，在制造本发明的集成薄膜太阳能电池的方法的第一步骤中，构图的透明电极2形成在预定基板1的上面(S10)。
在此，基板1为玻璃或透明塑料等的透明基板，并且对于透明电极2，使用从氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)和铟锡氧化物(ITO)中选出的一个或多个透明导电薄膜。
并且，构图的透明电极2可具有或不具有纹理表面。
在构图透明电极2的工序中，如图5至16所示，透明电极层2由基板1上的薄膜所形成(S12)，并借助印刷将光致抗蚀剂(PR)或聚合物20涂敷在透明电极层2上，以使其分开以预定距离(S14)。在涂敷之后，通过将光致抗蚀剂或聚合物20用作掩模蚀刻透明电极2，并移除光致抗蚀剂或聚合物20(S16，S18)。
此时使用的印刷方法包括丝网印刷方法，其印刷设备是最简单的并且该方法能够以低成本工序或能够形成最高精度图案等的照相凹版印刷方法很容易地将构图的光致抗蚀剂或聚合物薄膜。
在蚀刻透明电极2的过程中，使用各向异性或各向同性的蚀刻方法。通过各向同性的蚀刻方法蚀刻的透明电极2可被形成如图4中所示的图案，两侧部分具有弯曲的倾斜表面并且其宽度随其向下行进变得越来越大。
通过各向异性的蚀刻方法所蚀刻的透明电极2被形成以如图6和7中所示的图案，以具有垂直于基板的部分或具有预定斜面的倾斜部分。
这样，通过利用蚀刻印刷方法的原理在蚀刻工序中使用本发明的透明电极，能够实现高密度的图案印刷，薄膜的均匀性良好，工序相对简单，并且不同于现有方法，激光印刷不需要昂贵的设备，进而降低了制造成本。
而且，除构图透明电极2的上述方法外，能利用给定光致抗蚀剂(PR)由于根据接受光发生的化学反应而发生性能变化的原理的光刻方法，以形成光致抗蚀剂而替换通过印刷涂敷聚合物。
另外，通过利用使用包含是与制造透明导电薄膜的溶胶-凝胶溶液的印刷方法，透明导电薄膜可直接涂敷在基板上而不需要使用前述印刷方法或光刻方法所形成的光致抗蚀剂或聚合物图案。上述方法能够利用低温处理而不需要使用掩模的任意蚀刻工序使薄膜直接形成构图成条形的透明电极2。
根据图17至22的描述，随后进行通过构图蚀刻透明电极2的技术的详细描述。
接着，参照图8，说明了形成根据本方面的太阳能电池层的状态的截面图，其中太阳能电池层3形成在根据基板1的表面形状于之前步骤中已被构图的透明电极2上(S20)。
在此，对于太阳能电池，可选自基于硅的薄膜太阳能电池、基于化合物的薄膜太阳能电池、基于有机物的太阳能电池或干式染料敏感的太阳能电池的一种或多种。
对于硅基薄膜太阳能电池，可以使用选自以下的任意一种，非晶硅(a-Si:H)单结太阳能电池，非晶硅(a-Si:H/a-Si:H，a-Si:H/a-Si:H/a-Si:H)多结太阳能电池，非晶硅锗(a-SiGe:H)单结太阳能电池，非晶硅/非晶硅-锗(a-Si:H/a-SiGe:H)双结太阳能电池，非晶硅/非晶硅-锗/非晶硅-锗(a-Si:H/a-SiGe:H/a-SiGe:H)三结太阳能电池，以及非晶硅/微晶(多晶)硅双结太阳能电池。
图9为其中形成根据本发明的第一后电极的状态的截面图，其中在借助沉积方法如电子束或热沉积于之前步骤中所形成的太阳能电池层3上，通过倾斜沉积导电材料，如金属形成第一后电极4(S30)。
此时，第一后电极4由具有高反射率的单金属材料，如铝(Al)、银(Ag)、金(Au)等，或其中混合有铝(Al)和银(Ag)的多金属材料制成，并使用用于形成第一后电极4的电子束或热沉积设备。
因此，如图9所示，在通过电子束或热沉积器以角度1(θ1)倾斜沉积导电材料时，利用沉积的直线传播特性6a将导电材料沉积为太阳能电池层3上的薄膜，进而形成第一后电极4，但第一后电极4未形成在包含倾斜部分的确定部分5a上。包含倾斜部分的该确定部分5a是以下步骤中蚀刻的部分。
图10和11为将根据本发明的第一后电极用作掩模的垂直蚀刻状态的截面图，其中蚀刻根据透明电极2的截面形状被分成三个方法。
即，如图10和11所示，在透明电极2和2的部分是倾斜表面的情况下，通过使用在图8方法中沉积的第一后电极4作为掩模沿垂直方向蚀刻太阳能电池层3(S40)。在蚀刻时，优选使用干蚀刻工序，如反应离子蚀刻(RIE)等。
如图12所示，在透明电极2具有垂直部分时，通过将图8工序中沉积的第一后电极4用作掩模，沿着与基板成预定角(θ2)的倾斜方向蚀刻太阳能电池层3。未说明的参考标记5b和5c是不具有沉积在具有倾斜部分或垂直部分的透明电极2和2上面的第一后电极4的部分，其是以下步骤中要被蚀刻的区域。
根据上述方法，因为太阳能电池层3可被微蚀刻而不需要任何特殊掩模，故能够实现单元器件之间的从几μm到几十μm的(绝缘)间隙。相比于使用等离子的常规化学汽化加工和使用激光束的常规激光构图，该(绝缘)间隙能够减少几十至几百倍。因此，能够最大化太阳能电池的有效区域。
最后，参照图13和14，图13示出了在根据图10蚀刻的第一后电极4上形成第二后电极5的工序，以及图14示出了在根据图12蚀刻的第一后电极4上形成第二后电极5的工序。在根据图10蚀刻的第一后电极4上形成第二后电极5的工序与图13的相同，故将其省略。
如在此所示，借助通过之前步骤的蚀刻工序在单元器件之间形成的预定(绝缘)间隙，利用与沉积第一后电极4相同的导电沉积方法形成第二后电极5(S50)。
即，利用电子束或热沉积设备以预定角(θ3，θ4)倾斜沉积导电材料，借助沉积的直线传播特性6b和6c将导电材料形成为第一后电极4上的薄膜，进而形成第二后电极5，并且第二后电极5未形成在具有倾斜角(θ3)的倾斜表面的确定部分5d处。
此时，第二后电极5可与图9的第一后电极4的材料相同，或可包括不同于第一后电极4的廉价金属，以便降低太阳能电池的制造成本。
随后，根据上述工序，由于左侧单元器件的透明电极2和右侧单元器件的第二后电极5彼此相连，进而串联连接单元器件。
因为通过自对准而不需要任意特殊的定位控制设备实行上述过程，故能够通过相对简单的工序制造集成薄膜太阳能电池。
以下，详细描述构图并蚀刻基板上的透明电极的技术。
<利用印刷形成集成薄膜太阳能电池的透明电极的方法>
首先，描述本发明使用的印刷技术。
本发明中说明的印刷方法分为凸版印刷、凹版印刷或照相凹版印刷，平版印刷，丝网印刷等。在此，参照用于实现本方面的实施例描述丝网印刷方法，所述方法的印刷设备最简单并且该方法能够以低成本工序或能够形成高精度图案的照相凹版印刷方法很容易地涂敷构图的光致抗蚀剂或聚合物。
丝网印刷方法是利用指定丝网上的喷嘴将墨水传递到加工表面上形成所需图案的方法。在这种丝网印刷方法中，印刷的分辨率取决于丝网的网孔数量。例如，如果网孔的数量为254，这意味着1英寸(25.4mm)长度内要打印的点的数量为100。
利用上述丝网印刷方法，一个点和点中心之间的距离被减少到100μm，进而可分别获得最小线宽和大约100μm的间距。
因此，通过利用本发明蚀刻透明电极的工序的原理，可通过调节网孔尺寸印刷高精度图案。因为薄膜的均匀性良好，该丝网印刷方法具有能够降低制造成本的优势，工序相对简单并且不同于现有方法激光构图不需要昂贵的设备。除此之外，在利用该丝网印刷方法实现本发明时，替代印刷油墨使用光致抗蚀剂(PR)或聚合物，其溶解于有机溶剂后可转变得与墨水相类似。此时，如果伴随有打印材料的粘性和适当打印条件的选择(例如网孔尺寸)，则能够实现蚀刻间隙的调节。
在涂敷光致抗蚀剂或聚合物薄膜之后，在一般的光致抗蚀剂的后处理中对其热处理，进而蒸发有机溶剂并硬化薄膜。
照相凹版印刷方法是凹板印刷方法的一种，其用于在照相技术所形成的凹板上实行印刷，其中液体墨水被填充在凹板的凹陷部分并利用用于印刷的刮墨刀移除多余墨水。
因为根据板的深度表示色调(灰度级)，这种照相凹版印刷方法具有宽范围的应用，该应用包括各种书籍或商业印刷品、艺术印刷品、邮票印刷品、利用不具备吸收性的类似于玻璃纸或塑料膜或金属箔的基板材料的印刷。
在照相凹版印刷辊上，形成凹板半色调点或墨水凹穴以便表示图像的灰度级。半色调点的墨水被传递以便在要打印的材料上再现图像。
例如，通过使用能够实现4500dpi的照相凹版印刷方法，一个点和点中心之间的距离可被减少到5至6μm，进而能够分别获得最小线宽和大约5至6μm的间距。
随后，通过利用蚀刻本发明的透明电极的工序中的照相凹版印刷方法，能够实现高精度、高密度图案印刷，很容易制造具有宽面积的薄膜，并且能够减少蚀刻间隙，进而最小化了单元电池之间的(绝缘)间隙。此外，类似于丝网印刷方法，该方法相对简单，并且不同于现有方法，激光构图的昂贵设备是非必需的，进而降低了制造成本。在此情况中，还优选地在利用实现本方面的所述方法中使用通过溶解于有机溶剂能够转变为类似墨水的光致抗蚀剂或聚合物。
除上述印刷方法外，可以以多种方式应用其他印刷方法，如微接触印刷方法或纳米压印方法，并通过利用这些实现本发明的方法，能够涂敷具有更大面积的高精度构图的聚合物薄膜。
图17至19为说明了根据本发明的集成薄膜太阳能电池的透明电极的多个实施例。图20是顺序说明了用于处理本发明的集成薄膜太阳能电池的透明电极的印刷方法的处理步骤的实施例，如图17至19所示。
首先，参照图17至19，通过在预定基板110上以等间距形成构图成条形的透明导电薄膜，预备适于根据本发明的集成薄膜太阳能电池的透明电极120、130和140。
在此，所示的绝缘材料的基板110，是玻璃或透明塑料等的透明基板。对于透明电极120、130和140，使用氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)和铟锡氧化物(ITO)等的透明导电薄膜。
上述透明电极120、130和140可被形成以图17中所示的条形图案，侧壁具有垂直部分122并且以规则间距与相邻的透明电极分开和绝缘，或被形成以图18中所示的图案，侧壁具有倾斜的表面132，其具有预定的斜面并其宽度随其向下行进而变得越来越大。此外，如图19所示，透明电极可被形成以这样的图案，侧壁具有弯曲的倾斜表面142并且其宽度随其向下行进而变得越来越大。
所形成透明电极120、130和140可具有或不具有锯齿状的表面。
此时，当相对侧壁之间的分开距离d1、d2和d3变小时，集成薄膜太阳能电池的单元电池的有效区域变宽，进而实现了高效率。
以下是处理本方面的透明电极120、130和140的工序。
如图20所示，首先，用作薄膜的透明导电膜被沉积或涂敷在透明基板210和绝缘材料上，进而形成透明层230。
接着，在预先设定网孔尺寸后，利用印刷在所形成的透明电极230上涂敷光致抗蚀剂或聚合物250，进而在光致抗蚀剂或聚合物250之间形成预定的分隔距离(d)。具有高精度的可获得的分隔距离(d)从几μm变到几十μm。
上述光致抗蚀剂或聚合物250适于用作以下步骤的蚀刻工序中蚀刻透明电极230的掩模。
根据该方法，光致抗蚀剂或聚合物250被形成以分开预定间距的条形图案，并且在未形成有图案的区域内，透明电极230的表面部分暴露于外部。
接着，将顶面上的聚合物250用作掩模蚀刻透明电极230的暴露表面，使得蚀刻的透明电极230的侧面部分具有垂直的形状、倾斜表面或弯曲的倾斜表面。
此时，蚀刻工序根据透明电极230的蚀刻形状选择地使用各向异性或各向同性的蚀刻方法。
各向异性的蚀刻方法是在基板210表面的垂直方向上或在给定方向上实行蚀刻的技术，使得蚀刻的部分可具有垂直的分割断面或倾斜的分割断面。根据该方法，如图17和18所示，通过将侧壁蚀刻进入垂直表面或具有预定斜面的倾斜表面而形成构图的透明电极120、130。
各向同性的蚀刻方法是以相同的速度在垂直和水平方向上实行蚀刻的技术，使得蚀刻的部分在蚀刻之后可具有略微弯曲的断面，进而能够形成蚀刻进入弯曲倾斜表面的透明电极130和140，如图18和19所示。
在上述蚀刻之后，最后，移除光致抗蚀剂或聚合物250，进而在基板210上形成具有条形图案、以规则间距绝缘的透明电极230。
<利用光刻形成集成薄膜太阳能电池的透明电极的方法>
除上述印刷方法外，现有的光刻方法可用于实现本发明。
图21是示出了利用光刻方法形成如图17至19所示的本发明的集成薄膜太阳能电池的透明电极的工序的另一实施例。
将在本发明中解释的光刻方法是利用具有所需图案的掩模将光选择照射到光致抗蚀剂从而形成与掩模的图案相同的图案的工序，通过利用给定的光致抗蚀剂(PR)通过在接收光时产生的化学反应而改变特性的原理。
这种光刻方法包括涂敷薄膜光致抗蚀剂的光致抗蚀剂涂敷工序，利用掩模选择照射光的曝光工序，通过在光照射部分处去除光致抗蚀剂形成图案的显影工序，和利用通过显影工序构图的光致抗蚀剂作为掩模进行蚀刻的工序。
即如图21所示，透明电极330在基板310上方沉积为薄膜，具有与透明电极330相同面积的光致抗蚀剂(PR)350，涂敷在沉积的透明电极330上方，曝光通过光掩模370产生所需图案。
典型地，这种光掩模370从金属或感光乳剂在玻璃基板上方形成所需图案，以便在曝光时，光不能透过金属膜形成的部分但是可以通过没有金属膜形成的部分。
因此，光致抗蚀剂350的一些部分被曝光，而其它部分没有被曝光。如果暴露在光下的区域的光致抗蚀剂可以通过显影溶液去除，那么光致抗蚀剂是正型，如果未曝光区域的光致抗蚀剂可以通过显影溶液去除，那么该光致抗蚀剂是负型。
通过该原理形成的光致抗蚀剂350用作蚀刻透明电极330的掩模，类似于通过印刷形成的聚合物图案，以及可以得到具有几μm至几十μm的分离距离的高精确构图。从而，通过利用该特征，本发明可以实现。
蚀刻透明电极330的工序与通过印刷形成透明电极的上述方法中所解释的工序相同。
<通过溶胶-凝胶方法和印刷方法形成透明电极的方法>
除了上述构图透明电极的方法以外，溶胶-凝胶方法和印刷方法的方法也是可利用的。
这里，溶胶-凝胶方法是形成功能膜例如物理沉积和热分解的方法之一。即，溶胶-凝胶方法是从包含氧化物前体聚合物的液体(溶胶)产生玻璃，陶瓷或组合的有机和无机材料的方法，该液体通过金属有机和无机化合物经由凝胶态的水解得到。
溶胶-凝胶薄膜形成方法包括浸渍，旋涂，辊涂布，喷涂，印刷等。该溶胶-凝胶方法用于薄膜制造的应用，该制造包括抗反射膜，干涉滤波器，热导线反射膜，热射线反射膜，反射膜和透明导电膜的形成。
图22是示出了利用溶胶-凝胶方法和印刷方法形成如图17至19所示的本发明的集成薄膜太阳能电池的工序的另一实施例，其说明了其中通过利用包含制造透明电极的材料的溶胶-凝胶溶液利用印刷方法的例子。
即，如在此所述，为了形成根据本发明的集成薄膜太阳能电池的透明电极，具有以精度形成的凹陷的印版滚筒1，利用溶胶-凝胶方法以凝胶状态制造的透明导电材料3通过透明导电材料辊2涂敷在印版滚筒1上，然后透明导电材料3通过在印版滚筒和压印滚筒4之间插入基板410印刷在基板410上。
通过以高精度调节印版滚筒1的凹陷，印刷在基板410上的透明导电材料3的每个点和点的中心之间的距离可以减小到5至10μm之多。
通过溶胶-凝胶方法形成透明导电膜的工序是已知的，因此其详细的描述在此省略。
即，通过利用上述的溶胶-凝胶方法和印刷方法，通过直接将透明导电膜而取代于光致抗蚀剂或聚合物薄膜涂敷在基板上，利用低温压而没有使用掩模的任何蚀刻工序能够直接形成构图以条形的透明电极，以便与本发明中所实现的印刷方法一样切除单元电池中的透明电极。
工业实用性
如上所述，根据本发明，相比于现有的激光构图和化学汽化加工方法，集成薄膜太阳能电池的单元电池之间的(绝缘)间隙被减少几十倍或更多。因此，能够最大化太阳能电池的有效面积，并由此提高了太阳能电池模块的性能。
此外，在处理透明电极时利用印刷方法执行蚀刻时，因为能够实行自对准，或不需要精确位置控制设备，并且不需要昂贵的装备，如激光器、精确位置控制系统等，因此降低了制造成本。此外，因为形成透明电极之后的每个工序是在真空条件下执行的，故能够防止太阳能电池模块的性能由于暴露于大气而降低。

Claims (12)

1.一种制造集成薄膜太阳能电池的方法，包括以下步骤：
(a)在透明基板上方形成单独的透明的电极图案；
(b)在步骤(a)的基板上形成太阳能电池半导体层；
(c)通过在太阳能电池半导体层上倾斜沉积导电材料形成第一后电极；
(d)通过将第一后电极作为掩模蚀刻太阳能电池半导体层；和
(e)通过在步骤(d)的基板上倾斜沉积导电材料形成第二后电极以使透明电极和第一后电极电连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)包括步骤：
(a-1)在基板上形成透明电极层；
(a-2)在透明电极层上形成单独的光致抗蚀剂或聚合物图案；
(a-3)通过利用光致抗蚀剂或聚合物图案作为掩模蚀刻透明电极层；和
(a-4)去除光致抗蚀剂或聚合物图案。
3.根据权利要求2所述的方法，其中透明电极层包括选自下面的一种或多种透明导电膜：氧化锌，氧化锡和铟锡氧化物。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤(a-3)中，透明电极层通过各向同性蚀刻方法形成。
5.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤(a-3)中，透明电极层通过台面蚀刻形成。
6.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤(a-3)中，透明电极层通过各向异性蚀刻方法形成。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其中在步骤(d)中，太阳能电池半导体层以垂直方向蚀刻。
8.根据权利要求6所述的方法，其中在步骤(d)中，太阳能电池半导体层以倾斜方向倾斜蚀刻。
9.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(e)中的导电材料沉积通过电子束或热沉积进行，并且在导电材料沉积时，单元器件串联电连接。
10.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)中的太阳能电池包括选自下面的一种或多种：基于硅的薄膜太阳能电池，基于化合物的薄膜太阳能电池，基于有机物的太阳能电池和干式染料敏感太阳能电池。
11.根据权利要求10所述的方法，其中基于硅的薄膜太阳能电池包括选自下面的任何一种：非晶硅单结太阳能电池，非晶硅多结太阳能电池，非晶硅锗单结太阳能电池，非晶硅/非晶硅-锗双结太阳能电池，非晶硅/非晶硅-锗/非晶硅-锗三结太阳能电池，以及非晶硅/微晶硅和非晶硅/多晶硅双结太阳能电池。
12.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二后电极包括选自下面的一种或多种：银，铝和金。
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