CN101118933A

CN101118933A - 黄铜矿型太阳能电池及其制造方法

Info

Publication number: CN101118933A
Application number: CNA2007101055533A
Authority: CN
Inventors: 青木诚志; 后藤宽幸
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2008-02-06
Also published as: JP2007317858A; JP4439492B2

Abstract

黄铜矿型太阳能电池及其制造方法，该电池(在这里被称为“单元电池”)由形成在基板(1)上的下电极层(Mo电极层)(2)、包含铜、铟、镓和铯的光吸收层(CIGS光吸收层)(3)、位于光吸收层薄膜上的由InS、ZnS、CdS等形成的高电阻缓冲层薄膜(4)以及由ZnOAl等形成的上电极薄膜(TCO)(5)形成。为了连接单元电池，连接着上电极和下电极的一部分接触电极(6)形成为与由第一划线形成的下电极(2)的分割划线重叠。

Description

黄铜矿型太阳能电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种作为化合物基太阳能电池的黄铜矿型太阳能电池，更具体地说，涉及其中整体串联连接结构形成有较小的死区的黄铜矿型太阳能电池及其制造方法。

背景技术

接收光并且将光转换成电能的太阳能电池根据半导体的厚度分成块状系统和薄膜系统。

薄膜系统为其半导体层的厚度小于几十个μm至几个μm，并且分成Si薄膜系统和化合物薄膜系统。化合物薄膜系统包括II-IV族化合物组、黄铜矿组等。几种化合物薄膜系统已经商业化。

包括在黄铜矿太阳能系统中的黄铜矿型太阳能电池中被称为CIGS(CU(InGa)Se)系统薄膜太阳能电池、CIGS太阳能电池，或者根据所使用的物质被称为I-III-VI族系统。

黄铜矿型太阳能电池由作为光吸收层的黄铜矿化合物形成，并且具有高效、无光弱化(随着时间变化)、抗辐射性优异、光吸收波长区域宽、光吸收系数高的特性。近来，对其大规模生产进行了研究。

在图1中显示出一般黄铜矿型太阳能电池的剖面结构。如图1所示，黄铜矿型太阳能电池包括形成在玻璃等基板上的下电极层(Mo电极层)、包含铜、铟、镓和铯的光吸收层(CIGS光吸收层)、由InS、ZnS、CdS等形成的具有高电阻的缓冲层以及由ZnOAl等形成的上电极薄膜(TCO)。

在使用碱石灰玻璃等的情况中，为了控制碱金属组分从基板内部向光吸收层的渗透率，可以设置具有SiO₂的碱控制层。

在光例如太阳光照射到黄铜矿型太阳能电池上时，形成电子(-)和空穴(+)对。电子(-)聚集到n型黄铜矿，并且空穴(+)聚集到在与半导体的接触面中的p型黄铜矿，由此在n型黄铜矿和p型黄铜矿之间产生出电动势。在该状态中，当将导线连接在电极上时，可以将电流取出。

下面参照图2对制造黄铜矿型太阳能电池的步骤进行说明。首先，通过溅射将作为碱石灰玻璃基板的下电极的Mo(钼)电极形成为薄膜。接着，通过照射激光束(第一划线，图2A)去除并且划分Mo电极。

在第一划线之后，用水等清洁切屑，然后通过溅射或沉积使铜(Cu)、铟(In)和镓(Ga)附着在其上，以形成被称为前体的层。

将该前体输入给锻工厂，并且在400℃至600℃下在H₂Se气体的氛围中进行退火，由此获得p型光吸收层。该退火过程通常被称为气态硒化或简单硒化。

接下来，将n型缓冲层例如CdS、ZnO和InS层叠在光吸收层上。一般来说通过干式工艺例如溅射或湿式工艺例如CBD(化学浴沉积)来形成缓冲层。

接下来，通过照射激光束或通过金属针来去除和划分缓冲层和前体(第二划线，图2B)。

然后，通过溅射等将透明电极(TCO：透明导电氧化物)薄膜例如ZnOAl形成为上电极(图2C)。

最后，通过照射激光束或通过金属针等去除和划分TCO、缓冲层和前体(第三划线，图2D)，由此获得CIGS薄膜太阳能电池。

所获得的太阳能电池为这样一种电池，其中包括分开的下电极、划分的光吸收层和划分的上电极的单元电池通过接触电极与单片串联连接。但是，可以将单个电池或多个电池包装在一起，然后加工成模块(面板)。

在该电池中，通过每次划线过程来进行元件划分，由此多个串联柱分成单片。但是，可以改变串联柱的数量(单元电池的数量)，由此能够任意设计和改变电池的电压。这时薄膜太阳能电池的其中一个优点。

在如上所述的普通黄铜矿型太阳能电池中，采用机械划线和激光束划线作为第二划线的技术。

机械划线是这样一种技术，其中通过以预定的压力将其前端为锥形的金属针压下并且使之运动来以机械的方式进行划线(例如，参见专利文献1)。

图3为一示意图，显示出通过机械划线来进行第二划线。

在激光束划线中，通过恒定的方电灯例如弧光灯激励Nd:YAG晶体，然后将所产生出的激光束(Nd:YAG)照射到光吸收层上，由此去除并且划分光吸收层(例如，参见专利文献2)。

[专利文献1]

日本待审专利申请文献No.2004-115356

[专利文献2]

日本待审专利申请文献No.11-312815

在如在专利文献1或2中所述的普通第二划线中，第一、第二和第三划线应该分开一段距离。下面将参照图4描述其原因。图4A为一剖视图，显示出普通太阳能电池的单元电池的结构。如图4所示，一般来说，第一划线、第二划线和第三划线(元件分割划线)彼此分开进行，并且分开的部分变为死区8、9。

在死区部分中，由于上电极和下电极相互电连接，所以电子(-)和空穴(+)不能累积在n型半导体和p型半导体的界面中。

因此，需要将死区的宽度保持在70μm至100μm的范围中。死区不会帮助产生电能，并且取决于所设计的串联柱的数量。但是，在一般的黄铜矿型太阳能电池中，在第一划线和第二划线之间的死区8总共在2至5％的范围中。

如图4B所示，在一部分第二划线与第一划线重叠以便去除死区时，在光吸收层中出现裂纹，并且导致漏电。因此，产生效率(转换效率)降低。

根据本发明人的研究，在通过在第一划线中使用激光束划线、在第二划线中使用机械划线并且如此进行划线过程从而第二划线与一部分第一划线重叠来形成黄铜矿型太阳能电池时，转换效率平均大约为9.5％。

通过除了划线过程之外的相同过程制造出的黄铜矿型太阳能电池尽管死区较大但是具有大约10％的转换效率。为了找出这个原因，分析黄铜矿型太阳能电池使得第二划线与部分第一划线相重叠的设计。结果，由于并联电阻低，其中发电漏电，证实了FF(填充系数)值变得更低。

在传统的划线领域，必须将第一划线和第二划线在某种程度上分开以隔绝每个单元电池。由于难以减少死区，就难以提高转换效率。

同时，在通过将第一、第二和第三划线之间的死区固定为80μm的时候，由此尽管有死区，但是转换效率大致为10％。

为了找出这个原因，分析黄铜矿型太阳能电池使得第二划线与部分第一划线相重叠的设计。结果，由于并联电阻低，其中发电漏电，证实了FF(填充系数)值变得更低。

如图14所示，当一部分第三划线与第二划线相重叠从而除去在第二划线和第三划线之间的死区的时候，在透明电极层和下电极(Mo电极)之间的接触部分被剥离，在透明电极的薄部分中产生裂纹，或者使存在的裂纹变宽。因此，由于该剥离或者裂纹，串联电阻增大。因此，发电效率(generation efficiency)(转换效率)极度下降。

根据本发明人的研究，在通过在第二划线中使用机械划线、在第三划线中使用同样的机械划线并且如此进行划线过程从而第三划线与一部分第二划线重叠来形成黄铜矿型太阳能电池时，转换效率平均大约为9.5％。

如图14所示，当一部分第三划线与第二划线相重叠从而除去死区的时候，在上电极(透明电极层)和下电极(Mo电极)之间的接触部分被剥离，在上电极的薄部分中产生裂纹，或者使存在的裂纹变宽。因此，由于该剥离或者裂纹，串联电阻增大。因此，发电效率(光电转换效率)极度下降。

同时，在通过在第二和第三划线之间形成80μm的死区而制造黄铜矿型太阳能电池的时候，由此尽管有死区，但是转换效率大致为10％。

在传统的划线技术中，必须将第二划线和第三划线在某种程度上分开以将上电极和下电极彼此电连接。由于难以减少死区，因此难以改善转换效率。

发明内容

本发明的一个目的是除去在传统的太阳能电池中因为第一划线和第二划线在某种程度上的分开而产生的死区8以及因为第二划线和第三划线(元件分割划线)在某种程度上分开而产生的死区9。

为了解决上述问题，本发明的黄铜矿型太阳能电池包括：基板；通过将在基板上形成的导电层分开而形成的多个下电极；在多个下电极上形成并分成多个部分的黄铜矿光吸收层；接触电极，形成在相邻的下电极之间并处于一个相邻的下电极之上，通过改良(reform)部分光吸收层，接触电极的导电率高于光吸收层；在靠近接触电极的部分处分成多个部分的透明导电层的上电极；以及连续保留在接触电极的元件分割沟槽内的死区。

接触电极可以具有的Cu/In比率高于光吸收层中的Cu/In比率，由此提高了导电率。接触电极可以由含有钼的合金形成。可以在光吸收层上形成上电极并且缓冲层设置在其间。

本发明的制造黄铜矿型太阳能电池的方法包括：导电层形成步骤，在基板上形成变为下电极的导电层；第一划线步骤，将导电层分成多个下电极；光吸收层形成步骤，在多个下电极的表面以及它们之间的基板表面上形成光吸收层；接触电极形成步骤，在光吸收层的相邻下电极之间以及在一个相邻的下电极上照射激光束，从而不会与随后进行元件分割划线的部分相重叠，并改良光吸收层，从而该光吸收层的照射部分的导电率比其未照射部分的导电率高；透明电极形成步骤，层压透明电极层；以及元件分割划线步骤，将透明电极分开，从而包括在接触电极形成步骤中改良的部分。

当变为上电极的透明电极层层压在光吸收层上并且缓冲层设置在其间的时候，可以从缓冲层的上侧照射激光束，从而包括在第一划线部分中分开的部分。

另外，本发明的黄铜矿型太阳能电池包括：基板；通过将在基板上形成的导电层分开而形成的多个下电极；在多个下电极上形成并分成多个部分的黄铜矿光吸收层；在相邻的下电极之间形成并处于一个相邻的下电极之上的接触电极，通过改良部分光吸收层，它的导电率高于光吸收层；以及在靠近接触电极的部分处分成多个部分的透明导电层的上电极。

另外，本发明的制造黄铜矿型太阳能电池的方法包括：导电层形成步骤，在基板上形成变为下电极的导电层；第一划线步骤，将导电层分成多个下电极；光吸收层形成步骤，在多个下电极的表面以及它们之间的基板表面上形成光吸收层；接触电极形成步骤，在光吸收层的相邻下电极之间以及在一个相邻的下电极上照射激光束，并改良光吸收层，从而该光吸收层的照射部分的导电率比其未照射部分的导电率高；透明电极形成步骤，层压透明电极层；以及元件分割划线步骤，将透明电极分开，从而包括在接触电极形成步骤中改良的部分。

另外，本发明的黄铜矿型太阳能电池包括：基板；通过将在基板上形成的导电层分开而形成的多个下电极；在多个下电极上形成并分成多个部分的黄铜矿光吸收层；在与相邻下电极之间的空间分开的一个下电极上形成的接触电极，通过改良部分光吸收层，它的导电率高于光吸收层；以及在靠近接触电极的部分处分成多个部分的透明导电层的上电极。

本发明的制造黄铜矿型太阳能电池的方法包括：导电层形成步骤，在基板上形成变为下电极的导电层；第一划线步骤，将导电层分成多个下电极；光吸收层形成步骤，在多个下电极的表面以及它们之间的基板表面上形成光吸收层；接触电极形成步骤，在与相邻的下电极之间的空间相分开的一个下电极上形成的一部分光吸收层上照射激光束，并改良光吸收层，从而该光吸收层的照射部分的导电率比其未照射部分的导电率高；透明电极形成步骤，层压透明电极层；以及元件分割划线步骤，将透明电极分开，从而包括在接触电极形成步骤中改良的部分。

在本发明中，形成一个其中改良光吸收层而提高其导电率的接触电极，从而接触电极的一部分与进行第一划线的区域相重叠。在靠近接触电极的部分中进行第三划线，由此相邻单元电池的一个单元电池的上电极与其它单元电池的下电极电连接。然后，可以减少死区，同时不会发电漏电流。因此，可以获得具有高光电转换效率的黄铜矿型太阳能电池。

另外，在本发明中，形成一个其中改良光吸收层而提高其导电率的接触电极，代替第二划线。进行作为元件分割划线的第三划线，从而其一部分与接触电极部分重叠，由此在固定了透明电极层和下电极层之间的连接后减少了死区。因此，可以获得具有高光电转换效率的黄铜矿型太阳能电池。

附图说明

图1是显示传统黄铜矿型太阳能电池的结构的剖面图；

图2A至2D是显示传统黄铜矿型太阳能电池的制造过程的视图；

图3是通过金属针形成划线的视图；

图4A和4B是传统黄铜矿型太阳能电池的剖面图；

图5是本发明的黄铜矿型太阳能电池的剖面图；

图6是显示本发明的黄铜矿型太阳能电池的制造方法的视图；

图7是其中通过本发明的激光接触形成过程形成接触电极的太阳能电池的表面的照片；

图8A是显示其中没有进行激光接触形成过程的光吸收层的组成分析结果的视图；图8B是显示其中进行激光接触形成过程的光吸收层的组成分析结果的视图；

图9A是显示由于Cu/In比率导致的光吸收层载流体密度的差异的视图；图9B是显示由于Cu/In比率导致的电阻比率变化的视图；

图10是在层压了透明电极(TCO)之后的黄铜矿型太阳能电池的表面的显微镜照片；

图11是接触电极和光吸收层的剖面SEM照片；

图12是本发明的黄铜矿型太阳能电池的剖面图；

图13是显示本发明的黄铜矿型太阳能电池的制造方法的视图；

图14是传统的黄铜矿型太阳能电池的剖面图；

图15是本发明的黄铜矿型太阳能电池的剖面图；

图16是显示本发明的黄铜矿型太阳能电池的制造方法的视图；

图17是其中通过本发明的激光接触形成过程形成接触电极的太阳能电池的表面照片。

具体实施方式

(实施例1)

图5是显示本发明的黄铜矿型太阳能电池的剖面图。相同的附图标记表示与传统技术相同的部件。在本发明的黄铜矿型太阳能电池中，在基板1上形成的下电极层(Mo电极层)2、包括铜、铟、镓和硒的光吸收层(CIGS光吸收层)3、在光吸收层薄膜上由InS、ZnS、CdS等形成的高阻抗缓冲层薄膜4、以及ZnOAl等形成的上电极薄膜(TCO)5形成单个单元电池(此处称之为“单元电池”)。为了连接单元电池，形成连接上电极和下电极的部分接触电极6，以与通过第一划线形成的下电极2的分割线重叠。也就是说，在相邻的下电极2、2之间以及在一个相邻的下电极2上形成接触电极6。

通过将一个上透明电极层5与另一个下电极层2通过作为上透明电极5的一部分的接触电极6连接，将相邻的单元电池彼此电连接。在元件分割沟槽7中保留从接触电极6延伸的死区9。

如下所述，接触电极6的Cu/In的比率比光吸收层3的Cu/In比率高，也就是，具有较少的In。接触电极6对于光吸收层具有p+型或者导通的特性，作为P型半导体。

在本发明中，将通过第三划线和将缓冲层与光吸收层分开的分割线(划线)形成的上电极设置成靠近接触电极。在传统技术中，在接触电极中连续形成死区。但是，在本发明中，在接触电极的一侧上形成光吸收层，在另一侧上连续形成通过第三划线形成的沟槽。

在该实施方式中，使用平玻璃作为基板材料。但是，可以使用在其表面具有不均匀性的有纹理的基板，或者由不锈钢、碳、云母、聚酰亚胺或者陶瓷形成的基板。

参考图6描述本发明黄铜矿型太阳能电池的制造方法。首先，通过溅射、沉积等在基板上将作为下电极的Mo(钼)电极形成为薄膜。在下电极中除了钼之外，可以使用钛或者钨。然后通过照射激光(第一划线)可以除去和分开Mo电极。

分割下电极的激光优选是波长为248nm的受激准分子激光器或者波长为355nm的Nd激光器的第三谐波。处理宽度优选在80-100μm的范围内，由此可以确保在相邻的Mo电极之间的绝缘。

在第一划线之后，通过溅射或者沉积连接铜(Cu)、铟(In)和镓(Ga)，以形成称之为前体的层。

前体送入锻炉，并在400-600°的硒化氢(H2Se)气体的氛围内退火，由此获得p型的光吸收层。退火过程一般称之为气体硒化物或者简称为硒化物。

开发了某些方法作为形成光吸收层的方法，例如，在通过沉积形成Cu、In、Ga和Se之后进行退火的方法。在实施方式中，描述了利用气体硒化物的方法。但是在本发明中，对形成光吸收层的方法没有限制。

然后，在光吸收层上层压例如CdS、ZnO和InS的n型缓冲层。一般通过例如溅射的干法或者例如CBD(化学浴沉积)的湿法形成缓冲层。通过如下所述改进透明上电极可以省略缓冲层。

然后，通过照射激光束，通过改良光吸收层形成接触电极。将缓冲层形成为比光吸收层薄很多。因此，尽管向缓冲层照射激光束，但是根据本发明人的试验，没有显示出缓冲层的存在所带来的影响。在本发明中，照射激光束以与通过第一划线形成的下电极的分割线(划线)相重叠。

然后，在缓冲层和通过溅射等形成的接触电极上形成变为上电极的透明电极例如ZnOAl。最后，通过照射激光或者金属针进行分割而除去缓冲层和前体(元件分割划线，第三划线)。在这种情况下，优选将处理宽度确保在80-100μm范围内。

图7为在照射激光之后从光吸收层和接触电极表面拍摄到的SEM照片。如图7所示，从以颗粒形状生长的光吸收层中，可以发现光吸收层的表面被激光的能量熔融以使接触电极再结晶。

为了具体分析它们，根据图8将根据本发明形成的接触电极与在照射激光之前的光吸收层比较。图8A显示出激光接触部分的组分分析结果，其中没有进行激光接触成形过程。图8B显示出激光接触部分的组分分析结果，其中没有进行激光接触成形过程。在分析中使用了EPMA(电子探针微分析)。在EPMA中，用加速电子射线照射物体，因此分析通过激励电子射线而产生出的X射线的特征光谱，由此检测出组成元素，并且分析组成元素的比率(密度)。

从图8中可以发现，铟(In)在相对于光吸收层的接触电极中明显减少。通过EPDA装置统计这个范围减小。因此，该范围为1/3.61。同样，统计铜(Cu)的减小范围。因此，该范围为1/2.37。

如上所述，通过照射激光，可以发现In明显减少，并且In的减少比率大于Cu的减少比率。

其它特征在于，检测出在光吸收层中没有检测到的钼(Mo)。分析该变化的原因。根据本发明人进行的模拟，例如在以0.1J/cm²照射具有波长为355轮缘的激光束时，光吸收层的温度升高至6000℃。当然，在温度在光吸收层的内部(下部)中升高。但是，在该实施方式中所用的光吸收层具有1μm，并且光吸收层的内部其温度会变得明显高。

这里，铟的熔点为156℃，并且其沸点为2595℃。铜的熔点为1084℃，并且其沸点为2595℃。因此，铟到达沸点的部分会比光吸收层更深。由于钼的熔点为2610℃，所以在一定程度上存在于下电极中的钼会熔融从而在光吸收层中获得。

研究由于铜和铟的比率变化而导致的特性。图9显示出由于Cu/In比率变化而导致的特性变化。图9A显示出由于Cu/In比率变化而导致的光吸收层的载流体密度的差异，并且图9B显示出由于Cu/In比率变化而导致的电阻率变化。

如图9A所示，为了用作具有p型半导体性能的光吸收层，需要将Cu/In比率控制在0.95至0.98的范围中。如图8所示，在其中进行照射激光的接触电极成型过程的接触电极中，Cu/In比率从铜和铟的测量值变化到比等于1的Cu/In比率更大的数值。因此，接触电极可以变化为p+(正)型或金属。这里，如在图9B中着重指出的一样，电阻率随着Cu/In比率变得大于1而迅速减小。具体地说，在Cu/In比率在0.95至0.98的范围中时，电阻率迅速降低至10⁴Ωcm。同时，在Cu/In比率变为1.1时，电阻率迅速减小至大约0.1Ωcm。

接下来研究在光吸收中获取的钼。该钼为包含在元素周期表的第VI族中的元素，并且具有非电阻为5.4×10^-6Ωcm。光吸收层熔融并且以吸取钼的形式再结晶，由此电阻率降低。从上述两个原因中可以认为，接触电极变形成p+(正)型或金属以在电阻方面低于光吸收层。

接下来，将对将透明电极层层压到接触电极上进行说明。图10为在TCO层压之后黄铜矿型太阳能电池的表面的微观照片。在普通的划线中，需要进行第二划线以便在离由第一划线形成的划线一定距离的位置处形成死区。但是，在本发明中，由于形成有这样的接触电极，其光吸收层如此进行改良，从而其一部分与由第一划线形成的划线重叠，所以可以获得单片串联连接结构，而不会形成死区。另外，由于不存在与光吸收层的膜厚对应的高度差，所以透明电极不会损坏。

接下来，为了清楚与光吸收层的膜厚相比接触电极的厚度的小变化，图11显示出接触电极和光吸收层的剖面SEM照片。向在图11中所示的接触电极照射五次频率为20kHz、输出功率为457mW并且脉冲宽度为35ns的激光。照射五次激光的原因在于要确认接触电极的厚度由于激光照射而减小。

如图11所示，即使在照射了五次激光时，接触电极的厚度也保持在明显较厚的范围中。

在本发明人的试验中，电池的发电效率(转换效率)改善至大约10.6％。这被认为是由于死区减少而导致发电面积增大以及由于串联电阻值减小而导致的效果增大。

因此，改良光吸收层的一部分接触电极与由第一划线形成的划线重叠，由此发电面积可以增大并且串联连接的内部电阻值能够减小。因此，能够获得具有高光电转换效率的黄铜矿型太阳能电池(实施例2)。

在普通划线中，需要进行第二划线以便在离由第一划线形成的划线一定距离的位置处形成死区，并且需要进行第三划线以便在离第二划线一定距离的位置处形成死区。但是，在本发明中，由于形成有这样的接触电极，其光吸收层如此进行改良，从而其一部分与由第一划线形成的划线重叠，所以可以获得单片串联连接结构，而不会形成死区。另外，由于不存在与光吸收层的膜厚对应的高度差，所以透明电极不会损坏。

在本发明人的试验中，电池的发电效率(转换效率)改善至大约11.1％。这被认为是由于死区减少而导致发电面积增大以及由于串联电阻值减小而导致的效果增大。

因此，改良光吸收层的一部分接触电极与由第一划线形成的划线重叠并且一部分元件分割划线与接触电极重叠，由此发电面积可以增大并且串联连接的内部电阻值能够减小。因此，能够获得具有高光电转换效率的黄铜矿型太阳能电池(实施例3)。

图15为一剖视图，显示出根据本发明的黄铜矿型太阳能电池。相同的参考标号表示与现有技术相同的部分。在本发明的黄铜矿型太阳能电池中，单个单元电池(这里被称为“单元电池”)由形成在基板21上的下电极层(Mo电极层)22、包含铜、铟、镓和铯的光吸收层(CIGS光吸收层)、位于光吸收层薄膜上的由InS、ZnS、CdS等形成的高电阻缓冲层薄膜24以及由ZnOAl等形成的上电极薄膜(TCO)25形成。为了连接单元电池，连接着上电极和下电极的一部分接触电极形成为与由下属元件分割划线(第三划线)形成的分割线相邻。也就是说，接触电极2形成在与在相邻下电极22、22之间的空间分开的一个下电极22上，并且形成在其中一个相邻下电极22上。

通过用接触电极26将一个单元电池的上透明电极层25连接在另一个单元电池的下电极层22上而使相邻单元电池相互电连接。从接触电极26延伸出的死区保持在用来将单元电池及其相对侧面分开的元件划分沟槽27中。

在本发明中，由第三划线形成的上电极和将缓冲层和光吸收层分开的分割线(划线)包括通过接触电极成型过程改良的一部分。也就是说，过去，死区28、29延伸至接触电极。但是，在本发明中，接触电极的一侧由沟槽27形成，由此死区28只是保留在相对侧面上。

变为上电极的透明电极(TCO)例如ZnOAl通过溅射等形成在缓冲层以及接触电极的上侧上。最后，通过照射激光或金属针去除TCO、缓冲层和前体以将它们分开(第三划线，元件分割划线)。该元件分割划线按照包括一部分接触电极的方式进行。

在普通的划线中，必须按照在离由第二划线形成的划线一定范围的位置处形成死区这样一种方式来进行第三划线。但是，在本发明中，由于元件分割划线(第三划线)如此形成，从而其一部分与通过照射激光束形成的接触电极重叠，所以能够获得单片串联连接结构，而不会有死区。另外，由于不存在与光吸收层的膜厚对应的高度差，所以透明电极不会受损。因此，串联电阻值降低。

在由本发明人为了验证这个情况所进行的试验中，通过应用本发明，确认电池的发电效率(转换效率)改善至大约10.6％。这被认为是由于死区减少而导致发电面积增大以及由于串联电阻值减小而导致的效果增大。

因此，通过使一部分元件分割划线与改良光吸收层的接触电极重叠，从而发电面积可以增大，并且串联连接的内部电阻值会降低。因此，可以获得具有高光电转换效率的黄铜矿型太阳能电池。

附图标记说明

A1 太阳光

A2 电极

A3 ZnO:Al透明电极

A4 InS缓冲层

A5 CIGS光吸收层

A6 Na浸渍层

A7 Mo电极层

A8 碱控制部分

A9 基板

B1 第一划线

B2 Mo电极层

B3 基板

C1 (第二划线)

C2 缓冲层

C3 光吸收层

C4 Mo电极层

C5 基板

D1 接触电极部分

D2 透明电极

D3 缓冲层

D4 光吸收层

D5 Mo电极层

D6 基板

E1 (第三划线：元件分割)

E2 接触电极

E3 透明电极

E4 缓冲层

E5 光吸收层

E6 Mo电极层

E7 基板

F1 缓冲层

F2 光吸收层

F3 Mo电极

F4 基板

F5 针

8 死区

9 死区

7 沟槽

6 接触电极

5 透明上电极

4 缓冲层

3 光吸收层

2 下电极(Mo)

1 基板

G1 有效发电区域

H1 针

H2 缓冲层

H3 光吸收层

H4 Mo电极层

H5 基板

I1 有效发电区域

J1 形成下电极(Mo电极)

J2 基板

J3 第一划线

J4 形成光吸收层(P层)

J5 形成缓冲层

J6 形成接触电极

J7 形成透明电极层

J8 元件分割划线

K1 光吸收层

K2 接触电极

L1 光吸收层

M1 接触电极层

N3P 型半导体区域

P1 接触电极部分

P2 光吸收层

P3 激光改良部分的SEM照片

Q1 光吸收层

Q2 接触电极部分

16 接触电极

15 透明上电极

14 缓冲层

13 光吸收层

12 下电极(Mo)

11 基板

R1 发电区域

S1 形成下电极(Mo电极)

S2 基板

S3 第一划线

S4 形成光吸收层(P层)

S5 形成缓冲层

S6 形成接触电极

S7 形成透明电极层

S8 元件分割划线

T1 针

T2 透明电极

T3 缓冲层

T4 光吸收层

T5 Mo电极层

T6 基板

28 死区

27 沟槽

26 接触电极

25 透明上电极

24 缓冲层

23 光吸收层

22 下电极(Mo)

21 基板

U1 发电区域

V1 形成下电极(Mo电极)

V2 基板

V3 第一划线

V4 形成光吸收层(P层)

V5 形成缓冲层

V6 形成接触电极

V7 形成透明电极层

V8 元件分割划线

W1 光吸收层

W2 接触电极。

Claims

1.一种黄铜矿型太阳能电池，包括：

基板；

多个下电极，其通过将在基板上形成的导电层分开而形成；

黄铜矿光吸收层，其形成在所述多个下电极上并分成多个部分；

接触电极，其形成在相邻的下电极之间并且形成在其中一个相邻下电极之上，并且通过改良一部分光吸收层所述接触电极的导电率高于光吸收层；以及

上电极，它是在靠近接触电极的部分处分成多个部分的透明导电层。

2.如权利要求1所述的黄铜矿型太阳能电池，其中，所述接触电极的Cu/In比率高于光吸收层中的Cu/In比率。

3.如权利要求1所述的黄铜矿型太阳能电池，其中，所述接触电极由含有钼的合金形成。

4.如权利要求1所述的黄铜矿型太阳能电池，其中，所述上电极形成在所述光吸收层上，并且在其间设有缓冲层。

5.一种制造黄铜矿型太阳能电池的方法，包括：

导电层形成步骤，其中在基板上形成作为下电极的导电层；

第一划线步骤，其中将导电层分成多个下电极；

光吸收层形成步骤，其中在所述多个下电极的表面以及它们之间的基板表面上形成光吸收层；

接触电极形成步骤，其中，在所述光吸收层的相邻下电极之间以及在其中一个相邻的下电极上照射激光束，并改良光吸收层，从而该光吸收层的照射部分的导电率比其未照射部分的导电率高；

透明电极形成步骤，其中层压透明电极层；以及

元件分割划线步骤，其中将透明电极分开，以便包含在接触电极形成步骤中改良的部分。

6.如权利要求5所述的方法，其中，在所述光吸收层形成步骤之后形成缓冲层，并且

从缓冲层的上侧照射激光束，以便包含在第一划线步骤中分开的部分。

7.如权利要求1所述的黄铜矿型太阳能电池，还包括连续保留在所述接触电极的元件分割沟槽中的死区。

8.如权利要求7所述的黄铜矿型太阳能电池，其中，所述接触电极的Cu/In比率高于光吸收层中的Cu/In比率。

9.如权利要求7所述的黄铜矿型太阳能电池，其中，所述接触电极由含有钼的合金形成。

10.如权利要求7所述的黄铜矿型太阳能电池，其中，上电极形成在所述光吸收层上，并且在其间设有缓冲层。

11.一种制造黄铜矿型太阳能电池的方法，包括：

导电层形成步骤，其中在基板上形成变为下电极的导电层；

第一划线步骤，其中将所述导电层分成多个下电极；

接触电极形成步骤，其中，将激光束照射在光吸收层的相邻下电极之间并且照射到其中一个相邻下电极上以便不会与随后要进行元件分割划线的一部分重叠，并改良光吸收层，从而该光吸收层的照射部分的导电率比其未照射部分的导电率高；

透明电极形成步骤，其中层压透明电极层；以及

元件分割划线步骤，其中将所述透明电极分开，以便包含在接触电极形成步骤中改良的部分。

12.如权利要求11所述的方法，其中，在所述光吸收层形成步骤之后形成缓冲层，并且从缓冲层上侧照射激光束，从而包含在第一划线步骤中分出的一部分。

13.一种黄铜矿型太阳能电池包括：

基板；

多个下电极，其通过将在基板上形成的导电层分开而形成；

接触电极，其形成在与相邻的下电极之间的空间分开的一个下电极上，并且通过改良一部分光吸收层所述接触电极的导电率高于所述光吸收层；以及

上电极，它是在靠近所述接触电极的部分处分成多个部分的透明导电层。

14.如权利要求13所述的黄铜矿型太阳能电池，其中，所述接触电极的Cu/In比率高于光吸收层中的Cu/In比率。

15.如权利要求13所述的黄铜矿型太阳能电池，其中，所述接触电极由含有钼的合金形成。

16.如权利要求13所述的黄铜矿型太阳能电池，其中，上电极形成在所述光吸收层上，并且在其间设有缓冲层。

17.一种制造黄铜矿型太阳能电池的方法，包括：

导电层形成步骤，其中在基板上形成作为下电极的导电层；

第一划线步骤，其中将所述导电层分成多个下电极；

光吸收层形成步骤，其中在所述多个下电极的表面以及它们之间的基板的表面上形成光吸收层；

接触电极形成步骤，其中，在与相邻的下电极之间的空间相分开的一个下电极上形成的一部分光吸收层上照射激光束，并改良光吸收层，从而该光吸收层的照射部分的导电率比其未照射部分的导电率高；

透明电极形成步骤，其中层压透明电极层；以及

元件分割划线步骤，其中将所述透明电极分开，从而包含在接触电极形成步骤中改良的部分。

18.如权利要求17所述的方法，其中，在所述光吸收层形成步骤之后形成缓冲层，并且

从缓冲层上侧照射激光束，从而包含在第一划线步骤中分出的一部分。