CN102138225A - 薄膜太阳能电池的选择性去除和接触 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于制造薄膜太阳能电池设备的方法，薄膜太阳能电池设备包括基于CIGS的薄膜太阳能电池组件(17)。通过选择性去除至少包括前触点(15)和CIGS层(7)的多层结构(13)以在与第一纵向薄膜太阳能电池分段(18)邻接的组件(17)外周区域(21)的至少外缘区域(22)内露出后触点(5)的边缘去除，允许通过至少将第一接触装置(27)连接至后触点(5)而接触组件(17)。优选地利用设置在薄膜太阳能电池组件(17)上的起爆室(32)内同时提供爆破剂并收集碎片的爆破操作被用于选择性去除。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池的制造，并且具体地涉及这种太阳能电池的边缘去除和电接触。
背景技术
太阳能电池提供了一种以最小的环境影响来产生电力的装置。为了成为商业上成功的太阳能电池而要求高效、低成本、耐用以及避免造成其他的环境问题。
目前主要的太阳能电池技术是以晶体硅为基础。晶体硅太阳能电池能实现多个上述要求，但是却无法轻易地以大规模发电成本有效这样的低成本进行生产。要制造晶体硅太阳能电池还需要相对大量的能量，这也是一个环境方面的不利因素。
已经研发出以薄膜技术为基础的太阳能电池。它们提供了显著降低成本的可能性，但是与晶体硅太阳能电池相比通常具有较低的转化效率和较短的耐用性。一种非常有前景的薄膜太阳能电池技术是以半导体CIGS层为基础，这种技术已经在操作中证明了高效率(小型样品组件中为16.6％)和耐用性。但是，这种技术仍然需要证明其能够在商业上以低成本生产电池。CIGS是半导体材料中典型的合金元素，也就是构成Cu(In1-xGax)Se2化合物的Cu，In，Ga，Se和S的缩写。通常CIGS层也包括硫，也就是Cu(In1-xGax)(Se1-ySy)2。
典型的CIGS太阳能电池包括在基板材料(例如已涂有钼层的平板玻璃或金属箔)上的CIGS层。该层用作太阳能电池的后触点。CIGS生成之后就是通过沉积缓冲层和前触点来形成PN结，缓冲层通常是50nm的CdS，可选地是高电阻率的ZnO薄层，前触点由透明的导电氧化物例如掺铝ZnO(ZAO)制成。CdS缓冲层可以被更换为例如ZnOZY1-Z层。
基于CIGS的薄膜太阳能电池通常通过Cu，In，Ga和Se元素的高真空共蒸发加工而成。作为示例，现有技术中用于制造包含有多块纵向串联太阳能电池的薄膜太阳能电池组件的方法包括以下步骤：
-提供具有Mo涂层的基板，将其分为纵向分段；
-利用吝式(in-line)生产装置在涂有Mo的基板上沉积CIGS层并随后在CIGS层上沉积缓冲层和高电阻率层；
-通常通过使用机械触针在半导体层上成形凹槽以形成与Mo涂层内的纵向分段平行并将其覆盖的纵向分段；
-在分段的半导体层的顶面上沉积前触点；以及
-通过刻槽也就是利用机械触针在前触点和下方的半导体层内形成凹槽来提供一排串联的纵向分段。
下一步是利用该薄膜太阳能电池组件制成有效的薄膜太阳能电池设备。为了能够可靠地实现太阳能电池组件的电绝缘和密封，薄膜太阳能电池组件的玻璃基板顶部在外周区域内的所有薄膜层通常都要在所谓的“边缘去除”操作中被完全去除。激光消融、喷砂处理和研磨是目前使用的边缘去除方法。边缘去除使得在外缘区域内获得对玻璃的密封成为可能，这样可以防止腐蚀太阳能电池组件的薄膜层。电绝缘也是防止漏电和短路所必需的。
而且，边缘去除操作之后通常是接触，也就是利用例如导电胶和铜条、可以将线缆连接其上的接线盒的层叠、配合和安装来进行太阳能电池最上方导电层(前触点)的所谓“边缘搭接”。所谓的“接线”可以例如通过基板内钻出的孔或者通过基板边缘被引至接线盒。
复杂的边缘去除和边缘搭接操作对于制作可靠的薄膜太阳能电池设备来说是很重要的因素。目前薄膜太阳能电池设备的发展需要具有高产量以获得低成本、高性能太阳能电池设备的有效工艺。用于降低成本的手段包括增加太阳能电池组件的表面积。因此，在保持或者优选地提高精度和清洁度的同时还要求边缘去除操作中的高去除率。如果直到接触和层叠时太阳能电池组件上仍然留有来自边缘去除步骤的残留物，那么最终太阳能电池设备的耐用性和性能可能就会明显下降。因此通常都需要有延长加工时间并限制产量的清洁操作。另外，来自加工操作的粉尘可能是有危害的，因此需要安全地收集并加以处理。
发明内容
现有技术具有关于能够提出一种用于制造薄膜太阳能电池设备的方法的缺点，具体地具有关于提供适用于有效并且可靠地处理薄膜太阳能电池设备的薄膜太阳能电池的边缘去除和接触的方法和设备的缺点。
本发明的目标是克服现有技术中的缺点。这可以通过独立权利要求中限定的方法和设备实现。
根据本发明的方法涉及制造薄膜太阳能电池设备，薄膜太阳能电池设备包括构成薄膜太阳能电池组件的后触点和多层结构，其中多层结构至少包括CIGS层和前触点。该方法包括以下步骤：将后触点和多层结构沉积在基板上；通过在薄膜太阳能电池组件外周区域内的至少第一外缘区域内选择性地去除多层结构来进行边缘去除，由此在第一外缘区域的至少第一纵向部分内露出后触点；然后将第一接触装置连接至露出的后触点。
优选地，选择性去除包括使用研磨介质爆破。爆破优选地通过使用设置在多层结构上的起爆室无掩膜地(也就是不使用掩膜)进行，在起爆室中提供爆破剂并同时收集碎片。
薄膜太阳能电池组件可以包括多个串联的薄膜太阳能电池分段。优选地，后触点在与第一薄膜太阳能电池分段邻接的外周区域的第一纵向部分内以及在与串联分段中最后的薄膜太阳能电池分段邻接的外周区域的第二纵向部分内露出。薄膜太阳能电池组件优选地通过将第一和第二接触装置分别连接至与第一和最后的薄膜太阳能电池分段邻接的露出的后触点而在两端都被接触。
将接触装置连接到露出的后触点例如可以通过使用超声波焊接、热压接合、电点焊、导电粘合剂或导电胶等实现。
根据本发明的一个实施例的薄膜太阳能电池设备包括至少具有第一纵向薄膜太阳能电池分段的薄膜太阳能电池组件。所述纵向薄膜太阳能电池分段至少包括在基板上的后触点和多层结构，其中多层结构至少包括CIGS层和前触点。第一接触装置优选地被直接连接至与第一薄膜太阳能电池分段邻接的第一外缘区域的第一纵向部分内的基板相对的后触点。
薄膜太阳能电池设备优选地包括以第一薄膜太阳能电池分段开始并且以最后的薄膜太阳能电池分段结束的多个串联的纵向薄膜太阳能电池分段。第二接触装置被直接连接至与最后的薄膜太阳能电池分段邻接的第二外缘区域的第二纵向部分内的基板相对的后触点。薄膜太阳能电池设备可以紧靠薄膜太阳能电池组件外周区域内露出的基板被密封。
在后触点上接触太阳能电池的一个优点是这样就允许更加可靠和/或更加成本有效的接触设置。
通过本发明，由于本发明中的爆破操作留下了相对洁净的表面，因此就可以提供可靠并且成本有效的薄膜太阳能电池设备。
本发明进一步的优点是提供了一种比现有技术中的太阳能电池设备密封更好的薄膜太阳能电池设备。这是通过后触点接触以及有效去除薄膜太阳能电池中的各层而实现的。本发明中的薄膜太阳能电池组件的机械加工表面提供了比清洗过或未处理的基板表面更好的对于密封材料的粘附力。
附图简要说明
现在参照附图来介绍本发明的优选实施例，在附图中：
图1a是薄膜太阳能电池的示意性截面图，
图1b是包括多块串联薄膜太阳能电池的薄膜太阳能电池组件的示意性俯视图，
图2是根据本发明的方法的一个实施例的流程图，
图3a-e是根据本发明用于薄膜太阳能电池组件边缘去除和接触的方法的一个实施例的示意图，
图4和图5是根据本发明用于选择性去除多层结构的实施例的示意图，
图6a-b根据本发明示意性地示出了沉积薄膜太阳能电池组件中的分层结构的可选方法，
图7是根据本发明的(a)后触点的沉积和刻槽，(b)CIGS层、缓冲层和高电阻率层的沉积和刻槽以及(c)前触点的沉积和刻槽的示意图，
图8是根据本发明用于选择性去除薄膜太阳能电池组件中分层结构的起爆室的示意性截面图，
图9是根据本发明用于接触薄膜太阳能电池组件的方法的一个实施例的示意性截面图，使用了导电条，
图10a-d根据本发明示意性地示出了接触薄膜太阳能电池组件的可选方法，
图11是根据本发明与薄膜太阳能电池组件的后触点直接接触的第一接触装置的示意图，以及
图12是根据本发明在薄膜太阳能电池组件两端与后触点直接接触的第一接触装置的示意图。
具体实施方式
参照图1a-b，根据本发明的薄膜太阳能电池设备1包括在基板2上构成薄膜太阳能电池的分层结构。作为示例的分层结构包括基板2上的后触点层5、CIGS层7、可选的缓冲层9、可选的高电阻率层11和前触点层15。在制造这样的薄膜太阳能电池时，例如由平板玻璃或金属箔制成的基板2被涂有例如钼层。该层用作薄膜太阳能电池的后触点5。CIGS层7生成之后可选地是通过沉积缓冲层9、可选地高电阻率薄层11和透明的导电氧化物的前触点16来形成PN结，缓冲层9例如由CdS或ZnOZS1-Z构成，高电阻率薄层11例如由ZnO构成，前触点16例由如ZAO(掺铝ZnO)构成。优选地，多个薄膜太阳能电池分段18被串联以构成薄膜太阳能电池组件17。图1b示意性示出了边缘去除操作之前的薄膜太阳能电池组件17，其包括多个串联的纵向薄膜太阳能电池分段18。然后分层结构基本上覆盖整个基板2。
在根据现有技术的边缘去除操作中，基板上的分层结构在与薄膜太阳能电池组件边缘邻接的外周区域内也就是在如图1b所示的薄膜太阳能电池组件中的虚线以外被完全去除。在边缘去除操作之后，薄膜太阳能电池组件在第一和最后的纵向薄膜太阳能电池分段的顶部被接触，目的是为了成为构成产生电能的薄膜太阳能电池设备的电路的一部分。本发明提供了一种用于完成边缘去除操作以及接触薄膜太阳能电池组件的改进方法。
可以用这样的方式来构造CIGS型薄膜太阳能电池：由于薄膜太阳能电池设备被构建为使得在使用时光线是入射透过基板而不是入射透过构件相对侧上的各层，因此与基板邻接的触点应该被称为“前触点”而不是“后触点”(如上所述)。本发明的描述涉及的薄膜太阳能电池设备中光线是从CIGS侧也就是用基板2和CIGS层7之间的后触点5入射，但是本发明并不局限于该设计。
附图并非按比例绘制，并且为了附图清楚起见，相对尺寸也并不总是准确的，例如某些层被图示为相对于其他层过薄。
另外，正如本领域技术人员可以理解的那样，薄膜太阳能电池设备中分层结构也就是后触点层5、可选缓冲层9以及可选高电阻率层11的材料可以由其他材料或材料组合代替。而且，可以向分层结构中加入附加层。
参照图2，本发明提供了一种制造薄膜太阳能电池设备的方法。薄膜太阳能电池设备包括后触点5以及构成薄膜太阳能电池组件17的多层结构13，其中多层结构13至少包括CIGS层7和前触点15。薄膜太阳能电池组件至少包括第一薄膜太阳能电池分段18。该方法包括以下步骤：
-将后触点5和多层结构13沉积在基板2上；
-通过在薄膜太阳能电池组件17的外周区域21内的至少第一外缘区域22内选择性地去除多层结构13进行边缘去除，以在第一外缘区域22的至少第一纵向部分3内露出后触点5；然后
-将第一接触装置27连接至在第一外缘区域22的第一纵向部分3内露出的后触点5。
优选地，本发明中的薄膜太阳能电池组件17包括多个串联的纵向薄膜太阳能电池分段18，以第一薄膜太阳能电池分段18开始并且以最后的薄膜太阳能电池分段20结束。
在本发明的一个实施例中，选择性去除步骤包括爆破。爆破适用于选择性地去除多层结构13并露出后触点5。薄膜太阳能电池组件17中不同层的不同性质使得能够通过爆破来选择性去除。例如，后触点5可以由钼制成，它与半导体材料构成的相对较脆的多层结构13相比延展性更好。换句话说，后触点5的抗腐蚀性强于多层结构13的抗腐蚀性。
爆破可以通过使用爆破剂配料设备以预定的剂量顺序或者以连续方式给起爆室36提供爆破剂36来完成。
在本发明的一个实施例中，使用机械触针来选择性地去除多层结构13。由于分层结构中各层的机械性质也就是耐磨性能不同，因此后触点即可被至少部分地保留在基板2上。
在本发明的一个实施例中，使用激光加工来选择性地去除多层结构13，也就是通过激光消融来去除多层结构13。通过控制激光器的设置来至少部分地保留后触点。
在本发明方法的一个实施例中，通过选择性去除多层结构13的边缘去除的步骤进一步包括步骤：在第二外缘区域22的第二纵向部分4内露出后触点，第一和第二纵向部分3，4位于薄膜太阳能电池组件17的相对侧上。而且，连接步骤包括在第二外缘区域23的第二纵向部分4内将第二接触装置29(优选直接地)连接至后触点5。
在本发明的一个实施例中，通过去除多层结构13和后触点5在第三外缘区域24内露出基板2以提供适合用于密封薄膜太阳能电池设备的表面。
图3a-e示出了本发明方法的一个实施例的截面图。在图3a中示出了外周区域21处的一部分基板2。在图3b中已经沉积了至少包括后触点5和多层结构13的分层结构。作为示例，分层结构基本上覆盖了整个基板2。参照图3c，通过在薄膜太阳能电池组件17外周区域21内的至少第一外缘区域22内选择性地去除多层结构13来进行边缘去除操作以在第一外缘区域22的第一纵向部分3内露出后触点5。如图3d中所示，作为示例随后在外周区域21的第三外缘区域24内去除后触点5以露出基板2。这样就提供了适合用于密封薄膜太阳能电池设备的表面。如图3e中所示，通过将第一接触装置27直接连接至第一外缘区域22的第一纵向部分3内露出的后触点5来接触薄膜太阳能电池组件17。
去除后触点2以在外周区域内露出基板2可以用不同于参照图3d所描述的方式的其他方式实现。例如，第一外缘区域22可以不延伸至薄膜太阳能电池组件17的边缘。这样去除步骤就包括在外周区域21的第三外缘区域内去除后触点5和多层结构13。
图4a-c示出了本发明方法的一个实施例的俯视图。参照图4a，薄膜太阳能电池组件17包括以第一薄膜太阳能电池分段18开始并且以最后一个薄膜太阳能电池分段20结束的多个串联的纵向薄膜太阳能电池分段18。后触点5和多层结构13已经被沉积到基本上整块基板2上并且已经通过分层结构的刻槽形成了各块薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池组件17的外周区域21由虚线示出。如上所述，分层结构通常在外周区域21内被完全去除。但是，根据本发明，分层结构在外周区域21内被选择性地去除。参照图4b，多层结构13在外周区域21的第一外缘区域22内被选择性地去除以露出后触点5。作为示例，第一外缘区域22在薄膜太阳能电池组件17的所有侧边上沿外周边缘延伸。如图4c中所示，随后在第三外缘区域24内去除后触点5以露出基板2，在第一外缘区域22的第一和第二纵向部分3，4内保留后触点5。第一纵向部分3至少部分地沿第一薄膜太阳能电池分段18延伸，而第二纵向部分4至少部分地沿最后的薄膜太阳能电池分段20延伸。
图5a-c示出了本发明方法的一个实施例的俯视图。参照图4a，薄膜太阳能电池组件17包括多个串联的纵向薄膜太阳能电池分段18，以第一薄膜太阳能电池分段18开始并且以最后的薄膜太阳能电池分段20结束。后触点5和多层结构13已经被沉积到基本上整块基板2上并且已经通过分层结构的刻槽形成了各个薄膜太阳能电池分段18。薄膜太阳能电池组件17的外周区域21由虚线示出。如图5b中所示，在第三外缘区域24内去除多层结构13和后触点5以露出基板2。第三外缘区域24在薄膜太阳能电池组件17的所有侧边上沿外周边缘延伸。参照图5c，在第一和第二外缘区域22，23内分别选择性地去除多层结构13以在第一和第二外缘区域22，23的至少第一和第二纵向部分3，4内露出后触点5。第一纵向部分3至少部分地沿第一薄膜太阳能电池分段18延伸，而第二纵向部分4至少部分地沿最后的薄膜太阳能电池分段20延伸。
通常，矩形几何形状的薄膜太阳能电池设备是优选的；但是其他的可选形状也是可行的，例如同心设置的分段18。除了在选定区域内露出后触点5用于接触以外，基板2的表面也被露出以提供适合用于密封薄膜太阳能电池设备的表面。可以紧靠后触点5进行密封，但是由于密封应该防止漏电和短路，因此更方便的是紧靠不导电的基板2进行密封。
参照图6a，在根据本发明方法的一个实施例中，沉积步骤包括以下步骤：
-(A1)沉积由Mo制成的后触点层5；
-(A2)对后触点层5刻槽，例如通过在后触点层内成形凹槽以构成第一纵向分段；
-(A3)在后触点层5的顶部沉积CIGS层7；
-(A4)在CIGS层7的顶部沉积由CdS制成的缓冲层9；
-(A5)利用触针对CIGS层7和缓冲层9刻槽以形成与后触点层5内的第一纵向分段平行并将其覆盖的第二纵向分段；
-(A6)在缓冲层的顶部沉积由ZnO制成的高电阻率层11；
-(A7)在高电阻率层11的顶部沉积由透明的导电氧化物制成的前触点层13以构成多层结构13；以及
-(A8)利用触针对多层结构13刻槽以形成纵向薄膜太阳能电池分段18的阵列。
参照图6b，在根据本发明方法的另一个实施例中，沉积步骤包括以下步骤：
-(A1)沉积由Mo制成的后触点层5；
-(A2)对后触点层5刻槽以构成第一纵向分段；
-(A3)在后触点层5的顶部沉积CIGS层7；
-(A4′)在CIGS层7的顶部沉积由CdS制成的缓冲层9；
-(A5′)在缓冲层9的顶部沉积由ZnO制成的高电阻率层11；
-(A6′)利用触针对CIGS层7、缓冲层9和高电阻率层11刻槽以形成与后触点层5内的第一纵向分段平行并将其覆盖的第二纵向分段；
-(A7′)在高电阻率层11的顶部沉积由透明的导电氧化物制成的前触点层15以构成多层结构13；以及
-(A8′)利用触针对多层结构13刻槽以形成纵向薄膜太阳能电池分段的阵列。
图7a-c示出了参照图6a-b介绍的方法实施例中的主要步骤。在(a)中，基板2被设置有Mo涂层也就是后触点5，后触点5被刻槽形成纵向分段。通过高真空共蒸发沉积CIGS层7。随后在CIGS层上沉积缓冲层9和高电阻率层11。参照图7b，随后对半导体层也就是CIGS层7、缓冲层9和高电阻率层11刻槽，通常是使用机械触针，以形成与Mo涂层的纵向分段平行并将其覆盖的纵向分段。前触点15被沉积在已分段的半导体层的顶面上。如图7c中所示，通过利用机械触针给前触点以及下方的半导体层刻槽来获得串联的纵向分段阵列。
在根据本发明方法的一个实施例中，所述方法进一步包括至少屏蔽薄膜太阳能电池组件17中间部分内的多层结构23并至少保留外周区域21内的第一外缘区域22未屏蔽的步骤。在根据本发明方法的一个实施例中，屏蔽步骤包括设置掩膜的步骤，掩膜由所具有的抗腐蚀性至少比薄膜太阳能电池组件17中的多层结构13更强的材料制成。优选地使用橡胶材料并且掩膜被压向薄膜太阳能电池组件17的顶面。在根据本发明方法的另一个实施例中，屏蔽步骤包括沉积掩膜层的步骤，掩膜层由可平版印刷刻槽的材料例如感光树脂、环氧树脂、帕利灵(parylene)等制成。掩膜被平版印刷刻槽以确定掩膜。在选择性去除多层结构13之后例如通过在溶剂中溶解掩膜以及清洗来去除掩膜。
在根据本发明方法的一个实施例中，使用爆破的选择性去除被无掩膜地执行，也就是不用掩膜的情况下执行。图8示意性地示出了可移动的起爆室32，其包括界定了待爆破区域的平面框架33、用于向待爆破表面也就是至少包括第一薄膜太阳能电池分段18的薄膜太阳能电池组件17提供爆破剂36的装置以及用于收集爆破操作得到的碎片37的装置。起爆室32被设有与薄膜太阳能电池组件17的顶面基本平行而并不与多层结构13形成接触的平面框架33。在图8中，爆破区域被示出为薄膜太阳能电池分段18分层表面中的高度下降区域。在爆破操作中，爆破剂36被送至薄膜太阳能电池组件17的表面。爆破剂36冲击要被爆破的样本也就是多层结构13并去除样本的碎片37。通过同时收集碎片37和已经冲击到表面上的爆破剂36，即可保持样本远离爆破操作中的残留物。在US6977780中公开了这种类型的爆破设备。如果使用了高精度的装置用于移动起爆室32和/或薄膜太阳能电池组件17，那么多层结构13即可以高精度被去除。
使用爆破去除的材料可以进行选择或者露出基板2，这取决于起爆室32和薄膜太阳能电池组件17之间的相对速度。
使用本发明中无掩膜方式的选择性去除提供了一种用于执行薄膜太阳能电池组件边缘去除的有效且可靠的方法。不需要有屏蔽步骤，并且薄膜太阳能电池的表面和爆破样本以及环境与使用常规的爆破方法相比都明显要洁净得多。
参照图9，在根据本发明方法的一个实施例中，连接步骤包括利用焊接、钎焊、电点焊、热压接合、超声波焊接或粘合等将例如形式为导电条或导线的接触装置27连接至露出的后触点5。可以根据后触点5与通常用于接触的前触点15相比的不同性质来使用这些技术。图9示出的装置具有连接至露出的后触点5的导电条27。优选地，第一接触装置27被连接至露出的与薄膜太阳能电池组件17的纵向边缘邻接的后触点5，薄膜太阳能电池组件17被分为串联的纵向薄膜太阳能电池分段18，而第二接触装置29被连接至露出的与多层薄膜太阳能电池组件17相对的纵向边缘邻接的后触点5。
参照图10a，在根据本发明方法的一个实施例中，连接步骤包括例如通过利用导电胶28连接导电条以将第一接触装置27连接至露出的与第一纵向薄膜太阳能电池分段18邻接的后触点5，并将第二接触装置29连接至露出的与最后的纵向薄膜太阳能电池分段20邻接的后触点5。
参照图10b，在根据本发明方法的另一个实施例中，连接步骤包括例如用导电胶28将第二接触装置29连接至纵向薄膜太阳能电池分段的前触点15。如图10b中所示，第一接触装置27被连接至露出的与第一纵向薄膜太阳能电池分段18邻接的后触点5，而第二接触装置29被连接至最后的薄膜太阳能电池分段20。
连接接触装置27，29以接触薄膜太阳能电池组件的步骤可以用多种方式实现，并且图10c和图10d就示出了更多的示例。图10c示出了通过将导线27，29连接至导电接头28来接触薄膜太阳能电池组件17，导电接头28被加至在组件17相对端与纵向薄膜太阳能电池分段18，20邻接的每一个露出的后触点5。导电接头例如可以是导电胶或者是设置在后触点上的类似物。图12d示出了不使用导电胶的情况下，通过将导电条连接至薄膜太阳能电池分段阵列的相对端内每一个露出的后触点来接触薄膜太阳能电池分段阵列，也就是使用了例如热压接合的方法。
以上关于接触装置27，29的连接使用的术语“直接”应该被解释为在接触装置27，29和后触点之间除了用于连接接触装置27，29的任意层例如上述的导电胶之外不存在中间层，也就是说在后触点5上没有留下任何多层结构13。
根据本发明制造、接触和封装薄膜太阳能电池设备的方法的一个示例包括以下步骤。
(a)在矩形玻璃基板2上沉积钼制成的后触点5。
(b)对后触点层5刻槽以界定与基板2的边缘平行延伸的纵向薄膜太阳能电池分段。
(c)在吝式(in-line)生产装置内利用元素Cu，In，Ga和Se的高真空共蒸发在后触点5上沉积CIGS层7。
(d)在CIGS层7上沉积CdS制成的缓冲层9。
(e)利用机械触针或激光消融对CIGS层7和缓冲层9刻槽以形成与后触点5的第一纵向分段平行并将其覆盖的第二纵向分段。
(f)在刻槽的缓冲层9上沉积ZnO制成的高电阻率层11。
(g)在高电阻率层11上沉积透明导电氧化物制成的前触点15以构成准备用作薄膜太阳能电池的多层结构13。
(h)利用机械触针或激光消融对多层结构13刻槽以构成纵向薄膜太阳能电池分段18的阵列。
(i)通过无掩膜爆破在第一外缘区域22内选择性去除多层结构13，由此在第一外缘区域22的至少第一纵向部分3内露出后触点5。
(j)通过无掩膜爆破在第三区域24内去除多层结构13和后触点5，由此在第三区域24内露出基板2。
(k)利用例如热压接合至少将第一接触装置27连接至纵向部分3。
(l)通过加热和加压在多层结构13和前玻璃之间压合聚合物膜。该膜可以防止漏电流和短路，并且使薄膜太阳能电池更加耐用。
(m)将接线盒设置在基板13上。
(n)通过薄膜太阳能电池组件17的边缘或者延伸穿过基板或前玻璃的孔将第一接触装置27连接至接线盒。
图11根据本发明示意性地示出了薄膜太阳能电池组件17的截面图。薄膜太阳能电池组件17包括涂有后触点层5的基板2以及至少构成了第一薄膜太阳能电池分段18的多层结构13，其中多层结构13至少包括CIGS层7和前触点层15，并且可选地包括缓冲层9和/或高电阻率层11。后触点5在薄膜太阳能电池组件17的第一外缘区域22的第一纵向部分3内延伸到多层结构13以外。而且薄膜太阳能电池组件17至少包括连接至后触点层5的第一接触装置27，它能够被用于建立到薄膜太阳能电池组件17的第一电连接。
图12示意性地示出了本发明的一个实施例，其中薄膜太阳能电池设备的分层结构被刻槽以构成串联的纵向薄膜太阳能电池分段18。后触点层5中的至少第一部分3在设备一端沿着纵向分段19延伸到多层结构13以外。后触点层5中的至少第二部分4在设备另一端沿着纵向薄膜太阳能电池分段20延伸到多层结构13以外。第一接触装置27和第二接触装置29分别被连接至后触点层5的第一部分3和第二部分4。第一接触装置27和第二接触装置29建立到薄膜太阳能电池设备的第一和第二连接，它们可以被用于从薄膜太阳能电池设备中抽取电力。
尽管已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例介绍了本发明，但是应该理解本发明并不局限于公开的实施例，相反，本发明应该被理解为涵盖了所附权利要求范围内的各种变形和等价设置。
Claims (19)
1.一种用于制造薄膜太阳能电池设备的方法，薄膜太阳能电池设备包括构成薄膜太阳能电池组件(17)的后触点(5)和多层结构(13)，其中多层结构(13)至少包括CIGS层(7)和前触点(15)，其特征在于所述方法包括以下步骤：
-将后触点(5)和多层结构(13)沉积在基板(2)上；
-至少在第一外缘区域(22)内选择性地去除多层结构(13)以在第一外缘区域(22)的至少第一纵向部分(3)内露出后触点(5)；以及
-将第一接触装置(27)连接至露出的后触点(5)。
2.如权利要求1所述的方法，其中选择性去除的步骤包括爆破，爆破适用于选择性地去除多层结构(13)并露出后触点(5)。
3.如权利要求2所述的方法，其中执行爆破时不使用掩膜。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中爆破步骤包括在与薄膜太阳能电池组件(17)顶面邻接的预定位置处设置起爆室(32)并且使薄膜太阳能电池组件(17)和起爆室(32)相对彼此移动，此时在起爆室(32)内提供爆破剂(36)并收集碎片(37)。
5.如权利要求4所述的方法，其中爆破步骤包括以预定的剂量顺序给起爆室(36)提供爆破剂(36)的步骤。
6.如以上权利要求中的任意一项所述的方法，其中通过选择性去除多层结构(13)的边缘去除步骤进一步包括步骤：在第二外缘区域(22)的第二纵向部分(4)内露出后触点，第一和第二纵向部分(3，4)位于薄膜太阳能电池组件(17)的相对侧。
7.如权利要求6所述的方法，其中连接步骤包括在第二外缘区域(23)的第二纵向部分(4)内将第二接触装置(29)连接至后触点(5)。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括至少在第三外缘区域(24)内去除多层结构(13)和后触点(5)以露出基板(2)的步骤。
9.如权利要求1或6所述的方法，进一步包括至少在第三外缘区域(24)内去除后触点(5)以露出基板(2)的步骤。
10.如权利要求6所述的方法，进一步包括多层结构(13)和后触点(5)的刻槽步骤以构成串联的纵向薄膜太阳能电池分段(18)。
11.如权利要求10所述的方法，其中第一纵向部分(3)至少部分地沿第一纵向薄膜太阳能电池分段(18)延伸，而第二纵向部分(4)至少部分地沿最后的纵向薄膜太阳能电池分段(20)延伸。
12.如权利要求1或7所述的方法，其中将接触装置(27，29)连接至后触点(5)的步骤包括超声波焊接。
13.如权利要求1或7所述的方法，其中将接触装置(27，29)连接至后触点(5)的步骤包括热压接合。
14.如权利要求1或7所述的方法，其中将接触装置(27，29)连接至后触点(5)的步骤包括电点焊。
15.如权利要求4或5所述的方法，其中通过改变薄膜太阳能电池组件(17)和起爆室(32)之间的相对移动速度来控制通过爆破进行的选择性去除。
16.一种薄膜太阳能电池设备，包括至少具有第一纵向薄膜太阳能电池分段(18)的薄膜太阳能电池组件，所述纵向薄膜太阳能电池分段(18)至少包括在基板(2)上的后触点(5)和多层结构(13)，其中多层结构(13)至少包括CIGS层(7)和前触点(15)，其特征在于第一接触装置(27)被连接至与第一薄膜太阳能电池分段(18)邻接的第一外缘区域(22)的第一纵向部分(3)内的基板(2)相对的后触点(5)。
17.如权利要求16所述的薄膜太阳能电池设备，其中薄膜太阳能电池组件(17)包括以第一薄膜太阳能电池分段(18)开始并且以最后的薄膜太阳能电池分段(20)结束的多个串联的纵向薄膜太阳能电池分段(18)。
18.如权利要求17所述的薄膜太阳能电池设备，其中第二接触装置(29)被直接连接至与最后的薄膜太阳能电池分段(20)邻接的第二外缘区域(23)的第二纵向部分(4)内的基板(2)相对的后触点(5)。
19.如权利要求16至19中的任意一项所述的薄膜太阳能电池设备，其中薄膜太阳能电池设备在外周区域(21)内被密封至基板(2)。
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