CN102144299B - 集成薄膜太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

一种集成薄膜太阳能电池，包括：包括形成在透明绝缘基板上并互相串联电连接的多个薄膜光电转换元件的串，和一个或更多个与所述串电连接的集电电极。每个薄膜光电转换元件具有布置在所述透明绝缘基板上的第一透明电极层、布置在所述第一电极层上的光电转换层和布置在所述光电转换层上的第二电极层。每个集电电极电连接到串中的任意薄膜光电转换元件的第二电极层。串具有通过移除相邻两个薄膜光电转换元件之间的第二电极层和光电转换层而形成的元件隔离槽。各个薄膜光电转换元件的第一电极层具有一端穿过元件隔离槽延伸进入相邻薄膜光电转换元件区域的延伸部分，所述第一电极层通过电极隔离线与相邻的薄膜光电转换元件的第一电极层电绝缘。每个薄膜光电转换元件的第二电极层经由穿过光电转换层的导电部分与相邻的薄膜光电转换元件的第一电极层的延伸部分电连接。在与集电电极相连的任意薄膜光电转换元件中，第一电极的至少在集电电极正下方的一部分与其它部分通过电极隔离线和绝缘线中的至少其一互相绝缘并隔离。

Description

集成薄膜太阳能电池
技术领域
本发明涉及集成薄膜太阳能电池。
背景技术
作为常规技术1，例如，专利文件1中的图6公开了具有串(string)的集成薄膜太阳能电池，其中多个薄膜光电转换元件串联电连接。
在常规技术1中，薄膜光电转换元件配置为透明电极层、光电转换层和金属电极层顺序层合在透明绝缘基板上，并且由金属棒制成的集电电极经由钎料连接到薄膜光电转换元件的金属电极层的三处或更多处。
另外，作为常规技术2的集成薄膜太阳能电池，专利文件1的图1公开了具有下列构造的集成薄膜太阳能电池。
在该构造中，在连接集电电极的薄膜光电转换元件中，金属电极层和光电转换层被部分移除以形成槽，并且集电电极被掩埋在槽中以与透明电极层直接电连接。
该构造也公开在专利文件2的图1中。
在常规技术1和2的其中集电电极与三个以上薄膜光电转换元件相连接的集成薄膜太阳能电池中，在一端侧的集电电极和中间的集电电极之间的多个薄膜光电转换元件串联连接以形成一个串联连接的串。另外，在串联方向上相邻的串联连接串构造为它们的电流方向彼此相反。
另外，作为常规技术3，专利文件3的图1公开了具有这种构造的集成薄膜太阳能电池：集电电极仅与在串联方向两端的薄膜光电转换元件的金属电极层连接。
另外，作为常规技术4，专利文件3中的图3公开了具有这种构造的集成薄膜太阳能电池：集电电极与在串联方向两端的薄膜光电转换元件的金属电极层和在这两端的薄膜光电转换元件之间的一个或更多个薄膜光电转换元件的金属电极层连接。
现有技术文件
专利文件
专利文件1：日本专利申请特开No.2005-353767
专利文件2：日本专利申请特开No.2000-49369
专利文件3：日本专利申请特开No.2001-68713
发明内容
本发明要解决的技术问题
在常规技术1的集成薄膜太阳能电池中，当集电电极经由钎料连接到薄膜光电转换元件的金属电极层时，由于薄膜光电转换元件的膜厚薄至200至5000nm，因此金属电极层与透明电极层之间的光电转换层有时会因将集电电极压到金属电极层的表面上产生的压力而中途短路。
在这种情况下，由于在集电电极正下方的光电转换层具有正常的光电转换功能，因此由光电转换层产生的电功率在短路部分被消耗从而局部产生热。这种局部产生热导致例如基板破裂、膜剥落、电极损伤和集电电极凹变(dropping)。
除了这种情况，由于在集电电极正下方的光电转换层没有与串联连接方向上的另一相邻光电转换层充分隔离，因此当一个薄膜光电转换元件的金属电极层与另一个相邻的薄膜光电转换元件的透明电极层不充分接触时，大电流集中流向光电转换层中的短路位置，从而导致产生更多的热。
“中途短路”是指由于电气电阻大于普通电短路中的电阻(电阻范围：10至1000Ω)，导致在电流流过时产生热。
在常规技术2中，由于集电电极形成在透明电极层上，所以不会出现常规技术1中类似的短路问题。
在常规技术4中，其中如图6和7所示中间集电电极114设置在具有元件串联连接构造的串中，当短路部分存在于在中间集电电极114正下方的光电转换层3中时，光电转换层3也可能局部产生热。在图6和7中，标号101表示透明绝缘基板，102表示透明电极层，104表示金属电极层，104a表示用于串联连接的导电部分，105表示薄膜光电转换元件，106和107表示集电电极。
解决本问题的方案
本发明的一个目的是提供解决常规技术的问题并能防止因薄膜光电元件中短路引起的局部热生成的集成薄膜太阳能电池。
因此，本发明提供一种集成薄膜太阳能电池，包括：
包括多个薄膜光电转换元件的串，所述薄膜光电转换元件形成在透明绝缘基板上并互相串联电连接；和
一个或更多个与所述串电连接的集电电极，其中
所述薄膜光电转换元件具有层合在所述透明绝缘基板上的第一透明电极层、层合在所述第一电极层上的光电转换层和层合在所述光电转换层上的第二电极层，
集电电极电连接到所述串中的任意薄膜光电转换元件的第二电极层上，
所述串具有元件隔离槽，所述槽通过移除相邻两个薄膜光电转换元件之间的第二电极层和光电转换层而形成，
一个薄膜光电转换元件的第一电极层具有延伸部分，并且通过一个或更多个电极隔离线与另一相邻的薄膜光电转换元件的第一电极层电绝缘；所述延伸部分的一端穿过元件隔离槽，并延伸到所述相邻薄膜光电转换元件的区域，
一个薄膜光电转换元件的第二电极层经由穿过光电转换层的导电部分与相邻的薄膜光电转换元件的第一电极层的延伸部分电连接，
在与集电电极相连的薄膜光电转换元件中，第一电极层的至少在集电电极正下方的一部分与其它部分通过电极隔离线和绝缘线中的至少其一彼此绝缘并隔离。
本发明的效果
在本发明的集成薄膜太阳能电池中，如上所述，在与集电电极相连的薄膜光电转换元件中，第一电极层的至少在集电电极正下方的一部分与另一部分通过电极隔离线和绝缘线中的至少其一彼此绝缘并隔离。
因此，即使由于在将集电电极连接到所述串的任意薄膜光电转换元件时产生的压力或热而在在集电电极正下方的光电转换层中发生中途短路，第一电极层的在集电电极正下方的部分与其它部分绝缘和隔离，从而不会流过电流。结果，防止了短路部分的局部热生成。
因此，本发明的集成薄膜太阳能电池可防止发生基板破裂、膜剥落、电极损伤和集电电极凹变。
附图说明
图1是说明根据本发明实施方案1的集成薄膜太阳能电池的平面图。
图2(a)是图1中的集成薄膜太阳能电池沿着串联方向切开的截面图，图2(b)是图1中的集成薄膜太阳能电池从串联方向看的侧面图，图2(c)是图1中的集成薄膜太阳能电池的修改实施例从串联方向看的侧面图。
图3是说明根据本发明实施方案2的集成薄膜太阳能电池的平面图；
图4是说明根据本发明实施方案3的集成薄膜太阳能电池的平面图；
图5是图4中的集成薄膜太阳能电池沿着串联方向切开的截面图；
图6是说明常规集成薄膜太阳能电池的部分截面图。
图7是说明另一个常规集成薄膜太阳能电池的部分截面图。
实施本发明的最佳方式
在本发明中，集电电极的材料、数目和连接位置，导电部分的材料、数目和形成位置，构成串的薄膜光电转换元件的数目、形状、尺寸和材料，串的数目和排列，以及多个串的电连接方法等都没有特别限制。
以下参考附图详细描述本发明的集成薄膜太阳能电池的实施方案。这些方式是本发明的实施例，并且本发明不限于实施方案。
实施方案1
图1是说明根据本发明实施方案1的集成薄膜太阳能电池的平面图。图2(a)是图1中的集成薄膜太阳能电池沿着串联方向切开的截面图，图2(b)是图1中的集成薄膜太阳能电池从串联方向看的侧面图，图2(c)是图1中的集成薄膜太阳能电池的修改实施例从串联方向看的侧面图。
在图1和2(a)中，箭头E表示电流的流动方向(电流方向)，当在说明书中简单描述为“上游”或“下游”时，意味着沿电流方向的上游或下游。
在图1和2(a)中，箭头A表示串联方向，是指串联连接的多个薄膜光电转换元件排列的方向。
在图1和2(a)中，箭头B表示垂直于串联方向的方向。
该集成薄膜太阳能电池包括方形透明绝缘基板1、串S、一个第一集电电极6和一个第二集电电极7；串S包括形成在绝缘基板1上并彼此串联电连接的多个薄膜光电转换元件5，集电电极6和集电电极7经由钎料电连接到在串S的串联方向A两端的薄膜光电转换元件5a和5b的第二电极层4上。
薄膜光电转换元件5构造为透明第一电极层2、光电转换层3和第二电极层4按此顺序层合到绝缘基板1上。
作为第一集电电极6和第二集电电极7，例如使用铜线、焊锡铜线等。
另外，在该太阳能电池中，多个串S(在该情况下为12个)经由多个延伸到串联方向A的串隔离槽8(在该情况下为11个)沿垂直于串联方向的方向B排列在绝缘基板1上。
本文中，在一些情况下，“集成薄膜太阳能电池”简称为“太阳能电池”，“薄膜光电转换元件”简称为“单体电池”。
<串>
如图1和2(a)中所示，串S具有通过移除相邻两单体电池(薄膜光电转换元件)5之间的第二电极层4和光电转换层3形成的元件隔离槽9。该元件隔离槽9沿箭头B方向延伸从而使一个单体电池5的第二电极4和光电转换层3与相邻另一个单体电池5的第二电极4和光电转换层3电隔离。
在该串S中，一个单体电池5的第一电极层2具有延伸部分2a，并且通过电极隔离线10与相邻第一电极层2电绝缘；延伸部分2a的一端(电流方向E的下游侧端)穿过元件隔离槽9，并且延伸到相邻另一个单体电池5的区域。
另外，一个单体电池5的第二电极层4的一端(电流方向E的上游侧端)与相邻单体电池5的第一电极层2的延伸部分2a经由用于串联连接刺穿光电转换层3的导电部分4a电连接。导电部分4a可以与第二电极层4通过相同步骤和相同材料整体形成。
另外，在串S的与第一集电电极6相连的单体电池5a和与第二集电电极7相连的单体电池5b中，第一电极层2的在集电电极正下方的一部分与其它部分绝缘并隔离。
具体如图2(a)所示，与第一集电电极6相连的单体电池5a具有在第一集电电极6正下方和附近的第一部分5a1，和相对于第一部分5a1在电流方向E的下游侧的第二部分5a2。第一电极层2的在第一集电电极6正下方和附近的一部分2b(即第一部分5a1的第一电极层2b)与第一电极层的其它部分2c(即第二部分5a2的第一电极层2c)通过形成在电流方向E的下游侧的绝缘线11电绝缘并隔离。
另外，由于没有其它单体电池布置在单体电池5a在电流方向E的上游侧，因此单体电池5a不具有用于与上游侧的其它单体电池上的第一电极层电绝缘的电极隔离线10，但是在上游侧不存在其它单体电池即起到电极隔离线的作用。
以这种方式，在最上游位置与第一集电电极6相连的单体电池5a中，至少在第一集电电极6正下方的第一电极层2b与在下游侧的第一电极层2c电绝缘并隔离。因此，太阳能电池产生功率时的电流从第一集电电极6不是流向单体电池5a1而是流向单体电池5a2，因此从第一电极层2c经由导电区域4a流向在下游侧的单体电池5。
因此，即使在单体电池5a在第一集电电极6正下方的光电转换层3中发生中途短路时，电流也不会流到具有短路部分的第一部分5a1。因此，防止了在短路部分局部产生热，从而防止了因热生成导致第一集电电极6凹变、基板破裂、膜剥落和电极损伤。
另一方面，与第二集电电极7相连的单体电池5b在相对于第二集电电极7的电流方向E的上游侧具有电极隔离线10。另外，没有其它单体电池布置在相对于单体电池5b的电流方向E的下游侧。
在最下游与第二集电电极7相连的单体电池5b中，至少在第二集电电极7正下方的第一电极层2与在上游侧的单体电池5的第一电极层2电绝缘并隔离。因此，来自上游侧的单体电池5的电流不会流到单体电池5b的第一电极层2，而是经由导电部分4a流到第二电极层4和第二集电电极7。这就是说，在最下游的单体电池5b对功率产生基本上没有贡献，因此单体电池5b的第二电极4用作相邻单体电池5的第一电极2的引出电极(extraction electrode)。
因此，即使当单体电池5b在第二集电电极7正下方的光电转换层3中发生中途短路时，电流也不会流到该短路部分。因此，防止了在短路部分局部产生热，从而防止了因热生成导致第二集电电极7凹变、基板破裂、膜剥落和电极损伤。
另外在多个串S中，与第一集电电极6相连的各单体电池5a(至少第一部分5a1)和与第二集电电极7相连的各单体电池5b可如图2(b)所示集成连接，或者可如图2(c)所示的通过串隔离槽8隔离。
在图2(b)的情况下，串隔离槽8并不完全分开相邻的两个串S，并且在箭头A方向两端的单体电池5a和单体电池5b(至少5a1)沿箭头B的方向延伸。因此，所有串S的两端与第一集电电极6和第二集电电极7通过共用的第二电极层4并联电连接。
在图2(c)的情况下，串隔离槽8完全分开相邻的两个串S，但是所有串S与第一集电电极6和第二集电电极7并联电连接。
串隔离槽8包括通过移除第一电极层2形成的第一槽8a和通过移除光电转换层3和第二电极层4形成且宽度比第一槽8a宽的第二槽8b。优选地，通过形成串隔离槽8来防止在各单体电池的第一电极层2和第二电极层4之间的短路。这在下文详细描述。
另外，多个串S形成在相对于透明绝缘基板1的外周端表面(四侧的端表面)的内侧。即，绝缘基板1的表面的外周区域是没有形成第一电极层2、光电转换层3和第二电极层4的非导电表面区域12，且根据太阳能电池的输出电压设定其宽度的尺寸范围。
[透明绝缘基板和第一电极层]
作为透明绝缘基板1，使用玻璃基板、由聚酰亚胺等制成的树脂基板，它们各具有在后续成膜工艺中的耐热性和透明度。
第一电极层2由透明导电膜制成，并且优选由包括含ZnO或SnO2的材料的透明导电膜制成。含SnO2的材料可以是SnO2本身，或者可以是SnO2与另一种氧化物的混合物(例如作为SnO2和In2O3混合物的ITO)。
[光电转换层]
构成光电转换层3的各个半导体层的材料没有特别限制，各个半导体层包括例如硅半导体、CIS(CuUnSe2)化合物半导体和CIGS(Cu(In，Ga)Se2)化合物半导体。
以下作为实例描述各个半导体层由硅半导体制成的情况。
“硅半导体”是指由非晶硅或微晶硅制成的半导体，或者在非晶硅或微晶硅中加入碳、锗或其它杂质的半导体(碳化硅、锗化硅等)。另外，“微晶硅”是指包括具有小晶粒尺寸(约几十至几千
Figure BPA00001328417100071
)的晶体硅和非晶硅的混合态的硅。当通过利用非平衡过程如等离子体CVD方法低温制备晶体硅薄膜时，形成微晶硅。
光电转换层3构造为从第一电极2侧层合p型半导体层、i型半导体层和n型半导体层。i型半导体层也可省去。
p型半导体层可掺杂p型杂质原子如硼或铝，n型半导体层可掺杂n型杂质原子如磷。
i型半导体层可为完全未掺杂的半导体层，并且可以为充分具有光电转换功能的包含少量杂质的弱p型或弱n型半导体层。
在本说明书中，“非晶层”和“微晶层”分别指非晶半导体层和微晶半导体层。
另外，光电转换层3可以为其中层合多个引脚(pin)结构的级联型。光电转换层3可包括例如其中a-Si:H p层、a-Si:H i层和a-Si:H n层以此顺序层合在第一电极2上的上半导体层，和其中μc-Si:H p层、μc-Si:H i层和μc-Si:H n层以此顺序层合在上半导体层上的下半导体层。
另外，引脚结构可为具有三层结构的光电转换层3，所述三层结构包括上半导体层、中间半导体层和下半导体层。例如，三层结构可为非晶硅(a-Si)用作上半导体层和中间半导体层，微晶硅(μc-Si)用作下半导体层。
层合结构和光电转换层3的材料的组合没有特别限制。
在本发明的实施方案和实施例中，位于薄膜太阳能电池光入射侧的半导体层是上半导体层，位于与光入射侧相反侧的半导体层为下半导体层。图2(a)至(c)中光电转换层3中的直线表示上半导体层和下半导体层之间的边界。
[第二电极层]
第二电极层4的结构和材料没有特别限制，但在一个实施例中，第二电极4具有层合结构，其中透明导电膜和金属膜层合在光电转换层上。
透明导电膜由ZnO、ITO、SiO2等制成。金属膜由金属如银或铝制成。
第二电极层4可仅由Ag或Al的金属膜制成，但优选在光电转换层3侧布置由ZnO、ITO或SnO2制成的透明导电膜，因为未被光电转换层3吸收的光从后部电极层4反射的反射率提高，并且可获得具有高转化效率的薄膜太阳能电池。
[另一结构]
虽未示出，但在该太阳能电池中，后表面密封材料经由粘合剂层层合在透明绝缘基板1上以完全覆盖串S和非导电表面区域8。
作为粘合剂层，例如可使用由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)制成的密封树脂片。
作为后表面密封材料，例如可使用其中铝膜被PET膜夹在中间的层合膜。
用于将待与相应的集电电极相连的引出线前端引向外部的小孔预先形成在粘合剂层和后表面密封材料上。
具有输出线和待与引出线13电连接的接线端的接线盒安装在后表面密封材料上。
另外，(由例如铝制成的)框体连接到被后表面密封材料和粘合剂层密封的太阳能电池的外周部分。
<制造集成薄膜太阳能电池的方法>
集成薄膜太阳能电池可由包括如下步骤的制造方法制造：
形成预分隔串的沉积步骤，其中将通过在透明绝缘基板1上依次层合第一电极层2、光电转换层3和第二电极层4获得的多个单体电池5彼此串联电连接；
膜移除步骤，其中利用光束移除形成在绝缘基板1的一个表面上的外周上的单体电池部分和预分隔串的预定部分，并且形成非导电表面区域12和串隔离槽8从而形成多个串S；和
集电电极连接步骤，其中将第一集电电极6和第二集电电极7电连接到在所述多个串S沿串联方向A的两端的单体电池5a和5b的至少第二电极层4上。
[沉积步骤]
在沉积步骤中，通过CVD方法、溅射法、气相沉积法等在透明绝缘基板1的整个表面上形成厚600至1000nm的透明导电膜，并且利用光束部分移除透明导电膜。因此，形成多个沿箭头B方向延伸的平行电极隔离线10，使得第一电极层2形成预定图案。此时，从透明绝缘基板1侧发射YAG激光的基础波(波长为1064nm)，使得透明导电膜分隔为具有预定宽度的条状，并且多个电极隔离线10以预定间隔形成，并且一个绝缘线11在与电极隔离线10相同的形成条件下形成在单体电池形成区域中。
然后，用纯水超声清洗所获得的基板，并且通过p-CVD在第一电极层2上形成光电转换膜以完全嵌入电极隔离线10和绝缘线11。例如，a-Si:H p层、a-Si:H i层(膜厚为约150nm至300nm)和a-Si:H n层以此顺序层合在第一电极2上以形成上半导体层。μc-Si:H p层、μc-Si:H i层(膜厚为约1.5μm至3μm)和μc-Si:H n层以此顺序层合在上半导体层上以形成下半导体层。
然后，利用光束部分移除具有级联结构的光电转换膜，并且形成用于形成导电部分4a的接触线，从而形成具有预定图案的光电转换层3。此时，从透明绝缘基板1侧发射YAG激光的第二谐波(波长为532nm)，使得光电转换膜分隔为具有预定宽度的条状。替代YAG激光的第二谐波，也可使用YVO4的第二谐波(波长为532nm)作为激光。
通过CVD方法、溅射法或气相沉积法在光电转换层3上形成导电膜以完全嵌入接触线，并利用光束部分移除导电膜和光电转换层3，从而形成元件隔离槽9和具有预定图案的第二电极层4。结果，在透明绝缘基板1上的多个单体电池5通过导电部分4a串联电连接，形成具有如下结构的预分隔串：其中电流不流到与第一集电电极6和第二集电电极7连接的第一电极层2b、2，它们是相对于在最上游侧和下游侧的单体电池5a，5b在这两个集电电极正下方的部分(见图2(a))。
此时，由于预分隔串还未分隔成多个串，因此一个单体电池沿箭头B的方向延伸。
在这一步，导电膜可具有两层结构，包括透明导电膜(ZnO、ITO、SnO2等)和金属膜(Ag、Al等)。透明导电膜的膜厚度可为10至200nm，金属膜的膜厚度可为100至50nm。
另外，在图案化第二电极层4中，为了避免由于光束对第一电极层2的损伤，从透明绝缘基板1侧发射对第一导电层2具有高穿透性的YAG激光的第二谐波或YVO4激光的第二谐波，并且导电膜被分隔成具有预定宽度的条状，从而形成元件隔离槽9。此时，优选加工条件选择为将对第一电极层2的损伤抑制到最小，并且抑制在第二电极层4的加工过的银电极上产生毛刺。
[膜移除步骤]
沉积步骤之后，通过使用YAG激光的基本波从透明绝缘基板1的外周端表面以内侧的预定宽度移除形成于透明绝缘基板1的表面外周上作为薄膜光电转换元件部分的第一电极层2、光电转换层3和第二电极层4。结果，在透明绝缘基板1的整个外周上形成非导电表面区域12。
另外，在该步骤之后或之前，为了将预分隔串分为多个，移除待分隔的单体电池部分从而形成多个串隔离槽8。
此时，从透明绝缘基板1侧发射YAG激光的基本波(波长为1064nm)，并且部分移除第一电极层2、光电转换层3和第二电极层4从而形成第一槽8a。然后，从透明绝缘基板1侧发射对第一导电层2具有高穿透性的YAG激光的第二谐波或YVO4激光的第二谐波，并且光电转换层3和第二电极层4被部分移除比第一槽8a宽的宽度。形成第二槽8b从而可形成串隔离槽8。
在随后形成比第一槽8a宽的第二槽8b时，可以移除由于形成第一槽8a而分散并粘附到槽内表面的导电材料，从而可避免第一电极层2和第二电极层4之间的短路。
在膜移除步骤中，形成被非导电表面区域12包围的多行串S。当预分隔串没有分隔时，在膜移除步骤中仅进行用于形成非导电表面区域12的激光机械加工。
[集电电极连接步骤]
将钎料(例如银糊)施加到在串S的串联方向A的两端上的第二电极层4上，将第一集电电极6和第二集电电极7加压粘合到钎料然后加热。第一集电电极6和第二集电电极7与第二电极层4电连接，从而形成电流的引出部分。此时，压力例如约为60N，加热的热量例如约为30℃。但是，由于单体电池5a和5b薄，因此短路部分有时形成于在第一集电电极6和第二集电电极7正下方的部分。
然后，将引出线13钎焊到第一集电电极6和第二集电电极7的预定部分。
[其它步骤]
将作为粘合剂层的透明EVA片和后表面密封材料层合在太阳能电池的后表面(不接收光的表面)上，并且后表面密封材料经由粘合剂层粘合到太阳能电池，并且通过使用真空层合装置密封。此时，作为后表面密封材料，优选使用Al膜被PET膜夹在中间的层合膜。
然后，将引出线13电连接到接线盒的输出线，接线盒与后表面密封材料粘合，并且接线盒填充有硅树脂。将金属框(例如铝框)连接到薄膜太阳能电池的外周，从而完成产品。
(实施方案2)
图3是说明根据本发明实施方案2的集成薄膜太阳能电池的平面图。图3中与图1和2中类似的部件用相同标号标记。
在根据实施方案2的太阳能电池中，多个串S沿与串联方向A垂直的方向B穿过一个或更多个沿串联方向延伸的串隔离槽平行布置在一个透明绝缘基板1上。至少一个串隔离槽将多个串S完全分隔成组。另外，被分隔的串S的各个组通过第一集电电极16和第二集电电极17并联连接，并且包括多个并联连接的串S的组串联连接。
更具体地，在实施方案2的情况下，在一个绝缘基板1上形成六个串S，包括相邻三个串S的第一组和包括另外三个相邻串的第二组通过一个串隔离槽18A完全隔离。
另外，各组中的串隔离槽18B没有完全隔离相邻的两个串S，并且在各个组的三个串S的串联方向A的两端的单体电池5a和5b互相集成。第一集电电极16和第二集电电极17分别连接到集成的单体电池5a和5b上。
因此，各组中的三个串S并联电连接，但第一组和第二组没有并联电连接。
在具有这种构造的太阳能电池中，第一组的第一集电电极16和第二组的第二集电电极17彼此直接连接或通过引出线13a连接到为接线盒设置的连接线，以实现串联电连接。余下的第一集电电极16和第二集电电极17经由引出线13电连接到接线盒的输出线。
实施方案2对于使得第一组和第二组中产生的电流沿电流方向E流动的构造有效，由于第一组和第二组串联连接，因此可通过一个太阳能电池输出高压电流。
实施方案2中的其它构造和效果与实施方案1中的相似，并且防止了第一集电电极6和第二集电电极7的凹变。
(实施方案3)
图4是说明根据本发明实施方案3的集成薄膜太阳能电池的平面图，图5是图4中的集成薄膜太阳能电池沿着串联方向切开的截面图。图4和5中与图1和2中类似的部件用相同标号标记。
实施方案3与第一实施方案的区别在于以下两点。
第一点是在两端具有第一集电电极6和第二集电电极7的单体电池5a和5b之间的一个或更多个单体电池5c的第二电极层4上形成中间集电电极14。
第二点是在中间集电电极14正下方和附近的第一电极2d与在其它部分的第一电极层2e通过形成在具有中间集电电极14的单体电池5c的下游侧的绝缘线11绝缘并隔离。
具体地，在该太阳能电池中，与实施方案1相似，十二个串S穿过串隔离槽8并联布置在一个透明绝缘基板1上，并且第一集电电极6和第二集电电极7连接到各个串S在电流方向E的上游侧和下游侧的单体电池5a和5b上，从而使得各个串S并联电连接。
另外，所述一个中间集电电极14经由钎料(例如银糊)连接到各个串S在串联方向A的大约中间位置的单体电池5c上。
与中间集电电极14相连的各个单体电池5c通过如图2(c)所示的串隔离槽8互相隔离，但是可以如图2(b)所示地集成连接。
另外，如图5所示，在具有中间集电电极14的单体电池5c中，与实施方案1相似，电极隔离线10布置在电流方向E的上游侧的在中间集电电极14正下方的部分，并且绝缘线11布置在下游侧的在中间集电电极14正下方的部分。
即，在中间集电电极14正下方的第二电极层2d与单体电池5的在上游侧的第一电极层2通过分隔线10绝缘并隔离，并且与相同单体电池5c中下游侧的第一电极层2e通过分隔线11绝缘并隔离。
因此，来自单体电池5在上游侧与中间集电电极14连接的单体电池5c的电流经单体电池5c的导电部分4a和第二电极层4部分流到中间集电电极14，并且通过光电转换层3部分流到第一电极层2e。电流不会流到在中间集电电极14正下方的第一电极层2d。
因此，即使当单体电池5c的在中间集电电极14正下方的光电转换层3中发生中途短路时，电流也不会流到短路部分。因此，防止了在短路部分局部产生热，从而防止了因热生成导致中间集电电极14凹变、基板破裂、膜剥落和电极损伤。
如图4所示，在具有这种构造的实施方案3的太阳能电池中，多个串S通过第一集电电极6、中间集电电极14和第二集电电极7并联电连接。多个设置在接线盒T中的旁路二极管D通过引出线13与并联电连接的所述多个串S并联电连接，并且所述多个旁路二极管D彼此串联电连接。
这种连接可提供输出高压，同时保持耐热点的集成薄膜太阳能电池。
在实施方案3中，该构造的其它部分与实施方案1中的相似，并且该太阳能电池可根据实施方案1中的制造方法来制造。
(其它实施方案)
1.如果在形成非导电表面区域12(移除单体电池部分)中去毛边不充分，则与第二集电电极7相连的单体电池5b的第一电极层2和太阳能电池的金属框可以缩短。为此，在具有图2(实施方案1)所示构造的太阳能电池中，绝缘线形成在相对于第二集电电极7的最下游侧的单体电池5b的第一电极层2的上游侧。结果，如果单体电池5b的第一电极层2和金属框缩短，则可防止太阳能电池的电流流到金属框。
2.串的数目，集电电极的连接位置和数目不限于上述实施方案。例如，中间集电电极保留，而在串联方向两端的第一和第二集电电极可连接到第一电极层(p侧电极、n侧电极)。
另外，中间集电电极可设置在串的串联方向上的多处。
另外，在一个透明绝缘基板上的串形成区域的数目为四个，在每个区域上形成一组串，并且多个组可连接成预期形状。
参考标记描述
1：透明绝缘基板
2、2b、2c、2d、2e：透明第一电极层
2a：延伸部分
3：光电转换层
4：第二电极层
5、5a、5b、5c：薄膜光电转换元件(单体电池)
6：第一集电电极
7：第二集电电极
8、18A、18B：串隔离槽
9：元件隔离槽
10：电极隔离线
11：绝缘线
14：中间集电电极
A：串联方向
B：垂直于串联方向的方向
D：旁路二极管
E：电流方向
S：串

Claims (8)

1.一种集成薄膜太阳能电池，包括：
串，所述串包括形成在透明绝缘基板上并互相串联电连接的多个薄膜光电转换元件；和
与所述串电连接的一个或更多个集电电极，其中
所述薄膜光电转换元件具有层合在所述透明绝缘基板上的第一透明电极层、层合在所述第一透明电极层上的光电转换层和层合在所述光电转换层上的第二电极层，
所述集电电极与所述串中的任意薄膜光电转换元件的第二电极层电连接，
所述串具有通过移除相邻两个薄膜光电转换元件之间的第二电极层和光电转换层而形成的元件隔离槽，
一个薄膜光电转换元件的第一透明电极层具有延伸部分，并且通过一个或更多个电极隔离线与另一个相邻的薄膜光电转换元件的第一透明电极层电绝缘，所述延伸部分的一端穿过所述元件隔离槽，并且所述延伸部分延伸到所述相邻薄膜光电转换元件的区域，
所述一个薄膜光电转换元件的第二电极层经由穿过所述光电转换层的导电部分与相邻的薄膜光电转换元件的第一透明电极层的延伸部分电连接，
在与所述集电电极相连的薄膜光电转换元件中，第一透明电极层的至少在集电电极正下方的一部分与其它部分通过电极隔离线和绝缘线中的至少其一互相绝缘并隔离，
其中所述集电电极包括一个或更多个中间集电电极，所述中间集电电极连接到在所述串中的串联方向的两端的两个薄膜光电转换元件之间的一个或更多个薄膜光电转换元件的第二电极层上，
与所述中间集电电极连接的薄膜光电转换元件至少在第一透明电极层的在所述串中流动的电流方向上相对于在中间集电电极正下方的部分的上游侧具有电极隔离线，并且在所述第一透明电极层在电流方向的下游侧具有绝缘线。
2.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池，其中所述集电电极还包括第一集电电极和第二集电电极，所述第一集电电极和所述第二集电电极连接到所述串中在串联方向的两端的两个薄膜光电转换元件的第二电极层，
与所述第一集电电极连接的薄膜光电转换元件至少在所述第一透明电极层的在所述串中流动的电流方向上相对于在第一集电电极正下方的部分的下游侧形成有绝缘线，
与所述第二集电电极连接的薄膜光电转换元件至少在所述第一透明电极层的在电流方向上相对于在第二集电电极正下方的部分的上游侧形成有电极隔离线。
3.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池，其中：
多个所述串在垂直于串联方向的方向上穿过沿所述串联方向延伸的一个或更多个串隔离槽布置在所述一个透明绝缘基板上，
所述多个所述串并联或串联电连接。
4.根据权利要求2所述的集成薄膜太阳能电池，其中：
多个所述串在垂直于串联方向的方向上穿过沿所述串联方向延伸的一个或更多个串隔离槽布置在所述一个透明绝缘基板上，
所述多个所述串通过至少一个串隔离槽完全绝缘并分隔成多个组，
各个组中的所述多个所述串通过所述第一集电电极和第二集电电极并联电连接，
所述多个组串联电连接。
5.根据权利要求4所述的集成薄膜太阳能电池，其中在包括多个串的各个组中，位于所述串联方向的两端并在与串联方向垂直的方向上相邻的多个薄膜光电转换元件集成连接，而不通过所述串隔离槽隔离。
6.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池，其中：
多个串在垂直于串联方向的方向上穿过沿所述串联方向延伸的一个或更多个串隔离槽平行布置在所述一个透明绝缘基板上，
所述多个串通过第一集电电极、中间集电电极和第二集电电极并联电连接，
多个旁路二极管与并联电连接的所述多个串并联电连接，
所述多个旁路二极管串联电连接。
7.根据权利要求6所述的集成薄膜太阳能电池，其中在所述多个串中，位于所述串联方向的两端并在与串联方向垂直的方向上相邻的多个薄膜光电转换元件集成连接，而不通过所述串隔离槽隔离。
8.根据权利要求3所述的集成薄膜太阳能电池，其中所述串隔离槽包括通过移除所述第一透明电极层形成的第一槽，和通过移除所述光电转换层和所述第二电极层而形成的宽度大于第一槽的宽度的第二槽。
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