CN102315289A - 形成光伏电池的方法与系统以及光伏电池 - Google Patents

形成光伏电池的方法与系统以及光伏电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102315289A
CN102315289A CN2011101903543A CN201110190354A CN102315289A CN 102315289 A CN102315289 A CN 102315289A CN 2011101903543 A CN2011101903543 A CN 2011101903543A CN 201110190354 A CN201110190354 A CN 201110190354A CN 102315289 A CN102315289 A CN 102315289A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
semiconductor layer
stroke
sidewall
photovoltaic cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101903543A
Other languages
English (en)
Inventor
J·M·弗里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primestar Solar Inc
Original Assignee
Primestar Solar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primestar Solar Inc filed Critical Primestar Solar Inc
Publication of CN102315289A publication Critical patent/CN102315289A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022466Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0465PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising particular structures for the electrical interconnection of adjacent PV cells in the module
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明名称为形成光伏电池的方法与系统以及光伏电池。公开的是光伏电池(107)、形成光伏电池(107)的方法、以及用于形成光伏电池(107)的系统。该光伏电池(107)包括多个层,在多个层内布置的至少一个划刻(503),以及从多个层界定划刻(503)的侧壁(510)。侧壁(510)的至少一部分包括基本与多个层一致的材料特性。

Description

形成光伏电池的方法与系统以及光伏电池
技术领域
本发明针对光伏电池以及用于形成光伏电池的方法与系统。更特别地,本发明针对具有顶冒轮廓以用于选择性去除多个层的一个或者多个的光伏电池以及方法、系统。
背景技术
能量需求不断地增加。随着能量需求的增加,替代化石燃料能源的源的重要性增加。一种这样的替代能源是太阳能。一般地,太阳能通过将辐射(如,日光)转换成可被存储或者通过电力网被传输的电来产生。
激光划刻系统可被用在对用于产生太阳能的光伏模块的单片集成电路进行划刻的过程中。传统的射束轮廓包括高斯射束轮廓并且可在划刻中生成相当大的热和/或导致大的热影响区(HAZ)。HAZ在划刻附近的区域中由于暴露给不足以去除材料的射束积分通量而导致不希望的材料变更或者损坏。为了提供希望的划刻,较大的高斯轮廓射束被用于产生划刻。较大的高斯轮廓射束可导致较大的被划刻或者被热影响的光伏电池的区域。
大的高斯轮廓射束的利用影响光伏模块的较大区域,从而导致需要在光伏电池的温度敏感部分之间有另外的材料。该另外的材料可减少效率和/或性能,并且导致增加的成本。大的热影响区还通过增加短路的机会和/或增加材料被不利改性的机会而增加光伏电池故障的风险。
本领域中将期望有这样的光伏电池、形成光伏电池的方法、以及用于形成光伏电池的系统,其中该方法、系统、以及光伏电池具有顶帽轮廓射束,其用于多个层的一个或者多个的选择性的去除,因此减少或者消除材料改性(比如热影响区)。
发明内容
在一个示例性的实施例中,光伏电池:包括多个层,在多个层内布置的划刻,以及从多个层界定该划刻的侧壁。在实施例中,侧壁的至少一部分包括基本与该多个层一致的材料特性。
在另一示例性的实施例中,形成光伏电池的方法包括提供多个层并且将来自激光器的能量导向多个层以及选择性地去除多个层的一个或者多个以形成划刻。在实施例中,从多个层通过侧壁界定划刻,并且侧壁的至少一部分包括基本与该多个层一致的材料特性。
在另一示例性的实施例中,形成光伏电池的系统包括光伏电池定位机构,激光器定位机构、以及激光器。光伏电池定位机构被配置成定位光伏电池的多个层。激光器定位机构被配置成将来自激光器的能量导向多个层以通过多个层的一个或者多个的选择性的去除而形成划刻。在该实施例中,该划刻从多个层通过侧壁来界定,并且侧壁的至少一部分包括基本与该多个层一致的材料特性。
附图说明
图1示出根据本公开的安置在基底上的薄膜模块。
图2是根据本公开的构成模块的电池的层系统的图表。
图3是根据本公开用于形成模块的示例性的过程的过程流程图。
图4示出图1的薄膜模块的放大区域400。
图5示出在图4的方向5-5上选取的剖视图。
图6是根据本公开用于形成互连的示例性过程的过程流程图。
图7是用于形成划刻的系统的示意图。
无论可能与否,相同的参考数字将遍及附图被用于代表相同的部分。
具体实施方式
提供了光伏电池、形成光伏电池的方法以及用于形成光伏电池的系统。该方法、系统以及光伏电池的实施例涉及顶冒轮廓,其用于多个层的一个或者多个的选择性的去除,因此减少或者消除材料改性(比如热影响区)。
本公开的实施例可包括材料的均匀去除(例如,通过烧蚀和/或蒸发)、划刻侧壁的改进控制、热影响区的改进控制、和/或减少的由于划刻造成的电池缺陷。
在本公开中,当层被描述为“临近另一层或者衬底”、“在另一层或者衬底上”或者“在另一层或者衬底之上”时,应理解,该层能被直接接触或者另一层或者特征能介入。另外,“死区域”包括跨PV模块的不产生电(当暴露给光时)的区域。例如死区域可包括无产生电的材料的区域或者可包括被电隔离的电产生层。反过来,“有效区域”包括跨PV模块的产生电(当暴露给光时)并且与负载连接的区域。当层或者材料被描述为“透明的”,应理解,透明的膜包括完全或者部分对在自然日光中发现的某些或者所有波长的光透明的材料。当层或者材料被描述为“导电的”或者“传导的”或者是“导体”时,应理解,材料带电阻或者不带电阻地允许电的流动。当层或者材料被描述为“电绝缘的”、“绝缘的”或者是“绝缘体”时,应理解,该材料阻止或者阻碍电的流动。“还原”以及其他的其语法变形指的是材料的化学还原,其中发生通过分子、原子或者离子的电子获得或者氧化态的减少。特别地,还原可包括从氧化物化学去除以形成金属态或者部分金属态材料。关于层、物品、以及材料的“改性”以及其他的其语法的变形指的是在材料中的改变(比如化学改变),从而导致与原始材料不同的特性。
本公开的一个实施例包括用于将PV模块的死区域中的透明传导层(典型地透明传导氧化物层(TCO))转换成更高传导性的金属。该转换过程可包括化学还原过程,其从TCO去除氧。转换TCO的该方法是经由当存在氧吸引气体(比如氢、合成气体或者一氧化碳)时通过激光器加热时膜中氧的减轻。
图1图示了在基底103上安置的薄膜PV模块100。该PV模块被设置成接收光105。该PV模块被划分成多个电池107,其被设置成串联。电池107通过间隔物、非传导的材料和/或其他分离电路的结构来划分。例如,电池107可通过由激光划刻形成的划刻而彼此隔离。当PV模块100被暴露给光105时,产生电。本公开不限于所示的设置并且可包括其他安置设置和/或电池107。例如,电池107可沿着模块100的长尺寸、而不是模块100的短尺寸来取向。本公开的一个实施例包括薄膜CdTe太阳能光伏(PV)模块。这样的模块被用于产生太阳能电以用于许多应用,例如,在商业或者住宅建筑物上的大的地面安置系统以及屋顶系统。如以下更详细地所示以及所述,区域400是包括几个电池107的PV模块的区域。
图2是PV模块100的形成电池107的层系统的图表。电池107的层包括上板(superstrate)201、第一传导层203、缓冲层205、第一半导体层207、第二半导体层209、第二传导层211以及封装玻璃213。电池107的层被设置成当暴露给光105时以有用的形式生成电并且导电。
上板201是高透光玻璃片,薄膜在其上生长。上板201在下面的层之前接收光105(见如,图1)。上板201可以是高透光、低铁浮法玻璃或者任何其他适合的具有对光105的高透光率的玻璃材料。在另一实施例中,上板201还可以是高透光硼硅酸盐玻璃。
在光105穿过上板201之后,光105的至少一部分穿过第一传导层203。第一传导层203可以是透明传导氧化物(TCO),其允许以极少的吸收或者无吸收地透过光105。第一传导层203也是导电的,其允许导电以提供电池107的串联设置。
其他适合的第一传导层203可包括掺氟的氧化锡、掺铝的氧化锌、氧化铟锡、掺杂的氧化铟、掺锌或者镉的氧化锡、铜铝氧化物或者氧化镉锡的另一化合物(比如CdSnO3)。第一传导层203可允许光105穿过直至半导体层(如,第一半导体层207以及第二半导体层209),同时还用作欧姆电极以运送光生电荷载流子离开光吸收材料。
缓冲层205邻近第一传导层203。缓冲层205电阻性更大并且保护电池107的层免于来自玻璃的化学交互作用和/或可从后续处理招致的交互作用。具有缓冲层205减少或者阻碍了跨电池107以及跨模块100可发生的电的或者其他的损失。用于缓冲层205的适合的材料可包括含氧化锡的材料,比如掺杂锌的氧化锡、锌与锡氧化物的混合物(例如具有0.5至33原子%Zn的锌锡氧化物)、锡酸锌、氧化镓、氧化铝、氧化硅、氧化铟、氧化镉以及任何其他适合的屏障材料,其具有比第一传导层203更大的电阻率并且具有保护电池107的层免于来自玻璃的交互作用或者来自后续处理的交互作用的能力。另外,具有缓冲层205允许第一半导体层207的形成,其允许光子通过同时维持高质量的能生成电的结。在某些实施例中,缓冲层205可被省略或者被另一材料或者层取代。在一个实施例中,缓冲层205包括ZnO与SnO2的组合。如图2中所示,第一半导体层207邻近缓冲层205并且在上板201、第一传导层203、以及缓冲层205之后接收光105。第一半导体层207包括宽带隙的n-型半导体材料。适合的用于第一半导体层207的半导体材料包括,但不限于CdS、SnO2、CdO、ZnO、AnSe、GaN、In2O2、CdSnO、ZnS、CdZnS或者其他适合的n-型半导体材料。第一半导体层207可通过化学浴沉积或者通过溅射来形成。
第一半导体层207与第二半导体层209形成结以产生在电池107中的光伏效应,从而允许从光105生成电。第二半导体层209可包括Cd、CdTe或者其他p-型半导体材料。当第二半导体层209与第一半导体层207一起被提供时,当暴露给光105时产生光伏效应。
如图2中所示,第二半导体层209邻近第一半导体层207。第二传导层211邻近第二半导体层209并且提供导电的材料,其能够传导来自第一半导体层207与第二半导体层209的组合形成的电(当暴露给光105时)。尽管图2示出用于第一半导体层207与第二半导体层209的两个层的设置,任何数量的层(包括填隙界面层)可被利用以提供光伏效应。
第二传导层211可由任何适合的传导的材料以及其组合构成。例如,适合的材料包括以下材料,其包括但不限于,石墨、金属银、镍、铜、铝、钛、钯、铬、以下金属的钼合金,如金属银、镍、铜、铝、钛、钯、铬,以及钼以及任何其组合。在一个实施例中,第二传导层209可以是石墨、镍、以及铝合金的组合。
封装玻璃213可邻近第二传导层211被粘附。封装玻璃213可以是适合于与电池107的薄膜一起使用的刚性结构。封装玻璃213可以是跟上板201相同的材料或者可以是不同的。另外,尽管未在图2中示出,封装玻璃213可包括开口或者结构以允许与电池107的配线和/或连接。
模块100以及个体电池100可包括其他的未在图2中示出的层以及结构。例如,上板201和/或封装玻璃213为了减少或者阻碍杂质扩散进入层而可包括屏障涂层或者其他结构。另外,封装玻璃213可包括粘附层以将封装玻璃213与层粘附。另外的可在模块100和/或电池107中存在的结构包括划刻、总线结构、外部配线、以及各种对薄膜和/或PV结构有用的传统部件。
图3示出用于形成模块100的示例性的过程的流程图。该过程包括形成构成电池107的薄膜堆叠,其中膜或者层在上板201上形成(在图2中从上到下所示)。
如在图3的流程图中所示,提供了上板201(框301)。上板201可由任何适合的材料构成,该材料能够接收用作光伏电池107的薄膜并且充分透明以允许光105透过。
继提供上板201后,第一传导层203被沉积在上板201上(框303)。第一传导层203是导电的,其允许导电以提供电池107的串联布置。其他适合的第一传导层203可包括氟掺杂的氧化锡、铝掺杂的氧化锌、氧化铟锡、掺杂的氧化铟、锌或者镉掺杂的氧化锡、铜铝氧化物或者氧化镉锡的其他化合物(比如CdSnO3)。第一传导层203能例如通过直流电(DC)或者射频(RF)溅射来形成。锡酸镉能备选地使用醋酸镉以及氯化锡(II)的前驱物通过喷涂热解来制备。
一旦第一传导层203被施加,缓冲层205可被施加于第一传导层203(框305)。在一个实施例中,缓冲层205可例如通过溅射来形成。在一个实施例中,缓冲层205可通过从包含例如以重量计的主要有Sn与1-22%Zn或者约67mol%SnO2与约33mol%ZnO的化学计量的量的热压靶溅射在第一传导层203上来形成。当通过溅射来沉积时,用于缓冲层205的氧化锌锡材料可基本是非晶的。缓冲层205可具有宽的光带隙,例如约3.3eV或者更大以允许光105透过。
第一半导体层207被沉积在缓冲层205上(框307)。在一个实施例中,第一半导体层207可例如通过化学浴沉积或者溅射来形成。一种用作第一半导体层27的适合的材料是CdS。第一半导体层207与第二半导体层209形成结以产生在电池107中的光伏效应,从而允许它从光105生成电。
在第一半导体层207的形成之后,第二半导体层209被沉积在第一半导体层207上(框309)。第二半导体层209可包括Cd、CdTe或者其他p-型半导体材料。第二半导体层209可通过扩散运输沉积、溅射或者其他适合的用于沉积p-型半导体薄膜材料的沉积方法来沉积。
继第二半导体层209的形成之后,形成第二传导层211(框311)。第二传导层211可由任何适合的传导材料来构成。第二传导层211可通过溅射、电沉积、丝网印刷术、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或者喷涂来形成。在一个实施例中,第二传导层211是石墨(其被丝网印刷在表面上)以及溅射在其上的镍与铝合金的组合。
以上所述的所有溅射步骤可以是在高纯气氛条件在环境温度下的磁控溅射。例如,氧化锌锡缓冲层205可在基本上纯O2的环境中在1至3毫托的压力下通过DC溅射来形成。例如,CdS第一半导体层207可通过DC溅射来形成。然而,其他沉积过程可被使用,其包括较高温度溅射、电沉积、丝网印刷术、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或者喷涂。另外,该处理可以在连续线中提供或者可以是一系列分批生产。当过程是连续过程时,溅射或者沉积室被各个地隔离并且在每个涂覆循环期间达到涂敷条件,然后重复。
一旦形成第二传导层211,封装玻璃213与第二传导层211粘附(框313)。封装玻璃213可以是适合于薄膜结构一起使用的刚性材料并且可以是与上板201相同的材料或者不同的材料。封装玻璃213可使用任何适合的方法与第二传导层211粘附。例如,封装玻璃213可使用粘合剂或者其他结合成分与第二传导层211粘附。
尽管未在图3中示出,其他处理步骤可包括在用于形成模块100与电池107的过程中。例如,清洗、蚀刻、掺杂、介电或者其他选择性的绝缘材料的沉积、填隙层的形成、划刻、热处理、以及配线还可被利用。例如,配线和/或总线装置可被提供以完成PV电路(如,串联设置的电池107)并且提供PV电路与负载或者其他外部装置的连接。
划刻可被利用以形成层之间的互连并且隔离电池107和/或薄膜堆叠的层。划刻可使用任何已知的用于划刻和/或互连薄膜层的技术来完成。在一个实施例中,划刻使用从一个或者多个方向导向一个或者多个层的激光来完成。一个或者多个激光划刻可被利用以选择性地去除薄膜层并且以提供电池107的互连和/或隔离。在一个实施中,划刻与层沉积被完成以互连和/或隔离电池107来来提供具有采用串联电设置的电池107的PV电路。
图4示出来自图1的放大的区域400。如图4中所示,电池通过互连401来划分。互连401可以是适合用于形成电池107之间电互连的结构。适合的结构可包括间隔物或者划刻、介电材料、绝缘材料、配线、传导的材料或者其他适合的用于在电池107之间形成电连接的材料。
图5图示了在图4的方向5-5所选取的用于互连401的示例性的膜堆叠的侧视图。如图5中所示,该互连包括在电池107之间形成的结构。如图5中所示,互连401包括第一划刻503、第二划刻505以及第三划刻507。互连401的第一划刻503、第二划刻505以及第三划刻507在电池107的形成(见图3的方法)期间被形成。可通过延伸通过电池107的该一个或者多个层的侧壁510来界定划刻503、505、507。
图6包括图示用于形成互连401的示例性的方法的流程图。该方法包括沉积第二半导体层209(框309),如关于图3的框309所示以及所述。特别地,第一划刻503继第二半导体层209的沉积之后形成(框603)并且可通过引导来自激光器(如能源)的能量(例如,射束)通过上板201以选择性地去除其上存在的层来形成。在某些实施例中,激光器是能够生成具有跨射束基本均匀的积分通量的射束的激光器。射束轮廓可以是顶冒或者其他具有基本均匀积分通量的轮廓。均匀的积分通量可使用任何已知的、用于形成均匀积分通量射束的方法来生成,该方法包括,但不限于光学、机械设置、或者其他激光器结构。为提供电隔离,第一划刻503用介电材料509来填充(框605)。
用于形成互连401的方法进一步包括在第二导体层211的沉积(图3的框311)期间形成第二划刻505。该步骤包括第二导体层211的第一部分511(见图5)的沉积(框607)。第一部分511可包括任何适合的传导的材料。适合的第一部分511可包括例如石墨。在形成第一部分511之后,第二划刻505可通过引导来自激光器的射束通过上板201以选择性地去除其上存在的层来形成(框609)。能源可以是任何适合的激光器并且可包括被利用以形成第一划刻503的相同或者不同的激光器。继第二划刻505的形成之后,提供了第二传导层211的第二部分513(框611)。第二部分513可以是任何适合的传导的材料并且可包括,例如,金属合金、比如包含Ni与Al的合金。例如,在一个实施例中,包含石墨层的第一部分511在第二划刻505与第二部分513之前被提供。金属层在形成第二划刻505之后被提供。除了提供第二部分513给电池107,第二部分513(见图5)还被沉积在通过第二划刻505形成的表面上。因为第二传导层211的第二部分513是导电的,第二部分将第一传导层203以及缓冲层205与第二传导层211电连接。该连接(在与第三划刻507隔离时,见下)将电池107置成串联设置。
第三划刻507继第二传导层211的沉积之后形成(框613)。第三划刻507通过将来自激光器的射束沿与上板201相反的方向引导至层上以选择性地去除其上存在的层来形成。该激光器可以是任何适合的激光器并且可包括与被利用以形成第一划刻503的相同或者不同类型的激光器。第三划刻507将第二传导层211与第一半导体层207以及第二半导体层209切开,但是允许缓冲层205以及第一传导层203保留(见如,图5)。在第三划刻507之后保留的模块100的设置是电池107的串联设置。
参考图7,用于形成电池107的系统700可包括光伏电池定位机构702、激光器定位机构704、以及激光器706。形成一个或者多个划刻703(其可以是划刻503、505、或者507)的装置可以是激光器706。激光器706引导射束707以选择性地去除电池107的一个或者多个层。在选择性地去除电池107的该一个或者多个层时,激光器706形成由侧壁510界定的划刻703。当具有大轮廓的射束被用于形成划刻703时,侧壁510的材料可被改变并且侧壁510是热影响区的一部分,这可是不希望的。例如,材料的改变可包括物理改变(比如再结晶)和/或机械改变(比如硬化)。材料改变的区域可形成热影响区。
激光器706可生成射束707,其在圆盘内具有近乎均匀的积分通量(能量密度)和顶冒轮廓。该积分通量可从高斯射束通过衍射光学元件来形成。来自激光器706的射束707的强度可用光学放大器来调节(未示出)。因而,激光器706可提供均匀的以及强化射束,其导致减少的或者消除的热影响区。相反,纯高斯射束轮廓生成相当大的热并且导致大的热影响区(HAZ)。例如,较短的波长可被用于产生较高的能量射束707。较高的能量射束可因此具有减少的热影响区。另外,使用较短的波长可提供改进的空间分辨率。在一个实施例中,顶冒射束轮廓可具有从约100nm至约10.6微米的波长。
根据示例性的实施例,当激光器706被用于形成划刻703时,侧壁510的至少一个部分可包括基本与电池107的一个或者多个层一致的材料特性。例如,物理特性(比如晶体结构)和/或机械特性(比如硬度)可基本被维持。在一个实施例中,侧壁510的基本每一部分包括基本与电池107的一个或者多个层一致的材料特性。材料特性的基本一致性包括物理和/或机械特性。例如,基本一致性可涉及材料是否被蒸发,材料是否熔化,材料是否化学混杂,和/或材料是否具有焊接在一起的层。基本一致性可因此减少或者消除在电池107中的热影响区。在一个实施例中,侧壁510和/或电池107可基本无热影响区。
在一个实施例中,多个电池107的多个层的一个或者多个的选择性去除通过预先确定的波长和/或积分通量来发起,该预先确定的波长和/或积分通量由激光器706来提供。示例性的波长范围包括,但不限于约266nm、约355nm、约532nm、约1064nm、或约1070nm。在一个实施例中,波长可在约100nm与10.6微米之间。例如,由CO2激光器提供的深UV范围至远IR范围可提供预先确定的波长的能量。
系统700的光伏电池定位机构702可被配置成定位电池107的多个层。光伏电池定位机构702可调节和/或维持电池107、电池107的部分、和/或激光器706之间一个或多个预先确定的距离。在一个示例性的实施例中,光伏电池定位机构702可以是以视觉识别实现自动对准的机械对准机构。在另一实施例中,光伏电池定位机构702可以是任何适合的用于固定电池107以及维持与激光器706的相对位置的机构。
系统700的激光器定位机构704可被配置成将来自激光器706的射束707导向多个层以通过多个层的一个或者多个的选择性去除来形成一个或者多个划刻703。激光器定位机构704可包括一个或者多个激光器706。激光器定位机构704固定该一个或者多个激光器706。在一个实施例中,激光器定位机构704调节和/或维持激光器706、电池107、和/或一个或者多个另外的激光器之间的相对位置。
在一个实施例中,系统700和/或激光器706可形成第一划刻503,其穿过第一传导层203、缓冲层205、第一半导体层207、以及第二半导体层209延伸。在该实施例中,激光器706的使用导致热影响区被减少或者被消除。关联第一划刻503的形成的热影响区延伸至至少于预先确定的点。例如,预先确定的点可以是可量化的(例如,距划刻10微米)和/或预先确定的点可以是相对的(例如,其他划刻、或者侧壁510)。在一个实施例中,预先确定的波长是在约1070nm处并且热影响区延伸约10微米至约20微米。在另一实施例中,预先确定的波长是在约532nm并且热影响区延伸约5微米至约10微米。在另一实施例中,预先确定的波长是在约266nm并且热影响区延伸约1微米至约2微米。
另外地或者备选地,侧壁510的材料特性可基本与第一传导层203、缓冲层205、第一半导体层207、第二半导体层209、或者其组合一致。例如,在对应第一传导层203的深度处,第一划刻503的侧壁510可具有基本与第一传导层203一致的材料特性。在对应缓冲层205的深度处,侧壁510可具有基本与缓冲层205一致的材料特性。在对应第一半导体层207的深度处,侧壁510可具有基本与第一半导体层207一致的材料特性。在对应第二半导体层209的深度处,侧壁510可具有基本与第二半导体层209一致的材料特性。
在一个实施例中,系统700和/或激光器706可形成第二划刻505,其通过缓冲层205、第一半导体层207、第二半导体层209、以及第二传导层211延伸。与第二划刻505的形成关联的热影响区延伸至至少于预先确定的点。例如,预先确定的点可以是可量化的和/或预先确定的点可以是相对的(例如,其他划刻、或者侧壁510)。另外地或者备选地,侧壁510的材料特性可基本与缓冲层205、第一半导体层207、第二半导体层209、第二传导层211、或者其组合一致。例如,在对应缓冲层205的深度处,划刻505的侧壁510可具有基本与缓冲层205一致的材料特性。在对应第一半导体层207的深度处,侧壁510可具有基本与第一半导体层207一致的材料特性。在对应第二半导体层209的深度处,侧壁510可具有基本与第二半导体层209一致的材料特性。在对应第二传导层211的深度处,侧壁510可具有基本与第二传导层211一致的材料特性。
在一个实施例中,系统700和/或激光器706可形成第三划刻507,其穿过第一半导体层207以及第二半导体层209延伸。在该实施例中,激光器706的使用导致热影响区被减少或者被消除。例如,在一个实施例中,与第三划刻507的形成关联的热影响区未包括第一传导层203。在进一步的实施例中,与第三划刻507的形成关联的热影响区未包括缓冲层205。在另一实施例中,与划刻507的形成关联的热影响区未包括围绕第二划刻505的区域。在进一步的实施例中,第一划刻503、第二划刻505、和/或第三划刻507的任何适合的组合可通过激光器706来形成。
在一个实施例中,系统700和/或激光器706可形成第三划刻507,其穿过第一半导体层207以及第二半导体层209延伸。关联第三划刻507的形成的热影响区可延伸至至少于预先确定的点。例如,预先确定的点可以是可量化的和/或预先确定的点可以是相对的(例如,其他划刻、或者侧壁510)。另外地或者备选地,划刻507的侧壁510的材料特性可基本与第一半导体层207、第二半导体层209、或者其组合一致。例如,在对应第一半导体层207的深度处,侧壁510可具有基本与第一半导体层207一致的材料特性。在对应第二半导体层209的深度处,侧壁510可具有基本与第二半导体层209一致的材料特性。
尽管本发明参照优选的实施例被描述,本领域内的技术人员将理解各个改变可被做出并且等同物可代替其元件,而未脱离本发明的范围。另外,许多更改可被做出以使特定的情况或者材料适应本发明的教授而未脱离其实质范围。因此,其目的是本发明不限于公开的特定的实施例(如所预期的用于实施本发明的最佳模式),但本发明将包括落入附上的权利要求的范围内的所有实施例。
部件列表
  100   薄膜PV模块   103   基底
  105   光   107   多个电池
  201   上板   203   第一传导层
  205   缓冲层   207   第一半导体层
  209   第二半导体层   211   第二传导层
  213   封装玻璃   框301   提供衬底
  框303   沉积第一传导层   框305   沉积缓冲层
  框307   沉积第一半导体层   框309   沉积第二半导体层
  框311   沉积第二传导层   框313   施加封装玻璃
  400   放大区域   401   互连
  503   第一划刻   505   第二划刻
  507   第三划刻   509   以介电材料填充
  510   侧壁   511   第一部分
  513   第二部分   框603   形成第一划刻
  框605   沉积介电材料   框607   沉积第二传导层的第一部分
  框609   形成第一划刻   框611   沉积第二传导层的第二部分
  框613   形成第三划刻   700   系统
  702   光伏电池定位机构   703   划刻
  704   激光器定位机构   706   激光器
  707   射束

Claims (10)

1.一种光伏电池(107),其包括:
多个层;
在所述多个层内布置的划刻(503);以及
侧壁(510),其从所述多个层界定所述划刻(503);
其中侧壁(510)的至少一部分包括基本与所述多个层一致的材料特性。
2.如权利要求1所述的电池(107),其中所述多个层包括上板(201)、第一传导层(203)、缓冲层(205)、第一半导体层(207)、第二半导体层(209)、第二传导层(211)、以及封装玻璃(213)。
3.如权利要求2所述的电池(107),其中所述侧壁(510)的基本所有部分包括基本与所述多个层一致的材料特性。
4.如权利要求2所述的电池(107),其中所述材料特性包括硬度。
5.如权利要求2所述的电池(107),其中所述材料特性包括晶体结构。
6.如权利要求2所述的电池(107),其中所述划刻(503)通过所述第一半导体层(207)与所述第二半导体层(209)延伸。
7.如权利要求2所述的电池(107),其中所述划刻(503)通过所述缓冲层(205)、所述第一半导体层(207)、第二半导体层(209)与所述第二传导层(211)延伸。
8.如权利要求1所述的电池(107),其中所述侧壁(510)的一部分已暴露给预先确定的波长,所述预先确定的波长由所述激光器提供。
9.如权利要求1所述的电池(107),其中热影响区延伸至预先确定的点,所述预先确定的点离所述划刻(503)20微米。
10.如权利要求1所述的电池(107),其中热影响区延伸至预先确定的点,所述预先确定的点是侧壁(510)。
CN2011101903543A 2010-07-01 2011-06-30 形成光伏电池的方法与系统以及光伏电池 Pending CN102315289A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/828,421 US20120000529A1 (en) 2010-07-01 2010-07-01 Method and system for forming a photovoltaic cell and a photovoltaic cell
US12/828421 2010-07-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102315289A true CN102315289A (zh) 2012-01-11

Family

ID=44510706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101903543A Pending CN102315289A (zh) 2010-07-01 2011-06-30 形成光伏电池的方法与系统以及光伏电池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120000529A1 (zh)
EP (1) EP2402994A1 (zh)
CN (1) CN102315289A (zh)
AU (1) AU2011202983A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107742652A (zh) * 2017-08-31 2018-02-27 成都中建材光电材料有限公司 一种复合窗口层的碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9647158B2 (en) 2013-05-21 2017-05-09 Alliance For Sustainable Energy, Llc Photovoltaic sub-cell interconnects

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050274702A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-15 Laserfacturing Inc. Method and apparatus for dicing of thin and ultra thin semiconductor wafer using ultrafast pulse laser
CN1745199A (zh) * 2003-01-31 2006-03-08 微型模板有限公司 模板的制造方法
US20080105303A1 (en) * 2003-01-03 2008-05-08 Bp Corporation North America Inc. Method and Manufacturing Thin Film Photovoltaic Modules
US20090194165A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Primestar Solar, Inc. Ultra-high current density cadmium telluride photovoltaic modules
US20090314337A1 (en) * 2008-06-19 2009-12-24 Lee Czang-Ho Photovoltaic devices

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4239553A (en) * 1979-05-29 1980-12-16 University Of Delaware Thin film photovoltaic cells having increased durability and operating life and method for making same
JP5171818B2 (ja) * 2007-06-04 2013-03-27 株式会社カネカ 集積型薄膜太陽電池の製造方法
DE102008006166A1 (de) * 2008-01-26 2009-07-30 Schott Solar Gmbh Verfahren zur Herstellung eines photovoltaischen Moduls
DE102008060404A1 (de) * 2008-07-30 2010-02-11 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Einseitig kontaktiertes Dünnschicht-Solarmodul mit einer inneren Kontaktschicht

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080105303A1 (en) * 2003-01-03 2008-05-08 Bp Corporation North America Inc. Method and Manufacturing Thin Film Photovoltaic Modules
CN1745199A (zh) * 2003-01-31 2006-03-08 微型模板有限公司 模板的制造方法
US20050274702A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-15 Laserfacturing Inc. Method and apparatus for dicing of thin and ultra thin semiconductor wafer using ultrafast pulse laser
US20090194165A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Primestar Solar, Inc. Ultra-high current density cadmium telluride photovoltaic modules
US20090314337A1 (en) * 2008-06-19 2009-12-24 Lee Czang-Ho Photovoltaic devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KURT WEINGARTEN: "High Energy Picosecond lasers:ready for prime time", 《LASER TECHNIK JOURNAL》, vol. 6, no. 3, 31 May 2009 (2009-05-31), pages 51 - 54 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107742652A (zh) * 2017-08-31 2018-02-27 成都中建材光电材料有限公司 一种复合窗口层的碲化镉薄膜太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2011202983A1 (en) 2012-01-19
EP2402994A1 (en) 2012-01-04
US20120000529A1 (en) 2012-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150068580A1 (en) Photovoltaic thin-film solar modules and method for manufacturing such thin-film solar modules
US20120048342A1 (en) Integrated thin-film photovoltaic device and manufacturing method thereof
CN102206801B (zh) 基于碲化镉的薄膜光伏器件所用的导电透明氧化物膜层的形成方法
US20110240118A1 (en) Method and device for scribing a thin film photovoltaic cell
EP2398045A2 (en) Modified cadmium telluride layer, a method of modifying a cadmium telluride layer, and a thin film device having a cadmium telluride layer
US8247686B2 (en) Multi-layer N-type stack for cadmium telluride based thin film photovoltaic devices and methods of making
CN102208484B (zh) 基于碲化镉的薄膜光伏器件所用的导电透明氧化物膜层的形成方法
AU2011203258B2 (en) Thin film article and method for forming a reduced conductive area in transparent conductive films for photovoltaic modules
CN103548151A (zh) 半导体装置、太阳电池模块、太阳电池串及太阳电池阵列
CN102208485A (zh) 基于碲化镉的薄膜光伏器件所用的导电透明氧化物膜层的形成方法
CN102312194B (zh) 用于形成导电透明氧化物膜层的设备和方法
US8241930B2 (en) Methods of forming a window layer in a cadmium telluride based thin film photovoltaic device
CN102315289A (zh) 形成光伏电池的方法与系统以及光伏电池
CN104521010A (zh) 制造底衬构造的光伏器件的方法
JP6147926B2 (ja) ナトリウムインジウム硫化物緩衝層を有する薄膜太陽電池のための層システム
EP2402479A1 (en) Methods for sputtering a resistive transparent thin film for use in cadmium telluride based photovoltaic devices
CN102315321A (zh) 透明导电层及其形成方法
US9871159B2 (en) Apparatus for generating electricity using solar power and method for manufacturing same
US8188562B2 (en) Multi-layer N-type stack for cadmium telluride based thin film photovoltaic devices and methods of making
CN101807620B (zh) 用于薄膜光伏的吸收层及由其制成的太阳能电池
US20120024692A1 (en) Mixed sputtering targets and their use in cadmium sulfide layers of cadmium telluride vased thin film photovoltaic devices
US8377737B1 (en) Methods of short wavelength laser scribing of a thin film photovoltaic device
US20130137208A1 (en) Method for manufacturing solar cell module
CN102315324A (zh) 选择性沉积的薄膜器件以及形成选择性沉积的薄膜的方法
JP6239645B2 (ja) 化合物半導体を生成するための方法および薄膜太陽電池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120111