CN102449780A - 太阳能电池装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种太阳能电池装置及其制造方法。该太阳能电池装置包括：衬底；电极层，该电极层在所述衬底上并且具有第一通孔；光吸收层，该光吸收层在所述电极层上并且具有第二通孔；以及窗口层，该窗口层在所述光吸收层上并且具有与第二通孔重叠的第三通孔。由于第二通孔与第三通孔重叠，因此减小了作为无源区的死区的面积，从而提高了太阳能电池装置的效率。

Description

太阳能电池装置及其制造方法
技术领域
本公开涉及一种太阳能电池装置及其制造方法。
背景技术
近来，随着能耗的增加，已经研制了能够将太阳能转换为电能的太阳能电池。
特别是广泛使用了CIGS太阳能电池，该电池是具有衬底结构的PN异质结器件，该衬底结构包括玻璃衬底、金属后电极层、P型CIGS光吸收层、高阻缓冲层以及N型窗口层。
另外，为了制造这样的太阳能电池，可能进行机械图案化工艺。此时，可能通过该机械图案化工艺形成不用于发电的死区，从而可能降低太阳能电池的发电效率。
发明内容
技术问题
本公开提供能够提高发电效率的太阳能电池装置。
技术方案
根据本实施例的一种太阳能电池装置，包括：衬底；电极层，该电极层在所述衬底上并且具有第一通孔；光吸收层，该光吸收层在所述电极层上并且具有第二通孔；以及窗口层，该窗口层在所述光吸收层上并且具有与第二通孔重叠的第三通孔。
根据本实施例的一种太阳能电池装置，包括：衬底；第一后电极和第二后电极，该第一后电极和第二后电极在所述衬底上并且彼此分开；第一光吸收部分，该第一光吸收部分在所述第一后电极上；第一窗口，该第一窗口在所述第一光吸收部分上；第二光吸收部分，该第二光吸收部分在所述第二后电极上；第二窗口，该第二窗口在所述第二光吸收部分上；以及连接部分，该连接部分从所述第一窗口延伸，并且与所述第一光吸收部分的一个侧面接触，同时与所述第二光吸收部分分开，从而与所述第二后电极连接，其中，所述连接部分与所述第二后电极的侧面和上表面接触。
根据本实施例的一种太阳能电池装置的制造方法，该方法包括：在衬底上形成电极层；通过部分去除该电极层形成第一通孔；在所述电极层上形成光吸收层；通过部分去除所述光吸收层形成与第一通孔相邻的第二通孔；在所述光吸收层上形成窗口层；以及通过部分去除所述窗口层形成与所述第二通孔重叠的第三通孔。
有益效果
根据本公开的太阳能电池装置，第二通孔与第三通孔重叠。另外，第一通孔与第二通孔重叠，或者第一通孔与第二通孔紧邻。
用第一通孔使后电极彼此隔开，用第二通孔使相邻的电池彼此电连接，用第三通孔使相邻的窗口彼此隔开。
另外，第一通孔到第三通孔是光不能转换为电能的无源区。第一通孔和第二通孔彼此重叠或者彼此相邻，第二通孔和第三通孔彼此重叠。因此，根据本公开的太阳能电池装置可以减小无源区的面积。
根据本公开的太阳能电池装置包括连接部分，其从第一窗口延伸并且与第二后电极的侧面和上表面接触。
因此，可以增大该连接部分和第二后电极之间的接触面积和防止第一窗口和第二后电极之间发生短路。根据本公开的太阳能电池装置可以具有低电阻。
另外，可以增大第一后电极和第二后电极之间的距离，从而防止第一后电极和第二后电极之间发生短路。
根据本公开的太阳能电池装置可以具有提高的效率和低缺陷率。
此外，根据本公开的太阳能电池装置的制造方法，第三通孔形成为可以与第二通孔重叠。相似地，第一通孔与第二通孔重叠。
因此，根据本公开的太阳能电池装置的制造方法，不必要单独地图案化多个层来使电池彼此隔开。也就是，在第二通孔中填充形成窗口层的材料，并且去除仅仅包括所述材料而形成窗口层的层，以便形成第三通孔。
因此，根据本公开的太阳能电池装置的制造方法，通过去除包括单一类型材料的层可以形成第二通孔，从而利用激光可以有效地形成第三通孔。
附图说明
图1是示出根据实施例的太阳能电池装置的平面图；
图2是图1所示的“A”部分的放大图；
图3是图2沿B-B’线剖切的剖视图；
图4到图8是示出根据实施例的太阳能电池装置的制造方法的剖视图；
图9是示出根据实施例的太阳能电池装置的制造方法的剖视图；
图10是示出根据另一个实施例的太阳能电池装置的平面图；
图11是图10所示的“C”部分的放大图；
图12是图11沿D-D’线剖切的剖视图；
图13到图18是示出根据另一个实施例的太阳能电池装置的制造方法的剖视图；以及
图19是示出根据另一个实施例的太阳能电池装置的制造方法的剖视图。
具体实施方式
在所述实施例的描述中，可以理解当衬底、膜、电极、槽或层被称为在另一个衬底、另一个膜、另一个电极、另一个槽或另一层“上面”或“下面”时，其可以“直接”或“非直接”在其它衬底、膜、电极、槽或层上面，或者可以存在一个或多个中间层。参考附图已经描述了这些层的位置。为了方便或清楚可以放大、省略或示意附图中所示的每层的厚度和尺寸。另外，元件的尺寸不完全反映实际尺寸。
图1是示出根据实施例的太阳能电池装置的平面图，图2是图1所示的“A”部分的放大图，图3是图2沿B-B’线剖切的剖视图。
参考图1到图3，太阳能电池装置包括支撑衬底100、后电极层200、光吸收层310、缓冲层320、高阻缓冲层330、窗口层400和连接部分500。
支撑衬底100具有平板形状以支撑后电极层200、光吸收层310、窗口层400和连接部分500。
支撑衬底100可以包括绝缘物质。支撑衬底100可以包括塑料衬底或金属衬底。具体地，支撑衬底100可以包括钠钙玻璃衬底。支撑衬底100可以是透明的。支撑衬底100可以是刚性或挠性的。
后电极层200排列在支撑衬底100上。后电极层200是导电层。例如，后电极层200可以包括诸如钼的金属。
另外，后电极层200可以包括至少两层，所述层通过用相同的金属或不同的金属形成。
第一通孔TH1形成在后电极层200中。第一通孔TH1是露出支撑衬底100的上表面的开口区域。当俯视时，第一通孔TH1可以在一个方向上延伸。
第一通孔TH1可以具有大约30μm到大约60μm的宽度。
后电极层200通过第一通孔TH1被划分为多个后电极210，220...和200n。也就是，通过第一通孔TH1限定多个后电极210，220...和200n。
多个后电极210，220...和200n通过第一通孔TH1彼此分开。多个后电极210，220...和200n布置为条形图案。多个后电极210，220...和200n分别与电池对应。
相反，多个后电极210，220...和200n可以布置为矩阵的形式。在该情形中，当俯视时，第一通孔TH1可以具有晶格形状。
光吸收层310形成在后电极层200上。另外，包括在光吸收层310中的材料被填充在第一通孔TH1中。
光吸收层310可以包括I-III-VI族化合物。例如，光吸收层310可以包括Cu-In-Ga-Se(Cu(In，Ga)Se2；CIGS)晶体结构，Cu-In-Se晶体结构或Cu-Ga-Se晶体结构。
光吸收层310的能量带隙可以是大约1eV到大约1.8eV。
缓冲层320形成在光吸收层310上。缓冲层320包括CdS，并且能量带隙大约是2.2eV到2.4eV。
高阻缓冲层330形成在缓冲层320上。高阻缓冲层330包括不掺杂的i-ZnO。高阻缓冲层330的能量带隙大约是3.1eV到3.3eV。
第二通孔TH2形成在光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330中。也就是，第二通孔TH2穿过光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330形成。第二通孔TH2是使后电极层200的上表面露出的开口区域。
第二通孔TH2与第一通孔TH1相邻。也就是，第二通孔TH2形成在第一通孔TH1附近。第一通孔TH1和第二通孔TH2之间的距离大约为1μm到大约100μm。
第二通孔TH2可以具有大约100μm到大约200μm的宽度。
多个后电极210、220...和200n可以具有台阶部(step difference)。更具体地，部分去除与第二通孔TH2对应的多个后电极210、220...和200n，使得可以在多个后电极210、220...和200n中形成台阶部。
换句话说，后电极层200的厚度根据其位置可以变化。例如，后电极层200与第二通孔TH2对应的区域处的厚度可以比后电极层200在除了第二通孔TH2以外的区域处的厚度小。
窗口层400形成在高阻缓冲层330上。窗口层400是透明导电层。例如，窗口层400可以包括掺杂铝的ZnO(AZO)。
第三通孔TH3形成在窗口层400中。第三通孔TH3是露出后电极层200的上表面的开口区域。第三通孔TH3的宽度比第二通孔TH2的宽度小。例如，第三通孔TH3的宽度可以是大约50μm到大约100μm。
第三通孔TH3的位置与第二通孔TH2对应。具体地，第三通孔TH3与第二通孔TH2重叠。换句话说，当俯视时，第三通孔TH3可以与第二通孔TH2部分或完全重叠。
另外，第三通孔TH3的内侧的部分401与第二通孔TH2的内侧的部分301在同一平面上齐平。例如，第三通孔TH3的一个内侧面401与第二通孔TH2的一个内侧面301齐平。
窗口层400通过第三通孔TH3被划分为多个窗口410、420...和400n。也就是，通过第三通孔TH3限定多个窗口410、420...和400n。
多个窗口410、420...和400n的形状与多个后电极210、220...和200n的形状对应。具体地，多个窗口410、420...和400n可以按照条形图案布置。相反，多个窗口410、420...和400n可以按照矩阵的形式布置。
多个窗口410、420...和400n构成N型导电层，以将电子供应到光吸收层310。另外，多个窗口410、420...和400n可以具有电极的功能。
第三通孔TH3限定多个电池C1、C2...和Cn。更具体地，第二通孔TH2和第三通孔TH3限定电池C1、C2...和Cn。也就是，通过第二通孔TH2和第三通孔TH3将根据本实施例的太阳能电池装置划分为多个电池C1、C2...和Cn。
连接部分500位于第二通孔TH2中。该连接部分500从窗口层400向下延伸，并且与后电极层200直接接触。
因此，连接部分500将分别包括在相邻电池中的窗口与后电极连接起来。更具体地，连接部分500将包括在第一电池C1中的窗口410与包括在与第一电池C1相邻的第二电池C2中的后电极220连接起来。
连接部分500与多个窗口410、420...和400n一体形成。也就是，通过利用与窗口层400材料相同的材料形成连接部分500。
连接部分500与第二通孔TH2的一侧接触并且与第二通孔TH2的另一侧301分开。例如，连接部分500与包括在第一电池C1中的光吸收部分的侧面接触，并且与包括在第二电池C2中的光吸收部分的侧面分开。
第一通孔TH1到第三通孔TH3是光不能转换为电能的死区。也就是，第一通孔TH1到第三通孔TH3是无源区(non-active region，NAR)。
由于第三通孔TH3与第二通孔TH2重叠，因此可以减小无源区的面积。
具体地，第二通孔TH2的一个内侧面与第三通孔TH3的一个内侧面在同一平面上齐平。另外，第二通孔TH2的一个内侧面与第三通孔TH3的一个内侧面位于死区的外部区域处。也就是，第二通孔TH2和第三通孔TH3适当地被布置，以最小化所述死区。
因此，根据所述实施例的太阳能电池装置可以增加将光转换为电能的有源区的面积，从而可以提高电阳能电池装置的效率。
图4到图8是示出根据实施例的太阳能电池装置的制造方法的剖视图。参考以上对根据所述实施例的太阳能电池装置的描述进行以下描述。
参考图4，后电极层200形成在支撑衬底100上并且被图案化为形成第一通孔TH1。因此，多个后电极210、220...和200n形成在支撑衬底100上。利用激光对后电极层200进行图案化。
第一通孔TH1露出支撑衬底100的上表面，并且宽度为大约30μm到大约60μm。
另外，可以在支撑衬底100和后电极层200之间插置诸如扩散阻挡层(diffusion barrier)的附加层。在此情形中，第一通孔TH1露出该附加层的上表面。
参考图5，在后电极层200上顺序地形成光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330。
可以通过溅射过程或蒸发过程形成光吸收层310。
例如，同时或分别蒸发Cu，In，Ga和Se，以形成CIGS(Cu(In，Ga)Se2)光吸收层310，或在形成金属前体层之后进行硒化过程，以便形成光吸收层310。
根据硒化过程，通过执行利用Cu靶、In靶和Ga靶的溅射过程在后电极层200上形成金属前体层。
然后，通过硒化过程处理该金属前体层，由此形成CIGS光吸收层310。
另外，利用Cu靶、In靶和Ga靶的溅射过程和硒化过程可以同时进行。
此外，通过执行利用Cu靶和In靶或者Cu靶和Ga靶的溅射过程和硒化过程可以形成CIS光吸收层310或CIG光吸收层310。
然后，通过溅射过程在光吸收层310上沉积CdS，从而形成缓冲层320。
之后，通过溅射过程在缓冲层320上沉积ZnO，从而形成高阻缓冲层330。
参考图6，部分去除光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330，以形成第二通孔TH2。通过光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330形成第二通孔TH2。
第二通孔TH2与第一通孔TH1相邻。利用诸如尖头工具(tip)的机械设备或激光设备可以形成第二通孔TH2。
例如，通过宽度大约为40μm到大约180μm的尖头工具可以图案化光吸收层310。另外，通过具有波长为大约200nm到大约600nm的激光束可以形成第二通孔TH2。
此时，第二通孔TH2的宽度可以是大约100μm到大约200μm。另外，第二通孔TH2可以露出后电极层200的上表面的一部分。
参考图7，窗口层400形成在高阻缓冲层330上。此时，在第二通孔TH2中填充形成窗口层400的材料。
为了形成窗口层400，在高阻缓冲层330上沉积透明导电材料。第二通孔TH2完全由该透明导电材料填充。例如，透明导电材料包括掺杂铝的ZnO。
参考图8，部分去除窗口层400以形成第三通孔TH3。也就是，窗口层400被图案化，以限定窗口410、420...和400n与电池C1、C2...和Cn。
虽然形成第三通孔TH3，但是部分去除填充在第二通孔TH2中的透明导电材料。因此，后电极层200的上表面通过第三通孔TH3露出。
另外，从窗口层400延伸并且直接与后电极层200接触的连接部分500形成在第二通孔TH2中。
第三通孔TH3的一个内侧而与第二通孔TH2的一个内侧面齐平。
例如，可以部分去除窗口层400和填充在第二通孔TH2中的透明导电材料，使得第三通孔TH3的一个内侧面与第二通孔TH2的一个内侧面齐平。
相反，如图9所示，在形成第三通孔TH3时，可以去除窗口层400的一部分、光吸收层310、缓冲层320，以及高阻缓冲层330的一部分302。
第三通孔TH3部分或全部与第二通孔TH2重叠。利用诸如尖头工具的机械设备或激光设备可以形成第三通孔TH3。
例如，利用具有大约40μm到大约80μm的宽度的尖头工具可以图案化窗口层400。另外，通过波长为大约200nm到大约600nm的激光束可以形成第三通孔TH3。
具体地，通过仅仅去除透明导电材料可以形成第三通孔TH3。具体地，通过去除单一类型的材料可以形成第三通孔TH3。因此，通过激光可以容易地形成第三通孔TH3。也就是，用单一类型的激光形成第三通孔TH3，从而可以有效地去除窗口层400的一部分。
第三通孔TH3的宽度大约是50μm到大约100μm。
以此方式，仅仅去除单一类型的材料，以划分多个电池C1、C2...和Cn，而不用图案化多个层。
因此，根据所述实施例的太阳能电池装置的制造方法，可以有效地利用激光图案化过程，从而可以容易地制造太阳能电池装置。
另外，根据本实施例，由于第二通孔TH2部分或全部地与第三通孔TH3重叠，因此可以制造具有高效率的太阳能电池装置。
图10是示出根据另一个实施例的太阳能电池装置的平面图，图11是图10所示的“C”部分的放大图，以及图12是图11沿D-D’线剖切的剖视图。除了几个部分，根据另一个实施例的太阳能电池装置可以基本与根据前述实施例的太阳能电池装置相同。
参考图10到12，根据另一个实施例的太阳能电池装置包括支撑衬底100、后电极层200、光吸收层310、缓冲层320、高阻缓冲层330、窗口层400和连接部分500。
支撑衬底100具有平板形状以支撑后电极层200、光吸收层310、缓冲层320、高阻缓冲层330、窗口层400和连接部分500。
支撑衬底100可以包括绝缘物质。支撑衬底100可以包括塑料衬底或金属衬底。具体地，支撑衬底100可以包括钠钙玻璃衬底。支撑衬底100可以是透明的。支撑衬底100可以是刚性或挠性的。
后电极层200排列在支撑衬底100上。后电极层200是导电层。例如，后电极层200可以包括诸如钼的金属。
另外，后电极层200可以包括至少两层，所述层通过用相同的金属或不同的金属形成。
第一通孔TH1形成在后电极层200中。第一通孔TH1是露出支撑衬底100的上表面的开口区域。当俯视时，第一通孔TH1可以在一个方向上延伸。
第一通孔TH1可以具有大约80μm到大约200μm的宽度。
后电极层200通过第一通孔TH1被划分为多个后电极210、220...和200n。也就是，通过第一通孔TH1限定多个后电极210、220...和200n。图12仅仅示出了第一后电极210和第二后电极220。
多个后电极210、220...和200n通过第一通孔TH1彼此分开。多个后电极210、220...和200n布置为条形图案。
相反，多个后电极210、220...和200n可以布置为矩阵的形式。在该情形中，当俯视时，第一通孔TH1可以具有晶格形状。
多个后电极210、220...和200n可以具有台阶部。具体地，部分去除与第二通孔TH2对应的多个后电极210、220...和200n，使得可以在多个后电极210、220...和200n中形成台阶部。
换句话说，后电极层200的厚度根据其位置可以变化。例如，后电极层200与第二通孔TH2对应的区域处的厚度可以比后电极层200在除了第二通孔TH2以外的区域处的厚度小。
光吸收层310形成在后电极层200上。另外，包括在光吸收层310中的材料被填充在第一通孔TH1中。
光吸收层310可以包括I-III-VI族化合物。例如，光吸收层310可以包括Cu-In-Ga-Se(Cu(In，Ga)Se2；CIGS)晶体结构、Cu-In-Se晶体结构或Cu-Ga-Se晶体结构。
光吸收层310的能量带隙可以是大约1eV到大约1.8eV。
缓冲层320形成在光吸收层310上。缓冲层320包括CdS，并且能量带隙大约是2.2eV到2.4eV。
高阻缓冲层330形成在缓冲层320上。高阻缓冲层330包括不掺杂的i-ZnO。高阻缓冲层330的能量带隙大约是3.1eV到3.3eV。
第二通孔TH2形成在光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330中。也就是，第二通孔TH2穿过光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330形成。第二通孔TH2是使后电极层200的上表面露出的开口区域。
第二通孔TH2与第一通孔TH1重叠。也就是，当俯视时，第二通孔TH2与第一通孔TH1部分重叠。
第二通孔TH2可以具有大约80μm到大约200μm的宽度。
第二通孔TH2将光吸收层310划分为多个光吸收部分311、312...和310n。也就是，通过第二通孔TH2限定多个光吸收部分311、312...和310n。
相似地，第二通孔TH2将缓冲层320划分为多个缓冲部321、322...和320n，并且第二通孔TH2将高阻缓冲层330划分为多个高阻缓冲部331、332...和330n。
图12示出了第一光吸收部分311、第二光吸收部分312、第一缓冲部321、第二缓冲部322、第一高阻缓冲部331和第二高阻缓冲部332。
窗口层400形成在高阻缓冲层330上。窗口层400是透明导电层。另外，窗口层400的电阻比后电极层200的电阻高。例如，窗口层400的电阻比后电极层200的电阻高大约10到200倍。例如，窗口层400可以包括掺杂铝的ZnO(AZO)。
第三通孔TH3形成在窗口层400中。第三通孔TH3是露出后电极层200的上表面的开口区域。第三通孔TH3的宽度比第二通孔TH2的宽度小。例如，第三通孔TH3的宽度可以是大约40μm到大约100μm。
第三通孔TH3的位置与第二通孔TH2对应。具体地，第三通孔TH3与第二通孔TH2重叠。换句话说，当俯视时，第三通孔TH3可以与第二通孔TH2部分或完全重叠。
另外，第三通孔TH3与第一通孔TH1可以不重叠。
此外，第三通孔TH3的内侧面的一部分与第二通孔TH2的内侧面的一部分在同一平面上齐平。例如，第三通孔TH3的一个内侧面401与第二通孔TH2的一个内侧面301齐平。
窗口层400通过第三通孔TH3被划分为多个窗口410、420...和400n。也就是，通过第三通孔TH3限定多个窗口410、420...和400n。
多个窗口410、420...和400n的形状与多个后电极210、220...和200n的形状对应。具体地，多个窗口410、420...和400n布置为条形图案。相反，窗口410、420...和400n可以按照矩阵的形式布置。
第三通孔TH3限定多个电池C1、C2...和Cn。具体地，第二通孔TH2和第三通孔TH3限定多个电池C1、C2...和Cn。也就是，通过第二通孔TH2和第三通孔TH3将根据本实施例的太阳能电池装置划分为多个电池C1、C2...和Cn。
换句话说，根据该实施例的太阳能电池装置包括多个电池C1、C2...和Cn。例如，根据该实施例的太阳能电池装置包括形成在支撑衬底100上的第一电池C1和第二电池C2。
第一电池C1可以包括第一后电极210、第一光吸收部分311、第一缓冲部321、第一高阻缓冲部331和第一窗口410。
第一后电极210设置在支撑衬底100上，第一光吸收部分311、第一缓冲部321、第一高阻缓冲部331和第一窗口410顺序地叠放在第一后电极210上。
具体地，第一后电极210面对第一窗口410，同时在它们之间插置第一光吸收部分311。
虽然图中未示出，但是第一光吸收部分311和第一窗口410可以遮盖第一后电极210，使得可以部分地露出第一后电极210的上表面。
第二电池C2设置在支撑衬底100上，与第一电池C1相邻。第二电池C2可以包括第二后电极220、第二光吸收部分312、第二缓冲部322、第二高阻缓冲部332和第二窗口420。
第二后电极220设置在支撑衬底100上，同时与第一后电极210分开。第二光吸收部分312设置在第二后电极220上，同时与第一光吸收部分311分开。第二窗口420设置在第二高阻缓冲部332上，同时与第一窗口410分开。
第二光吸收部分312和第二窗口420可以遮盖第二后电极220，使得可以部分地露出第二后电极220的上表面。
连接部分500位于第一通孔TH1和第二通孔TH2中。具体地，连接部分500的一部分位于第一通孔TH1中。也就是，连接部分500的该部分位于第一后电极210和第二后电极220之间。
连接部分500从窗口层400向下延伸，并且与后电极层200直接接触。例如，连接部分500从第一窗口410向下延伸，并且与第二后电极层220直接接触。
因此，连接部分500将分别包括在相邻电池中的窗口与后电极连接起来。具体地，连接部分500将第一窗口410与第二后电极220连接起来。
连接部分500与多个窗口410、420...和400n一体形成。也就是，通过利用与窗口层400的材料相同的材料形成连接部分500。
连接部分500与第二通孔TH2的一侧接触并且与第二通孔TH2的另一侧301分开。例如，连接部分500与包括在第一电池C1中的光吸收部分的侧面接触，并且与包括在第二电池C2中的光吸收部分的侧面分开。
另外，连接部分500与多个后电极210、220...和200n的侧面和上表面接触。例如，如图12所示，连接部分500与第一后电极210的侧面和上表面接触。也就是，连接部分500与第一通孔TH1的一个内侧面接触。
第一通孔TH1到第三通孔TH3是光不能转换为电能的死区。也就是，第一通孔TH1到第三通孔TH3是无源区(NAR)。
由于第二通孔TH2与第一通孔TH1部分重叠，第三通孔TH3与第二通孔TH2重叠，因此可以减小无源区的面积。
因此，根据本实施例的电阳能电池装置可以增加将光转换为电能的有源区的面积，从而可以提高电阳能电池装置的效率。
另外，由于连接部分500与多个后电极210、220...和200n的侧面和上表面接触，因此与连接部分仅仅与后电极的上表面接触的太阳能电池装置相比，根据本实施例的太阳能电池装置可以具有优异的连接特性。
因此，根据本实施例的太阳能电池装置可以防止连接部分500和多个后电极210、220...和200n之间的短路，同时降低接触电阻。
因此，根据本实施例的太阳能电池装置可以具有提高的效率和低的次品率。
另外，由于第一通孔TH1与第二通孔TH2重叠，因此可以增加第一通孔TH1的宽度和两个相邻后电极210和220之间的距离。
因此，根据本实施例的太阳能电池装置可以防止连接部分500和多个后电极210、220...和200n之间的短路。
图13到图18是示出根据另一个实施例的太阳能电池装置的制造方法的剖视图。参考根据另一个实施例的太阳能电池装置的描述进行以下描述。
参考图13，后电极层200形成在支撑衬底100上并且被图案化以形成第一通孔TH1。因此，多个后电极210、220...和200n形成在支撑衬底100上。利用激光对后电极层200进行图案化。
第一通孔TH1露出支撑衬底100的上表面，并且宽度为大约80μm到大约200μm。
另外，可以在支撑衬底100和后电极层200之间插置诸如扩散阻挡层的附加层。在此情形中，第一通孔TH1露出该附加层的上表面。
参考图14，在后电极层200上顺序地形成光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330。
可以通过溅射过程或蒸发过程形成光吸收层310。
例如，同时或分别蒸发Cu，In，Ga和Se，以形成CIGS(Cu(In，Ga)Se2)光吸收层310，或在形成金属前体层之后进行硒化过程，以便形成光吸收层310。
根据硒化过程，通过执行利用Cu靶、In靶和Ga靶的溅射过程在后电极层200上形成金属前体层。
然后，通过硒化过程处理该金属前体层，由此形成CIGS光吸收层310。
另外，利用Cu靶、In靶和Ga靶的溅射过程和硒化过程可以同时进行。
此外，通过执行利用Cu靶和In靶或者Cu靶和Ga靶的溅射过程和硒化过程可以形成CIS光吸收层310或CIG光吸收层310。
然后，通过溅射过程在光吸收层310上沉积CdS，从而形成缓冲层320。
之后，通过溅射过程在缓冲层320上沉积ZnO，从而形成高阻缓冲层330。
参考图15和16，部分去除光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330，以形成第二通孔TH2。通过光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330形成第二通孔TH2。
第二通孔TH2与第一通孔TH1重叠。利用诸如尖头工具的机械设备或激光设备可以形成第二通孔TH2。
例如，通过宽度大约为40μm到大约180μm的尖头工具可以图案化光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330。另外，通过波长为大约200nm到大约600nm的激光束可以形成第二通孔TH2。
此时，第二通孔TH2的宽度可以是大约100μm到大约200μm。另外，第二通孔TH2可以露出后电极层200的上表面的一部分。通过如下执行两次溅射过程可以形成第二通孔TH2。
首先，部分去除光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330，使得I-III-VI族化合物可以保留在第一通孔TH1中。然后，去除填充在第一通孔TH1中的I-III-VI族化合物。利用机械设备或激光设备可以进行以上过程。
此时，去除了后电极层200的一部分，从而在后电极210、220...和200n之中出现台阶部。
另外，当利用机械设备刻划光吸收层310、缓冲层320和高阻缓冲层330时，在多个后电极210、220...和200n上可以形成细小的凹凸图案。具体地，由于利用尖头工具部分地去除了多个后电极210、220...和200n，因而形成该细小的凹凸图案。
相反，可以通过一个过程形成第二通孔TH2。也就是，通过一个刻划过程或一个激光辐射过程可以去除填充在第一通孔TH1中的I-III-VI族化合物。
在通过一个过程形成第二通孔TH2时，部分地去除了后电极层200。也就是，在后电极210、220...和200n之中出现台阶部。另外，在后电极210、220...和200n上可以形成细小的凹凸图案。
参考图17，窗口层400形成在高阻缓冲层330上。此时，在第一通孔TH1和第二通孔TH2中填充形成窗口层400的材料。
为了形成窗口层400，在高阻缓冲层330上沉积透明导电材料。第二通孔TH2完全由该透明导电材料填充。例如，透明导电材料包括掺杂铝的ZnO。
参考图18，部分去除窗口层400以形成第三通孔TH3。也就是，窗口层400被图案化，以限定多个窗口410、420...和400n与多个电池C1、C2...和Cn。
在形成第三通孔TH3时，部分去除填充在第二通孔TH2中的透明导电材料。因此，后电极层200的上表面通过第三通孔TH3露出。
另外，从窗口层400延伸并且直接与后电极层200接触的连接部分500形成在第一通孔TH1和第二通孔TH2中。因此，也就是，连接部分500与多个窗口410、420...和400n的侧面和上表面接触。
第三通孔TH3的一个内侧面与第二通孔TH2的一个内侧面齐平。
例如，可以部分去除窗口层400和填充在第二通孔TH2中的透明导电材料，使得第三通孔TH3的一个内侧面与第二通孔TH2的一个内侧面齐平。
相反，如图19所示，在形成第三通孔TH3时，可以去除窗口层400的一部分、光吸收层310、缓冲层320，以及高阻缓冲层330的一部分302。
第三通孔TH3部分或全部与第二通孔TH2重叠。利用诸如尖头工具的机械设备或激光设备可以形成第三通孔TH3。
例如，利用具有大约30μm到大约80μm的宽度的尖头工具可以图案化光吸收层310。另外，通过波长为大约200nm到大约600nm的激光束可以形成第三通孔TH3。
特别地，通过仅仅去除透明导电材料可以形成第三通孔TH3。具体地，通过去除单一类型的材料可以形成第三通孔TH3。因此，通过激光可以容易地形成第三通孔TH3。也就是，用单一类型的激光形成第三通孔TH3，从而可以有效地去除窗口层400的一部分。
第三通孔TH3的宽度大约是40μm到大约100μm。
以此方式，仅仅去除单一型材料，以划分多个电池C1、C2...和Cn，而不用图案化多个层。
因此，根据本实施例的太阳能电池装置的制造方法，可以有效地利用激光图案化过程，从而可以容易地制造太阳能电池装置。
另外，根据本实施例，由于第二通孔TH2部分或全部地与第三通孔TH3重叠，因此可以制造具有高效率的太阳能电池装置。
另外，由于在多个后电极210、220...和200n上形成细小的凹凸图案，可以提高多个后电极210、220...和200n和多个窗口410、420...和400n之间的接触特性。因此，可以减小多个后电极210、220...和200n和连接部分500之间的接触电阻，并且根据本实施例的太阳能电池装置可以防止多个电池C1、C2...和Cn之间的短路。
对本说明书中的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用表示参考该实施例进行描述的特定特征、结构、或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。本说明书中各处所述的这些短语不都指相同的实施例。此外，当参照任意一个实施例描述特定特征、结构、或特性时，可以认为本领域技术人员会将这些特征、结构、或特性应用于其它实施例。
虽然参考其多个说明性实施例描述了实施例，但是可以理解，本领域技术人员可以在本公开的原理的精神和范围内推导出很多其它改进和实施例。更具体地，各种变型和改进可以是针对本公开、附图和所附权利要求的范围内的主要组合布置的组成元件和/或布置。除了针对组成元件和/或布置的变型和改进，对本领域技术人员而言，替代使用也是显而易见的。

Claims (19)

1.一种太阳能电池装置，包括：
衬底；
电极层，该电极层在所述衬底上并且具有第一通孔；
光吸收层，该光吸收层在所述电极层上并且具有第二通孔；以及
窗口层，该窗口层在所述光吸收层上并且具有与第二通孔重叠的第三通孔。
2.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第二通孔的一个内侧面与所述第三通孔的一个内侧面在同一平面上齐平。
3.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第三通孔与所述第二通孔完全重叠。
4.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第二通孔的宽度比所述第三通孔的宽度大。
5.如权利要求1所述的太阳能电池装置，还包括连接部分，该连接部分设置在所述第二通孔中并且从所述窗口层延伸，从而与所述电极层连接，其中，该连接部分直接与所述第二通孔的一个内侧面接触，而与所述第二通孔的其它内侧面分开。
6.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第一通孔与所述第二通孔重叠。
7.如权利要求6所述的太阳能电池装置，还包括从所述窗口层延伸的连接部分，并且该连接部分设置在第一通孔和第二通孔中。
8.如权利要求6所述的太阳能电池装置，其中，在与所述第二通孔对应的区域处的所述电极层的厚度比在除了所述第二通孔以外的区域处的所述电极层的厚度小。
9.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第一通孔与所述第二通孔相邻。
10.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其中，所述第一通孔与所述第二通孔重叠。
11.一种太阳能电池装置，包括：
衬底；
第一后电极和第二后电极，该第一后电极和第二后电极在所述衬底上并且彼此分开；
第一光吸收部分，该第一光吸收部分在所述第一后电极上；
第一窗口，该第一窗口在所述第一光吸收部分上；
第二光吸收部分，该第二光吸收部分在所述第二后电极上；
第二窗口，该第二窗口在所述第二光吸收部分上；以及
连接部分，该连接部分从所述第一窗口延伸，并且与所述第一光吸收部分的一个侧面接触，同时与所述第二光吸收部分分开，从而与所述第二后电极连接，
其中，所述连接部分与所述第二后电极的侧面和上表面接触。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第二后电极具有台阶部。
13.一种太阳能电池装置的制造方法，该方法包括：
在衬底上形成电极层；
通过部分去除该电极层形成第一通孔；
在所述电极层上形成光吸收层；
通过部分去除所述光吸收层形成与所述第一通孔相邻的第二通孔；
在所述光吸收层上形成窗口层；以及
通过部分去除所述窗口层形成与所述第二通孔重叠的第三通孔。
14.如权利要求13所述的方法，其中，当形成所述窗口层时，在所述第二通孔中填充导电材料，并且当形成所述第三通孔时，部分去除所述导电材料。
15.如权利要求13所述的方法，其中，当形成所述第三通孔时，部分去除所述光吸收层。
16.如权利要求13所述的方法，其中，所述第二通孔与所述第一通孔部分重叠。
17.如权利要求16所述的方法，其中，当形成所述光吸收层时，在所述第一通孔中填充半导体材料，并且当形成所述第二通孔时，部分去除填充在所述第一通孔中的半导体材料。
18.如权利要求17所述的方法，其中，形成所述第二通孔包括部分去除所述光吸收层和部分去除填充在所述第一通孔中的半导体材料。
19.如权利要求16所述的方法，其中，当形成所述第二通孔时，部分去除所述电极层，从而在所述电极层中形成台阶部。
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