CN102484156A - 太阳能电池设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种太阳能电池设备及其制造方法。所述太阳能电池设备包括：衬底、后电极层、光吸收层和前电极层。所述后电极层在所述衬底上。所述光吸收层在所述后电极层上。所述前电极层在所述光吸收层上。所述后电极层设置有凹槽。限定所述凹槽的所述后电极层的内表面相对于所述衬底的上表面倾斜。

Description

太阳能电池设备及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池设备及该太阳能电池设备的制造方法。
背景技术
近来能量需求的增长已促进了用于将太阳能转化为电能的太阳能电池的发展。
具体地，铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池是常见的，该太阳能电池是具有衬底结构的pn异质结器件，所述pn异质结器件具有由玻璃衬底构成的衬底结构、金属后电极层、p型CIGS的光吸收层、高阻缓冲层以及n型窗口层。
在此情形中，图案化光吸收层，以使电极彼此连接，并且图案化缓冲层和光吸收层，以形成单位电池。
为此，应该将真空状态改变为大气压状态。此外，通过机械图案化过程可能使各个层裂开，或者通过激光图案化过程会使与图案相邻的层形成毛边，这降低了太阳能电池的电特性。
发明内容
技术问题
本发明提供一种太阳能电池设备和制造该太阳能电池设备的方法，其降低了过程时间并防止各层变形。
技术方案
在一个实施例中，一种太阳能电池设备包括：衬底；在所述衬底上的后电极层；在所述后电极层上的光吸收层；以及在所述光吸收层上的前电极层，其中，所述后电极层设置有凹槽，并且限定所述凹槽的所述后电极层的内表面相对于所述衬底的上表面倾斜。
在另一实施例中，一种太阳能电池设备包括：衬底；在所述衬底上的后电极层；在所述后电极层上的光吸收层；以及在所述光吸收层上的前电极层，其中，所述光吸收层设置有凹槽，并且限定所述凹槽的所述光吸收层的内表面相对于所述衬底的上表面倾斜。
在另一实施例中，一种太阳能电池设备的制造方法包括：在衬底上形成后电极层；在所述后电极层上形成光吸收层；以及在所述光吸收层上形成前电极层，其中，在形成所述后电极层、所述光吸收层或所述前电极层时，将掩膜放置于所述衬底上，然后沉积用于形成所述后电极层、所述光吸收层或所述前电极层的原料。
有益效果
根据本发明，通过利用掩膜同时执行沉积过程和图案化过程来形成后电极层、光吸收层和前电极层。不需要诸如激光图案化或机械划线的额外过程。
因此后电极层、光吸收层和前电极层都可以在真空中形成，减少了过程时间。
此外，当形成后电极层、光吸收层和前电极层时，在图案化过程中使用掩膜，因此可以保护后电极层、光吸收层和前电极层不受机械冲击影响。就是说，可以防止后电极层、光吸收层和前电极层因诸如机械划线的过程而裂开。
此外，由于可以比机械图案化过程更精确地执行所述图案化过程，因此可以减小非有源区NAA，由此提高太阳能电池设备的效率。
此外，由于限定凹槽的光吸收层的内表面是倾斜的，因此用于形成前电极层的材料可以有效地沉积在所述内表面上，由此形成接触图案。
此外，限定凹槽的光吸收层的内表面可以通过圆形部分与光吸收层的上表面连接。因此，可以防止接触图案和前电极层之间的断裂。
附图说明
图1至9是图示根据第一实施例的太阳能电池设备制造方法的剖视图；
图2是图示用于形成后电极层的掩膜的平面图；
图3是图示使用图2的掩膜形成的后电极层的平面图；
图10至17是图示根据第二实施例的太阳能电池制造方法的剖视图；
图13是图示根据第二实施例的第一掩膜的平面图；
图17是图示根据第二实施例的第二掩膜的平面图。
具体实施方式
在实施例的描述中，应该理解，当衬底、层、膜、或电极被表述为在其它衬底、层、膜、或电极“上”或“下”时，术语“上”或“下”既包括“直接地”也包括“间接地”的意思。此外，基于附图确定每个组件的“上”和“下”。另外，为了进一步理解本公开，可以夸大元件的尺寸和元件间的相对尺寸。
图1和图4至9是图示根据第一实施例的太阳能电池设备制造方法的剖视图。图2是图示用于形成后电极层的掩膜的平面图。图3是图示使用图2的掩膜形成的后电极层的平面图。
参照图1和3，制备衬底100，并在衬底100上形成后电极层200。
衬底100由玻璃形成，或者可以由诸如氧化铝的陶瓷、不锈钢、钛或聚合物形成。用于形成衬底100的玻璃可以是钠钙玻璃，并且用于形成衬底100的聚合物可以是聚酰亚胺。衬底100可以是刚性或挠性的。
掩膜10被放置在衬底100上，以形成后电极层200。
掩膜10用于在衬底100上选择性地沉积材料，由此形成后电极层200。参照图2，掩膜10可以包括四边形框架11和固定到该四边形框架11的多条金属线12。金属线12沿第一方向延伸，并且彼此平行。将金属线12的两端都固定到四边形框架11，并且拉紧金属线12。
掩膜10包括多个透射区TA和多个阻挡区BA。透射区TA位于多条金属线12之间，阻挡区BA与金属线12相对应。
就是说，通过掩膜10的透过区TA将材料沉积在衬底100上，以形成后电极层200。掩膜10的阻挡区BA阻挡用于形成后电极层200的材料。
例如，用于形成后电极层200的材料可以是诸如金属的导体。例如，可以通过利用钼(Mo)靶的溅射过程形成后电极层200。
Mo具有高电导率、与光吸收层的欧姆接触特性和在Se气氛中的高温稳定性。
掩膜10仅在与后电极层200相对应的区域开口。就是说，掩膜10可以仅覆盖划分后电极层200的区域。
因此，在后电极层200中形成第一贯穿凹槽201，以与金属线12相对应。第一贯穿凹槽201露出衬底的上表面。第一贯穿凹槽201沿第一方向延伸。第一贯穿凹槽201将后电极层200划分为多个后电极210。
限定第一贯穿凹槽201的后电极层200的内表面相对于衬底100的上表面倾斜。第一贯穿凹槽201的上部宽度大于第一贯穿凹槽201的下部宽度。第一贯穿凹槽201的下部宽度可以在约50μm至约100μm的范围内。
后电极210具有倾斜的侧壁。例如，后电极210可以具有梯形横截面。就是说，后电极210可以具有上部宽度W1，该上部宽度W1小于与衬底100接触的下部宽度W2。
根据掩膜10的安装高度可以控制后电极210的侧壁的倾角。图4和5示出控制后电极210的侧壁倾角的方法。
参照图4，掩膜10与衬底100相隔第一距离D1，然后，用靶50进行沉积过程。参照图5，掩膜10与衬底100相隔第二距离D2，然后，用靶50进行沉积过程。
由于第二距离D2大于第一距离D1，因此，利用第二距离D2形成的第二角θ2大于利用第一距离D1形成的第一角θ1。
就是说，由于阴影效应，利用第二距离D2形成的后电极212的倾角大于利用第一距离D1形成的后电极211的倾角。
因此，通过控制掩膜10和衬底100之间的距离可以控制衬底100和限定第一贯穿凹槽201的内表面之间的倾角θ。因此，当掩膜10和衬底100之间的距离D增加时，倾角θ增加。
衬底100的上表面和限定第一贯穿凹槽201的内表面之间的角，即倾角θ，可以在约91°至约170°的范围内。更详细地，倾角θ是衬底100的上表面和限定第一贯穿凹槽201的内表面的基本延伸方向之间的角，并且可以在约100°至约120°的范围内。
如上所述，第一贯穿凹槽201露出衬底100的上表面，并且使后电极210彼此分开。因此，不需要分开后电极210以形成后电极层200的非真空式图案化过程。因此，不需要执行诸如激光划线过程的非真空式图案化过程以分开后电极210的等待时间。
此外，由于可以在真空中直接执行光吸收层形成过程，因此可以降低过程时间。此外，由于形成图案不需要使用激光，因此可以防止后电极210形成毛边。就是说，在不需要强制移除后电极层200的一部分情况下形成后电极210。因此，可以防止由图案化过程导致的后电极210局部产生毛边和后电极210劣化。结果，提高后电极层200和衬底100之间的粘附特性。
掩膜10可以由金属和用于形成后电极层200的材料形成。例如，金属线12可以由钼形成。
尽管未示出，后电极层200可以由至少一层构成。当后电极层200由多层构成时，所述层可以由不同材料形成。
可以将后电极层200设置为如图3所示的条状，或者与太阳能电池的形状相对应的矩阵形状。
然而，后电极层200的形状不限于此。
参照图6，光吸收层300和缓冲层400形成在后电极层200上。
光吸收层300包括基于Ib-IIIb-VIb的化合物。更详细地，光吸收层300包括基于铜铟镓硒(Cu(In，Ga)Se2；基于CIGS)的化合物。
或者，光吸收层300可以包括基于铜铟硒(CuInSe2；基于CIS)的化合物或基于铜镓硒(CuGaSe2；基于CGS)的化合物。
例如，采用铜靶、铟靶和镓靶可以在后电极层200上形成基于CIG的金属前驱膜，以形成光吸收层300.
之后，基于CIG的金属前驱膜通过硒化过程与硒(Se)反应，以形成基于CIGS的光吸收层作为光吸收层300。
在形成基于CIG的金属前驱膜的过程和硒化过程期间，来自衬底100的碱成分通过后电极层200扩散到基于CIG的金属前驱膜和光吸收层300中。该碱成分提高光吸收层300的粒度和结晶度。
或者，光吸收层300可以通过共蒸发法由铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)和硒(Se)形成。
光吸收层300接收光并将光转化为电能。光吸收层300通过光电效应产生光电动势。
用于形成光吸收层300的材料填充第一贯穿凹槽201。
缓冲层400可以由至少一层构成，其可以在形成有光吸收层300的衬底100上由硫化镉(CdS)、ITO、ZnO、i-ZnO及其结合中的一种形成。
缓冲层400是n型半导体层，光吸收层300是p型半导体层。因此，光吸收层300和缓冲层400形成pn结。
缓冲层400被放置在光吸收层300和稍后形成的前电极之间。
就是说，由于光吸收层300和前电极在晶格常数和能带隙方面有很大不同，因此可以在光吸收层300和前电极之间插置带隙在光吸收层300和前电极的带隙之间的缓冲层400，以提高结合效率。
尽管在光吸收层300上形成单个层作为缓冲层400，但是可以设置多个缓冲层400。
然后，参照图7，形成穿过光吸收层300和缓冲层400的第二贯穿凹槽310。
可以采用机械方法形成第二贯穿凹槽310，以部分地露出后电极层200。
然后，参照图8，在缓冲层400上形成透明导电材料，以形成前电极层500和多条连接线700。
此时，透明导电材料填充接触图案310，由此形成连接线700。
后电极层200通过连接线700与前电极层500电连接。
前电极层500通过溅射过程由掺杂铝的氧化锌形成在衬底100上。
由于前电极层500(作为与光吸收层300形成pn结的窗口层)被用作太阳能电池前表面上的透明电极，因而前电极层500由具有高透光率和电导率的氧化锌(ZnO)形成。
此时，氧化锌可以掺杂有铝以形成具有低电阻的电极。
通过利用ZnO靶的射频(RF)溅射法、利用Zn靶的反应溅射法、或金属有机化学气相沉积法，可以沉积氧化锌薄膜，作为前电极层500。
或者，可以使用在氧化锌薄膜上沉积有具有良好光电特性的氧化铟锡(ITO)薄膜的双层结构。
然后，参照图9，形成穿过光吸收层300、缓冲层400和前电极层500的隔离图案320。
利用机械方法局部露出后电极层200可以形成隔离图案320。
隔离图案320可以划分缓冲层400和前电极层500，并使电池彼此隔离。
通过隔离图案320，前电极层500、缓冲层400和光吸收层300可以放置为条状或矩阵形状。
隔离图案320的形状不限于上述形状。
隔离图案320限定电池C1和C2，电池C1和C2包括后电极层200、光吸收层300、缓冲层400和前电极层500。
电池C1和C2可以通过连接线700彼此连接。就是说，后电极层200的和第一电池相对应的部分通过连接线700与前电极层500的和邻近第一电池的第二电池相对应的部分电连接。
如图9所示，根据本实施例的太阳能电池设备包括衬底100、后电极层200、光吸收层300和前电极层500。
后电极层210可以在衬底100上彼此隔开。光吸收层300可以部分包括在后电极层200上用于连接电极的接触图案310和用于形成单位电池的隔离图案320。
前电极层500放置在光吸收层300上，并且被隔离图案320划分。
前电极层500填充接触图案310，以与后电极层200电连接，后电极210的侧壁可以倾斜。
如上所述，由于制造太阳能电池的全部过程都在真空中执行，而没有用于图案化后电极层200的等待过程，因此降低了过程时间。
此外，利用掩膜10形成后电极层200，由此防止由利用激光的图案化过程导致的毛边。此外，由于可以更精确地执行图案化过程，因此可以减小非有源区NAA，从而提高太阳能电池设备的光学效率。
就是说，根据本实施例，在真空中利用掩膜10分开后电极210。因此，不需要用于图案化后电极层200的非真空式过程。
因此，可以减少过程时间，并且可以保护后电极层200不受机械或热冲击影响。
图10至12以及14至16是图示根据第二实施例的太阳能电池制造方法的剖视图。本实施例可以参考前述实施例。就是说，除了改进部分外，前述实施例可以大体结合到本实施例中。
首先，参照图10，在衬底100上形成预备后电极层202。
衬底100由玻璃形成，或者可以由诸如氧化铝的陶瓷、不锈钢、钛或聚合物形成。用于形成衬底100的玻璃可以是钠钙玻璃，并且用于形成衬底100的聚合物可以是聚酰亚胺。衬底100可以是刚性或挠性的。
预备后电极层202由诸如金属的导体形成。例如，可以通过利用钼(Mo)靶的溅射过程形成预备后电极层202。Mo具有高电导率、与光吸收层的欧姆接触特性和在Se气氛中的高温稳定性。尽管未示出，但是预备后电极层202可以由至少一层构成。当预备后电极层202由多层构成时，所述层可以由不同材料形成。
然后，参照图11，图案化预备后电极层202以形成后电极层200。后电极层200可以通过第一贯穿凹槽201露出衬底100。
可以将后电极层200设置为条状，或者与太阳能电池的形状相对应的矩阵形状。然而，后电极层200的形状不限于此。
与前述实施例类似，可以通过利用掩膜10沉积钼来形成后电极层200。就是说，可以通过掩膜图案化过程形成后电极层200，而不使用激光图案化过程。
下面，参照图12，在后电极层200上形成光吸收层300和缓冲层400.
为此，在后电极层200上放置第一掩膜20。第一掩膜20用于在后电极层200上选择性地沉积材料，由此形成光吸收层300。第一掩膜20用于在后电极层200上选择性地沉积材料，由此形成缓冲层400。
参照图13，第一掩膜20可以包括第一四边形框架21、固定到第一四边形框架21的多条第一金属线22、以及固定到第一四边形框架21的多条第二金属线23。第一金属线22和第二金属线23沿第一方向延伸并且彼此平行。将第一金属线22和第二金属线23的两端都固定到第一四边形框架21，并且拉紧第一金属线22和第二金属线23。
成对放置多条第一金属线22和多条第二金属线23。就是说，多条第一金属线22分别与多条第二金属线23相邻。
第一掩膜20包括多个透过区TA和多个阻挡区BA。透过区TA放置在第一金属线22和第二金属线23之间，阻挡区BA被放置为与第一金属线22和第二金属线23相对应。
就是说，材料通过第一掩膜20的透过区TA沉积在后电极层200上，以形成光吸收层300。此外，材料通过第一掩膜20的透过区TA沉积在光吸收层300上，以形成缓冲层400。此外，第一掩膜20的阻挡区BA阻挡用于形成光吸收层300和缓冲层400的材料。
光吸收层300包括基于Ib-IIIb-VIb的化合物。更详细地，光吸收层300包括基于铜铟镓硒(Cu(In，Ga)Se2；基于CIGS)的化合物。
或者，光吸收层300可以包括基于铜铟硒(CuInSe2；基于CIS)的化合物或基于铜镓硒(CuGaSe2；基于CGS)的化合物。
例如，采用铜靶、铟靶和镓靶可以在后电极层200上形成基于CIG的金属前驱膜，以形成光吸收层300。
之后，基于CIG的金属前驱膜通过硒化过程与硒(Se)反应，以形成基于CIGS的光吸收层作为光吸收层300。
在形成基于CIG的金属前驱膜的过程和硒化过程期间，来自衬底100的碱成分通过后电极层200扩散到基于CIG的金属前驱膜和光吸收层300中。该碱成分提高光吸收层300的粒度和结晶度。
或者，光吸收层300可以通过共蒸发法由铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)和硒(Se)形成。
光吸收层300接收光并将光转化为电能。光吸收层300通过光电效应产生光电动势。
缓冲层400可以由至少一层构成，其可以在形成有光吸收层300的衬底100上由硫化镉(CdS)、ITO、ZnO、i-ZnO及其结合中的一种形成。
缓冲层400是n型半导体层，光吸收层300是p型半导体层。因此，光吸收层300和缓冲层400形成pn结。
缓冲层400被放置在光吸收层300和稍后形成的前电极层500之间。就是说，由于光吸收层300和前电极层500在晶格常数和能带隙方面有很大不同，因此在光吸收层300和前电极层500之间插置带隙在光吸收层300和前电极层500的带隙之间的缓冲层400，以提高结合效率。
尽管在光吸收层300上形成单个层作为缓冲层400，但是可以设置多个缓冲层400。
此时，利用第一掩膜20形成光吸收层300和缓冲层400。因此，在光吸收层300和缓冲层400中形成第二贯穿凹槽310和第三贯穿凹槽320。第二贯穿凹槽310和第三贯穿凹槽320穿过光吸收层300和缓冲层400。
就是说，在形成有后电极层200的衬底100上执行诸如通过第一掩膜20的溅射的沉积过程。因此，在与第一金属线22相对应的区域中形成第二贯穿凹槽310。此外，在与第二金属线23相对应的区域中形成第三贯穿凹槽320。
第二贯穿凹槽310和第三贯穿凹槽320露出后电极层200。限定第二贯穿凹槽310和第三贯穿凹槽320的光吸收层300和缓冲层400的内表面倾斜。因此，第二贯穿凹槽310的上部宽度W3可以大于其下部宽度W4。此外，第三贯穿凹槽320的上部宽度可以大于其下部宽度。
以与第一实施例相同的方式，可以通过根据第一掩膜20安装高度的阴影效应控制限定第二贯穿凹槽310和第三贯穿凹槽320的内表面的倾角。
图14和图15图示了控制限定第二贯穿凹槽310的内表面的倾角的方法。
参照图14，第一掩膜20与后电极层200隔开第三距离D3，然后，用靶50执行沉积过程。参照图15，第一掩膜10与后电极层200隔开第四距离D4，然后，用靶50执行沉积过程。
由于第四距离D4大于第三距离D3，因此用第四距离D4形成的第四角θ4大于第三距离D3形成的第三角θ3。
就是说，由于阴影效应，用第四距离D4形成的限定第二贯穿凹槽310的内表面的倾角大于用第三距离D3形成的限定第二贯穿凹槽310的内表面的倾角。
因此，通过控制第一掩膜20和后电极层200之间的距离可以控制后电极层200和形成在第二贯穿凹槽310中的连接线700之间的接触角θ。因此，当第一掩膜20和后电极层200之间的距离D增加时，倾角θ会增加。
第三角θ3和第四角θ4是后电极层200的上表面和限定第二贯穿凹槽310的内表面之间的角。更详细地，第三角θ3和第四角θ4是衬底100的上表面和限定第二贯穿凹槽310的内表面之间的角。就是说，后电极层200的上表面大体平行于衬底100的上表面。
在后电极层200的上表面和限定第二贯穿凹槽310的内表面之间的第一倾角(也由θ表示)可以在约91°至约170°的范围内。更详细地，第一倾角θ可以在约91°至约120°的范围内。
此外，在后电极层200的上表面和限定第三贯穿凹槽320的内表面之间的第二倾角可以在约91°至约170°的范围内。更详细地，第二倾角可以在约91°至约120°的范围内。
下面，参照图16，在缓冲层400上形成透明导电材料，以形成前电极层500和连接线700。
可以利用第二掩膜30形成前电极层500。第二掩膜30用于在缓冲层400上选择性地沉积材料，由此形成前电极层500。更详细地，通过第二掩膜30在缓冲层400上沉积材料，从而前电极层500形成在除了与第三贯穿凹槽320对应的区域之外的区域。
就是说，将第二掩膜30放置在设置有缓冲层400的衬底100上，然后通过诸如溅射的沉积过程形成前电极层500。
参照图17，第二掩膜30可以包括第二四边形框架31和固定到第二四边形框架31的多条第三金属线32。多条第三金属线32沿第一方向延伸并且彼此平行。将第三金属线32的两端都固定到第二四边形框架31，并且拉紧第三金属线32。
第二掩膜30包括多个透过区TA和多个阻挡区BA。透过区TA放置在多条第三金属线32之间，阻挡区BA与第三金属线32相对应。
就是说，材料通过第二掩膜30的透过区TA沉积在缓冲层400上，以形成前电极层500。第二掩膜30的阻挡区BA阻挡用于形成前电极层500的材料。
多条第三金属线32分别与第三贯穿凹槽320相对应。就是说，第二掩膜30放置在缓冲层400上，从而使得第三金属线32与第三贯穿凹槽320相对应。
因此，与第三贯穿凹槽320相对应的第四贯穿凹槽510形成在前电极层500中。第三贯穿凹槽320可以与第四贯穿凹槽510连接，并且与第四贯穿凹槽510形成为一体。
或者，尽管未示出，但是第三贯穿凹槽320可以与第四贯穿凹槽510稍微不对齐。
限定第四贯穿凹槽510的前电极层500内表面可以相对于衬底100的上表面倾斜。就是说，限定第四贯穿凹槽510的内表面可以相对于光吸收层300的上表面倾斜。此外，限定第四贯穿凹槽510的内表面可以相对于缓冲层400的上表面倾斜。
第四贯穿凹槽510可以具有倒梯形截面。就是说，第四贯穿凹槽510的上部宽度可以大于其下部宽度。如上所述，通过控制第二掩膜30的安装高度可以控制第四贯穿凹槽510的第三倾角。
衬底100的上表面和限定第四贯穿凹槽510的内表面之间的第三倾角可以在约91°至约170°的范围内。更详细地，第三倾角可以在约91°至约120°的范围内。衬底100的上表面可以基本平行于缓冲层400的上表面。
例如，前电极层500可以由透明导电材料形成。例如，透明导电材料可以是掺杂铝的氧化锌(掺AlZnO；AZO)或氧化铟锡(ITO)。
通过第二掩膜30将透明导电材料沉积在缓冲层400上。相应地，透明导电材料沉积在第二贯穿凹槽310中，以在其中形成连接线700。后电极层200通过连接线700与前电极层500电连接。
由于前电极层500(作为与光吸收层300形成pn结的窗口层)被用作太阳能电池前表面上的透明电极，因而前电极层500可以由具有高透光率和电导率的氧化锌(ZnO)形成。此时，氧化锌可以掺杂有铝以形成具有低电阻的电极。
通过利用ZnO靶的射频(RF)溅射法、利用Zn靶的反应溅射法、或金属有机化学气相沉积法，可以沉积氧化锌薄膜作为前电极层500。
或者，可以使用在氧化锌薄膜上沉积有具有良好光电特性的氧化铟锡(ITO)薄膜的双层结构。
第三贯穿凹槽320与第四贯穿凹槽510连接以形成隔离图案。因此，隔离图案可以划分缓冲层400和前电极层500，并使电池彼此隔离。
通过隔离图案，缓冲层400和光吸收层300可以放置为条状或矩阵形状。隔离图案的形状不限于上述形状。
隔离图案限定电池，所述电池包括后电极层200、光吸收层300、缓冲层400和前电极层500。
电池可以通过连接线700彼此连接。就是说，后电极层200的和第一电池相对应的部分通过连接线700与前电极层500的和邻近第一电池的第二电池相对应的部分电连接。
根据本实施例的太阳能电池设备包括衬底100、后电极层200、光吸收层300和前电极层500。
后电极层200的后电极可以在衬底100上彼此隔开。光吸收层300可以部分包括在后电极层200上用于连接电极的接触图案310和用于形成单位电池的隔离图案。
前电极层500放置在光吸收层300上，并且被隔离图案划分。
前电极层500填充接触图案310，以与后电极层200电连接。
第二贯穿凹槽310和第三贯穿凹槽320可以具有侧壁，并且第二贯穿凹槽310和第三贯穿凹槽320的上部宽度可以大于其下部宽度。
根据本实施例，由于制造太阳能电池的全部过程都在真空中执行，而没有用于图案化的等待过程，因此可以降低过程时间。
当形成光吸收层300、缓冲层400和前电极层500时，使用第一掩膜20和第二掩膜30。此时，可以通过真空沉积过程形成第二贯穿凹槽310、第三贯穿凹槽320和第四贯穿凹槽510。因此，可以防止由于机械图案化而裂开。
根据本实施例的图案化方法比机械图案化方法更精确。因此，可以减小非有源区NAA，并且可以提供太阳能电池设备的光学效率。
此外，由于利用第一掩膜20形成光吸收层300和缓冲层400，因此不需要额外的图案化过程和图案化的等待过程。
因此，由于可以直接执行随后的需要真空状态的前电极形成过程，因此可以减少过程时间。此外，由于不使用机械方法形成图案，因此可以防止光吸收层300和缓冲层400裂开。
此外，第二贯穿凹槽310的内部均匀性比在采用机械方法的图案化过程中的好。此外，缓冲层400的上表面不垂直于限定第二贯穿凹槽310的内表面，并且与其缓和地连接。例如，缓冲层400的上表面可以通过圆形部分与限定第二贯穿凹槽310的内表面连接。
因此，透明导电材料可以有效地沉积在限定第二贯穿凹槽310的内表面上。因此，增加了连接线700的覆盖范围，由此减小其表面电阻。此外，由于透明导电材料可以有效地沉积在所述内表面上，因此可以防止连接线700破裂。
此外，由于通过利用第一掩膜20同时执行图案化过程和沉积过程形成光吸收层300和缓冲层400，因此图案化过程更精确，由此降低非有源区NAA，并且提高太阳能电池的光学效率。
此外，由于利用第二掩膜30形成前电极层500，因此不需要额外的图案化过程和图案化的等待过程。
此外，由于不需要额外的图案化过程，因此可以降低过程时间。此外，由于不使用机械方法形成图案，因此可以防止前电极层500裂开。
第一掩膜20和第二掩膜30可以由用于形成后电极层200的材料形成。例如，第一掩膜20和第二掩膜30可以由钼形成。
尽管本文将第一实施例和第二实施例分开，但是在本公开的精神和范围内它们可以互相结合。
尽管已参照本发明的若干说明性实施例描述了本发明，但是应该理解，本领域技术人员可以想出的许多其它改进和实施例将落在本公开原理的精神和范围内。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，可以对所讨论的组合布局的组成部件和/或布局进行各种变型和改进。此外，除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进，对本领域技术人员来说替换使用也是显然的。
工业应用性
根据本发明的太阳能电池设备用于光伏发电领域。

Claims (20)

1.一种太阳能电池设备，包括：
衬底；
在所述衬底上的后电极层；
在所述后电极层上的光吸收层；以及
在所述光吸收层上的前电极层，
其中，所述后电极层设置有凹槽，并且
限定所述凹槽的所述后电极层的内表面相对于所述衬底的上表面倾斜。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池设备，其中，所述后电极层包括被所述凹槽分开的后电极，并且
所述后电极的上部宽度小于所述后电极的下部宽度。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池设备，其中，限定所述凹槽的所述内表面与所述衬底的上表面之间的角度在约91°到约120°的范围内。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池设备，其中，其中，所述凹槽的下部宽度在约50μm到约100μm的范围内。
5.一种太阳能电池设备，包括：
衬底；
在所述衬底上的后电极层；
在所述后电极层上的光吸收层；以及
在所述光吸收层上的前电极层，
其中，所述光吸收层设置有第一凹槽，并且
限定所述第一凹槽的所述光吸收层的内表面相对于所述衬底的上表面倾斜。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池设备，其中，所述前电极层设置有第二凹槽，并且
限定所述第二凹槽的所述前电极层的内表面相对于所述衬底的上表面倾斜。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池设备，其中，所述第二凹槽穿过所述前电极层和所述光吸收层。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池设备，其中，所述后电极层设置有第三凹槽，并且
所述第三凹槽相对于所述衬底的上表面倾斜。
9.根据权利要求6所述的太阳能电池设备，其中，限定所述第二凹槽的所述内表面与所述衬底的上表面之间的角度在约91°到约120°的范围内。
10.根据权利要求5所述的太阳能电池设备，包括分别放置于各个所述第一凹槽中的各接触图案，
其中，所述接触图案的侧表面相对于所述衬底的上表面倾斜。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池设备，其中，所述接触图案的侧表面直接接触限定所述第三凹槽的内表面。
12.根据权利要求5所述的太阳能电池设备，其中，限定所述第一凹槽的所述内表面与所述衬底的上表面之间的角度在约91°到约120°的范围内。
13.根据权利要求5所述的太阳能电池设备，包括在所述光吸收层和所述前电极层之间的缓冲层，
其中，所述第一凹槽穿过所述缓冲层和所述光吸收层。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池设备，其中，在所述缓冲层的上表面和所述第一凹槽之间的接触部分是圆形的。
15.一种太阳能电池设备的制造方法，包括：
在衬底上形成后电极层；
在所述后电极层上形成光吸收层；以及
在所述光吸收层上形成前电极层，
其中，在形成所述后电极层、所述光吸收层或所述前电极层时，将掩膜放置于所述衬底上，然后沉积用于形成所述后电极层、所述光吸收层或所述前电极层的原料。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，利用不同的掩膜形成所述后电极层、所述光吸收层和所述前电极层。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述掩膜具有在至范围内的宽度。
18.根据权利要求15所述的方法，包括在所述光吸收层和所述前电极层之间形成缓冲层，
其中，形成所述光吸收层和形成所述缓冲层包括：
将所述掩膜放置在所述后电极层上；
利用第一掩膜作为沉积掩膜，以形成所述光吸收层；以及
利用第一掩膜作为沉积掩膜，以在所述光吸收层上形成所述缓冲层，
其中，所述光吸收层设置有第一凹槽，并且所述缓冲层设置有分别与各个所述第一凹槽相邻的各个第二凹槽。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，限定所述第一凹槽的所述光吸收层的内表面相对于所述衬底的上表面倾斜。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，形成所述前电极层包括：
将第二掩膜放置在所述缓冲层上；以及
利用所述第二掩膜作为沉积掩膜，以形成所述前电极层；
其中，所述第二掩膜与所述第二凹槽相对应。
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