CN103392237A - 光生伏打装置以及用于划刻光生伏打装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种包括第一和第二光生伏打电池的光生伏打装置，其中第一和第二光生伏打电池各自具有基底、沿着沉积轴布置在所述基底上并且包括传导透光层的下电极、沿着所述沉积轴布置在所述基底上的一个或多个半导体层、以及沿着所述沉积轴布置在所述一个或多个半导体层上的上电极。半导体层将入射光转换成电流。第一和第二光生伏打电池由第一和第二分离间隙分离。第一分离间隙沿着所述沉积轴从所述基底延伸通过所述下电极，而第二分离间隙沿着所述沉积轴从所述下电极的透光层的沉积表面延伸通过下电极的剩余部分以及所述一个或多个半导体层。

Description

光生伏打装置以及用于划刻光生伏打装置的方法
相关申请
本申请要求于2011年7月13日提交的题为“Photovoltaic Deviceand Method For Scribing a Photovoltaic Device”的共同待决美国非临时专利申请No.13/182,267（“‘267申请”）的优先权利益。该‘267申请的全部公开以引用方式全部并入本文。
技术领域
本文的主题一般地涉及光生伏打装置，尤其涉及太阳能电池。
背景技术
诸如太阳能电池的光生伏打装置将入射光转换成电。装置可以包括彼此电串联连接的各种太阳能或光生伏打电池。在基底配置的光生伏打装置中，各种光生伏打电池包括夹在顶电极和底电极之间的半导体层，这些电极和层置于基底之上。一个太阳能电池的顶电极电连接至相邻太阳能电池的底电极。
光透过光生伏打装置与基底相对的一侧入射在光生伏打电池上。光撞击半导体层，使得光中的光子激励电子并使得电子与半导体层中的原子分离。电子漂移或扩散通过半导体层堆叠并且在顶电极和顶电极之一处被收集。在顶电极或底电极处收集的电子在光生伏打电池中产生电压差。光生伏打电池中的电压差可以跨该装置累加。例如，在各光生伏打电池串联连接的情况下，每个光生伏打电池中的电压差被累加在一起。
为了制造彼此串联电耦合的多个光生伏打电池，可以使用激光划刻或蚀刻出用于电隔离相邻电池的各电极的线。但是，在某些已知的基底配置光生伏打装置中，所述装置包括不允许激光被激发透过底电极的反射性底电极。例如，激光可能无法被激发透过基底和底电极以在邻近光生伏打电池中的半导体层和顶电极之间划线，并由此电绝缘邻近光生伏打电池中的这些半导体层和顶电极。
激光可能无法从与基底相对的一侧应用于光生伏打装置以蚀刻或划刻半导体层堆叠和顶电极。例如，当激光从光生伏打装置和顶电极之上入射时，用于成形的蒸发的半导体材料在激光被半导体层吸收的情况下在半导体层的顶侧成形。压力波在半导体材料被激光蒸发时产生。压力波朝向基底延伸并且迫使半导体材料进入（而非离开）光生伏打装置。压力波无法在能让材料被轻易从光生伏打装置中移除的方向上推进半导体材料。
一种已知的用于补偿基底配置的光生伏打装置上半导体材料的急速移除缺失的技术是用激光加热半导体层和/或顶电极足够的时间，以使得整个半导体层和顶电极被蒸发。但是，对半导体层和/或顶电极的加热通常会导致围绕半导体层和顶电极的区域内非常高级别的过热耗散。过热耗散使得顶电极和/或底电极与半导体层相互扩散。这一混合可能会在邻近光生伏打电池之间形成电旁路。
发明内容
在一个实施例中，一种包括第一和第二光生伏打电池的光生伏打装置，其中第一和第二光生伏打电池各自具有基底、沿着沉积轴布置在基底上并且包括传导透光层的下电极、沿着沉积轴布置在基底上的一个或多个半导体层、以及沿着沉积轴布置在所述一个或多个半导体层上的上电极。半导体层将入射光转换成电流。第一和第二光生伏打电池由第一和第二分离间隙分离。第一分离间隙沿着沉积轴从基底延伸通过所述下电极，而第二分离间隙沿着沉积轴从下电极的透光层的沉积表面延伸通过下电极的剩余部分以及所述一个或多个半导体层。
在另一个实施例中，提供了一种包括第一和第二光生伏打电池的光生伏打装置。所述光生伏打装置包括：基底；包括沿着沉积轴与基底相对布置的受光侧的传导透光上电极；沿着沉积轴布置在基底和上电极之间的传导下电极，下电极包括传导透光层；沿着沉积轴布置在下电极和上电极之间的一个或多个半导体层，所述一个或多个半导体层在第一和第二光生伏打电池中将通过上电极的受光侧接收到的光转换成电流；沿着沉积轴从基底延伸通过下电极至半导体层的第一分离间隙，第一分离间隙沿着横向轴将第一和第二光生伏打电池内的下电极的各部分电隔离；以及沿着沉积轴从下电极的传导透光层延伸通过所述一个或多个半导体层至上电极的第二分离间隙，第二分离间隙沿着横向轴将第一和第二光生伏打电池内的一个或多个半导体层的各部分隔离。
在另一个实施例中，提供了一种用于划刻具有第一和第二光生伏打电池的光生伏打装置的方法。所述方法包括：提供基底以及沿着光生伏打装置的沉积轴布置在基底上的传导下电极，下电极包括传导透光层；引导第一激光透过基底以在下电极中蚀刻第一分离间隙，第一分离间隙沿着横向轴延伸以将第一和第二光生伏打电池内的下电极的各部分电隔离；沿着沉积轴在下电极之上沉积一个或多个半导体层；引导第二激光透过基底以在下电极和所述一个或多个半导体层中蚀刻第二分离间隙，第二分离间隙沿着横向轴延伸以将第一和第二光生伏打电池内的所述一个或多个半导体层的各部分分离；以及沿着沉积轴在所述一个或多个半导体层之上沉积传导透光上电极，其中所述一个或多个半导体层转换上电极和下电极之间的入射光，并将光转换成电流。
附图说明
图1是根据一个实施例的基底配置光生伏打装置的透视图以及该光生伏打装置的横截面部分的详细视图。
图2是根据一个实施例的制造和划刻光生伏打装置的方法的流程图。
图3例示了根据一个实施例在图1中示出的基底。
图4例示了根据一个实施例的具有沉积在基底之上的图1所示下电极的图1所示基底。
图5例示了根据一个实施例的在图1所示的下电极内的第一分离间隙。
图6例示了根据一个实施例的同样在图1中示出的沉积在下电极以及基底之上的图1所示半导体层。
图7例示了根据一个实施例被划刻进入图1所示的半导体层内并部分进入下电极的第二分离间隙。
图8例示了根据一个实施例的同样在图1中示出的沉积在半导体层以及下电极之上的图1所示上电极。
图9例示了根据一个实施例延伸通过图1所示的上电极的第三分离间隙。
图10例示了根据一个实施例同样在图1中示出的沉积在图1所示上电极上的粘合层。
图11例示了根据一个实施例在提供了同样在图1中示出的盖板之后图1所示的光生伏打装置的横截面视图。
具体实施方式
当结合附图进行阅读时能够更好理解上述内容以及下面对本发明的某些实施例的详细描述。正如在此使用的，单数描述且前接单词“一个”或“一种”的元件或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确指出这一排除。进一步地，对于本发明的“一个实施例”的参考并不旨在被解释为排除可以并入所述特征的其他实施例的存在。此外，除非明确指出与之相反，“包括”或“具有”具备具体属性的一个或多个元素的实施例可以包括不具备这一属性的其他的这类元素。
图1是根据一个实施例的基底配置光生伏打装置100的透视图以及该光生伏打装置100的横截面部分的详细视图102。光生伏打装置100可以是将入射光转换为电流的太阳能模块。光生伏打装置100包括彼此串行电连接的多个光生伏打电池104。在图1中示出的详细视图102中，仅示出了一个所示光生伏打电池104。光生伏打模块100可以具有布置在详细视图102中所示的光生伏打电池104的相对侧上的多个附加的光生伏打电池104，诸如25个或更多个彼此串联连接的光生伏打电池104。沿着光生伏打模块100的相对侧部106和108布置的光生伏打电池104可由导线110和112电连接。图1示出的导线110和112在光生伏打模块100的相对端114和116之间延伸。导线110和112电连接至电路134。电路134可以包括由光生伏打模块100生成的电流施加其上的负载或是其中存储所述电流能量的电力存储装置。例如，电路134可以包括电子设备，诸如灯、马达、机电装置等，或是接收并存储电流能量的电池。
在图1所示的视图中，光生伏打电池104被布置在基底118上。光生伏打电池104包括布置在基底118上的多个层或膜。在例示的实施例中，基底118在多个光生伏打电池104的其他层和部件之下持续延伸。这些层或膜包括下电极120、半导体层122、上电极124、粘合层126和盖板128。一个光生伏打电池104的上电极124向下延伸通过半导体层122，以便与另一相邻光生伏打电池104的下电极120电耦合。第一光生伏打电池104的上电极124与第二光生伏打电池104的下电极120电耦合以提供相邻光生伏打电池104之间的导电路径。半导体层122可以包括多个层或膜。例如，半导体层122可以包括沉积在下电极120上的n掺杂硅层的NIP结，沉积在该n掺杂层上的本征硅层，以及沉积在该本征层上的p掺杂硅层。作为替换，半导体层122可以包括一个PIN结或多个NIP和/或PIN结。
光透过光生伏打装置100的膜侧130被接收进入光生伏打装置100。光生伏打装置100的对侧可被称为基底侧132。光透过盖板128、粘合层126和上电极124，并进入半导体层122。所述光的至少一部分被半导体层122吸收。部分光可以透过半导体层122并由下电极120反射回半导体层122。光中的光子在半导体122中激励电子并且使得电子与原子分离。电子漂移或扩散通过半导体层122并在上电极124或下电极120处被收集。在顶电极124或下电极120处收集的电子在光生伏打电池104中产生电压差。光生伏打电池104中的电压差可以跨该光生伏打装置100累积。例如，在几个光生伏打电池104中的电压差可被累加在一起并提升从光生伏打装置100获取的总电压。电流流过电路134并通过导线110和112的连接流至沿侧部106和108定位的光生伏打电池104中的上电极124和下电极120。例如，第一导线110可以电连接至沿着侧部106延伸的光生伏打电池104中的上电极124，而第二导线112则电连接至沿着侧部108延伸的光生伏打电池104中的下电极120。
图2是根据一个实施例的制造和划刻光生伏打装置的方法200的流程图。该方法200可被用于制造光生伏打装置100（图1所示）图3至11例示了遵循结合方法200描述的各种操作的光生伏打装置100的横截面视图。结合图3至11描述方法200。
在202，提供基底118（图1所示）。图3例示了根据一个实施例的基底118。基底118可以包括不导电的材料（诸如玻璃板）或可由该材料形成。基底118由透光的一种或多种材料形成。例如，基底118可以由允许激光透过基底118的玻璃形成。基底118具有与光生伏打装置100和基底118的基底侧132相反定向的上沉积表面300。如图1所示，基底侧132与光生伏打装置100的膜侧130（图1所示）相对，并且基底118的沉积表面300沿着沉积轴302位于基底118的基底侧132和光生伏打装置100的膜侧130之间。
沉积轴302沿着其中光生伏打装置100的一个或多个层（图1所示）沉积在下部层的方向定向。在例示的实施例中，沉积轴302垂直于基底118的沉积表面300定向。光生伏打装置100的横向轴304正交于沉积轴304定向。例如，横向轴304可以与沉积轴302垂直并与沉积表面300平行。
返回对图2所示的方法200的讨论，在204，下电极120（图1所示）被沉积在基底118（图1所示）之上。图4例示了根据一个实施例的具有下电极120沉积其上的基底118。在例示的实施例中，下电极120被沉积在基底118的沉积表面300上，以使得下电极120紧靠基底118。
下电极120可由两个或更多个层或膜形成。例如，下电极120可以包括传导透光层400和传导反射层402。作为替换，下电极120可以包括单个层或可由两个以上的层形成。在例示的实施例中，传导透光层400被沉积在基底118的沉积表面300之上并且紧靠该沉积表面300，并且传导反射层402被沉积在该传导透光层400的上沉积表面404上并紧靠该上沉积表面404。作为替换，传导透光层400可以是基底118的一部分。例如，基底118可以置有或设有已经作为基底118一部分的传导透光层400，诸如透明传导氧化物（TCO）玻璃基底。一旦光生伏打装置100（图1所示）被组装，就沿着沉积轴302在光生伏打装置100的膜侧130（图1所示）和基底118之间布置传导透光层400的沉积表面404。
传导透光层400可以沿着与沉积轴302平行或大致平行的方向沉积在基底118之上。传导透光层400包括导电且允许光透过的一种或多种材料或由其形成。仅作为例子，传导透光层400可以是包括氧化铟锡（ITO）或由其形成的传导层。作为替换，传导透光层400可被沉积为铝掺杂氧化锌(Al:ZnO)、硼掺杂氧化锌(B:ZnO)、镓掺杂氧化锌(Ga:ZnO)、或传导电流的另一类型的氧化锌(ZnO)的层。
传导反射层402被沿着沉积轴302置于传导透光层400之上。例如，传导反射层402可以沿着沉积轴302的方向被沉积到传导透光层400上。传导反射层402由反射光的材料形成或包括该材料。例如，透过半导体层122（图1所示）并撞击传导反射层402的至少部分的光可由传导反射层402反射并回到半导体层122。传导反射层402可由银(Ag)、铝(Al)和/或镍铬合金(NiCr)形成。
返回到图2所示的方法200的讨论，在206，第一分离间隙500被划刻或蚀刻到下电极120（图1所示）内。图5例示了根据一个实施例的下电极120内的第一分离间隙500。第一分离间隙500将下电极120分割成相邻的分段502、504、506、508。例如，第一分离间隙500将下电极120的分段502、504、506、508彼此空间分离，由此使得分段502、504、506、508彼此空间分离并电绝缘。分段502、504、506、508在与横向轴304平行的方向上彼此横向分离。在一个实施例中，分段502、504、506各自可以提供用于光生伏打模块100（图1所示）的不同光生伏打电池104（图1所示）的下电极120的全部或一部分。
在示例的实施例中，第一分离间隙500垂直延伸通过整个下电极120。例如，第一分离间隙500可以在与沉积轴302平行的方向上从基底118的沉积表面300垂直延伸通过下电极120。第一分离间隙500延伸通过传导透光层400和传导反射层402两者以在与横向轴304平行的方向上将下电极120的分段502、504、506、508在空间和电气上彼此分离。
可以通过使用被引导到下电极120内的聚焦能量束划刻下电极120以透过基底118来蚀刻第一分离间隙500通过下电极120。例如，第一分离间隙500可以通过将激光510引导至下电极120内而形成。在一个实施例中，激光510可被称为P1蚀刻或划刻。激光510可以透过基底118被引导到下电极120处。例如，激光源512可以将激光510引导朝向基底118的基底侧132。基底118可以是允许激光510透过该基底118并撞击下电极120的透光体。激光510的能量可以加热并移除下电极120的部分以形成的第一分离间隙500。被引导至下电极120的每个激光510都可以形成一个第一分离间隙500。作为替换，可以通过将下电极暴露于不同的聚焦能量束（诸如，电子束、辐射或某些其他形式的能量）来形成第一分离间隙500。在另一实施例中，第一分离间隙500可以通过从下电极120之上的方向上化学蚀刻下电极120来形成。
被引导至下电极120以形成第一分离间隙500的激光510的波长可以基于形成传导透光层400和传导反射层402的材料。例如，为了形成一个第一分离间隙500，可以将具有不同波长的两束或更多束激光510透过基底118引导到下电极120内。激光510可以包括具有第一波长的第一激光510A以及第二激光510B，它们透过基底118被引导到下电极120内。第一激光510A和第二激光510B未在图5中示出，但是可由参考编号510表示。第一激光510A的第一波长可以基于形成传导透光层400的材料。例如，第一波长可以是由传导透光层400的吸收要多于一个或多个其他激光波长的激光波长。第一激光510A由传导透光层400的吸收使得第一激光510A移除传导透光层400并穿过传导透光层400形成第一分离间隙500。
第二激光510B可以具有与第一波长不同的第二波长。第二激光510B可以透过基底118被引导进入传导反射层402。第二激光510B能够沿着与第一激光510A被引导进入传导透光层400的相同或类似方向而被引入传导反射层402。第二激光510B的第二波长可以是由传导反射层402的吸收要多于一个或多个其他激光波长的激光波长。第二激光移除传导反射层402的部分并且穿过传导反射层402延伸第一分离间隙500。
返回对图2所示的方法200的讨论，在208，半导体层122（图1所示）被沉积在下电极120（图1所示）之上。图6例示了根据一个实施例被沉积在下电极120和基底118之上的半导体层122。
半导体层122能够大致沿着与沉积轴302平行的方向被沉积在下电极120和基底118上。在一个实施例中，使用PECVD室，将半导体层122沉积在下电极120上并且沉积在第一分离间隙500内的基底118上。
如图6所示，半导体层122可被直接沉积在下电极120上。例如，半导体层122可以被沉积在下电极120的上沉积表面600上，而无需在半导体层122和下电极120之间布置任何居间或中间层或膜。作为替换，可以在下电极120和半导体层122之间沉积一个或多个层或膜，诸如钝化或缓冲层。半导体层122还可以在第一分离间隙500内被沉积在基底118上。例如，半导体层122可被沉积以使得半导体层122基本上填充下电极120的相邻分段502、504、506、508之间的第一分离间隙500。
半导体层122可由诸如硅、锗、镉等的半导体材料形成或者包括该半导体材料。半导体层122可以是无定形层、结晶层、微结晶层或原型结晶层中的一种或多种。半导体层122可以包括一个沉积在另一个之上的多个层/膜。例如，半导体层122可以包括掺杂和本征半导体层的NIP和/或PIN结。
在例示的实施例中，半导体层122包括半导体膜602、604、606的NIP结。半导体膜602可以是被沉积在下电极120上并且在第一分离间隙500内被沉积在基底118上的n掺杂的半导体膜。半导体膜604包括沉积在n掺杂半导体膜602上的本征半导体膜。半导体膜606可以包括沉积在本征半导体膜604上的P掺杂半导体膜。虽然示出的是半导体膜602、604、606的单个NIP结，但是替代地也可以提供半导体膜的多个NIP或PIN结作为半导体层122。例如，可以提供两个或更多个级联半导体结作为半导体层122。
返回对图2所示的方法200的讨论，在210，第二分离间隙700（图7所示）被划刻或蚀刻入半导体层122（图1所示）和下电极120（图1所示）内。图7例示了根据一个实施例被划刻入半导体层122内并部分进入下电极120的第二分离间隙700。
第二分离间隙700在与沉积轴302平行的方向上垂直延伸。第二分离间隙700与第一分离间隙500横向偏移或分离。例如，第一分离间隙500和第二分离间隙700可以不彼此垂直对齐，而是可以彼此平行并沿着横向轴304彼此分离。
在例示的实施例中，第二分离间隙700垂直地部分延伸通过下电极120并且完全通过半导体层122。例如，第二分离间隙700可以沿着沉积轴302所在或与其平行的方向，从下电极120的传导透光层400的上沉积表面404，通过包括下电极120的整个传导反射层402的下电极120的剩余部分，并且通过半导体层122延伸。第二分离间隙700将半导体层122空间且电气地分离成相邻的分段702、704、706、708。例如，第二分离间隙700在与横向轴304平行的方向上将分段702和704彼此分离，在与横向轴304平行的方向上将分段704和706彼此分离，并且在与横向轴304平行的方向上将分段706和708彼此分离。
在例示的实施例中，第二分离间隙700将传导反射层402空间且电气地分离成相邻的分段710、712、714、716、718、720。例如，第二分离间隙700在与横向轴304平行的方向上将分段710和712彼此分离，在与横向轴304平行的方向上将分段714和716彼此分离，并且在与横向轴304平行的方向上将分段718和720彼此分离。同样如图7中所示，第一分离间隙500在与横向轴304平行的方向上将分段712和714彼此分离并将分段716和718彼此分离。
作为替换，第二分离间隙700可以垂直延伸到传导透光层400内。例如，第二分离间隙700可以在与沉积轴302平行的方向上部分延伸到上沉积表面404之下的传导透光层400内。
传导透光层400在与横向轴304平行的方向上横向延伸通过第二分离间隙700，使得传导透光层400提供跨过或通过该第二分离间隙700的导电路径。例如，传导透光层400可以在第二分离间隙700之下横向延伸。传导透光层400可以与彼此由第二分离间隙700分离的分段710、712、714、716、718、720电耦合。传导透光层400可以使得分段710和712彼此电耦合，使得分段714和716彼此电耦合，并且使得分段718和720彼此电耦合。
在一个实施例中，与第一分离间隙500（图5所示）的形成相类似，第二分离间隙700可以通过将半导体层122和传导反射层402暴露给诸如一束或多束激光的一个或多个聚焦能量束而被形成。用于形成第二分离间隙700的聚焦能量束可被引导通道基底118而进入下电极120和半导体层122。例如，激光在由传导反射层402和半导体层122吸收并移除传导反射层402和半导体层122的部分或全部之前穿过基底118和传导透光层400。
用于蚀刻第二分离间隙700的激光可以具有与用于形成第一分离间隙500的激光510（图5所示）的一个或多个波长不相同的一个或多个波长。用于形成第二分离间隙700的激光的一个或多个波长可以基于形成传导透光层400、传导反射层402和/或半导体层122的材料。例如，第二分离间隙700可以通过将下电极120暴露于具有由传导反射层402吸收要多于由传导透光层400和/或基底118的吸收的第三波长而被形成。结果，第三激光722可以通过基底118和传导透光层400，但由传导反射层402吸收并移除该传导反射层402，由此形成第二分离间隙700。在一个实施例中，第三激光722具有同样会被半导体层122吸收并移除该半导体层122的波长。作为替换，可以将第四激光通过基底118引导到半导体层122内，该第四激光由半导体层122吸收并且移除该半导体层122，由此形成穿过半导体层122的第二分离间隙700。该第四激光可以具有使得第四激光穿过传导透光层400而不蚀刻或移除传导透光层400的波长。
在一个实施例中，该第四激光可以具有使得第四激光完全被传导透光层400吸收由此没有第四激光到达半导体层122的波长。该第四激光可以急速排出传导透光层400的一部分，使得在传导透光层400被移除的同时，布置在传导透光层400之上的半导体层122的一部分也被排出或移除。
返回对图2所示的方法200的讨论，在212，上电极124（图1所示）被沉积在半导体层122（图1所示）之上。图8例示了根据一个实施例被沉积在半导体层122和下电极120之上的上电极124。上电极124可被沉积在半导体层122的上沉积表面800上。上电极124可被直接沉积在半导体层122上，使得该上电极124紧靠半导体层122。作为替换，可以在半导体层122和上电极124之间提供一个或多个居间或中间层或膜。
可以在与沉积轴302大致平行的方向上沉积上电极124。如图8所示，上电极124可被沉积以使得上电极124的部分延伸到第二分离间隙700内。上电极124可被沉积到第二分离间隙700内，以使得上电极124基本上填充第二分离间隙700。上电极124可以沿着沉积轴302从半导体层122之上向下延伸通过第二分离间隙700并且与下电极120电耦合。例如，上电极124可以在第二分离间隙700中紧靠下电极120的传导反射层402和传导透光层400。
上电极124包括传导材料或由其形成。上电极124可以由传导透光材料（诸如ITO、AZO或其他传导透光材料）形成。上电极124允许光透过上电极124，以使得入射光能够透过上电极124的上受光表面802，透过上电极124，并进入半导体层122。如上所述，光可由半导体层122吸收以产生电流。
返回到对图2所示方法200的讨论，在214，将第三分离间隙900（图9所示）划刻或蚀刻到上电极124（图1所示）内。图9例示了根据一个实施例延伸通过上电极124的第三分离间隙900。在例示的实施例中，第三分离间隙900在沉积轴302所在或与其平行的方向上部分延伸通过下电极120，延伸通过整个半导体层122，并且延伸通过整个上电极124。例如，第三分离间隙900可以从下电极120的传导透光层400的上沉积表面404，延伸通过包括下电极120的整个传导反射层402的下电极120的剩余部分，并且通过整个半导体层122和上电极124。
在例示的实施例中，第三分离间隙900被形成为使得该第三分离间隙900延伸通过下电极120、半导体层122和上电极124。作为替换，该第三分离间隙900可以仅延伸通过整个上电极124，而不延伸通过整条路径，或者延伸通过半导体层122和/或下电极120的整个厚度。
第三分离间隙900将上电极124分割成相邻的分段902,904,906,908。例如，第三分离间隙900可以在与横向轴304平行的方向上将分段902,904,906,908彼此空间分离。例如，第三分离间隙900沿着横向轴304或与其平行的方向将分段902和904彼此空间和电气分离，沿着横向轴304或与其平行的方向将分段904和906彼此空间和电气分离，并且沿着横向轴304或与其平行的方向将分段906和908彼此空间和电气分离。
类似于第一分离间隙500和第二分离间隙700（图5和图7所示），第三分离间隙900可以通过将诸如一束或多束激光910的聚焦的能量束透过基底118引导到下电极120、半导体层122和上电极124内而形成。激光910可以具有基于形成下电极120、半导体层122和/或上电极124的材料的不同波长。例如，第四激光910可以具有由传导反射层402的吸收要多于传导透光层400和/或基底118的第四波长。结果，该第四激光910透过基底118和传导透光层400，并由传导反射层402吸收，从而移除传导反射层402的部分。
在例示的实施例中，该第四激光910可以透过基底118（例如，从“基底侧”）被引导到上电极124内。作为替换，该第四激光910可从相对侧引导到上电极124内。例如，该第四激光910可从装置100的“膜侧”，或从图9所示角度的上电极124之上的位置而被引导到上电极124内。
第四激光910可以具有使得该第四激光910由上电极124的吸收要远强于或大大超过由其他层的吸收的波长，由此该第四激光910移除上电极124而不移除诸如半导体层122之类的其他层。作为替换，第四激光910可以具有使得该第四激光910透过上电极124（例如，当该第四激光910被从装置100的膜侧引导到上电极124内时）并且不会移除该上电极124的波长。这一第四激光910可以透过上电极124并由下层的半导体层122吸收，由此该第四激光910使得半导体层122急速排出或移除位于半导体层122的吸收了第四激光910的部分之上的上电极124的部分。
第五激光910可以具有使得第五激光910透过基底118和传导透光层400并由半导体层122吸收以移除半导体层122的部分的第五波长。第六激光910可以具有使得第六激光910透过基底118和传导透光层400并由上电极124吸收并移除上电极124的部分的第六波长。这些不同波长的激光910移除传导反射层402、半导体层122和上电极124的部分，以形成第三分离间隙900。在一个实施例中，激光910可以具有单个波长，或者第四、第五和/或第六波长中的一个或多个可以具有相同的波长。
返回对图2所示的方法200的讨论，在216，粘合层126（图1所示）被沉积在上电极124（图1所示）之上。图10例示了根据一个实施例沉积在上电极124之上的粘合层126。粘合层126可被直接沉积在上电极124之上。作为替换，可以在上电极124和粘合层126之间沉积一个或多个居间或中间层。粘合层126可以沉积以使得该粘合层126向下延伸到第三分离间隙900内。例如，该粘合层126可以基本上填充第三分离间隙900。粘合层126可以包括诸如聚乙烯醇缩丁醛（“PVB”）、沙林或乙烯醋酸乙烯（“EVA”）共聚物的材料。
返回对图2所示的方法200的讨论，在218，盖板128（图1所示）被设置在粘合层126（图1所示）之上。图11例示了根据一个实施例在盖板128被设置之后的光生伏打装置100的横截面视图。该盖板128由粘合层126固定至光生伏打装置100。盖板128可以包括诸如玻璃的材料或由其形成，以便保护光生伏打装置100免于外部元素（诸如水、冰雹或其他物理损害）的污染，同时允许光透过盖板128并进入光生伏打装置100。
如上所述，根据一个实施例，可以使用诸如激光510、722和910（图5、图7和图9所示）的三种聚焦能量束来划刻光生伏打装置100的各个层，由此定义不同的光生伏打电池104。激光510、722和910划刻光生伏打装置100的各个层，以使得光生伏打电池104彼此串联电连接。激光510、722和910可以穿过基底118被引导到光生伏打装置100的各个层内，以使得激光510、722和910可以从光生伏打装置100的底部蒸发或以其他方式移除半导体层122和/或上电极124，并且允许透过光生伏打装置100的膜侧130而从光生伏打装置100中移除半导体层122和/或上电极124。例如，激光510、722和910可被引导到基底118内，以使得下电极120、半导体层122和上电极124的蒸发部分在图11示出的视图中通过光生伏打装置100的膜侧130离开光生伏打装置100。
第一分离间隙500、第二分离间隙700和第三分离间隙900定义了光生伏打装置100的各光生伏打电池104。为了讨论简单，在图11中将不同的光生伏打电池104标记为104A、104B、104C和104D。两个光生伏打电池104B和104C在图11中完全示出，而另两个光生伏打电池104A和104D则在图11中部分示出。第一分离间隙500将置于相邻光生伏打电池104A、104B、104C、104D的每个内的下电极120彼此电隔离。例如，第一分离间隙500将光生伏打电池104A内的下电极120与光生伏打电池104B内的下电极120电绝缘，将光生伏打电池104B内的下电极120与光生伏打电池104C内的下电极120电绝缘，并将光生伏打电池104C内的下电极120与光生伏打电池104D内的下电极120电绝缘。
在例示的实施例中，第二分离间隙700和第三分离间隙900将置于相邻光生伏打电池104A、104B、104C、104D的每个内的半导体层122彼此电隔离。例如，第二分离间隙700和第三分离间隙900将光生伏打电池104A内的半导体层122与光生伏打电池104B内的半导体层122电绝缘，将光生伏打电池104B内的半导体层122与光生伏打电池104C内的半导体层122电绝缘，并将光生伏打电池104C内的半导体层122与光生伏打电池104D内的半导体层122电绝缘。
如图11所示，上电极124的被置于第二分离间隙700内的部分为要与相邻光生伏打电池104的下电极120电耦合的一个光生伏打电池104A、104B、104C、104D的上电极124提供导电路径。该导电路径将相邻光生伏打电池104A、104B、104C、104D彼此串联电耦合。例如，上电极124的位于光生伏打电池104A和104B之间的第二分离间隙700内的部分将光生伏打电池104A中的上电极124与光生伏打电池104B中的下电极120电耦合。上电极124的位于光生伏打电池104B和104C之间的第二分离间隙700内的部分将光生伏打电池104B中的上电极124与光生伏打电池104C中的下电极120电耦合。上电极124的位于光生伏打电池104C和104D之间的第二分离间隙700内的部分将光生伏打电池104C中的上电极124与光生伏打电池104D中的下电极120电耦合。
第三分离间隙900将置于相邻光生伏打电池104A、104B、104C、104D的每个内的上电极124彼此电隔离。例如，第三分离间隙900将光生伏打电池104A内的上电极124与光生伏打电池104B内的上电极124电绝缘，将光生伏打电池104B内的上电极124与光生伏打电池104C内的上电极124电绝缘，并将光生伏打电池104C内的上电极124与光生伏打电池104D内的上电极124电绝缘。
如上所述，传导透光层400横向延伸通过或跨过第三分离间隙900，以提供通过第三分离间隙900的横向导电路径。例如，传导透光层400的部分1100、1102和1104延伸通过或跨过第三分离间隙900，以将一个光生伏打电池104A、104B、104C、104D内的上电极124与相邻光生伏打电池104A、104B、104C、104D内的下电极120电耦合。在例示的实施例中，传导透光层400的部分1100将光生伏打电池104A的上电极124和光生伏打电池104B的下电极120电耦合。传导透光层400的部分1102将光生伏打电池104B的上电极124和光生伏打电池104C的下电极120电耦合。传导透光层400的部分1104将光生伏打电池104C的上电极124和光生伏打电池104D的下电极120电耦合。
应该理解以上描述旨在例示而非限制。例如，上述的实施例（和/或它的方面）可以用于进行彼此组合。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行多种变动以适应本发明的教导的特定情况或材料。本文所述的材料的尺寸、类型、各种部件的方向以及各种部件的数目和位置意图定义某些实施例的参数并且绝非进行限制并且仅仅是示例性的实施例。当回顾以上描述时，本领域技术人员将清楚权利要求的精神和范围内的许多其它实施例和变型。因此本发明的范围应该参考所附权利要求以及这些权利要求授权的等效方案的全部范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“在其中”用作对应术语“包含”和“其中”的普通英文等同物。此外，在下面的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等等仅仅用作标记，并非意图对它们的对象施加数字要求。此外，所附权利要求的限定没有以“装置+功能”的格式写成，并且并不旨在基于35U.S.C.$112第六段进行解释，除非并直到这一权利要求限制明确地使用了其后跟有不包括进一步的结构的功能陈述的短语“用于…的装置”。

Claims (32)

1.一种包括第一和第二光生伏打电池的光生伏打装置，所述第一和第二光生伏打电池各自包括：
基底；
沿着沉积轴布置在所述基底上的下电极，所述下电极包括传导透光层；
沿着所述沉积轴布置在所述基底上的一个或多个半导体层；以及
沿着所述沉积轴布置在所述一个或多个半导体层上的上电极，所述一个或多个半导体层将入射光转换成电流，其中所述第一和第二光生伏打电池由第一和第二分离间隙分离，所述第一分离间隙沿着所述沉积轴从所述基底延伸通过所述下电极，所述第二分离间隙沿着所述沉积轴从所述下电极的透光层的沉积表面延伸通过下电极的剩余部分以及所述一个或多个半导体层。
2.如权利要求1所述的光生伏打装置，其中所述基底沿着横向轴在所述第一和第二光生伏打电池的下电极之下连续延伸。
3.如权利要求1所述的光生伏打装置，其中所述第一和第二光生伏打电池由第三分离间隙分离，所述第三分离间隙沿着所述沉积轴从所述下电极的透光层的沉积表面延伸通过下电极的剩余部分、所述一个或多个半导体层以及所述上电极。
4.如权利要求1所述的光生伏打装置，其中所述下电极的透光层沿着横向轴延伸通过第二分离间隙，以在所述第一和第二光生伏打电池之间提供通过该第二分离间隙的导电路径。
5.如权利要求1所述的光生伏打装置，其中所述上电极沿着所述沉积轴在所述第二分离间隙中延伸至所述下电极的透光层，以将第一光生伏打电池的上电极的所述部分电耦合至第二光生伏打电池的下电极的所述部分。
6.如权利要求1所述的光生伏打装置，其中所述下电极包括布置在所述透光层和所述一个或多个半导体层之间的传导反射层。
7.如权利要求1所述的光生伏打装置，其中所述一个或多个半导体层包括半导体膜的NIP结。
8.如权利要求1所述的光生伏打装置，其中所述基底是透光基底。
9.如权利要求1所述的光生伏打装置，其中所述一个或多个半导体层沿着所述沉积轴在第一分离间隙内延伸至所述基底。
10.如权利要求1所述的光生伏打装置，其中所述上电极沿着所述沉积轴在第二分离间隙中延伸至所述下电极的透光层。
11.一种包括第一和第二光生伏打电池的光生伏打装置，所述光生伏打装置包括：
基底；
包括沿着沉积轴与所述基底相对布置的受光侧的传导透光上电极；
沿着所述沉积轴布置在所述基底和所述上电极之间的传导下电极，所述下电极包括传导透光层；
沿着所述沉积轴布置在所述下电极和所述上电极之间的一个或多个半导体层，所述一个或多个半导体层在所述第一和第二光生伏打电池中将通过所述上电极的受光侧接收到的光转换成电流；
沿着所述沉积轴从所述基底延伸通过所述下电极至所述半导体层的第一分离间隙，所述第一分离间隙沿着横向轴将所述第一和第二光生伏打电池内的下电极的各部分电隔离；以及
沿着所述沉积轴从所述下电极的传导透光层延伸通过所述一个或多个半导体层至所述上电极的第二分离间隙，所述第二分离间隙沿着横向轴将所述第一和第二光生伏打电池内的一个或多个半导体层的各部分隔离。
12.如权利要求11所述的光生伏打装置，其中所述下电极的透光层通过第二分离间隙从第一光生伏打电池延伸至第二光生伏打电池，以提供通过所述第二分离间隙的导电路径。
13.如权利要求11所述的光生伏打装置，其中所述上电极在所述第二分离间隙中延伸至所述下电极的透光层，用以将第一光生伏打电池的上电极的所述部分电耦合至第二光生伏打电池的下电极的所述部分。
14.如权利要求11所述的光生伏打装置，还包括从所述下电极的透光层延伸通过所述一个或多个半导体层以及所述上电极的第三分离间隙，所述第三分离间隙将所述第一和第二光生伏打电池内的所述一个或多个半导体层的各部分分离，并将所述第一和第二光生伏打电池内的上电极的各部分分离。
15.如权利要求11所述的光生伏打装置，其中所述下电极包括传导反射层，并且使得下电极的透光层置于所述基底和所述反射层之间。
16.如权利要求11所述的光生伏打装置，其中所述一个或多个半导体层包括半导体膜的NIP结，所述NIP结包括布置在所述下电极和所述上电极之间的n掺杂的半导体膜，布置在所述n掺杂的半导体膜和所述上电极之间的本征半导体膜，以及布置在所述本征半导体膜和所述上电极之间的p掺杂的半导体膜。
17.如权利要求11所述的光生伏打装置，其中所述基底是透光基底。
18.如权利要求11所述的光生伏打装置，其中所述一个或多个半导体层在第一分离间隙内延伸至所述基底。
19.如权利要求11所述的光生伏打装置，其中所述上电极被布置在第二分离间隙内并与第二分离间隙中的所述下电极的透光层耦合，以将第一光生伏打电池的上电极的所述部分电耦合至下电极中的下电极的所述部分。
20.如权利要求11所述的光生伏打装置，其中所述沉积轴和所述横向轴彼此垂直。
21.一种用于划刻具有第一和第二光生伏打电池的光生伏打装置的方法，所述方法包括：
提供基底以及沿着所述光生伏打装置的沉积轴布置在所述基底上的传导下电极，所述下电极包括传导透光层；
引导第一激光透过所述基底以在所述下电极中蚀刻第一分离间隙，所述第一分离间隙沿着横向轴延伸以将所述第一和第二光生伏打电池内的下电极的各部分电隔离；
沿着所述沉积轴在所述下电极之上沉积一个或多个半导体层；
引导第二激光透过所述基底以在所述下电极和所述一个或多个半导体层中蚀刻第二分离间隙，所述第二分离间隙沿着横向轴延伸以将所述第一和第二光生伏打电池内的所述一个或多个半导体层的各部分分离；以及
沿着所述沉积轴在所述一个或多个半导体层之上沉积传导透光上电极，其中所述一个或多个半导体层转换所述上电极和所述下电极之间的入射光，并将所述光转换成电流。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述第一分离间隙沿着所述沉积轴从所述基底延伸通过所述下电极至所述下电极的沉积表面，其中所述一个或多个半导体层被沉积在所述下电极的沉积表面上。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述第二分离间隙沿着所述沉积轴从所述下电极的透光层延伸部分通过所述下电极并且通过所述一个或多个半导体层至所述一个或多个半导体层的沉积表面，其中所述上电极被沉积在所述一个或多个半导体层的沉积表面上。
24.如权利要求21所述的方法，还包括引导第三激光透过所述基底以在上电极内蚀刻第三分离间隙，所述第三分离间隙沿着所述横向轴延伸以将所述第一和第二光生伏打电池内的所述上电极的各部分电隔离。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述第三分离间隙沿着所述沉积轴从所述下电极的透光层延伸部分通过所述下电极并且通过所述一个或多个半导体层和所述上电极至所述上电极的上表面。
26.如权利要求21所述方法，其中所述下电极的透光层沿着所述横向轴延伸通过第二分离间隙，以在所述第一和第二光生伏打电池之间提供通过该第二分离间隙的导电路径。
27.如权利要求21所述的方法，其中所述上电极沿着所述沉积轴在所述第二分离间隙中延伸至所述下电极的透光层，以将第一光生伏打电池的上电极的所述部分电耦合至第二光生伏打电池的下电极的所述部分。
28.如权利要求21所述的方法，其中沉积下电极包括沿着所述沉积轴在所述透光层之上沉积传导反射层，其中所述透光层沿着所述沉积轴被布置在所述基底和所述反射层之间。
29.如权利要求21所述的方法，其中沉积一个或多个半导体层包括沿着所述沉积轴在所述下电极之上沉积n掺杂的半导体膜，沿着所述沉积轴在所述n掺杂的半导体膜之上沉积本征半导体膜，以及沿着所述沉积轴在所述本征半导体膜之上沉积p掺杂的半导体膜。
30.如权利要求21所述的方法，其中所述基底是透光基底。
31.如权利要求21所述的方法，其中沉积一个或多个半导体层包括在第一分离间隙内将所述一个或多个半导体层沉积在所述基底上。
32.如权利要求21所述的方法，其中沉积上电极包括在第二分离间隙内将所述上电极沉积在所述下电极的透光层上。
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