CN104272458A - 用刻蚀步骤p3和可选的步骤p1制造光伏组件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造用于获得光伏组件的中间产品的方法，光伏组件包括多个太阳能电池，所述方法包括以下步骤：(a)在基板(4)上局部化地沉积金属层(8)以覆盖基板的至少一部分(401)，(b)在这种局部化层(8)上沉积导电材料的层(41)，所述层涂覆局了部化层(8)。

Description

用刻蚀步骤P3和可选的步骤P1制造光伏组件的方法
技术领域
本发明涉及光伏太阳能的领域，并且更具体地涉及薄层形式的光伏组件。
在本专利申请的范围内，“薄层”是厚度小于5μm的层。
背景技术
光伏组件包括多个串联放置的太阳能电池。事实上，单个太阳能电池的端子处所产生的小于1伏的电压通常对许多设备来说太低了。因此，有必要将许多电池串联放置。因此，几百个电池串联连接的光电组件所供应的电压为约100伏。
对于薄层形式的光伏组件，通过在一个相同的基板上进行刻蚀步骤和沉积步骤可以获得此串联布置。因此，制造了整体式互联(monolithicinterconnection)。这相对于大部分晶体硅的常规技术具有相当大的优势。事实上，制造由晶体硅制成的组件需要难操控且费力的接线操作和焊接操作。所有这些操作都与薄膜技术毫不相干。
薄层形式的太阳能电池的整体式互联的方法需要三个刻蚀步骤，通常被称为P1、P2、P3。
第一步骤(P1)确保了两个相邻的电池在太阳能电池的背面电极处电绝缘。
第二步骤(P2)能够将给定电池的正面电极连接到相邻电池的背面电极。
第三步骤(P3)在于使两个相邻的电池在背面电极处电绝缘。
实施各种技术以执行这种整体式互联方法。
最常规的技术是机械刻蚀或激光烧蚀。
因此，可以参考文件US-4502225，它描述了一种包括用于半导电装置的刻蚀尖端的装置。
薄层太阳能电池中的激光应用具体描述在以下文章中：“用短激光脉冲和超短激光脉冲选择性烧蚀薄膜”，Hermann等人，《应用表面科学》，252期(2006年)4814页(“Selective ablation of thin films with short and ultrashort laser pulses”,Hermann et al.,Appl.Surf.Sci.252(2006)4814)；或者，“薄膜光伏中激光应用”，Bartolme等人，《应用物理B》，100期(2010年)427-436页(“Laser applicationsin thin-film photovoltaics”,Bartolme et al.,Appl Phys B 100(2010)427-436)。
这些刻蚀技术具有以下优点：能够用于在薄层中沉积的各种各样材料，例如CdTe、a-Si、CZTS(通式Cu2ZnSn(S,Se)4)或CIGS(通式Cu(In,Ga)(S,Se)2)。
然而，这些刻蚀技术均具有缺点。
因此，机械刻蚀导致：由于层上的机械应力的存在而损害了材料；在接近刻蚀线的层的表面上形成了碎屑，这可能导致短路的问题；以及磨损了刻蚀尖端。而且通常，机械刻蚀的质量对许多参数诸如薄层的形态或性质以及刻蚀尖端的操作参数非常敏感。
而且，激光烧蚀不易于实施。事实上，要注意的是，所除去的材料可能熔化并且部分地阻塞激光烧蚀所产生的凹槽。因此，这种技术不能够获得制造品质优良的电接触所需的清洁表面。
也可以使用化学刻蚀工艺。然而，相比于机械刻蚀或激光烧蚀的常规方法，这些方法的实施更复杂、更昂贵。
为了更好地准确描述本发明的范围，现将参照图1a至图1f描述薄层形式的光伏组件的整体式互联的常规方法。这些附图都是截面图，并且代表实施这种方法的各种步骤。
图1a表示基板1，基板1可以由多种材料制成，特别是由玻璃，或者柔性或刚性的塑料或金属(例如钢、铝或钛)制成。
通常情况下，此基板是由厚度为几毫米，通常介于1mm和3mm之间的钠钙玻璃制成。
在此基板1上沉积钼层11，钼层11的厚度通常介于100nm和2μm之间，优选为约1μm。
这种钼层将用于构成形成光伏组件的各种电池的背面电极。
图1a示出了在沉积Mo层之后进行刻蚀步骤。如之前所述，通常以机械方式或通过激光烧蚀进行这种刻蚀。它形成了不含钼的凹槽110。
这种凹槽110能够限定图1f中所示的相邻的电池2和3的背面电极11a和11b。
这种刻蚀步骤对应于如前所述的步骤P1。
凹槽110的宽度通常介于10μm和100μm之间，并且它优选约50μm。
图1b示出了该方法的另一个步骤，在该步骤中，产生了光伏层，例如结晶的CIGS层。此层具有光吸收功能。
此步骤在于：首先，在背面电极11上引入Cu、In、Ga以及Se型和/或S型的元素的金属前体，用于生长CIGS的层，p型半导体。
可以使用适用于薄层沉积的众多方法。
这些方法可以是：真空方法，诸如阴极蒸镀或阴极溅射；或者大气压力下实施的方法，诸如电沉积、丝网印刷、刮刀涂布、喷墨涂布或狭缝涂布。
因此，通过阴极溅镀可以沉积Cu、In和Ga的前体。随后，通过真空方法或在大气压力下实施的方法可以在所获得的层叠体上沉积Se和/或S的层。
通常情况下，始终需要大量引入S或Se。能够以单质气体形式、气体形式(H2S或H2Se)或者S或Se的蒸镀层形式将硫族元素S或Se引入并沉积在金属前体层的表面上。
应注意的是，气体H2S和H2Se有剧毒，从而使这些气体在工业规模上的使用大大复杂化。
这种金属前体层的厚度通常介于300nm和1μm之间。
通过使用升温梯度介于1℃/s和10℃/s之间的高温退火(被称为硒化/硫化退火)使各成分转化为结晶CIGS的层12。
具体可以参考文件US-5578503，它描述了一种用于获得CuXY2型半导体的方法，其中X是In和/或Ga，而Y是Se或S。
这种方法包括升温梯度为至少10℃/s的快速加热步骤以达到大于或等于350℃温度的退火，其后保持该温度达介于10秒和1小时之间的持续时间。
该温度通常介于400℃和600℃之间。
各成分的层可以被优选由石墨制成的盖子覆盖。这种盖子能够确保退火期间Se和/或S的更大分压，从而提高Se和/或S在金属前体中的扩散。
也可以参考文件US-5436204，它描述了一种包括三个步骤的方法：第一步骤，在介于350℃和500℃之间的温度下沉积铟和/或镓；第二步骤，在温度升高至介于500和600℃之间的更高的再结晶温度下沉积铜；和第三步骤，在保持此更高温度下沉积铟和/或镓。应注意的是，整个该方法是在硒和/或硫的气氛中进行。
图1c示出了实施该方法的另一个步骤，其中，在CIGS层上沉积n型半导体层13以形成pn结。
通过化学浴、阴极溅射或其它蒸镀可以沉积这种层。
厚度为几十纳米的层13可以例如由CdS组成并且通过化学浴进行沉积。
可以使用其它材料，诸如厚度例如介于5nm和30nm之间的ZnS或Zn(O,S)。
图1c还示出了该方法的另一个可选步骤。这种步骤在于沉积本征ZnO层14，其功能将被进一步解释。
这种层14对太阳光谱是高度透过，且具有高电阻。它通常通过阴极溅镀进行沉积并且具有几十纳米的厚度。
可以注意的是，在层14的沉积期间，层13防止了ZnO和CIGS之间的反应，从而保护了层12。
图1d示出了实施该方法的一个步骤，其中，以机械方式或激光烧蚀进行另一种刻蚀。
这种刻蚀对应于上述的步骤P2，在于除去在钼层11上先前沉积的所有层。因此，这种刻蚀能够产生图1d中标记为111的开口。这将能够产生两个相邻的电池之间的电互联部分(P2)。
开口111的宽度通常介于50μm和150μm之间，并且它优选等于约100μm。
而且，开口110和开口111之间的距离通常介于50μm和150μm之间，并且它优选等于约100μm。
图1e示出了实施该方法的另外一个步骤，在该步骤中，沉积透明导电氧化物15的层。
这种层可以通过阴极溅射进行沉积并且具有几百纳米的厚度。
它可以具体是厚度为约500nm的Al掺杂的ZnO。
这种Al掺杂的ZnO的层将用于形成电池2的正面电极的标记为15a的导电透明电极和电池3的正面电极的标记为15b的导电透明电极(参见图1f)。
通常承认的是，n型半导体层13可以具有不连续点。然后，ZnO的层14的功能确保了导电层15和CIGS层12之间的电绝缘。
其它材料，诸如锡掺杂的氧化铟(ITO)、银纳米线、碳纳米管也可以被用来制造这种导电透明电极。同样地，也可以使用其它的沉积技术。
应理解的是，开口110和开口111之间的距离必须足够大，以避免电池2的正面电极15a和电池3的背面电极11b之间互联电阻过大。
图1f示出了该方法的最后步骤，在该步骤中，在各层的层叠体中进行另一种刻蚀以明确地使电池3与电池2绝缘。
这种刻蚀步骤对应于上述步骤P3。它可以以机械方式或通过激光烧蚀来进行，并且在于除去在背面电极11b上沉积的所有层。
所获得的开口112能够使电池2和3在它们的正面电极15a和15b处电绝缘。
开口112的宽度更通常介于10μm和200μm之间，并且它优选为约100μm。
图1f还示出了两个相邻的电池2和3之间的电荷路径。
因此，第一电池2的正面电极部15a能够在正面处收集该电池2中产生的电荷，并且将电荷传送到相邻电池3的背面电极11b。
考虑到常规刻蚀技术具有的缺点，现有技术中已提出了解决方案。
解决方案涉及步骤P2，并且其目的是局部提高CIGS材料的导电率，以使电荷从给定电池的正面电极传导至相邻电池的背面电极。
这可能涉及激光处理，使得CIGS能够局部提供金属行为。它具体可以参考以下文章：Westin等人，“经由薄膜CIGS PV组件对P2互联激光图案化”，《太阳能材料和太阳能电池》92期(2008年)1230页(Westin et al.,"Laserpatterning of P2interconnect via thin-film CIGS PV modules",Solar EnergyMaterials and Solar Cells 92(2008)1230)。
因此，激光处理能够形成相比于CIGS层的其余部分导电率更大的区域，该区域取代了Al掺杂的ZnO层和钼背面电极之间的直接接触。
然而，在步骤P3期间，能够使CIGS导电的激光不同于刻蚀CIGS所使用的激光。特别可以参考以下文章：“脉冲可编程的纤维激光器应用于广泛范围的微处理应用”，Rekow等人，NRC出版物档案("Application of a PulseProgrammable Fiber Laser to a Broad Range of Micro-Processing Applications",Rekow et al.,NRC publications archives)。因此，需要两种类型的激光，从而大大增加了生产成本。
背面电极上局部沉积的金属前体也可以起到在高温下CIGS层的生长期间在CIGS层中扩散的作用，从而确保了电池的背面电极和相邻电池的正面电极之间传导路径。就这一点而言，它可具体参考文件US-2010/0000589。然而，由于金属前体被沉积在例如由钼制成的背面电极上，金属前体将对CIGS层的形成所引起的氧化敏感。这种氧化可以引起所期望的效果改变，即，使CIGS局部导电，从而使所设想的方法无效。
发明内容
本发明的目的在于，通过提出能够确保太阳能电池的正面电极和相邻电池的背面电极之间的电接触且同时避免对机械刻蚀、激光刻蚀或化学刻蚀的需要的另一种方法，来减轻现有技术的缺点。
因此，本发明首先涉及一种制造用于获得包括多个太阳能电池的光伏组件的中间产品的方法，这种方法包括以下步骤：
(a)在基板上局部化地沉积金属层，以覆盖基板的至少一部分，
(b)在该局部化层上沉积导电材料的层，该层涂覆了局部化层。
在变型中，在步骤(a)期间，在所述基板上局部沉积Se型或S型材料的层，以覆盖基板的与被金属覆盖的所述至少一部分不同的至少一部分。
本发明还涉及一种用于获得包括多个薄层结构的太阳能电池的光伏组件的方法，光伏组件依次包括：基板、背面电极、对金属前体进行退火所获得的光伏层以及半导体层，其中：
按照本发明的方法制造中间产品，导电材料的层形成了背面电极；并且
在获得光伏层的退火完成后，在光伏层中形成了相比于光伏层的其余部分导电率更大的区域。
因此，该方法能够避免P2型刻蚀的实施。
在另一实施方式中，根据本发明的方法在于按照本发明的变型制造中间产品的方法，其中，在步骤(a)期间，也在所述基板上局部沉积Se型或S型材料的层，以覆盖基板的与被金属覆盖的所述至少一部分不同的至少一部分。
在这种情况下，进行另一退火步骤，另一退火步骤改变了Se型或S型材料的所述局部化层，以在所述背面电极中形成相比于背面电极的其余部分电阻率更大的区域，该区域确保了光伏组件的两个相邻电池之间的电绝缘。
在其它实施方式中，根据本发明的方法也能够避免P1型刻蚀步骤的实施。
在第一变型中，在获得光伏层之前，以小于或等于1℃/s的温度梯度并且在介于225℃和300℃之间的温度下，进行退火步骤达1分钟至5分钟的持续时间，背面电极的所述区域由导电材料与Se或S反应所产生的材料形成。
在其它变型中，在获得光伏层期间，在400℃至650℃的温度下，以严格大于1℃/s且可能高达15℃/s的升温梯度进行退火步骤。
因此，在第二变型中，所述区域由光伏材料形成。
在第三变型中，所述区域是凹槽。
本发明还涉及一种包括在共用基板上串联连接的多个太阳能电池的光伏组件，每个电池包括：正面电极，正面电极是透光的；和背面电极，由光电层和半导体层使背面电极与正面电极隔开，使得背面电极与光伏层能够形成pn结，其中，通过在光伏层中形成的由导电材料制成的区域，使电池的正面电极电连接相邻电池的背面电极。
在另一个实施方式中，在背面电极中并且在两个相邻电池之间，根据本发明的光伏组件还包括：相比于背面电极的其余部分电阻率更大的区域，该区域使所述两个相邻电池的背面电极电绝缘。
在第一变型中，电阻率更大的所述区域由背面电极的导电材料与选自Se和S的元素反应所产生的材料形成。
在第二变型中，该区域由光伏材料形成。
在第三变型中，该区域是凹槽。
本发明还涉及一种用于获得根据本发明的光伏组件的中间产品，在基板上依次包括：局部化金属层和涂覆该局部化层的导电材料层。
能够获得根据本发明的光伏组件的另一个实施方式的中间产品，在基板上还包括：与局部化金属层不同的Se型或S型材料的局部化层。
附图说明
经阅读下面的关于附图所给出的描述，本发明将被更好地理解，并且本发明的其它目的、优点和特征将更加显而易见，其中：
图2a至图2g表示了实施根据本发明方法的各个步骤，
图3a至图3f表示了实施根据本发明的另一种方法的各个步骤，
图4和图5是对应于图3d的根据本发明方法的步骤变型，
图6示出了对应于图3e的根据本发明方法的另一步骤变型。
这些附图都是剖视图，并且各个附图通用的元件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
图2a表示了可以由不同材料，常规的玻璃、塑料或金属制成的基板4。在通常情况下，这种基板由钠钙玻璃制成，其厚度为几毫米，例如3mm。
以局部化方式，在这种基板上沉积金属层8。它特别地是铜或者基于Cu和Se，或Cu和S的合金。
因此，基板的至少一部分401被金属覆盖。
图2a仅示出了基板4的被单种金属覆盖的部分401。当然，只要打算在基板4上制造多个光伏电池，则能够用金属覆盖基板的多个部分。
可以实施各种沉积方法来制造局部化层8。
因此，可以通过阴极溅射法或真空蒸镀利用机械掩模沉积这种层。
例如使用在有机溶剂中分散的基于Cu纳米颗粒的油墨，通过狭缝涂布、丝网印刷或喷墨类型的印刷工艺，也可以获得层8。
优选使用这种印刷工艺，因为其实施产生了比真空实施工艺更低的成本。
通常地，基板的被每种金属覆盖的部分401的宽度介于50μm和150μm之间，优选等于100μm。
图2b示出了该方法的另一个步骤，其中，在基板4上沉积金属层41，形成通过根据本发明的方法所获得的光伏组件的各种电池的背面电极。
这种层41是连续的。换句话说，它均匀地覆盖了基板。
这种层例如由钼制成，并且其厚度介于100nm和2μm之间且特别是等于500nm。
可以考虑其它材料，特别是以柱状形式沉积并且具有一定孔隙率的Ni、Pt或任何其它导电材料。
特别是可以通过阴极溅射进行金属层的沉积。
应注意的是，通过改变进行溅射的条件可以调整层41的孔隙率。因此，当在钼的沉积期间溅射氩时，溅射压力是所获得的孔隙率的参数。就这一点而言，可以参考以下文章：Bommersbach等人：“Mo背接触孔隙率对共蒸镀的Cu(In,Ga)Se2薄膜性能和相关的太阳能电池的影响”《光伏技术进展：研究与应用》(2011年)("Influence of Mo back contact porosity on co-evaporatedCu(In,Ga)Se2thin film properties and related solar cell"Prog.Photovolt:Res.Appl.(2011))。
如图2b所示，金属层41涂覆了局部化金属层8。
图2b中所示的层叠体构成了随后实施的方法步骤可以独立制造的中间产品。
在实践中，将能够通过制造基板4的工业来制造中间产品。
图2c示出了层41的沉积之后进行的刻蚀步骤。如前所示，通常以机械方式或通过激光烧蚀进行这种刻蚀。它因此形成了不含金属的凹槽410。
这种凹槽410能够限定图2g中所示的相邻电池5和6的背面电极41a和41b。
这种刻蚀步骤对应于如上所述的步骤P1。
这种凹槽410的宽度通常介于10μm和100μm之间，并且它优选为约50μm。
图2d示出了该方法的一个步骤，在该步骤中，以层42的形式引入将形成光伏层的前体。它覆盖了层41并且填充了凹槽410。
这些是Cu、In、Ga的金属前体或Cu、Zn、Sn的金属前体，和可选地选自Se和S的至少一种元素。
以示例的方式，元素Cu、In和Ga的比值通常以以下方式选择：
0.75≤Cu/(In+Ga)≤0.95；0.55≤In(In+Ga)≤0.85；以及0.15≤Ga(In+Ga)≤0.45。
对它们而言，元素Cu、Zn和Sn的比值通常以以下方式选择：
0.75≤Cu/(Zn+Sn)≤0.95；以及1.05≤Zn/Sn≤1.35。
这种层42可以基本上包括金属前体。在这种情况下，则以气态形式引入硫或硒。也可以以在金属前体层上沉积的层的形式引入它们。
而且，该层42可以同时包括金属前体以及硒或硫。
图2e示出了该方法的另一个步骤，在该步骤中，同时转换局部化层8和层42。
在这种步骤中，进行退火，通过退火将层42中存在的金属前体转化成光伏材料的层46，例如，通过引入硒或硫而转化成CIGS或CZTS。
因此，根据是否引入硒、硫或两种成分的混合物，CZTS型的材料可以特别地由Cu2ZnSnSe4、Cu2ZnSnS4或Cu2ZnSn(S,Se)4组成。
因此，典型地在介于400℃和650℃之间且优选等于550℃的温度下，进行退火。升温梯度的值范围介于1℃/s和15℃/s之间。
在常规方式中，在退火期间；或者，在退火前，在金属前体的层上沉积硒层或硫层期间或者在沉积金属前体期间，可以以气态形式引入硒或硫。
在沉积金属前体期间的情况下，在中性气氛中进行退火。
而且，也习惯遵从大约40％的Se的化学计量，因为已知的是：Cu(In,Ga)Se2的理论化学计量为Se/Cu＝2。这在所选择的金属前体导致形成CZTS时同样适用。
在常规方式中，退火的持续时间介于30秒和30分钟之间，并且它优选为约1分钟的持续时间。
就这一点而言，可以参考前面提及的文件US-5578503和US-5436204的教导。
在获得光伏层46期间，局部化层8中存在的铜经过层41扩散，以在光伏层内部形成由导电材料制成的区域460。
实际上，相比于光伏层的其余部分中存在的铜，层46局部地包含更大的铜的百分比。当比值Cu/(In+Ga)大于1时，这会形成已知导电的基于Cu以及Se或S的化合物。这可以具体涉及Cu2Se型或Cu1.8Se型，或者Cu2S型或Cu1.8S型的化合物。
将调整层42的厚度和层8所引入的铜量，以使得在区域460处，比值Cu/(In+Ga)大于1。因此，区域460将是CIGS和Cu2Se型的化合物的混合物，其将在CIGS内部形成局部化导电路径。
以示例的方式，当CIGS层46的厚度为约1.4μm，并且具有比值Cu/(In+Ga)为约0.8的化学计量时，厚度为约50nm并且宽度介于50μm和150μm之间且优选等于100μm的层8足以使区域460中的比值Cu/(In+Ga)大于1。
因此，将根据层46的厚度和层46中的比值Cu/(In+Ga)的值来选择层8的厚度和宽度。
为了促进铜经过层41扩散，介于2mTorr和15mTorr之间的压力范围将能够用于通过阴极溅射形成层41。压力优选为约10mTorr。然后，所获得的孔隙率为约15％。
应注意的是，在导致形成光伏层46和区域460的退火完成后，局部化层8的铜的一部分可以仍然存在于层41中。
然而，层41中存在的铜并不改变层的性能，因为铜像层41的其余部分一样是导电材料。
图2f和图2g描述了对应于图1c、图1e和图1f的根据本发明的方法的其它步骤。
因此，参考图2f，在层46上沉积n型半导体层43以形成pn结。如图1c所示的，所使用的材料可以是CdS、ZnS或Zn(O,S)。
图2f示出了在于在层43上沉积透明材料的层44的方法的另一个步骤。如关于图1c先前所示的，所使用的材料可以是ZnO。这种层44是可选的。
最后，在层44上沉积透明的导电氧化物层45。
这种层45可以由Al掺杂的ZnO组成，这种层通过阴极溅射进行沉积。
层45的厚度介于100nm和800nm之间，并且优选等于约500nm。
图2g示出了该方法的最后步骤，在该步骤中，在各层的层叠体中进行另一种刻蚀。
这种刻蚀步骤对应于步骤P3，并且获得开口412。
这种开口412能够限定两个相邻的电池5和6并且能够使它们在它们的正面电极45a和45b处电绝缘。
通常，在实施图1c、图1e和图1f中示出的步骤中所给出的附图标记也对图2e和图2f中示出的步骤有效。
图2g还示出了两个相邻的电池5和6之间的电荷路径。
第一电池5的正面电极部45a能够在正面上收集该电池5中产生的电荷，并且能够通过层46的导电区域460将电荷传送到相邻电池6的背面电极41b。
因此，刚刚已经描述的方法具有以下优点：消除整体式互联的方法中常规考虑的刻蚀步骤P2。并且因此克服有关这种刻蚀步骤的缺点。
现将参考描述根据本发明的方法的另一种实施方式的图3a至图3f。
如图3a所示的，在这种实施方式中，以局部化的方式还在基板4上沉积硒或硫的层7。
因此，基板的至少一部分400被Se型或S型的材料覆盖。
当然，只要打算在基板4上制造多个光伏电池，则能够用Se型或S型的材料覆盖基板的多个部分。
在所有情况中，基板的被Se型或S型的材料覆盖的部分400与被金属诸如铜覆盖的部分401不同。
通过各种沉积方法并且特别是关于图2a的层8中所提及的那些沉积方法，可以沉积层7。
图3b示出了与图2b示出的在基板上沉积金属层41相似的方法步骤。
这种金属层均匀地覆盖了基板，并且同时涂覆局部化金属层8以及Se或S的局部化层7。
图3b中所示的层叠体构成了随后实施的方法步骤可以独立制造的中间产品。
图3c示出了与图2d中示出的以层42的形式引入将形成光伏层的前体相似的方法步骤。
图3d示出了该方法的另一个步骤，在该步骤中，同时转换局部化层7、局部化层8和层42。
首先，进行在中等温度下退火的步骤。这种退火步骤包括小于或等于1℃/s且优选为约0.1℃/s的升温梯度以达到介于225℃和300℃之间且优选为约250℃的温度。使层叠体经受这种温度达1分钟至5分钟的持续时间。
可以在真空中或在中性气氛中进行这种退火步骤。
因此，只要层41由钼制成，局部化层7的硒将与层41的构成材料反应。然后，在基板的一部分400处，在层41中形成MoSe2。MoSe2以其c轴与层41的表面平行的六方紧密堆积结构进行生长。
在另一个实施方式中，硫存在于层7中，硫与钼层41反应以形成MoSe2。
将调整钼层的厚度和层7引入的硫或硒的量，以使得在层41的整个厚度中将钼转化成MoSe2或MoS2。
因此，凭借这种退火步骤，在钼层41中形成由MoSe2或MoS2形成的区域71。
以示例的方式，对于约500nm的钼层厚度，根据钼层的孔隙率，硒层7的厚度将介于1μm和2μm之间而宽度介于50μm和150μm之间且优选等于100μm，以便对应于MoSe2的理论化学计量。
在与c轴平行的方向上的MoSe2的电阻率或MoS2的电阻率比钼的电阻率更大，电阻率比值大于108。因此，层41的区域71相比于层41的其余部分具有更大的电阻率。
因此，这种区域71将能够限定图3f中标记为5和6的两个相邻电池的背面电极41a和41b，并且使它们电绝缘。形成该区域71能够避免刻蚀步骤P1，并且因此能够消除有关这种刻蚀步骤的缺点。
在形成区域71的退火步骤之后，进一步升高基板4的温度，以便进行高温退火，如参照图2e所述，以便将层42转换成光伏材料层46。
因此，将不会再次详细描述这种退火。
而且，如参照图2e所述，在介于400℃和650℃之间的温度下的该退火导致了局部化层8中存在的铜经过层41扩散，并且形成由导电材料制成的区域460。
应注意的是，在实践中，在形成区域71的退火步骤期间，铜开始经过层41扩散。
然而，对于小于400℃的温度，这种扩散相对较弱。
应注意的是，对于文件US-5578503中描述的形成CIGS的方法，事实上在层42的沉积后进行形成区域71的在中等温度下退火的步骤。
然而，对于文献US-5436204中描述的方法，在层42的沉积前进行在中等温度下退火的步骤。
图3e和图3f描述了与图2f和图2g中描述的方法步骤相似的方法步骤。
因此，图3e示出了在层46上沉积三个层：n型半导体层43；可选的透明材料层44；以及最后的透明导电氧化物层45。
图3f示出了该方法的最后步骤，在该步骤中，进行对应于步骤P3的刻蚀步骤，获得开口412。
因此，根据本发明的方法的这种实施方式能够同时避免P1型刻蚀和P2型刻蚀的需要。
现在参照图4和图5，图4和图5示出了参照图3a至图3f描述的方法步骤的两个变型。这些变型更具体地对应于图3d中示出的步骤。
在这些变型中，没有进行在使层41的构成材料与层7的硒或硫反应以产生由层41的材料与Se或S的反应所得的导电材料制成的区域71的中等温度(225-300℃)下退火。
这就是为什么层41的构成材料不必须是钼。如之前所述，这种材料具体可以是以柱状形式沉积且具有一定孔隙率的Ni、Pt或任何其它导电材料。
实际上，层的多孔特性和柱状特性促进了Cu扩散。
在这些变型中，以通过引入Se或S将层42中存在的金属成分直接转换成光伏材料的方式进行退火。
因此，典型地在介于400℃和650℃之间的温度下进行退火，通过严格大于1℃/s且可能高达15℃/s的升温梯度来达到这种温度。在优选的方式中，升温梯度为约10℃/s，并且温度为约500℃。
对于陡峭的升温梯度，在基板的部分400处，层41的材料经历了因由硒或硫制成的局部化层7的膨胀造成的大的应力。
这些应力导致层41的局部破损，并且因此在该层中形成凹槽。
在文件US-5436204中描述的形成CIGS的方法的情况中，在沉积包括金属前体的层42期间进行高温退火步骤。
因此，退火使层42转换成光伏层46，并且层41的破损导致了在该层41中形成区域410，区域410填充有与层46的除导电区域460外的材料性质相同的光伏材料。这种变型示于图4。
在文件US-5578503中描述的形成CIGS的方法的情况中，在沉积包括金属前体的层42后进行高温退火步骤。
对于陡峭的升温梯度，在基板的部分400处，层41和层42的材料经历了因由硒或硫制成的局部化层7的膨胀造成的大的应力。
这些应力导致了层41和层42的局部化破损，并且因此形成不含导电材料和光伏材料的凹槽461。这种变型示于图5。
参照图2e和图3d中所描述的，这种退火引起了局部化层8的铜经过层41扩散，以形成由导电材料制成的区域460。
因此，在这两个变型中，通过根据本发明的方法也获得了光伏组件的两个相邻电池之间的电绝缘，从而进一步能够消除刻蚀步骤P1。
应注意的是，没有改变该方法的其它步骤。
现在参照图6，图6示出了对应于图3e的根据本发明方法的另一个步骤的变型。
图6示出了在光伏层46上没有以连续方式沉积半导体层43。相反，在光伏层46的区域460处，层43包括不连续点。
例如通过喷墨可以进行层43的局部化沉积。它相对于图3e中示出的实施方式具有以下优点：避免电极45a和区域460之间的电阻因层43的存在而增加。
在互补的方式中，应注意的是，当引入硒和硫的混合物时，也可以将锗集成到CZTS的晶格中以形成Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4型的材料。
形成层42的金属成分也可以是Cu、Al和In型的。
然后，根据本发明的方法获得了其光伏层由Cu(In,Al)(S,Se)2型的材料制成的太阳能电池。
权利要求书中的技术特征后所插入的附图标记仅旨在于促进对权利要求书的理解而不应限制权利要求书的范围。

Claims (15)

1.一种制造用于获得包括多个太阳能电池的光伏组件的中间产品的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在基板(4)上局部化地沉积金属层(8)，以覆盖所述基板的至少一部分(401)，
(b)在该局部化层(8)上沉积导电材料的层(41)，该层涂覆了所述局部化层(8)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(a)期间，在所述基板(4)上还局部沉积Se型或S型材料的层(7)，以覆盖所述基板的与被金属覆盖的所述至少一部分(401)不同的至少一部分(400)。
3.一种获得包括多个薄层结构的太阳能电池的光伏组件的方法，所述光伏组件依次包括：基板(4)、背面电极(41)、对金属前体进行退火所获得的光伏层(46)以及半导体层(43)，其中：
按照权利要求1所述的方法制造中间产品，导电材料的层(41)形成了所述背面电极；并且
在获得所述光伏层(46)的所述退火完成后，在所述光伏层中形成了相比于所述光伏层的其余部分导电率更大的区域(460)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：
按照权利要求2所述的方法制造所述中间产品；
进行另一退火步骤，所述另一退火步骤改变了Se型或S型材料的所述局部化层(7)，以在所述背面电极(41)中形成相比于所述背面电极的其余部分电阻率更大的区域(71、410、461)，该区域确保了所述光伏组件的两个相邻电池之间的电绝缘。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在获得所述光伏层(46)之前，以小于或等于1℃/s的升温梯度并且在225℃至300℃的温度下，进行另一退火步骤达1分钟至5分钟的持续时间，所述背面电极的所述区域(71)由所述导电材料与Se或S反应所产生的材料形成。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在获得所述光伏层(46)之前，在400℃至650℃的温度下，以严格大于1℃/s并可能高达15℃/s的升温梯度进行所述退火步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述区域(410)由光伏材料形成。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述区域(461)是凹槽。
9.一种包括在共用基板上串联连接的多个太阳能电池的光伏组件，每个电池包括：正面电极(45)，所述正面电极是透光的；和背面电极(41)，由光伏层(46)和半导体层(43)使所述背面电极与所述正面电极隔开，使得所述背面电极与所述光伏层能够形成pn结，其中，通过在所述光伏层中形成的由导电材料制成的区域(460)，使一个电池(5)的正面电极(45a)电连接相邻电池(6)的背面电极(41b)。
10.根据权利要求9所述的光伏组件，在所述背面电极(41)中并且在两个相邻的电池(5、6)之间，所述光伏组件还包括相比于所述背面电极的其余部分电阻率更大的区域(71、410、461)，该区域使所述两个相邻的电池的背面电极(41a、41b)电绝缘。
11.根据权利要求10所述的光伏组件，其中，电阻率更大的所述区域(71)由所述背面电极的导电材料与选自Se和S的元素反应所产生的材料形成。
12.根据权利要求10所述的光伏组件，其中，电阻率更大的所述区域(410)由光伏材料形成。
13.根据权利要求10所述的光伏组件，其中，电阻率更大的所述区域(461)是凹槽。
14.一种用于获得根据权利要求9所述的光伏组件的中间产品，所述中间产品在基板(4)上依次包括：局部化金属层(8)和覆盖该局部化层的导电材料的层(41)。
15.一种用于获得根据权利要求10至13中任意一项所述的光伏组件的中间产品，所述中间产品在所述基板(4)上还包括：与所述局部化金属层(8)不同的Se型或S型材料的局部化层(7)。
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