CN104995744B - 制造薄膜太阳能电池阵列的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造薄膜太阳能电池阵列的方法，其中，多个单独的薄膜太阳能电池被涂覆到基板上。所述单独的薄膜太阳能电池部分地一个沉积在另一个上，使得从两个单个薄膜太阳能电池的对产生重叠区；在该区域中，存在形成所述对的两个薄膜太阳能电池的串联连接。另外，所述薄膜太阳能电池阵列具有过渡区，在该过渡区中，涂覆在第一太阳能电池上的薄膜太阳能电池转换成位于下方的层。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造薄膜太阳能电池阵列的方法，其中，多个单个的薄膜太阳能电池被应用到基板上。从而各个薄膜太阳能电池在一些区域中上下叠置地沉积，使得由两个单个的薄膜太阳能电池形成的一对产生重叠区；在该重叠区中，存在形成所述对的两个薄膜太阳能电池的串联连接。另外，薄膜太阳能电池阵列具有过渡区，在该过渡区，应用到第一太阳能电池上的薄膜太阳能电池转换成位于下方的层。
背景技术
在按比例放大太阳能电池、有机发光二极管和蓄电池的过程中，存在的问题是电流随着表面积成比例地增加。由于电阻功率损耗随着电流以二次方的方式增加，由此产生了对于各个电池的尺寸的明确限制。该问题通常通过以下方式进行解决：
1.使用高度导电的条形导体(通常是银)，以及
2.串联电池元件以形成模块。
在后一种情况下，在增加模块表面积时电流保持恒定且电压随着模块的尺寸成比例增加。然而，有效表面积以及效率的巨大损耗与此相关。
对于小表面的应用，问题经常包括在小表面积上实现足够高的电压。对于常规连接而言，这必定导致非常高的相对表面积损失以及效率损耗。该问题可通过将多个部分透明的太阳能电池/oLED/蓄电池叠置，以实现较高的电压和较低的电流密度来解决，由此需要更少的电池带。然而，问题在于所有的子单元必须传输/消耗相同的电流。然而，例如，对于太阳能电池，这只能够通过调节适于特定的光谱的层厚度来确保。
对于薄膜太阳能电池而言，一般来讲，制成单片式串联以避免在透明电极中由太阳能电池的各个层引起的电阻功率损耗，所述各个层在各个条带中周期性布置，特定的层具有限定的重叠以将一个条带的正极电连接至相邻的条带的负极，而不会在一个条带的两极之间产生的短路。类似的方法也可对于大表面的oLED或蓄电池进行。这些连接区域不提供任何电流/亮度，从而显示表面积损失和功率损耗/效率损失。因为各个层必须至少部分地在涂覆其他层之前被构造，因此该连接对于重复精度或对齐准确性具有高的要求。对于该连接，需要至少三倍、更可能五倍的最小结构尺寸或公差。堆叠体包括的层越多，该问题变得越关键。
另一可能性是制造各个电池元件，所述触点中的一个在后侧导向，且这些电池元件彼此固定连接，木瓦样的，具有小的重叠(DE 102008049056,DE 10020784)。因此，显著地减小表面积损失。由此带来的缺点是高的定位精度需求、通常小型各个元件的相对复杂化处理以及所产生的极其不均匀的形貌，由此导致更加复杂的封装以及产生机械弱化点。
在图1中描述了现有技术中已知的薄膜太阳能电池的常规阵列。关于附图标记的含义以及所使用的术语，参照进一步给出的图1 ff的定义。示出了在x-方向上相邻应用的多个薄膜太阳能电池I、II。各个薄膜太阳能电池因而分别具有后侧电极1、在z-方向上应用在后侧电极1上的光敏层2以及在光敏层上应用的第二电极和/或转换层3。在图1中示意性示出的该薄膜太阳能电池的全部组件，即电极1、光敏层2以及转换层3，从而能够配置在一个层中，然而它们也可由多个层(例如，导电层和载流子-选择层)构成，同样多个层是可能的。例如，同样地，光敏层2可具有内部结构(例如，上下叠置的两个或更多个层或者由两种或更多种材料制成的互穿网)。例如，同样可能的是电极可包括转换层。部分的太阳能电池还可分别为多个太阳能电池(多结太阳能电池)。对于根据图1的现有技术中已知的薄膜太阳能电池以及利用根据本发明的方法制造的薄膜太阳能电池的随后示出的全部实施方式，对于薄膜太阳能电池的各个组件存在该大量的可能性。
在图1所示的薄膜太阳能电池阵列的情况下，电流的产生局限于表面区，在该表面区中，全部的三个层(后侧电极、光敏层以及第二电极和/或转换层)上下叠置设置。各个太阳能电池的各个层由此台阶式配置(在图1中，分别在左侧示出的各个太阳能电池I和太阳能电池II的情况下)，以避免太阳能电池的电短路。在一个区域L中，实现了各个太阳能电池模块I和模块II的串联，其中，第一太阳能电池I的上电极和/或转换层3I与第二薄膜太阳能电池II的后侧电极1II接触。在现有技术中，这种串联连接被称作“单片式串联连接”。可检测到，在区域L中没有配置太阳能电池，这是因为在该区域中，形成一个相应的太阳能电池的三个层1、2、3并未上下设置。在区域L中配置的薄膜太阳能电池阵列的表面区因此不能够用于电流产生。
发明内容
由此开始，因此，本发明的目的在于指出一种用于制造改进的薄膜太阳能电池阵列的方法，利用该方法，可实现较高的电流量，并且，利用该方法，能够解决现有技术中已知的机械问题。本发明的关键是一种通过以合适的空间和时间顺序将功能层直接沉积/结构化来制造木瓦样结构的方法，该结构迄今为止仅通过预制造、切割和上下叠置地机械定位已经可以获得。出于该目的，必要的是制造各个功能层的分离的区域。这可通过结构化的沉积直接实现或者通过全表面沉积(伴随有后续选择性的或部分选择性去除，例如通过激光成型或机械去除)而间接实现。
该目的通过本发明权利要求1的特征而实现。各个从属权利要求从而代表有利的发展。
因此，本发明涉及一种用于制造薄膜太阳能电池阵列的方法，所述薄膜太阳能电池阵列包括涂覆在基板S上的多个薄膜太阳能电池(I，II，III，…)，所述薄膜太阳能电池分别包括朝向所述基板S定向的至少一个第一后侧电极(1I，1II，1III,…)和第二电极和/或转换层(3I，3II，3III…)以及设置在所述后侧电极(1I，1II，1III,…)和所述第二电极和/或所述转换层(3I，3II，3III,…)之间的光敏层(2I，2II，2III,…)，所述薄膜太阳能电池阵列：
a)具有至少一个重叠区B，在该重叠区中，相应地一个第一薄膜太阳能电池(I,II,…)和一个第二薄膜太阳能电池(II,III,…)设置在两个层(n,n+1,…)中且叠置地成对(I-II,II-III,…)设置，在第一层(n…)中的相应的第一薄膜太阳能电池(I,II,…)的一个区域和相应的第二薄膜太阳能电池(II,III,…)的一个区域彼此连接且串联电连接，所述第二薄膜太阳能电池II、III…设置在位于所述相应的第一薄膜太阳能电池(I,II,…)的上方的层(n+1…)中的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I,II,…)的远离所述基板S而定向的一侧上，和
b)具有至少一个过渡区A，在该过渡区中，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II,II-III,…)中仅有所述相应的第二薄膜太阳能电池(II,III…)被配置，所述相应的第二薄膜太阳能电池(II,III,…)的配置在位于所述第一层上方的所述层(n+1…)中的所述后侧电极(1II n+1,1III n+1…)、所述光敏层(2II n+1,2III n+1…)和所述第二电极和/或所述转换层(3II n+1,3III n+1…)被转换成在所述第一层(n…)中配置的相应的一个后侧电极(1II n,1III n…)、光敏层(2II n,2III n,…)和第二电极和/或转换层(3II n,3III n，…)。
因此，根据本发明制造的薄膜太阳能电池阵列包括多个薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池分别具有后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层。薄膜太阳能电池的这些基本组件随后也称作“层”或“活性层”。
术语“基板”表示载体，至少由第一电极、光敏层和第二电极组成的太阳能电池的堆叠体应用在载体上。这包括薄膜光伏领域已知的基板和覆盖板的配置。在薄膜太阳能电池阵列的活性层应用在覆盖板的情况下，上述的后侧电极1从而代表前侧电极或前部电极，同时在这种情况下第二电极3应被定义为后侧电极。然而，由于薄膜太阳能电池阵列的基于覆盖板的结构的基本构造原理未发生变化，因此，基于覆盖板的薄膜太阳能电池阵列的术语随后被使用，然而，它可明确地强调，这些构造原理可同样被应用且转移到基于覆盖板的薄膜太阳能电池。基于覆盖板的薄膜太阳能电池因此同样被根据本发明的概念所包括。
根据本发明，现提供了各个薄膜太阳能电池，其形成薄膜太阳能电池阵列且相对于彼此偏移设置，两个薄膜太阳能电池成对地叠置设置或沉积在重叠区中。在该重叠区，实现了相应的一个对的这两个薄膜太阳能电池的串联连接。
另外，根据本发明提供了至少一个过渡区存在于薄膜太阳能电池阵列中。在该过渡区，实现了在两个太阳能电池的一对中在另一太阳能电池上方设置的或层压的太阳能电池转换成位于下方的层。因此，在该过渡区，第一太阳能电池和第二太阳能电池的对中仅有第二太阳能电池被配置。在本发明的含义中，术语“层压”或者“在…上层压的”等从而与“沉积”或“沉积的”同义使用。
因此，根据先前描述的原理，目前在位于下方的层中配置的太阳能电池可串联连接至另外的太阳能电池，使得可获得串联连接的多个太阳能电池的迭代布置。
由此，特别优选的是，单片式连接的太阳能电池的单片式连接的区域(区域L，参见图1)，如在现有技术中已知的，可被完全用于产生能量，因为，在该区域中(这对应于根据本发明的过渡区A，由于薄膜太阳能电池模块的各个层的活性堆叠体也在此存在，故活性的太阳能电池同样存在。由于薄膜太阳能电池阵列内的非活性区域引起的表面积损失，从而可完全避免。
所提出的方法允许制造特别狭窄的部分太阳能电池，且可尤其利用可能的非常小的连接间距，尽管存在显著的结构尺寸和公差。因此，活性层的条带宽度可与最小可能的结构尺寸或对齐准确性具有相同的数量级。由于较小的表面积损失和较小的间距，如果必要的话，效率可被显著地增大。该方法还允许使用具有特别低的导电性的透明电极。因此，可实现了在透明度和因此效率上的增加，或者尤其可使用经济型材料。另外，通过在非常小的表面区域上重叠多个太阳能电池，可实现非常高的电压。
另外，具有相同的或相似的投资可增加生产率，这是因为不是随后的切割和层压装置，而是使用另外的沉积源。
对于根据本发明的方法而言，在基板S上，通过在所述基板S上相应地同时的或连续的沉积至少一个朝向所述基板S定向的第一后侧电极(1I,1II,1III,…)、设置在上方的至少一个光敏层(2I,2II,2III,…)、以及设置在上方的至少一个第二电极和/或转换层(3I,3II,3III,…)，同时地或连续地制造多个薄膜太阳能电池(I，II，III，…)，通过第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的各个对I-II，II-III)的相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)部分地沉积在所述相应的第一薄膜太阳能电池上方定位的层(n+1，n+2，…)中、以及在所述区域B中的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)串联电连接，则至少两个薄膜太阳能电池(I,II,III,…)在至少一个重叠区B中成对地I-II、II-III制造在叠置的至少两个层(n，n+1，…)中，以及第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的各个对的所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)，相对于第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的各个对的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)偏移沉积，使得过渡区A被配置，其中，第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的各个对的所述相应的第二薄膜太阳能电池的所述后侧电极(1II，1III，…)、设置在上方的所述光敏层(2II，2III，…)以及设置在上方的所述第二电极和/或所述转换层(3II，3III，…)从位于所述相应的第一薄膜太阳能电池上方的层(n+1，n+2，…)转换成位于下方的层n、n+1。
根据本发明的方法能够制造先前描述的薄膜太阳能电池阵列，其中，成对的两个薄膜太阳能电池在重叠区彼此串联连接，且上下叠置应用，在过渡区，第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的对中的相应的第二薄膜太阳能电池从位于第一太阳能电池上方的层转换成位于下方的层。根据本发明的方法，太阳能电池可沉积在两个层中，也可以通过反复制造各个薄膜太阳能电池沉积在大于两个的层中。另外，还可以串联连接成对的多个薄膜太阳能电池(在x-方向)，使得产生相邻设置的且串联连接的大量的薄膜太阳能电池。
如果第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的多个对(I-II，II-III…)被迭代设置，则在成对连接的薄膜太阳能电池(I-II，II-III，…)中存在多个重叠区(BI-II，BII-III，…)、以及第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的所述多个对(I-II，II-III…)的相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的多个过渡区(AI，AII，…)，是优选的。
该优选的实施方式提供了多个薄膜太阳能电池相对于彼此偏移的设置，且相对于彼此成对地串联连接。例如，第一太阳能电池I与第二太阳能电池II可借助重叠区B彼此串联连接，从而第一太阳能电池I和第二太阳能电池II形成对。另外，第二太阳能电池II与第三太阳能电池III可同样借助重叠区B彼此串联连接，从而第二太阳能电池II与第三太阳能电池III同样形成对。薄膜太阳能电池的相应对I-II，II-III从而分别具有过渡区，过渡区配置在所述相应对的相应第二太阳能电池中，即，对于太阳能电池的对I-II而言，配置在太阳能电池II中，以及对于太阳能电池的对II-III而言，配置在太阳能电池III中。在该过渡区中，相应对的第二太阳能电池转换成位于下方的层。
因而，各个太阳能电池配置在至少两个层中。
例如，提供了多个薄膜太阳能电池设置在两个层n、n+1中，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)中的相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)具有过渡区(AI，AII，…)，在该过渡区，在第二层n+1中配置的相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的后侧电极(1II n+1,1III n+1,…)、光敏层(2II n+1，2III n+1，…)和第二电极和/或转换层(3II n+1，3III n+1，…)被分别转换成在第一层(n，…)中配置的后侧电极(1II n，1III n，…)、光敏层(2II n,2III n，…)和第二电极和/或转换层(3II n，3III n，…)。
该实施方式提供了至少两个太阳能电池以先前所述的方式相邻地偏移地成对设置，且全部的太阳能电池被精确地配置在两个层中。所述两个太阳能电池的对中的第一太阳能电池由此配置在第一平面n中，所述两个太阳能电池的对中的第二太阳能电池配置在平面n+1中；这两个太阳能电池的重叠区B位于该区域中。在过渡区中，实现了第二太阳能电池到所述对的第一太阳能电池的层n的转换。在该层n中配置的第二太阳能电池的区域因此可被使用，以进一步用于通过重叠且配置另一重叠区B来串联连接第三太阳能电池III。任何数目的太阳能电池的迭代阵列是可能的。
另一实施方式提供了多个薄膜太阳能电池设置在三个层n、n+1、n+2中，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II,II-III,…)中的相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)具有两个台阶式设置的过渡区，在第一过渡区中，在第三层n+2中配置的相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层，被转换成在第二层n+1中配置的相应的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层，且在第二过渡区，转换成在第一层n中配置的相应的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层。
根据该优选的实施方式，各个薄膜太阳能电池配置在三个层中。由此在最上层n+2中配置的太阳能电池的逐渐转换通过到最低层n的两个过渡区而发生。在各个过渡区A之间配置的区域中，至少在太阳能电池设置在该太阳能电池的下方或上方的区域中实现了串联连接(重叠区B)。
另外，还可能的是，多个薄膜太阳能电池设置在四个层n、n+1、n+2、n+3中，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II,II-III,…)中的相应的所述第二薄膜太阳能电池(II，III，…)具有三个台阶式设置的过渡区，在第一过渡区中，所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的在第四层n+3中配置的所述后侧电极、所述光敏层和所述第二电极和/或转换层，被分别转换成在第三层n+2中配置的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层，且在第二过渡区，转换成在所述第二层n+1中配置的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层，且在第三过渡区，转换成在所述第一层n中配置的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层。
这种阵列为进一步描述回来的概念的延续，其中，薄膜太阳能电池设置在三个层中。在此实现了薄膜太阳能电池的步进式转换，在对应的过渡区A中从最上层n+3分别转换成位于下方的层n+2、n+1和n。在各个过渡区A之间，利用配置在上方和/或下方的太阳能电池实现了该太阳能电池的成对地串联连接。
优选地，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的各个对(I-II,II-III,…)中的各个重叠区B的宽度(在x-方向)在相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的长度的0.01倍和0.99倍之间，优选地在0.01倍和0.1倍之间、0.4倍至0.6倍、或者0.9倍至0.99倍。
如果小的宽度比(例如在0.01-0.1倍之间)被选择用于重叠区，则该重叠区可被用于一对薄膜太阳能电池的各个太阳能电池的串联连接。基本上，仅有一个太阳能电池被配置成在薄膜太阳能电池模块中的整个区域上的剩余宽度上。在选择较大的宽度比时，例如在一对薄膜太阳能电池中的第二薄膜太阳能电池的长度的0.9和0.99倍之间，基本上上下叠置设置的太阳能电池的多个层设置在薄膜太阳能电池阵列的整个宽度上。
同样，可以设计重叠区用于在例如0.4倍至0.6倍之间的宽度比之间的薄膜太阳能电池的相应对的各个太阳能电池的串联连接。如果各个薄膜太阳能电池的长度在这样的范围内：其中这些薄膜太阳能电池的长度的容许误差是有用的或者这种薄膜太阳能电池的长度在最小可能的结构尺寸的范围内，则是特别有利的。
两个薄膜太阳能电池的对中的各个薄膜太阳能电池的各个区域的连接在重叠区B中，由此优选地通过所述相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对I-II、II-III的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II…)的第二电极和/或转换层(3I n，3II n，…)到所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的后侧电极(1II n+1，1III n+1，…)的直接连接实现。
同样，可提供了，通过相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的第二电极和/或转换层(3I n，3II n，…)利用导电粘结层K'导电粘结至相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的后侧电极(1II n+1，1III n+1，…)，进行连接。
另一同样优选的可能性提供了：通过相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的所述第二电极和/或转换层(3I n，3II n，…)利用电绝缘粘结层K电绝缘粘结至所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的所述后侧电极(1II n+1，1III n+1，…)，产生重叠区域中的各个太阳能电池的连接，通过导电连接部7产生所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的所述第二电极和/或转换层(3I n，3II n，…)至所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的所述后侧电极(1II n+1，1III n+1，…)的电接触。
在过渡区A中，第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)可单片连接至第二薄膜太阳能电池(II，III，…)。根据该实施方式，在过渡区A中，第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的对的第二薄膜太阳能电池的在层n+1中设置的区域发生与第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的对的第二薄膜太阳能电池的位于更下方的层n上设置的区域的并联连接。该实施方式可例如通过该第二薄膜太阳能电池的上下叠置的各个层产生，各个层从更高定位的层n+1转换成更低定位的层n。
同样优选地，在过渡区A中，第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的后侧电极(1I，1II，…)、光敏层(2I，2II，…)和第二电极和/或转换层(3I，3II，…)终止且与第二薄膜太阳能电池(II，III，…)电绝缘，所述终止优选地通过电绝缘体4实现。根据该实施方式，存在第一太阳能电池和第二太阳能电池的对的第一太阳能电池的各个层的终止，以避免例如第一薄膜太阳能电池的活性层的电短路和/或太阳能电池彼此之间的可能的短路(例如，后侧电极1I n和后侧电极1II n+1之间的短路)。
另一有利的实施方式提供了，在过渡区A中，第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的第二薄膜太阳能电池(I，II，…)的后侧电极(1I，1II，…)、光敏层(2I，2II，…)和第二电极和/或转换层(3I，3II，…)与所述基板S垂直地、至少部分地以S-形状或线性地转换成所述第一层(n，…)。
从而薄膜太阳能电池阵列的各个薄膜太阳能电池的连接优选地被实现，使得在最下层n中与基板S连接的各个太阳能电池，以及各个薄膜太阳能电池的各个后侧电极在整个表面上与基板连接。另外，同样可能的是，也在过渡区A中，第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的一个对的相应第二薄膜太阳能电池的各个层连接。
从而，通过利用导电粘结层K’或电绝缘粘结层K将后侧电极(1I,1I n,1II n,1III n,…)直接沉积(例如，层压)到基板S上而产生所述连接。
尤其，薄膜太阳能电池阵列的薄膜太阳能电池分别为无机的或有机的薄膜太阳能电池。
另外，如果后侧电极(1I，1II，1III，…)的彼此独立的层厚度在1nm和5μm之间、优选地在5nm和1μm之间、特别优选地在10nm和200nm之间，第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的彼此独立的层厚度在1nm和5μm之间、优选地在5nm和1μm之间、特别优选地在10nm和200nm之间，和/或光敏层(2I，2II，2III，…)的彼此独立的层厚度在1nm和5μm之间、优选地在5nm和1μm之间、特别优选地在10nm和200nm之间，则是优选的。
另外，有利的是，如果彼此独立地，后侧电极(1I，1II，1III，…)和/或第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)由金属(例如，Al、Ag、Cu)、金属纳米结构、金属氧化物(例如，ZnO、TiO2、MoO3、V2O5)、具有高带隙的掺杂半导体(铟-锡氧化物，Al：ZnO)、导电聚合物(例如聚苯胺或聚乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸)或者其组合制成，和/或光敏层(2I，2II，2III，…)由无机半导体(如Si、a-Si:H、CuZnSnS、CuZnSnSe、GaAs、CuInS、CuInSe、CuInGeS、CuInGeSe、Ge、CdTe)、金属氧化物(如TiO2、ZnO)或者有机半导体(如聚3-己基噻吩、金属酞菁、二氰乙烯基(DCV)-取代的四噻吩、富勒烯衍生物)或复合半导体(如钙钛矿，如CH3NH3PbI3)和各种材料的纳米颗粒及其组合制成，或者包括这些材料。
根据本发明的结构的制造可通过以下方法来实现：各种沉积方法，从气相利用物理气相沉积和化学气相沉积以及从液相利用薄膜铸塑、喷涂、刮涂而沉积，以及，印刷方法，如凹版印刷、平版印刷、丝网印刷或喷墨印刷。例如，至少一个后侧电极(1I，1II，1III，…)、光敏层(2I，2II，2III，…)以及第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)可通过沉积液体前体材料而实现沉积，液体前体材料在随后的步骤中被硬化和/或干燥以形成相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、光敏层(2I，2II，2III，…)以及第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)。
这种前体材料由此优选地是液体材料，使得例如通过薄膜铸塑、喷涂和/或印刷方法(例如，凹版印刷、平版印刷、丝网印刷或喷墨印刷)可实现沉积。
用于制造各个层的优选的前体材料或涂覆材料/介质从而为：
a)对于后侧电极和/或转换层(1I，1II，1III，…)和/或第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)，在水中和例如异丙醇、乙醇及其它的溶剂中的聚乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸的溶液、乳液或悬浮液，在氯仿或丙酮中的来自二水合醋酸锌的ZnO纳米颗粒的溶液、乳液或悬浮液，在氯仿中的来自二乙基锌的ZnO纳米颗粒的溶液、乳液或悬浮液，在乙醇中的乙酰丙酮锌一水合物的溶液、乳液或悬浮液，在醇(甲醇、异丙醇、乙醇)中的异丙醇钛的溶液、乳液或悬浮液，在异丙醇中的来自异丙醇钛(IV)的TiOxNPs的溶液、乳液或悬浮液，在水溶液中的来自钼酸铵的MoO3NPs的溶液、乳液或悬浮液，在丁醇中的异丙醇钼(V)的溶液、乳液或悬浮液，在乙腈中的三羰基三(丙腈)钼的溶液、乳液或悬浮液，在异丙醇中的双(2,4-戊二酮)二氧化钼的溶液、乳液或悬浮液，在异丙醇中的V2O5NPs的溶液、乳液或悬浮液，在异丙醇中的异丙氧基氧化钒(V)的溶液、乳液或悬浮液，在乙醇和单乙醇胺中的来自醋酸锌和氢氧化铝醋酸盐的铝掺杂的氧化锌的溶液、乳液或悬浮液，和/或
b)对于光敏层(2I，2II，2III，…)，如Si、a-Si:H、CuZnSnS、CuZnSnSe、GaAs、CuInS、CuInSe、CuInGeS、CuInGeSe、Ge、CdTe的无机半导体、如TiO2、ZnO的金属氧化物、或者如聚3-己基噻吩、金属酞菁、二氰乙烯基(DCV)-取代的四噻吩、富勒烯衍生物的有机半导体、以及各种材料的纳米颗粒及其组合物和/或半导体聚合物和富勒烯衍生物和/或无机金属纳米颗粒或半导体颗粒(Au、Ag、Al、Al2O3、ZnO、TiO2、MoO3、V2O5、CdS、CdSe、PbS、PbSe、CuInS、CuInSe、CuInGeS、CuInGeSe、CuZnSnS、CuZnSnSe)和/或如钙钛矿的复合半导体的溶液、乳液或悬浮液，如在溶剂中的CH3NH3PbI3或者有机半导体和无机半导体的前体的溶液、乳液或悬浮液，该溶剂例如为氯苯、二氯苯、二甲苯、甲苯、醇、水及其混合物。
根据本发明的方法的第一优选的变型提供了，在第一层(n，…)中，至少两个部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)被预制造，所述至少两个部分的薄膜太阳能电池分别包括朝向所述基板S定位的至少一个第一后侧电极、第二电极和/或转换层以及设置在所述后侧电极和所述第二电极和/或转换层之间的光敏层，并且，至少一个另外的部分的薄膜太阳能电池(IIn+1，IIIn+1，…)在位于所述第一层(n，…)中设置的所述至少两个部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)上的第二层n+1中偏移地沉积，所述至少一个另外的部分的薄膜太阳能电池分别包括朝向所述基板S定位的至少一个第一后侧电极、第二电极和/或转换层以及设置在所述后侧电极和所述第二电极和/或转换层之间的光敏层，至少一个重叠区B被配置在在所述第一层中设置的至少一个部分的薄膜太阳能电池In和在第二层中沉积的一个部分的薄膜太阳能电池IIn+1之间，以及，至少一个过渡区A通过使在所述第二层n+1中沉积的所述部分的薄膜太阳能电池IIn+1的所述后侧电极、所述光敏层以及所述第二电极和/或转换层与在所述第一层(n，…)中设置的所述部分的薄膜太阳能电池IIn的所述后侧电极、所述光敏层以及所述第二电极和/或转换层接触而配置。
根据本发明的该变型提供了，首先，基板的最下层n涂覆有部分的薄膜太阳能电池，部分的薄膜太阳能电池设置成在x-方向上相邻定位，例如通过在基板上连续沉积形成各个部分的薄膜太阳能电池的功能层。在后续步骤中，另外的部分的薄膜太阳能电池沉积在位于第一层n上方的层n+1中，这些部分的薄膜太阳能电池的功能层相对于在第一层n中配置的部分的薄膜太阳能电池的功能层是偏移的且采用合适的重叠来沉积。利用沉积或层压，生成重叠区B和过渡区A，其中，两个部分的薄膜太阳能电池分别并联连接至在根据本发明的薄膜太阳能电池阵列中容纳的薄膜太阳能电池。根据本发明的各个功能层的空间布置的选择的结果，在重叠区B产生部分的太阳能电池的串联连接，且在过渡区A产生来自层n+1和层n的部分太阳能电池的并联连接或配线。
对于先前给出的方法过程而言，如果单个部分的薄膜太阳能电池的各个组件，即，在一个层中出现的用于部分的薄膜太阳能电池的第一电极、光敏层、第二电极和/或转换层，被同时沉积，则是特别有利的。这意味着对于在一个层n中沉积的多个部分的薄膜太阳能电池，首先产生第一电极(在层n代表薄膜太阳能电池阵列的最下层的情况下，该电极然后直接沉积到基板上)，然后光敏层沉积在该第一电极上，且第二电极沉积在光敏层上。因此，对于一个单个的部分的薄膜太阳能电池，各个层依次沉积，但对于在一个相应层中沉积的大量的部分的薄膜太阳能电池，同时且在相同时间沉积。
从而各个活性层(即，第一电极、光敏层、第二电极和转换层)优选地相对于彼此偏移沉积。例如，从而在第一电极和光敏层之间产生重叠。然而，例如第一电极并未完全被光敏层覆盖，在部分的薄膜太阳能电池的一侧上，光敏层在另一侧伸出第一电极且位于第一电极和光敏层的公共较低层。以相同的方式，可沉积第二电极，或者取代第二电极或者附加于第二电极，沉积转换层。特别地，第二电极和/或转换层因此被沉积成，使得它与相邻的部分的薄膜太阳能电池的第一电极接触，从而两个部分的薄膜太阳能电池串联连接。
同样，可以沉积和/或结构化各个部分的薄膜太阳能电池的仅仅在一侧上重叠的各个组件，即，可以选择第一电极长于光敏层且光敏层又长于第二电极，使得各个部分的薄膜太阳能电池的全部组件在一侧以锋利的边缘结束。在这种情况下，优选地，进行先前所述层(即，第一电极、光敏层和第二电极)的终止，例如出于该目的，绝缘材料可被沉积在这些三个层的公共边缘上，从而可避免层彼此之间的短路、尤其在一对的第一部分的太阳能电池的第一电极和第二太阳能电池的第一电极之间的短路。在该情况下，在沉积封端后，另一同样导电的转换层还可沉积在复合体上，该转换层从而被导向，使得一方面在层n上施加的第一部分的薄膜太阳能电池的第二电极接触且朝向同样在层n上施加的相邻的部分的薄膜太阳能电池的第一电极被导向。结果，确保了在一个层n中的两个部分的薄膜太阳能电池的串联连接。同样可能与下一层n+1的另一部分的薄膜太阳能电池的第一电极串联连接。
在第一层n中的部分的薄膜太阳能电池的所生成的复合体上，目前、随后通过另外的第一电极、光敏层、第二电极和/或转换层(以及如果必要的话另外的端子)的偏移应用，另一尺寸的薄膜太阳能电池复合体被构造，从而各个薄膜太阳能电池以及过渡区A和重叠区B被配置。
因此，有利的是，薄膜太阳能电池、部分的薄膜太阳能电池和/或朝向基板S定向的第一后侧电极、薄膜太阳能电池和/或部分的薄膜太阳能电池的第二电极和/或转换层以及光敏层的沉积和/或预制造从气相或液相、尤其通过气溶胶印刷、真空沉积、薄膜铸塑和/或粘合工艺而实现。
在该方法变型中，如果在至少两个部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)和/或至少一个另外的部分的薄膜太阳能电池(IIn+1，IIIn+1，…)的预制造或沉积期间，至少一个朝向基板S定向的第一后侧电极、第二电极和/或转换层、以及设置在所述后侧电极和第二电极和/或转换层之间的光敏层，对于各个部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…或IIn+1，IIIn+1，…)被相继地沉积，且对于各个部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…或IIn+1，IIIn+1，…)被同时沉积，则是优选的。
另外，如果在第一层(n，…)中的相应的部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)的朝向基板S定向的第一后侧电极、光敏层以及第二电极沉积之后，相应的部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)的朝向基板S定向的第一后侧电极、光敏层和/或第二电极被终止，尤其通过沉积电绝缘体4被终止，且随后转换层被沉积用于使第一部分的薄膜太阳能电池(In，…)的第二电极与相邻的第二部分的薄膜太阳能电池(IIn，…)的第一电极电接触且用于形成重叠区A。
该方法工艺的特殊变型提供了，同时地或连续地实现的所述至少一个第一后侧电极(1I，1II，1III，…)、设置在上方的所述光敏层(2I，2II，2III，…)、以及设置在上方的所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的沉积，通过薄膜铸塑而实现，其中，前体材料利用浇铸头G'被浇铸和/或压制到所述基板S上，该浇铸头具有多个浇铸槽(a，b，…)，所述浇铸槽(a，b，…)分别细分成多个隔室(a2，a2，a3，a4，…；b1，b2，b3，b4，b5，b6，b7，…)，穿过该多个隔室，各个薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的前体材料被浇铸和/或压制，所述隔室(a2，a2，a3，a4，…；b1，b2，b3，b4，b5，b6，b7，…)相对彼此设置，从而相应的单个的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)至少部分地被叠置浇铸，并且对于第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的相应的一个对(I-II，II-III，…)，所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)被相对于彼此偏移浇铸，从而产生重叠区B和过渡区A。
该优选的变型例如基于薄膜铸塑方法，该方法同样使用具有多个槽的浇铸头，以排放各个太阳能电池的各个层的前体材料。与上述的薄膜铸塑方法相反，该浇铸头的浇铸槽并未在各个薄膜太阳能电池的各个层的整个宽度上连续地配置，而是细分成彼此隔开的单独的隔室。该细分可例如通过挡板等而实现。利用单独的隔室，用于各个层的不同的前体材料，即例如用于后侧电极、光敏层或第二电极和/或转换层的前体材料，可被排放，使得各个制造的薄膜太阳能电池的对应的层结构可因此被制造。该改进的浇铸头的隔室和浇注槽的几何形状从而实际上对应于各个薄膜太阳能电池的沉积层的对应的几何形状。利用该方法，根据本发明的完整的薄膜太阳能电池阵列可以以单个步骤被制造。
通过为浇铸头的各个隔室提供对应的不同的前体解决方案，不同的部分的薄膜太阳能电池因而同样可被沉积在一个层n中，从而部分的薄膜太阳能电池、以及还有薄膜太阳能电池阵列通过其它层的迭代施加而制造。
根据本发明的方法的第二优选的变型提供了，同时地或连续地实现的所述至少一个第一后侧电极(1I，1II，1III，…)、设置在上方的所述光敏层(2I，2II，2III，…)、以及设置在上方的所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的沉积，通过薄膜铸塑而实现，其中，所述前体材料利用浇铸头G被浇铸和/或压制到所述基板S上，该浇铸头具有多个浇铸槽(XI 1，XI 2，XI 3，XII 1，XII 2，XII 3，XIII 1，XIII 2，XIII 3，…)，一个后侧电极(1I，1II，1III，…)、光敏层(2I，2II，2III，…)以及第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的浇铸槽(XI 1，XI 2，XI 3，XII 1，XII 2，XII 3，XIII 1，XIII 2，XIII 3，…)被分配至相应的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)、被连续地配置在所述相应的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的整个宽度上、以及被设置在所述浇铸头G中，使得相应的单个的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)至少部分地叠置浇铸，并且，对于第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的一个对(I-II，II-III，…)，所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)相对于彼此偏移浇铸，从而产生重叠区B和过渡区A。
利用该优选的变型，各个前体材料的膜利用具有多个浇铸槽的浇铸头被浇铸在基板上。浇铸槽从而被设置，使得各个薄膜太阳能电池的各个活性层上下叠置地沉积在基板上，从而相应薄膜太阳能电池被配置。这可例如通过用于一个太阳能电池的多个层相对应的多个浇注槽而实现，该多个浇注槽上下叠置设置在浇铸头中，例如用于各个薄膜太阳能电池的后侧电极、光敏层以及第二电极和/或转换层的前体材料的三个浇铸头的对。用于另外的第二薄膜太阳能电池的各个浇铸槽相对于用于第一薄膜太阳能电池的浇注槽偏移设置，使得这些层与第一薄膜太阳能电池的层部分地重叠。因此在该重叠内，产生第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的相应对的重叠区。另外，浇铸槽被设置，使得产生一个区域，在该区域中，只有第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的对的第二薄膜太阳能电池的层被沉积，使得用于一个薄膜太阳能电池的各个活性层的由此排放的薄膜被沉积，在第一薄膜太阳能电池和第二薄膜太阳能电池的对的相应第一薄膜太阳能电池的层的端部上伸出。作为该伸出的结果，所述对的第二薄膜太阳能电池的活性层的薄膜复合体沉积在位于下方的平面上，由此产生过渡区A。通过用于各个薄膜太阳能电池的各个浇铸槽的对应地迭代布置，从而制造根据本发明的薄膜太阳能电池阵列。
根据本发明的方法的第三优选的变型提供了，同时地或连续地实现的所述至少一个第一后侧电极(1I，1II，1III，…)、设置在上方的所述光敏层(2I，2II，2III，…)、以及设置在上方的所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的沉积，通过在所述基板S上喷墨印刷和/或气溶胶印刷而实现，一个相应的单个的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)、以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)至少部分地叠置地被印刷，并且，对于第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的相应对(I-II，II-III，…)，所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)相对于彼此偏移印刷，从而产生重叠区B和过渡区A。
根据该优选的实施方式，一个相应的薄膜太阳能电池的各个层可通过将各个前体材料喷墨印刷和/或气溶胶印刷在基板上而被沉积。各个太阳能电池的活性层从而可通过对应的喷墨印刷或气溶胶印刷工具(例如涂覆装置)而被沉积。由此，可能的是，该涂覆装置仅具有一个印刷头，使得各个层必须连续地被制造。同样，可能的是，例如一个单个太阳能电池的全部层通过一个相应的涂覆头被同时制造，使得相应的单个太阳能电池可一步沉积在基板上。另外，可能的是，甚至对于多个薄膜太阳能电池，存在对应于活性层的多个涂覆头，使得，在一步中，根据本发明的薄膜太阳能电池阵列的多个薄膜太阳能电池可被沉积。
根据本发明的用于制造根据本发明的薄膜太阳能电池阵列的第四变型提供了，在基板S上，多个薄膜太阳能电池以连续地部分重叠的方式被沉积或层压，该薄膜太阳能电池分别包括朝向基板S定向的至少一个第一后侧电极、第二电极和/或转换层、以及设置在后侧电极和第二电极和/或转换层之间的光敏层。
对于根据本发明的该方法而言，相应预制造的薄膜太阳能电池上下重叠地部分重叠，重叠区B产生重叠区，在非-重叠区中，薄膜太阳能电池沉积或层压在位于下方的层上，由此产生过渡区A。
对于根据本发明的方法的在前描述的两个变型而言，如果使用根据前两个权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，沉积或层压的部分的薄膜太阳能电池或薄膜太阳能电池在沉积或层压之前被安装在暂时载体T上且在沉积或层压后去除，该暂时载体优选地是塑料材料膜，则是优选的。
另外，对于两个先前描述的变型而言，提供了部分的薄膜太阳能电池或薄膜太阳能电池通过绝缘粘结层K或者导电粘结层K’被沉积或层压。
附图说明
参照随后描述的附图，更为详细地解释本发明，然而该发明并不限于所示出的特殊变型和参数。
图中示出：
图1：根据现有技术的相邻沉积的两个薄膜太阳能电池的普通单片式串联连接；
图2：可采用根据本发明的方法制造的第一薄膜太阳能电池阵列；
图3：可采用根据本发明的方法制造的第二薄膜太阳能电池阵列，其中，在过渡区A中具有单片式连接；
图4：可采用根据本发明的方法制造的第三薄膜太阳能电池阵列，其中，在过渡区A中具有优化的单片式连接；
图5：根据本发明制造的薄膜太阳能电池阵列的宏观透视图；
图6：过渡区B相对于可采用根据本发明的方法制造的薄膜太阳能电池阵列的各个薄膜太阳能电池的各种宽度比；
图7：可采用根据本发明的方法制造的薄膜太阳能电池阵列，其中总计四层薄膜太阳能电池；
图序列8：
根据本发明的用于制造薄膜太阳能电池阵列的方法的优选的实施方式，开口可通过直接构造的沉积或大面积沉积与随后的选择性或部分选择性去除以及其组合来制造；
图序列9：
在图8中所示的方法的变型；
图10：根据本发明的用于制造薄膜太阳能电池阵列的浇铸头；
图11：通过利用图10中所示的浇铸头的方法可制造的薄膜太阳能电池阵列；
图12：根据本发明的通过薄膜铸塑制造薄膜太阳能电池阵列的第一方法变型；
图13：在图12中所示的根据本发明的方法的变型；
图14：根据本发明的通过喷墨印刷或气溶胶印刷制造薄膜太阳能电池阵列的方法；
图15：可采用根据本发明的方法制造的另一薄膜太阳能电池阵列；
图16：根据本发明的方法的另一优选实施方式，其中实现各个太阳能电池的层压；
图17：在图16中示出的方法的变型；
图18：根据本发明的利用各种太阳能电池的层压的方法的另一实施方式；以及
图19：在图18中示出的方法的变型。
具体实施方式
图1示出在开始时描述的现有技术中已知的薄膜太阳能电池阵列。在图1中，两个单个的太阳能电池I、II由此在x-方向上相邻沉积在基板(未示出)上。太阳能电池I、II由此分别由后侧电极1、光敏层2以及在顶部涂覆的电极3形成。在下面的附图中，活性层1、2、3的色彩设计也被选择成相同的，使得在没有对应的附图标记的情况下，对应的层也可通过相应层的色彩设计进行识别。各个活性层1、2、3由此在z-方向上上下叠置地沉积，在应用后侧电极1的一侧上实现与基板(未示出)的连接。在基板上的各个太阳能电池I、II的对应的沉积或应用从而是直接的，而且也可通过绝缘粘合剂化合物或导电粘合剂化合物。各个太阳能电池的各个层从而被解释为用于表征各个太阳能电池的编号，使得第一太阳能电池I的后侧电极1用1I表示等。对于现有技术中已知的太阳能电池的阵列而言，只有太阳能电池I、II、II的所有活性层同时存在的区域可被用于电流产生。用于太阳能电池I、II的单片式连接的区域L因此并未用于电流产生，因而该区域损害了这种薄膜太阳能电池阵列的效率。在y-方向上，各个薄膜太阳能电池的各个活性层1、2、3的长度可任意选择，该实施方式也适用于根据本发明的全部的薄膜太阳能电池阵列，尤其是在随后进行说明的薄膜太阳能电池阵列。
图2示出采用根据本发明的方法制造的薄膜太阳能电池阵列的第一实施方式，该阵列由多个单个薄膜太阳能电池I、II、III形成。所示的太阳能电池I、II、III中的每一个从而被配置在第一层n以及位于第一层上方的层n+1二者中。层n可直接地沉积在(未示出的)基板S上或者通过绝缘粘结层或者导电粘结层沉积在(未示出的)基板S上。太阳能电池I、II、III中的每一个从而具有后侧电极1、光敏层2和第二电极和/或转换层3。在图2中(以及在全部其它的附图中)中，各个薄膜太阳能电池的相应活性层1、2、3被分配至相应的太阳能电池和相应层。例如，第二太阳能电池II的后侧电极1，其存在于第二层n+1中，被命名为1II n+1。相反，第二太阳能电池II的在第一层n中存在的后侧电极1被命名为1II n。通过选择的命名法，可进行活性层的各个区域相对于单个太阳能电池以及在其中配置太阳能电池的层的明确分配。各个太阳能电池从而成对地串联电连接，在图2中，例如太阳能电池I与太阳能电池II形成薄膜太阳能电池的串联连接对，同样，所示的太阳能电池II与太阳能电池III形成太阳能电池的串联连接对。因此，在重叠区B中实现了串联连接，在图2中明确地示出用于太阳能电池的两个对I-II和II-III的重叠区B，其用BI-II或BII-III表示。在图2中，在该串联连接指示的重叠区B的右上部示出的放大剖面中，对应的太阳能电池II、III的各个层被示出。该串联连接通过第二太阳能电池II的第二电极和/或转换层3II n与第三太阳能电池III的后侧电极1III n+1电接触而实现。各个单个的太阳能电池I、II、III从而分别具有过渡区A，其在图2中明确地示出，对于第一太阳能电池I，显示为过渡区AI，且对于第二太阳能电池II，显示为过渡区AII。在图2中，在左上部，示出过渡区A的放大的剖面图。可检测到，各个太阳能电池(例如对于太阳能电池II而言)的各个活性层从第二层n+1转换成第一层n。由此发生各个活性层的并联连接。根据本发明的各个太阳能电池I、II、III的布置从而提供了太阳能电池被配置成在重叠区B中部分地重叠，同样存在过渡区A，在该过渡区，只有一个太阳能电池从第二层n+1被导向到第一层n。在薄膜太阳能电池阵列的整个宽度上(在x-方向上),至少一个连续配置的薄膜太阳能电池因此在每一个位置处存在，因此，在图2中示出的根据本发明的整个薄膜太阳能电池阵列可在其整个宽度上(即，在x-方向上)用于电流产生。通过串联连接的薄膜太阳能电池阵列所产生的电流可例如通过第一太阳能电池I的相应后侧电极1的两个电极E或者第三太阳能电池III的第二电极或转换层3的两个电极E进行分接。
根据图2的示例，通过各个活性层在相应层n或层n+1中的各个偏移布置，实现各个活性层1、2、3的从较高的层n+1到位于下方的层n的各个转换。从图2的重叠区A的放大剖面中，明显地，第二太阳能电池II的在位于上方的层n+1中的活性层1、2、3台阶式配置，其中，例如分别地，光敏层2沉积在后侧电极上，或者第二电极和/或转换层3沿着z-方向沉积在光敏层2上，位于下方的各个层沿着x-方向伸出。作为相同层在位于下方的层中的镜面对称布置的结果，由于各个活性层1、2、3上下层叠引起的接触也是可能的。
图3示出了采用根据本发明的方法制造的薄膜太阳能电池阵列的替选实施方式。如在图2中所示，各个示出的薄膜太阳能电池I、II、III由此由对应的活性层1、2、3构成。在图3示出的实施方式中，太阳能电池II具有过渡区A，在该过渡区A中，该第二太阳能电池II的各个层从位于上方的层n+1转换成下方的层n。在重叠区B中，两个太阳能电池成对地配置，例如，在图3左侧示出的重叠区中，薄膜太阳能电池I与薄膜太阳能电池II的对，以及在右侧重叠区中，太阳能电池II和太阳能电池III的对。在过渡区A中，通过沿着z-方向导向各个层从而实现薄膜太阳能电池II的活性层的转换。在此，第二太阳能电池II的位于下方的层n中的各个活性层1、2、3沿着x-方向偏移配置，使得第二太阳能电池II的上层n+1的活性层1、2、3与在层n中设置的对应的活性层1、2、3的对应的偏移接触是可能的。在接触期间，对于图3的示例而言，活性层1、2、3沿着z-方向进行配置。
图4示出了根据本发明的薄膜太阳能电池阵列的另一变型。该实施方式基本上对应于图3所示的实施方式。与根据图3的实施方式相反，在层n中配置的太阳能电池I、II的活性层1、2、3在图4所示的右手端(在x-方向上)相对彼此并没有偏移设置，而是在相同位置处(在x-方向上)结束和/或去除。层1、2、3的这些端部因此可利用电绝缘材料4被终止。因此，可有效地防止各个太阳能电池的短路。由此，例如通过使在位于上方的层n+1中的第二太阳能电池II的后侧电极1与在第一层n中设置的第一太阳能电池I的第二电极和/或转换层3接触，而实现了串联连接。
在根据图2和图4的先前描述的全部实施方式中，薄膜太阳能电池阵列可通过在x-方向上另外的太阳能电池的迭代布置而被延伸。
图5示出了根据本发明制造的薄膜太阳能电池阵列的宏观图例，其中，示出了在太阳能电池的各个对(I，II)或对(II，III)之间的多个重叠区。因此，各个太阳能电池分别具有过渡区，在该过渡区中，各个太阳能电池的位于上方的活性层被转换成位于下方的层。在过渡区中，由此实现了各个太阳能电池的活性层的S-形的导向。
图6示出了根据本发明制造的薄膜太阳能电池阵列的另一实施方式，其中，重叠区B的宽度改变。根据在图6a)中所示的实施方式，重叠区B,相对于各个薄膜太阳能电池I或薄膜太阳能电池II的总宽度(在x-方向上)，相对较小。因此，在这样的薄膜太阳能电池阵列中，薄膜太阳能电池的首先的仅单个层被配置。然而，如在图6b)或图6c)中所示，可增大重叠区，使得产生薄膜太阳能电池阵列，其中，整个薄膜太阳能电池阵列的几乎整个宽度(在x-方向上)的特征在于存在两个薄膜太阳能电池。
图7示出了采用根据本发明的方法制造的薄膜太阳能电池阵列的实施方式，其中，多个单独的薄膜太阳能电池I、II、III、IV、V、VI设置在总计四个层n、n+1、n+2、n+3中。因此，各个太阳能电池具有三个过渡区，与图5和图6中的实施方式对应，过渡区的特征在于薄膜太阳能电池的各个活性层的S-形的区域。出于清晰的原因，重叠区B和过渡区A并未在图7中进行详细描述，而是与图5和图6中选择的实施方式相对应。通过相应过渡区A，一个薄膜太阳能电池的各个活性层实现从特定层到位于该层下方的层的转换。然而，该实施方式并不限于所示的四个层，根据所呈现的建设性的概念，任何数量的薄膜太阳能电池可叠置地沉积，从而产生n+x个层(其中x>3)。
图8示出了根据本发明的用于制造薄膜太阳能电池阵列的另一方法变型。部分的太阳能电池In、IIn由此被沉积且串联连接在第一层n中。由此制造的在图8中示出的具有单片式串联连接的太阳能电池阵列对应于图1的太阳能电池阵列。在部分的太阳能电池In、IIn的该层上，部分的太阳能电池IIn+1、IIIn+1的另一层被沉积在位于第一层n上方的第二层n+1中。在沉积期间，实现了在第二层n+1中的部分太阳能电池IIn+1与在第一层n中已沉积的部分的太阳能电池IIn的并联连接，使得由此制造了整个薄膜太阳能电池阵列，如在图8中底部所示。在此示出的薄膜太阳能电池阵列对应于图3的薄膜太阳能电池阵列。如在图8中所示，可实现部分的太阳能电池IIn+1相对于部分的太阳能电池IIn的沉积具有一定的重叠。该方法的特别的优势在于该方法可以采用非常大的公差进行。
如在图8中所示，部分的薄膜太阳能电池的第二层n+1(或者各个其他的附加层)可被沉积作为第一电极、光敏层和第二电极的预制造的复合体。该可能性在图8中示出。
然而，优选的是，部分的薄膜太阳能电池的各个部件被单独地沉积在基板上或者叠置地沉积。在图8a至图8f中示出了对应的序列。所使用的材料的色彩描述因此被定向成朝向在图1或图3中已经使用的定义。
如在图8a中所示，在第一层n中设置的两个部分的薄膜太阳能电池的第一电极1I n或1II n，被沉积在基板上。在图8a中，在顶部，示出了过程步骤，在图8a中的底部示出了所获得的结果。两个第一电极由此在x-方向上相对于彼此偏移沉积且在空间上彼此隔开。
作为下一步，如在图8b中所示，光敏层相对于在第一步中沉积的电极偏移涂覆。由此第一部分的太阳能电池的光敏层2I n不与第二部分的太阳能电池的第一电极1II n接触。
在第三步中，如在图8c中所示，第二电极3被沉积，使得在该步骤后，完成部分的薄膜太阳能电池In或部分的薄膜太阳能电池IIn两者。左手侧的部分的薄膜太阳能电池In的第二电极由此接触右手侧的部分的薄膜太阳能电池IIn的第一电极。
在下面的步骤序列中，在位于上方的层n+1中设置的另外的薄膜太阳能电池被沉积。这通过相对于彼此以迭代的方式偏移沉积的第一电极、光敏层或第二电极依次进行。在图8d至图8f中示出了序列。通过电极的各个层或光敏层的分别重叠以及到位于下方的层的转换，从而实现了并联连接以及因此形成过渡区A(未在图8中示出)。在图8f获得的结果对应于在图3中已详细示出的薄膜太阳能电池阵列。
图9示出了在图8中示出的方法的方法变型。在涂覆部分的薄膜太阳能电池的第二层n+1之前，由此实现了在第一层n中涂覆的部分的薄膜太阳能电池的绝缘性终止。通过部分的薄膜太阳能电池IIn+1、IIn的对应的并联连接，生成了总的薄膜太阳能电池阵列(参见图9的底部)，其对应于在图4中示出的薄膜太阳能电池阵列。
如在图8的情况中已经讨论的，可以将其他层(即，第一电极、光敏层和第二电极)的复合体沉积在预制造的部分的薄膜太阳能电池上，如在图9中所示，该部分的薄膜太阳能电池位于层n中。
然而，如在图9a至图9g的图序列中所示，各个层的连续沉积是优选的。
如在图8a至图8f中所示，各个层(即，第一电极等)的沉积从而被类似地实现。
然而，作为与根据图序列8的方法过程最明显的差异，相应的部分的薄膜太阳能电池的各个部件，即，第一电极、光敏层和第二电极，被配置成在一侧上具有相等的长度(在图9中，部分的薄膜太阳能电池的相应右手侧)且未重叠。在图9b和图9c中这尤其是明显的，光敏层或第二电极因此始终配置成在右手侧具有相等的长度，如同位于下方的第一电极一样，使得产生相应的部分的薄膜太阳能电池的终止边缘。为了避免短路，该侧例如通过电绝缘材料被终止，该电绝缘材料被沉积用于各个层的终止(参见图9d)。
各个部分的薄膜太阳能电池In和部分的薄膜太阳能电池IIn的串联连接，通过沉积另一层而实现，该另一层在此同时地代表第二层n+1的部分的薄膜太阳能电池的第一电极(参见图9e)。该沉积的电极一方面与第一部分的薄膜太阳能电池In的第二电极或转换层接触，另一方面被沿着x-方向导向直至右侧，从而与第二部分的薄膜太阳能电池IIn的第一电极的接触以及串联连接是可能的。在图9f和图9g中，示出了在层n+1中设置的部分的薄膜太阳能电池IIn+1、IIIn+1的其他部件的沉积。通过相应的重叠，与在位于下方的层中的部分的薄膜太阳能电池的接触成为可能，从而来自第一层n+1的薄膜太阳能电池和位于下方的层n中的部分的薄膜太阳能电池的并联连接成为可能。如在图4中详细地描述的，得到薄膜太阳能电池阵列。
根据图8和图8a至图8f或图9a至图9g所述的方法过程两者中，相应的部分的薄膜太阳能电池同时沉积在一个层中是可能的且优选的，即，对于全部的部分的薄膜太阳能电池，形成它们的各个层(第一电极、光敏层、第二电极或转换层)分别同时地沉积。然而，还可以分开地沉积各个单个的部分的薄膜太阳能电池或其组。
在图10中示出浇铸头G，例如，利用该浇铸头，通过各个薄膜太阳能电池的薄膜铸塑可实现根据本发明的方法的上述优选的实施方式。因此，浇铸头具有大量的浇铸槽a、b…，在图10中仅示出多个浇铸槽a，b…的两个浇铸槽a、b。各个浇铸槽a、b从而被细分成多个单独的隔室a1、a2、a3、a4或b1、b2、…b7。各个隔室由此被供给有不同的前体材料，由不同的前体材料形成一个相应的太阳能电池的对应的活性层1、2、3。
图11示出采用浇铸头G'实现的薄膜铸塑方法的结果：示出了薄膜太阳能电池阵列，其中，薄膜太阳能电池设置在两个层n、n+1中。在一个层n中的各个薄膜太阳能电池由此由各个层压材料a、b、c或者层压材料(对于层n+1，d，e，f)形成。各个层压层由此对应于在浇铸头G'出现的浇铸槽。通过选择浇铸槽以及各个隔室的布置的几何形状，一个太阳能电池的各个活性层的几何形状可被预定义。例如参照层压层b，这变得很清楚：例如利用浇铸头G'的隔室b1，沉积用于后侧电极1的材料，通过隔室b2可沉积绝缘阻挡层。在隔室b3中，用于光敏层的材料被沉积。利用相对应装配的浇铸头G'，从而可一步制造整个的薄膜太阳能电池阵列。
图12示出根据本发明的用于制造根据本发明的薄膜太阳能电池阵列的方法的第二变型。根据在图12中示出的方法，各个薄膜太阳能电池I、II、III的各个活性膜或层1、2、3的制造通过薄膜铸塑而实现，浇铸头G被使用。浇铸头G具有大量的浇铸槽X，各个浇铸槽被分配至一个相应的薄膜太阳能电池I、II、III的一个活性层1、2、3。对于图12的示例而言，薄膜太阳能电池因此分别具有三个活性层，相应地，浇铸头G分别具有三个浇铸槽用于一个单个薄膜太阳能电池的制造。浇铸槽因此对于各个薄膜太阳能电池的各个活性层1、2、3分别相对于彼此偏移设置，使得各个层可沿着x-方向相对于彼此以小的偏移而沉积。另外，用于各个另外的太阳能电池的对应的活性层1、2、3的浇铸槽相对于用于在前的薄膜太阳能电池的活性层1、2、3的浇铸槽偏移设置，使得确保部分的重叠。如在图12中用*所示的，还可存在其他的浇铸槽。根据本发明的方法目前提供了，各个浇铸槽供给有用于各个薄膜太阳能电池的对应的活性层的对应的材料，其中，所述对应的材料被浇铸或压制穿过对应的浇铸槽。结果，产生可在基板(未示出)上沉积的液帘，其中例如浇铸头在基板上方沿着y-方向导向穿过或者沿着y-方向在浇铸头下方导向穿过基板。利用根据本发明的该方法，可制造尤其在图5和图6中示出的薄膜太阳能电池阵列。
图13示出在图12中示出的方法的改进，因此存在另外的浇铸槽XE，通过该另外的浇铸槽XE例如还可沉积电极。对于图13的示例而言，由与相应的太阳能电池的相应的第二电极和/或转换层3相同的材料形成电极。另外，浇铸槽XIII 3的宽度有点扩宽，使得因此在伸出区域可同样产生接触。
图14示出根据本发明的另一方法变型，其中，各个薄膜太阳能电池I、II、III的各个活性层1、2、3通过喷墨印刷方法进行沉积。示出了方法变型，其中，多个印刷头1、2、…9同时在基板S上印刷具有各个活性层1、2、3的三个薄膜太阳能电池I、II、III。基板可因此在印刷工具相对下方沿着y-方向拉伸穿过，同样可以沿着y-方向在固定基板S上方导向印刷工具。如*所示，也可存在另外的印刷工具以同时印刷另外的太阳能电池。
图15示出了根据本发明的薄膜太阳能电池阵列的另外的基本实施方式，其尤其可采用在图12至图14中示出的方法进行制造。这些可通过被连续地引入到后侧电极1的电极材料中的各个太阳能电池I、II、III的光敏层2或第二电极和/或转换层3来制造，例如，在对应的层中浇铸。各个光敏层2或第二电极和/或转换层3从而相对于彼此线性地延伸且偏移。各个薄膜太阳能电池I、II、III的串联连接因此通过在点6处的材料去除、作为绝缘阻挡层的能够彼此隔开的可能的绝缘材料4或局部隔离的电极5而实现。在点6处的结构化可通过去除相应层而实现，或者通过破坏导电性而实现，例如通过激光烧蚀在材料中去除。根据与图2和图3相关的基本实施方式，对于根据图8的实施方式而言，一个相应的太阳能电池I、II、III的各个活性层1、2、3设置在两个层n+1、n中；这可利用薄膜太阳能电池II的示例进行阐明。由于在zx-平面中薄膜太阳能电池II的各个活性层1、2、3的对角延伸布置，故在左手区域(在x-方向)设置的薄膜太阳能电池II的层1、2、3设置成在z-方向上比在薄膜太阳能电池II的右手端的对应的层更靠上定位。对应的活性层1、2、3由此还设置在薄膜太阳能电池I的对应的活性层的上方，即，在太阳能电池I上方设置的层n+1中。通过各个薄膜太阳能电池的全部活性层的迭代布置，以先前描述的方式，因此产生各个太阳能电池的各个活性层1、2、3的重叠的反复，使得配置相应的过渡区B。在过渡区A中，对于图15中所示的薄膜太阳能电池II的示例而言，仅存在一个太阳能电池的活性层，实现各个活性层到位于下方的层n的转换。在此，应提及的是，各个活性层、尤其层2和层3的线性路线以理想的形式示出。这些层可在zx-平面中线性地延伸，然而可构思例如通过沉淀过程的制造方法而产生的弯的或弯曲的路线，或者这些层的弯的/弯曲的以及线性的路线的组合。
在图16中示出另一方法变型。在第一步骤a)中，实现了第一薄膜太阳能电池在基板S上的层压。在根据图16的实施方式中，太阳能电池通过绝缘粘合剂K被涂覆在基板S上。
在步骤b)中，第二薄膜太阳能电池被涂覆在该第一薄膜太阳能电池上，该第一薄膜太阳能电池已经层压在基板S上，其中，由其上层压有具有各个活性层1、2、3的第二薄膜太阳能电池的暂时载体T以及在其下设置的绝缘粘结层K制成的复合体V在已经位于第一基板上的薄膜太阳能电池上方层压。在步骤c)中，实现了暂时载体T(例如可是基本材料膜)的去除。由于各个层具有薄且柔性的配置，同样，通过绝缘粘结层K(由箭头指出)在基板上实现了在步骤b)中层压的第二薄膜太阳能电池的粘合。在另一步骤d)中，暂时载体T在另一步骤c)中被去除。在步骤d)中，各个薄膜太阳能电池的串联连接通过导电连接部而实现。暂时载体也可为液体。
图17示出了在图16中示出的方法的变型，同样在基板S上实现了在对应的绝缘粘结层K上的太阳能电池的层压。在图17中，示出了方法的阶段，其中，两个薄膜太阳能电池已经被上下层叠沉积。从而实现第三薄膜太阳能电池的层压，其中，首先单独的粘结层K沉积在已经存在的部分重叠的薄膜太阳能电池上，且胶合在基板上。在该绝缘的粘结层K上，载体和另外的薄膜太阳能电池以及对应的活性层的复合体被涂覆c)，在另一步骤d)中，暂时的载体基板T可再次被去除。最后，通过电连接部7实现了涂覆的薄膜太阳能电池的串联连接。
图18示出了根据本发明的另一方法变型，其中，薄膜太阳能电池通过导电粘结部K’被层压到载体基板S上。在第一步骤a)中，第一薄膜太阳能电池通过导电粘结连接部K’被涂覆在载体基板S上。最后，所涂覆的薄膜太阳能电池的各个活性层的终止可通过电绝缘体4而实现。在步骤b)中，实现了暂时载体的复合体的层压，薄膜太阳能电池以及导电粘结连接部K’被涂覆在该暂时载体上，其中，该复合体被胶合、部分地重叠到已经在基板上沉积的薄膜太阳能电池上。在步骤c)中，载体T被去除。最后，新层压的薄膜太阳能电池的各个活性层的暴露端可通过电绝缘体4被再次终止。从而，通过导电粘结部K’实现了串联电连接。通过步骤b)和步骤c)的迭代反复以及新制造的薄膜太阳能电池的可能对应的电终端4，可制造沿着x-方向相邻层压的多个薄膜太阳能电池的阵列。
图19示出了在图18中示出的方法的另一变型。与图18相反，在此导电粘结层K’在层压另一薄膜太阳能电池之前被层压(参见图17涉及的实施方式)。
Claims (41)
1.一种用于制造薄膜太阳能电池阵列的方法，所述薄膜太阳能电池阵列包括应用在基板(S)上的多个薄膜太阳能电池(I，II，III，…)，所述薄膜太阳能电池分别包括定向朝向所述基板(S)的至少一个第一后侧电极(1I，1II，1III，…)、和第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)以及设置在所述后侧电极(1I，1II，1III，…)和所述第二电极和/或所述转换层(3I，3II，3III，…)之间的光敏层(2I，2II，2III，…)，所述薄膜太阳能电池阵列：
a)具有至少一个重叠区(B)，在该重叠区中，相应地一个第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和一个第二薄膜太阳能电池(II，III，…)设置在两个层(n，n+1，…)中且叠置地成对(I-II，II-III，…)设置，在第一层(n，…)中的相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的一个区域和相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的一个区域彼此连接且串联电连接，所述第二薄膜太阳能电池(II，III，…)设置在位于所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的上方的层(n+1，…)中的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的远离所述基板(S)而定向的一侧上，和
b)具有至少一个过渡区(A)，在该过渡区中，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)中仅有所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)被配置，所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的在位于所述第一层上方的所述层(n+1，…)中配置的所述后侧电极(1II n+1,1III n+1,…)、所述光敏层(2II n+1，2III n+1，…)和所述第二电极和/或所述转换层(3II n+1，3III n+1，…)被转换成在所述第一层(n，…)中配置的相应的一个后侧电极(1II n，1III n，…)、光敏层(2II n，2III n，…)和第二电极和/或转换层(3II n，3III n，…)，
其中，在基板(S)上，通过在所述基板(S)上相应地同时的或连续的沉积至少一个朝向所述基板(S)定向的第一后侧电极(1I,1II,1III,…)、设置在上方的一个光敏层(2I,2II,2III,…)、以及设置在上方的一个第二电极和/或转换层(3I,3II,3III,…)，同时地或连续地制造多个薄膜太阳能电池(I，II，III，…)，
通过第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的各个对(I-II，II-III)的相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)部分地沉积在所述相应的第一薄膜太阳能电池上方定位的层(n+1，n+2，…)中、以及在所述重叠区(B)中的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)串联电连接，则至少两个薄膜太阳能电池(I,II,III,…)在至少一个重叠区(B)中成对地(I-II，II-III)制造在叠置的至少两个层(n，n+1，…)中，
以及，第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的各个对(I-II，II-III)的所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)，相对于第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的各个对(I-II，II-III)的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)偏移沉积，使得过渡区(A)被配置，其中，第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的各个对(I-II，II-III)的所述相应的第二薄膜太阳能电池的所述后侧电极(1II，1III，…)、设置在上方的所述光敏层(2II，2III，…)以及设置在上方的所述第二电极和/或所述转换层(3II，3III，…)从位于所述相应的第一薄膜太阳能电池上方的层(n+1，n+2，…)转换成位于下方的层(n，n+1，…)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从液相或气相，实现所述薄膜太阳能电池、部分的薄膜太阳能电池、和/或所述薄膜太阳能电池和/或部分的薄膜太阳能电池的定向朝向所述基板(S)的所述第一后侧电极、所述第二电极和/或转换层以及所述光敏层的沉积。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从液相或气相，通过气溶胶印刷、真空沉积、喷墨印刷、薄膜铸塑和/或粘合工艺，实现所述薄膜太阳能电池、部分的薄膜太阳能电池、和/或所述薄膜太阳能电池和/或部分的薄膜太阳能电池的定向朝向所述基板(S)的所述第一后侧电极、所述第二电极和/或转换层以及所述光敏层的沉积。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在第一层(n，…)中，至少两个部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)被预制造，所述至少两个部分的薄膜太阳能电池分别包括定向朝向所述基板(S)的至少一个第一后侧电极、第二电极和/或转换层以及设置在所述后侧电极和所述第二电极和/或转换层之间的光敏层，并且，至少一个另外的部分的薄膜太阳能电池(IIn+1，IIIn+1，…)在位于所述第一层(n，…)中设置的所述至少两个部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)上的第二层(n+1)中偏移地沉积，所述至少一个另外的部分的薄膜太阳能电池分别包括定向朝向所述基板(S)的至少一个第一后侧电极、第二电极和/或转换层以及设置在所述后侧电极和所述第二电极和/或所述转换层之间的光敏层，至少一个重叠区(B)被配置在在所述第一层(n，…)中沉积的至少一个部分的薄膜太阳能电池(In)和在第二层(n+1)中沉积的至少一个部分的薄膜太阳能电池(IIn+1)之间，以及，至少一个过渡区(A)通过使在所述第二层(n+1)中沉积的所述部分的薄膜太阳能电池(IIn+1)的所述后侧电极、所述光敏层以及所述第二电极和/或转换层与在所述第一层(n，…)中设置的所述部分的薄膜太阳能电池(IIn)的所述后侧电极、所述光敏层以及所述第二电极和/或转换层接触而配置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述至少两个部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)和/或所述至少一个另外的部分的薄膜太阳能电池(IIn+1，IIIn+1，…)的预制造期间，对于每个所述薄膜太阳能电池(In，IIn，…或IIn+1，IIIn+1，…)，所述至少一个定向朝向所述基板(S)的第一后侧电极、所述第二电极和/或转换层、以及设置在所述后侧电极和所述第二电极和/或转换层之间的所述光敏层被相继地沉积，且对于对应的所述部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…或IIn+1，IIIn+1，…)被同时沉积。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述第一层(n，…)中的相应的部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)的定向朝向所述基板(S)的所述第一后侧电极、所述光敏层以及所述第二电极沉积之后，所述相应的部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)的定向朝向所述基板(S)的所述第一后侧电极、所述光敏层和/或第二电极终止，且随后转换层被沉积用于使第一部分的薄膜太阳能电池(In，…)的第二电极与相邻的第二部分的薄膜太阳能电池(IIn，…)的第一电极电接触且用于形成重叠区(A)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述相应的部分的薄膜太阳能电池(In，IIn，…)的定向朝向所述基板(S)的所述第一后侧电极、所述光敏层和/或第二电极通过沉积电绝缘体(4)而终止。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同时地或连续地实现的所述至少一个第一后侧电极(1I，1II，1III，…)、设置在上方的所述光敏层(2I，2II，2III，…)、以及设置在上方的所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的沉积，通过薄膜铸塑而实现，其中，前体材料利用浇铸头(G')被浇铸和/或压制到所述基板(S)上，该浇铸头具有多个浇铸槽(a，b，…)，所述浇铸槽(a，b，…)分别细分成多个隔室(a2，a2，a3，a4，…；b1，b2，b3，b4，b5，b6，b7，…)，穿过该多个隔室，各个薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的前体材料被浇铸和/或压制，所述隔室(a2，a2，a3，a4，…；b1，b2，b3，b4，b5，b6，b7，…)相对彼此设置，从而相应的单个的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)至少部分地被叠置浇铸，并且对于第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的相应的对(I-II，II-III，…)，所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)被相对于彼此偏移浇铸，从而产生重叠区(B)和过渡区(A)。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同时地或连续地实现的所述至少一个第一后侧电极(1I，1II，1III，…)、设置在上方的所述光敏层(2I，2II，2III，…)、以及设置在上方的所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的沉积，通过薄膜铸塑而实现，其中，前体材料利用浇铸头(G)被浇铸和/或压制到所述基板(S)上，该浇铸头具有多个浇铸槽(XI 1，XI 2，XI 3，XII 1，XII 2，XII 3，XIII 1，XIII 2，XIII 3，…)，一个后侧电极(1I，1II，1III，…)、光敏层(2I，2II，2III，…)以及第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的浇铸槽(XI 1，XI 2，XI 3，XII 1，XII 2，XII 3，XIII 1，XIII 2，XIII 3，…)被分配至相应的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)、被连续地配置在所述相应的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的整个宽度上、以及被设置在所述浇铸头(G)中，使得相应的单个的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)至少部分地叠置浇铸，并且，对于第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的相应的对(I-II，II-III，…)，所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)相对于彼此偏移浇铸，从而产生重叠区(B)和过渡区(A)。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同时地或连续地实现的所述至少一个第一后侧电极(1I，1II，1III，…)、设置在上方的所述光敏层(2I，2II，2III，…)、以及设置在上方的所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的沉积，通过在所述基板(S)上喷墨印刷和/或气溶胶印刷而实现，一个相应的单个的薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的所述后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)、以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)至少部分地叠置印刷，并且，对于第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的相应的对(I-II，II-III，…)，所述相应的后侧电极(1I，1II，1III，…)、所述光敏层(2I，2II，2III，…)以及所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)相对于彼此偏移印刷，从而产生重叠区(B)和过渡区(A)。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基板(S)上，多个薄膜太阳能电池以连续地、部分重叠的方式被沉积，该薄膜太阳能电池分别包括定向朝向所述基板(S)的至少一个第一后侧电极、第二电极和/或转换层、以及设置在所述后侧电极和所述第二电极和/或转换层之间的光敏层。
12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所沉积的部分的薄膜太阳能电池或所述薄膜太阳能电池在层压之前被安装在暂时载体(T)上且在所述沉积后去除。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述暂时载体是塑料材料膜。
14.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述部分的薄膜太阳能电池或所述薄膜太阳能电池在绝缘粘结层(K)或者导电粘结层(K’)上被沉积。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的多个对(I-II，II-III，…)迭代设置，多个过渡区(BI-II，BII -III，…)配置有成对连接的薄膜太阳能电池(I-II，II-III，…)、以及多个过渡区(AI，AII，…)具有所述多个对(I-II，II-III…)的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)和第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个薄膜太阳能电池(I，II，III，…)
a)设置在两个层(n，n+1)中，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)中的相应的所述第二薄膜太阳能电池(II，III，…)具有过渡区(AI，AII，…)，在该过渡区，所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的在第二层(n+1)中配置的所述后侧电极(1II n+1,1III n+1,…)、所述光敏层(2II n+1，2III n+1，…)和所述第二电极和/或所述转换层(3II n+1，3III n+1，…)被分别转换成在所述第一层(n，…)中配置的后侧电极(1II n，1III n，…)、光敏层(2II n,2III n，…)和第二电极和/或转换层(3II n，3III n，…)，或者
b)设置在三个层(n，n+1，n+2)中，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II,II-III,…)中的相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)具有两个台阶式设置的过渡区，在第一过渡区中，所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的在第三层(n+2)中配置的所述后侧电极、所述光敏层和所述第二电极和/或转换层，被分别转换成在第二层(n+1)中配置的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层，且在第二过渡区，转换成在所述第一层(n)中配置的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层，或者
c)设置在四个层(n，n+1，n+2，n+3)中，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II,II-III,…)中的相应的所述第二薄膜太阳能电池(II，III，…)具有三个台阶式设置的过渡区，在第一过渡区中，所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的在第四层(n+3)中配置的所述后侧电极、所述光敏层和所述第二电极和/或转换层，被分别转换成在第三层(n+2)中配置的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层，且在第二过渡区，转换成在所述第二层(n+1)中配置的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层，且在第三过渡区，转换成在所述第一层(n)中配置的后侧电极、光敏层和第二电极和/或转换层。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的各个对(I-II,II-III,…)中的各个重叠区(B)的宽度为在所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的长度的0.01倍和0.99倍之间。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的各个对(I-II,II-III,…)中的各个重叠区(B)的宽度为在所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的长度的0.01倍和0.1倍之间。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的各个对(I-II,II-III,…)中的各个重叠区(B)的宽度为所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的长度的0.4倍至0.6倍。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的各个对(I-II,II-III,…)中的各个重叠区(B)的宽度为所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的长度的0.9倍至0.99倍。
21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式，在所述至少一个重叠区(B)中产生所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II…)的区域和所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的区域的连接，
a)通过相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III)的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II…)的所述第二电极和/或转换层(3I n，3II n，…)与所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的所述后侧电极(1II n+1，1III n+1，…)的直接连接，
b)通过相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的所述第二电极和/或转换层(3I n，3II n，…)利用导电粘结层(K')导电结合至所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的所述后侧电极(1II n+1，1III n+1，…)，或者
c)通过相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的所述第二电极和/或转换层(3I n，3II n，…)利用电绝缘粘结层(K)电绝缘粘结至所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的所述后侧电极(1II n+1，1III n+1，…)，通过导电连接部(7)产生所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的所述第二电极和/或转换层(3I n，3II n，…)与所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的所述后侧电极(1II n+1，1III n+1，…)的电接触。
22.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述过渡区(A)中，
a)相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)单片连接至所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)，或者
b)相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的所述相应的第一薄膜太阳能电池(I，II，…)的所述后侧电极(1I,1II,…)、所述光敏层(2I，2II，…)和所述第二电极和/或转换层(3I，3II，…)被终止且与所述第二薄膜太阳能电池(II，III，…)电绝缘。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述终止通过电绝缘体(4)实现。
24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述过渡区(A)中，相应的第一薄膜太阳能电池和相应的第二薄膜太阳能电池的对(I-II，II-III，…)的所述相应的第二薄膜太阳能电池(II，III，…)的所述后侧电极(1II,1III,…)、所述光敏层(2II，2III，…)和所述第二电极和/或转换层(3II，3III，…)与所述基板(S)垂直地、至少部分地以S-形状或线性地转换成所述第一层(n，…)。
25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述至少一个重叠区(B)中，所述薄膜太阳能电池(I，II，III，…)的在最下层(n)中配置的所述后侧电极(1I，1I n，1II n，1III n，…)在整个表面上与所述基板(S)连接。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，通过导电粘结层(K’)或者电绝缘粘结层(K)将所述后侧电极(1I，1I n，1II n，1III n，…)直接沉积在所述基板(S)上，制造复合体。
27.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜太阳能电池(I，II，III，…)为无机的薄膜太阳能电池或者有机的薄膜太阳能电池。
28.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，彼此独立地，
所述后侧电极(1I，1II，1III，…)的层厚度在1nm和5μm之间，
所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的层厚度在1nm和5μm之间，和/或
所述光敏层(2I，2II，2III，…)的层厚度在1nm和5μm之间。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述后侧电极(1I，1II，1III，…)的层厚度在5nm和1μm之间。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述后侧电极(1I，1II，1III，…)的层厚度在10nm和200nm之间。
31.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的层厚度在5nm和1μm之间。
32.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)的层厚度在10nm和200nm之间。
33.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述光敏层(2I，2II，2III，…)的层厚度在5nm和1μm之间。
34.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述光敏层(2I，2II，2III，…)的层厚度在10nm和200nm之间。
35.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述前体材料为
a)对于制造后侧电极和/或转换层(1I，1II，1III，…)和/或第二电极和/或转换层(3I，3II，3III，…)，在水中和溶剂中的聚乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸的溶液、乳液或悬浮液，在氯仿或丙酮中的来自二水合醋酸锌的ZnO纳米颗粒的溶液、乳液或悬浮液，在氯仿中的来自二乙基锌的ZnO纳米颗粒的溶液、乳液或悬浮液，在乙醇中的乙酰丙酮锌一水合物的溶液、乳液或悬浮液，在醇中的异丙醇钛的溶液、乳液或悬浮液，在异丙醇中的来自异丙醇钛(IV)的TiOxNPs的溶液、乳液或悬浮液，在水溶液中的来自钼酸铵的MoO3NPs的溶液、乳液或悬浮液，在丁醇中的异丙醇钼(V)的溶液、乳液或悬浮液，在乙腈中的三羰基三(丙腈)钼的溶液、乳液或悬浮液，在异丙醇中的双(2,4-戊二酮)二氧化钼的溶液、乳液或悬浮液，在异丙醇中的V2O5NPs的溶液、乳液或悬浮液，在异丙醇中的异丙氧基氧化钒(V)的溶液、乳液或悬浮液，在乙醇和单乙醇胺中的来自醋酸锌和氢氧化铝醋酸盐的铝掺杂的氧化锌的溶液、乳液或悬浮液，和/或
b)对于制造光敏层(2I，2II，2III，…)，无机半导体、金属氧化物、或者有机半导体、以及无机半导体或者有机半导体的纳米颗粒的溶液、乳液或悬浮液或这些溶液、乳液或悬浮液的组合物和/或半导体聚合物和富勒烯衍生物和/或无机金属纳米颗粒或半导体颗粒和/或复合半导体的溶液、乳液或悬浮液。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括异丙醇、乙醇。
37.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述无机半导体包括Si、a-Si:H、CuZnSnS、CuZnSnSe、GaAs、CuInS、CuInSe、CuInGeS、CuInGeSe、Ge、CdTe。
38.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物包括TiO2、ZnO。
39.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述有机半导体包括聚3-己基噻吩、金属酞菁、二氰乙烯基(DCV)-取代的四噻吩、富勒烯衍生物。
40.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述复合半导体包括钙钛矿。
41.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，用于所述光敏层的所述溶液、乳液或悬浮液包括在包括氯苯、二氯苯、二甲苯、甲苯、醇、水及其混合物的溶剂中的CH3NH3PbI3、或者有机半导体和无机半导体的前体的溶液、乳液或悬浮液。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20170623 Termination date: 20201218 |