CN106165121A - 用于制造集成薄膜太阳能电池的设备 - Google Patents

用于制造集成薄膜太阳能电池的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN106165121A
CN106165121A CN201480076639.6A CN201480076639A CN106165121A CN 106165121 A CN106165121 A CN 106165121A CN 201480076639 A CN201480076639 A CN 201480076639A CN 106165121 A CN106165121 A CN 106165121A
Authority
CN
China
Prior art keywords
process chamber
conductive layer
substrate
optical
electrical converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201480076639.6A
Other languages
English (en)
Inventor
林宏树
全振完
洪玧昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST filed Critical Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Publication of CN106165121A publication Critical patent/CN106165121A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0465—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising particular structures for the electrical interconnection of adjacent PV cells in the module
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于制造集成薄膜太阳能电池的装置，其中多个单元电池在真空中彼此串联地电连接，所述装置包括：光电转换器成形处理室，其通过在衬底上发射光电转换材料而形成光电转换器，在衬底上，已经从在衬底中形成的多个沟槽中的每个内的一条基线到每个沟槽的底部，到与底部连续的一侧，并且到与一侧连续的衬底的突出表面形成第一导电层；以及第二导电层成形处理室，其从每个沟槽内的另一条基线到每个沟槽的底部，到与底部连续的另一侧，并且到与另一侧连续的衬底的突出表面形成第二导电层。光电转换器成形处理室和第二导电层成形处理室在真空中进行相应处理。

Description

用于制造集成薄膜太阳能电池的设备
技术领域
本发明涉及用于制造集成薄膜太阳能电池的装置。
背景技术
通常，太阳能电池为通过使用由p型半导体和n型半导体的结(即，半导体p-n结)，由金属和半导体的结(即，金属/半导体(MS)结(所谓的肖特基结))，或者由金属/绝缘体/半导体(MIS)结引起的光伏效应将太阳光能转换成电能的设备。
根据用于太阳能电池的材料，太阳能电池主要被划分为硅类太阳能电池、化合物类太阳能电池和有机类太阳能电池。根据半导体相，硅类太阳能电池被划分为单晶硅(sc-Si)太阳能电池、多晶硅(pc-Si)太阳能电池、微晶硅(μc-Si:H)太阳能电池和非晶硅(a-Si:H)太阳能电池。此外，根据半导体的厚度，太阳能电池被划分为块状太阳能电池和薄膜太阳能电池。薄膜太阳能具有厚度小于从数μm至数十μm的半导体层。在硅类太阳能电池中，单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池被包括在块状太阳能电池中。非晶硅太阳能电池和微晶硅太阳能电池被包括在薄膜太阳能电池中。化合物类太阳能电池被划分为块状太阳能电池和薄膜太阳能电池。块状太阳能电池包括III-V族的砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)。薄膜太阳能电池包括II-VI族的碲化镉(CdTe)和I-III-VI族的二硒化铜铟镓(CIGS)(CuInGaSe2)。有机类太阳能电池主要被划分为有机分子型太阳能电池和有机与无机复合型太阳能电池。此外，还有染料敏化太阳能电池和钙钛矿基太阳能电池。所有的有机类太阳能电池、染料敏化太阳能电池和钙钛矿类太阳能电池均被包括在薄膜太阳能电池中。
在各种太阳能电池中，具有高能量转换效率和相对低的制造成本的块状硅太阳能电池被广泛且普遍地用于地面电源。然而，因为晶圆(即，衬底)占据块状硅太阳能电池制造成本的很大比例，所以正在积极进行研究以减小硅衬底的厚度。另外，关于III-V族的块状太阳能电池，正在进行研究以在廉价的衬底上形成薄膜太阳能电池。同时，薄膜硅太阳能电池制造技术已经在发展中，该技术能够简单且廉价地生产大面积太阳能电池，所述太阳能电池使用少量的材料并且基于廉价衬底例如玻璃或不锈钢上的非晶硅。另外，关于薄膜太阳能电池，比如二硒化铜铟镓(CIGS)太阳能电池，正在尝试以通过使用由聚酰亚胺、不锈钢、钼等制成的薄且柔性的衬底制造集成CIGS太阳能电池来减少太阳能电池成本。此外，存在对开发用于各种应用目的的柔性透明型集成薄膜太阳能电池的制造方法的迫切需要。
薄膜太阳能电池必须集成以便获得实用高压。集成的薄膜太阳能电池基本上由单元太阳能电池(即，单元电池)组成。相邻单元电池彼此串联地电连接。出于制造具有此类结构的集成薄膜太阳能电池的目的，应当进行多步骤膜成形(或沉积)和划片(或图案化)处理，并且应当按照目的在每个划片处理或图案化处理中使用各种装置。
代表性的商业化集成技术为激光图案化。在通过根据激光图案化使用玻璃衬底的集成薄膜太阳能电池的制造中，总共需要进行三次激光图案化处理以便分别对第一导电层(透明导电层或金属)、光电转换器、第二导电层(金属或透明导电层)等进行划片。通过进行三次的激光图案化处理，起到集成薄膜太阳能电池作用的有效面积减少了百分之几之多。存在这样的问题，即，因为有效面积减少了百分之几之多，所以由整个集成薄膜太阳能电池生成的电力由于有效面积的减少而减少。
另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，由于应当在空气中进行的激光图案化处理，所以在真空中连续进行沉积处理几乎是不可能的。
另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，因为不能在真空中连续进行沉积工艺，所以存在对衬底在真空与空气之间进出的复杂处理的需要。因此，难以制造具有多结结构的集成薄膜太阳能电池以及具有单结结构的集成薄膜太阳能电池。
另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，因为在多数情况下划片处理由激光在空气中进行，所以太阳能电池的每层均被空气中的水分、粉尘等污染，使得设备的界面性质劣化。因此，设备的能量转换效率被降级。
另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，由通过激光划片生成的粉尘在薄膜中形成细孔(即，针孔)，使得分流电阻减小，并且薄膜被激光能量热损坏。因此，膜特性劣化并且设备的结特性劣化。因此，设备的能量转换效率降级。
另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，出于对抗粉尘的措施的目的，存在对衬底逆变器、衬底清洁器和数个昂贵激光装置的需要。因此，集成薄膜太阳能电池的制造成本上升。
另外，在采用激光图案化技术的集成透明型薄膜太阳能电池的制造中，集成透明型薄膜太阳能电池变得更为昂贵。
发明内容
技术问题
本发明的目的为提供一种装置，所述装置能够通过在多个真空处理室中仅反复地或连续地进行沉积过程，或者通过在多个真空处理室中反复地或连续地进行沉积处理和蚀刻处理制造使有效面积最大化的集成薄膜太阳能电池，从而使电力生产最大化。
本发明的目的为提供一种装置，所述装置能够容易地在多个真空处理室中制造具有多结结构以及单结结构的集成薄膜太阳能电池。
本发明的目的为提供一种装置，所述装置能够制造具有高效率的集成薄膜太阳能电池而不破坏真空，以便从根本上解决如下问题：每当已在其上沉积各个薄膜的衬底被暴露到空气以便进行激光图案化处理时，太阳能电池的每层均被空气中水分、粉尘等污染，使得设备的界面性质劣化，并且因此设备的能量转换效率降级。
本发明的目的为提供一种装置，所述装置能够制造具有高效率的集成薄膜太阳能电池而不使用激光，以便从根本上解决如下问题：通过由激光生成的粉尘在薄膜中形成细孔(即，针孔)，则使得分流电阻减小，并且薄膜被激光能量热损坏，使得膜特性劣化，并且设备的结特性劣化，因而设备的能量转换效率降级。
本发明的目的是提供一种装置，所述装置能够制造集成薄膜太阳能电池，所述太阳能电池能够从基本上解决如下问题：在集成薄膜太阳能电池的制造中，出于对抗粉尘的措施的目的，需要衬底逆变器、衬底清洁器和数个昂贵的激光装置，使得集成薄膜太阳能电池的制造成本上升。
本发明的目的是提供一种装置，所述装置能够制造集成透明型薄膜太阳能电池，所述太阳能电池能够从基本上解决如下问题：在通过激光蚀刻技术进行的集成透明型薄膜太阳能电池的制造中，透明型薄膜太阳能电池变得更加昂贵。
技术方案
本发明的一个实施例为用于制造集成薄膜太阳能电池的装置，其中多个单元电池在真空中彼此串联地电连接。该装置可包括：光电转换器成形处理室，其通过在衬底上发射光电转换材料而形成光电转换器，其中在衬底上，已经从在衬底中形成的多个沟槽中的每个内的一条基线到每个沟槽的底部，到与底部连续的一侧，并且到与一侧连续的衬底的突出表面形成第一导电层；以及第二导电层成形处理室，其从每个沟槽内的另一条基线到每个沟槽的底部，到与底部连续的另一侧，并且到与另一侧连续的衬底的凸出表面形成第二导电层。光电转换器成形处理室和第二导电层成形处理室在真空中进行相应的处理。
有益效果
根据以上所述的本发明的实施例，通过在多个真空处理室中仅反复地或连续地进行沉积处理，或者通过在多个真空处理室中反复地或连续地进行沉积处理和蚀刻处理制造使有效面积最大化的集成薄膜太阳能电池是可能的，从而使发电力生产最大化。
根据本发明的实施例，在多个真空处理室中制造具有多结结构以及单结结构的集成薄膜太阳能电池是可能的。
根据本发明的实施例，制造具有高效率的集成薄膜太阳能电池而不破坏真空是可能的，以便从根本上解决如下问题：每当已在其上沉积各个薄膜的衬底被暴露到空气中以便进行激光图案化处理时，太阳能电池的每层均被空气中的水分、粉尘等污染，使得设备的界面性能劣化，因而设备的能量转换效率降级。
根据本发明的实施例，制造具有高效率的集成薄膜太阳能电池而不使用激光是可能的，以便从根本上解决如下问题：由于激光划片生产的粉尘在薄膜中形成细孔(即，针孔)，则使得分流电阻减小，并且薄膜被激光能量热损坏，使得薄膜性能劣化，并且设备的结特性劣化，因而设备的能量转换效率降级。
根据本发明的实施例，即使没有出于对抗粉尘的措施的目的的衬底逆变器、衬底清洁器和数个昂贵的激光装置，制造具有低制造成本的集成高效薄膜太阳能电池仍是可能的。
根据本发明的实施例，即使不使用昂贵的激光装置，制造集成透明型薄膜太阳能电池仍是可能的。
详细内容以及前述技术方案、本发明的模式以及有益效果均包括在以下的详细说明和附图中。通过参考以下详细描述的实施例以及附图，用于完成本发明的特征、优点和方法将显而易见。公开的相同的参考标号对应相同的元件。
附图说明
图1示出根据本发明第一实施例的用于制造集成薄膜太阳能电池的装置；
图2示出根据本发明第二实施例的用于制造集成薄膜太阳能电池的装置；
图3示出根据本发明第二实施例的用于制造集成薄膜太阳能电池的装置的修饰的示例；
图4示出根据本发明第一实施例的用于制造集成薄膜太阳能电池的装置的修饰的示例；
图5a至图5e示出通过图1至图4的集成薄膜太阳能电池制造装置制造的集成薄膜太阳能电池的制造过程；以及
图6a至图6b示出根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置的处理室的示例。
具体实施方式
根据本发明实施例的用于制造集成薄膜太阳能电池的装置可应用于所有干式薄膜太阳能电池的集成。然而，为方便起见，本发明的实施例将在下文以非晶硅类薄膜硅太阳能电池的为例参考附图进行详细描述，非晶硅类薄膜硅太阳能电池具有最复杂的制造过程，包括光电转换器的蚀刻。然而，所提供的附图仅用于更容易地描述本发明。本领域的技术人员将容易理解的是，本发明的精神和范围并不限于附图的范围。
根据本发明实施例的用于制造集成薄膜太阳能电池的装置包括第二导电层成形处理室P2。第二导电层成形处理室P2可以包括发射器和沉积角度调节器。发射器朝向衬底发射第二导电材料，其中彼此间隔开的光电转换器已在真空状态下顺序地堆叠在彼此间隔开的第一导电层上，使得第二导电层得以形成，第二导电层彼此间隔开并且在相邻光电转换器之间的每个沟槽内电连接到相邻的第一导电层。沉积角度调节器调节从发射器发射的第二导电材料的方向。在此，发射器是指设备或部件，例如溅射枪、泻流室、离子束源、中性粒子束源、电子束蒸发源、热蒸发源、喷射源等，其笔直地发射待沉积材料的自由基、离子、中性粒子。沉积角度调节器是指设备、部件或结构，其使蒸发的材料仅在预定的方向上行进，或者通过隐藏材料的一部分，类似于挡板，而使蒸发的材料仅在期望的方向上行进。本文所提及的结构可包括发射器之间或处理室之间的分隔件，或者包括处理室的结构的一部分。因此，在后者的情况下，没有对具有挡板功能的设备、部件、分隔件等的需要。
根据本发明实施例的用于制造集成薄膜太阳能电池的装置不仅可包括上述第二导电层成形处理室P2，而且还包括形成光电转换器的处理室P1和形成第一导电层的处理室P3两者。另外，该装置可进一步包括掩模层成形处理室PA和蚀刻处理室EP。掩模层成形处理室PA形成覆盖部分光电转换器的掩模层。蚀刻处理室EP对未被掩模层覆盖的暴露的光电转换器进行蚀刻。
如图1和图4所示，当根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置为集群方法中的直列式制造装置时，该装置可进一步包括传送室TC，传送室包括传送部件40，用于运送衬底进出在真空中的每个处理室，可以说是用于在真空中传送衬底。而且，第二导电层成形处理室P2可进一步包括从传送部件40接收衬底的衬底架。该装置可进一步包括装载/卸载室LP/ULP，装载/卸载室LP/ULP将装载室LP放置空气中的衬底进入真空装置内部的功能与卸载室ULP将从真空装置内部取出衬底到外部空气中的功能相结合。此外，该装置可进一步包括彼此分开的装载室LP和卸载室ULP。
另外，如图2和图3所示，当根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置为辊到辊方法或滚轮方法中的直列式制造装置时，该装置可包括分别配备有退绕辊UWR(未示出)和重绕辊RWR(未示出)的装载室LP和卸载室ULP。柔性衬底卷绕在退绕辊UWR的芯上并且安置在装载室LP中。在该过程中，衬底通过驱动装置(未示出)被连续移动，并且被卷绕在安装在卸载室ULP中的重绕辊RWR的芯上。因此，在这种情况下，该装置可以不包括衬底架以及包括独立传送部件40的传送室TC。
图1示出根据本发明第一实施例的用于制造集成薄膜太阳能电池的装置。图1示出集群方法中的直列式制造装置。如图1所示，根据本发明第一实施例的集群式装置10包括，光电转换器成形处理室P1(P11至P14)、处理室PA、EP和P2、第一导电层成形处理室P3以及装载/卸载室LP/ULP。它们均都绕传送室TC径向布置。在光电转换器成形处理室P1中，光电转换器在已形成彼此间隔开的第一导电层的衬底上被形成。在此，在衬底中形成彼此分开的沟槽。这由例如图5中的参考标号101和102表示。在掩膜层成形处理室PA中，通过在已形成光电转换器的衬底上沉积用于掩膜的材料形成掩膜层。具体地，用于掩膜的材料相对于衬底从另一侧倾斜地沉积，使得掩膜层得以形成。如参照图5a至图5e所描述，在此，另一侧意为与从中发射第一导电材料的一侧相对的一侧。在蚀刻处理室EP中，通过使用掩膜层作为掩膜对由于未被掩模层覆盖而暴露在沟槽内的光电转换器进行蚀刻，使得沟槽内的覆盖有光电转换器的第一导电层的一部分被暴露。在第二导电层成形处理室P2中，通过将第二导电材料沉积在已进行上述处理的衬底上形成第二导电层。具体地，第二导电材料相对于衬底从另一侧倾斜地沉积，使得第二导电层得以形成。这些处理在真空中按顺序进行，使得具有单结结构的集成薄膜太阳能电池被制造而成(参见美国专利No.8,148,626和No.8,153,885、美国专利No.8,168,882、日本专利No.4,592,676和日本专利No.5,396,444)。
另外，光电转换器成形处理室P1可形成光电转换器，并且可包括一个或多个单元处理室P11、P12、P13和P14。在此，当在根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置中制造硅类光电转换器时，光电转换器成形处理室P1可包括多个单元处理室P11、P12、P13和P14，多个单元处理室形成第一杂质半导体层P11、本征半导体层P12和P13以及第二杂质半导体层P14。如上所述，当衬底通过传送部件40在多个处理室P11至P14、PA、EP和P2之中的两个处理室之间进行传送时，得以保持真空状态。
第一导电材料、用于掩膜的材料以及第二导电材料可由透明导电材料或者不透明或高度透明的金属材料制成。透明导电材料主要为透明导电氧化物(TCO)。透明导电材料可包括氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO2)、铟锡氧化物(ITO)、三氧化钨(WO3)、三氧化钼(MoO3)、五氧化二钒(V2O5)、氧化钛(TiOx)或氧化镍(NiOx)中的至少一种。不透明或高度透明的金属材料可包括铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锌(Zn)、钨(W)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、铯(Cs)和铂(Pt)中的至少一种。用于掩膜的材料可由绝缘材料例如氟化锂(LiF)制成。在此，高度透明的金属材料是指厚度大约小于10纳米的金属材料。此类第一导电材料、用于掩膜的材料以及第二导电层材料可应用于以下实施例。
图1示出一个装载/卸载室LP/ULP。然而，并不限于此，并且装载室LP和卸载室ULP可彼此分开的被连接到传送室TC。装载室LP和卸载室ULP可进一步包括从传送部件40接收衬底的衬底架。多个传送部件40可设置在传送室TC内。传送部件40能够笔直地或上下传送衬底或者使衬底旋转。
已形成有彼此间隔开的第一导电层的衬底通过装载/卸载室LP/ULP被装载在装置内，并且放置在传送部件40上，且随后被传送到光电转换器成形处理室P1之中的任何一个单元处理室。在此，所使用的衬底可以为绝缘衬底或通过在导电衬底上涂覆绝缘材料而获得的衬底。沟槽可在衬底中以有规律的间隔彼此间隔开并且彼此平行的方式形成。
光入射在光电转换器上并且被吸收在其中，使得生成自由载子的任何材料均可得以形成。例如，光电转换器可以由硅类材料、化合物类材料、有机类材料、干式染料敏化类材料和钙钛矿类材料中的至少一种制成。关于其间的基于薄膜硅的硅类太阳能电池，由非晶硅、非晶硅-锗(a-SiGe:H)、微晶硅和多晶硅制成的单结太阳能电池，由非晶硅/非晶硅、非晶硅/非晶硅-锗、非晶硅/微晶硅和非晶硅/多晶硅制成的双结太阳能电池，由非晶硅/非晶硅-锗/非晶硅-锗、非晶硅/非晶硅-锗/微晶硅和非晶硅/微晶硅/微晶硅制成的三结太阳能电池中的任何一种均可用作基于薄膜硅的硅类太阳能电池。然而，并不限于此。另外，光电转换器可具有单结结构，诸如pn、pin、MS或MIS，或者可通过它们中的至少两种的组合而具有多结结构。
在下文中，将通过以基于非晶硅的光电转换器为例来提供以下描述。在这种情况下，光电转换器可以形成为具有单结结构，单结结构包括第一杂质半导体层、本征(i)半导体层以及第二杂质半导体层。另外，光电转换器可形成为具有多结结构，多结结构包括基于非晶硅的至少两个单结结构。
在光电转换器成形处理室P1的第一杂质半导体层成形单元处理室P11中，形成添加有第一杂质的第一杂质半导体层。在此，出于沉积第一杂质半导体层的目的，将硅烷气(SiH4)、氢气(H2)和第一杂质气体引入单元处理室P11中。当第一杂质气体为用于供应比如硼(B)的III族元素的B2H6气时，形成p型半导体层。另外，当第一杂质气体为用于供应比如磷(P)的V族元素的PH3气体时，形成n型半导体层。
第一杂质半导体层的厚度可小于本征半导体层的厚度。相应地，形成本征半导体层所需的时间可大于形成第一杂质半导体层所需的时间。因此，为缩短制造过程时间，根据本发明实施例的制造装置可包括在其中形成本征半导体层的一个或多个单元处理室P12和P13。
在第一杂质半导体层成形单元处理室P11中已形成有第一杂质半导体层的衬底被传送到本征半导体层成形单元处理室P12的内部，然后在已形成第一杂质半导体层的衬底上形成本征半导体层。在以上单元处理室P11中，第一杂质半导体层可在另一个衬底上形成。在第一杂质半导体层成形单元处理室P11中已形成有第一杂质半导体层的另一个衬底被传送到另一个本征半导体层成形单元处理室P13的内部，然后可在相应的衬底上形成本征半导体层。
在以此方式在第一杂质半导体层成形单元处理室P11中形成第一杂质半导体层时的时间段期间，形成本征半导体层的过程可在本征半导体层成形单元处理室P12和P13中连续进行。因此，节拍时间得以缩短，因而，在某个时间段内生产的太阳能电池的数量可增加。将硅烷气和氢气引入单元处理室P12和P13中，以便形成本征半导体层。
在本征半导体层成形单元处理室P12和P13中已形成有本征半导体层的衬底被传送到第二杂质半导体层成形单元处理室P14中，然后在已形成本征半导体层的衬底上形成第二杂质半导体层。引入第二杂质气体以及硅烷气和氢气，以便形成第二杂质半导体层。当第一杂质半导体层为p型半导体层时，第二杂质可被用来供应V族元素。另外，当第一杂质半导体层为n型半导体层时，第二杂质可被用来供应III族元素。
同时，关于集成薄膜太阳能电池制造装置，形成光电转换器的第一杂质半导体层、本征半导体层和第二杂质半导体层分别在上述的单元处理室P11、单元处理室P12和P13以及单元处理室P14中被形成的方法已作为示例被描述。然而，并不限于此，而是可存在如下各种方法。换言之，第一杂质半导体层、本征半导体层和第二杂质半导体层可在一个单元处理室P11中被形成。另外，第一杂质半导体层和第二杂质半导体层可在一个单元处理室P11中被形成，而本征半导体层可在多个单元处理室P12、P13和P14中被形成。另外，第一杂质半导体层和本征半导体层可在一个单元处理室P11中被形成，而第二杂质半导体层可在另一个单元处理室P12中被形成。另外，第一杂质半导体层可在一个单元处理室P11中形成，而本征半导体层和第二杂质半导体层可在另一个单元处理室P12中形成。另外，当光电转换器仅由p型半导体层和i型半导体层组成时，第一杂质半导体层、本征半导体层和第二杂质半导体层可分别在单元处理室P11中和单元处理室P12或P13中形成。另外，当光电转换器仅由n型半导体层和i型半导体层组成时，第一杂质半导体层、本征半导体层和第二杂质半导体层可分别在单元处理室P14中和单元处理室P12或P13中形成。另外，当光电转换器仅由本征半导体层最简单地组成时，第一杂质半导体层、本征半导体层和第二杂质半导体层可在单元处理室P12或P13中形成。形成光电转换器的这些方法不仅可应用于第一实施例，而且可应用于以下描述的实施例。
通过传送部件40将已在彼此间隔开的第一导电层上形成光电转换器的衬底在真空中传送到掩模层成形处理室PA，并且相对于衬底从另一侧倾斜地沉积用于掩模的材料，使得掩模层在已形成光电转换器的衬底上形成。掩模层可作为用于在蚀刻处理室EP中进行蚀刻的掩模。如上所述，用于掩模的材料可由透明导电材料、不透明或高度透明金属材料或绝缘材料制成。当第一导电层由不透明金属材料制成时，可在掩模层成形处理室PA中的光电转换器上形成由透明导电材料或高度透明金属材料制成的掩模层。另外，当第一导电层由透明导电材料制成时，可在掩模层成形处理室PA中的光电转换器上形成由不透明或高度透明金属材料或透明导电材料制成的掩模层。
通过传送部件40将已在掩模层成形处理室PA中形成掩模层的衬底在真空中传送到蚀刻处理室EP。光电转换器暴露在沟槽内，换言之，通过在蚀刻处理室EP中将掩模层用作掩模对转换器的第二杂质半导体层、本征半导体层和第一杂质半导体层依次进行蚀刻形成彼此间隔开的光电转换器。与此同时，位于衬底沟槽内的第一导电层的一部分被暴露。在此，即使在通过使用蚀刻速率小于光电转换器材料的蚀刻速率的材料将沟槽内的光电转换器完全蚀刻之后，掩模层仍然应覆盖光电转换器，以便沟槽外部的光电转换器不被蚀刻。因此，鉴于此，有必要控制掩膜层的厚度。蚀刻处理可通过使用干法蚀刻来进行，诸如使用感应耦合等离子体(ICP)的反应离子蚀刻(RIE)。但是，并不限于此。
通过传送部件40将已在蚀刻处理室EP中进行以上蚀刻处理的衬底在真空中传送到第二电极层成形处理室P2。以下将参考图6a和图6b详细描述第二电极层成形处理室P2。在第二电极层成形处理室P2中，通过在已形成彼此间隔开的掩模层的衬底上沉积第二导电材料形成第二导电层。具体地，第二导电材料相对于衬底从另一侧倾斜地沉积，使得第二导电层得以形成。在此，在第一单元电池区域(图5e的UC1)中形成的第一导电层110和在与第一单元电池区域相邻的第二单元电池区域(图5e的UC2)中形成的第二导电层140在第一单元电池区域与第二单元电池区域之间的沟槽内彼此电连接。相应地，相邻单元电池彼此串联电连接，使得集成薄膜太阳能电池得以形成。
如上所述，第二导电材料可由透明导电材料或者不透明或高度透明金属材料制成。当掩模层在掩模层成形处理室PA中由不透明或高度透明金属材料制成时，第二导电层可由不透明或高度透明金属材料制成。另外，当掩模层在掩模层成形处理室PA中由透明导电材料制成时，第二导电层可由不透明或高度透明金属材料或者透明导电材料制成。
在根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置中，第一导电层、用于掩模的材料、第二导电层通过使用沉积方法例如溅射、离子束蒸发、中性粒子束蒸发、电子束蒸发、热蒸发、泻流室、喷射等进行沉积，所述沉积方法使用沉积材料的平直度。然而，并不限于此。第一导电层、用于掩模的材料、第二导电层的沉积方法可应用于以下实施例。另外，透明导电材料可在氧气(O2)的气氛中沉积。
在下文中，将通过以第二导电层由不透明金属材料制成为例提供以下描述。第二导电材料的成分可应用于以下描述的实施例以及第一实施例。
如上所述，在将已在第二导电层成形处理室P2中形成第二导电层的衬底放置在传送部件40上之后，通过装载/卸载室LP/ULP将衬底从集成薄膜太阳能电池制造装置中取出到空气中。
如上所述，在已形成以有规律的间隔彼此分开并且彼此平行的沟槽的衬底上形成彼此间隔开的第一导电层。在这种状态下，依次在衬底上进行光电转换器的形成、掩模的形成、光电转换器的蚀刻和第二导电层的形成。相应地，相邻电池彼此串联地电连接，使得能够制造集成高效薄膜太阳能电池(参见美国专利No.8,148,626,No.8,153,885和No.8,168,882)。
另外，如图1所示，根据本发明第一实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置可进一步包括形成第一导电层的另一个处理室P3。在这种情况下，已装载到装载室LP中并且包括以有规律的间隔间隔开的相互平行的沟槽的衬底通过传送部件40被传送到第一导电层成形处理室P3。在第一导电层成形处理室P3中，第一导电材料相对于衬底从一侧倾斜地沉积在衬底上，使得第一导电层得以形成。如上所述，第一导电材料可由透明导电材料或者不透明或高度透明金属材料制成。当衬底由透明绝缘材料制成，而第一导电层由透明导电材料或高度透明金属材料制成时，已穿过衬底的光可入射到由透明导电材料或高度透明金属材料制成的第一导电层上，并且然后可穿透第一导电层。另外，当第一导电层由不透明金属材料制成时，而掩模层和第二导电层由透明导电材料或高度透明金属材料制成，从而光入射到第二导电层上。
如上所述，在已形成以有规律的间隔彼此分开并且彼此平行的沟槽的衬底上，依次进行第一导电层的形成、光电转换器的形成、掩模的形成、光电转换器的蚀刻和第二导电层的形成。相应地，相邻电池彼此串联地电连接，使得集成高效薄膜太阳能电池得以制造而成。
另外，即使未示出，但具有相同结构的两个或多个集群式装置也可连接到图1所示的集群式装置，使得可以提高集成太阳能电池的生产率。
图1所示的集群式装置10可包括独立光电转换器成形处理室P1′的单元处理室P11′至P14′以及光电转换器成形处理室P1的单元处理室P11至P14。然而，光电转换器成形处理室P1在不包括独立光电转换器成形处理室P1′的情况下，可同时行使独立光电转换器成形处理室P1′的功能。在这些情况下，可制造具有双结结构同时保持真空状态的集成高效薄膜太阳能电池，双结结构通过堆叠具有单结结构的多个光电转换器而形成。
如上所述，在通过根据本发明第一实施例的集群式装置进行的集成薄膜太阳能电池的制造中，可通过在多个真空处理室中反复地或连续地进行沉积处理和蚀刻处理制造具有单结结构或双结结构的集成高效薄膜太阳能电池。另外，此装置制造方法可应用于辊到辊方法或滚轮方法中的直列式制造装置。
当通过使用上述薄膜沉积方法(其使用沉积材料的平直度)诸如溅射、离子束蒸发、中性粒子束蒸发、电子束蒸发、热蒸发、泻流室、喷射等在光电转换器成形处理室P1中形成光电转换器时，光电转换器的材料可以位于沟槽内的第一导电层的一部分被暴露的方式被倾斜地沉积在衬底上。因此，由于在形成掩模层之后无需对光电转换器的材料进行蚀刻，所以可省略掩模层成形处理室PA和蚀刻处理室EP。在这种情况下，在已形成以有规律的间隔彼此分开并且彼此平行沟槽的衬底上，依次进行第一导电层的形成、光电转换器的形成和第二导电层的形成。相应地，相邻电池彼此串联地电连接，使得具有单结结构的集成高效薄膜太阳能电池(参见日本专利No.5,396,444)得以制造而成。
如上所述，在通过根据本发明第一实施例的集群式装置进行的集成薄膜太阳能电池的制造中，可通过在多个真空处理室中仅反复地或连续地进行沉积处理制造具有单结结构并且使有效面积最大化的集成高效薄膜太阳能电池。另外，此装置制造方法可应用于辊到辊方法或滚轮方法中的直列式制造装置(参见日本专利No.5,396,444)。在下文中，将对此类方法进行描述。
如图2和图3所示，根据本发明第二实施例和第二实施例的修饰的示例的集成薄膜太阳能电池制造装置为辊到辊方法中或者滚轮方法中的直列式制造装置。此类制造装置包括：包括一个或多个单元处理室P11、P12、P13和P14的光电转换器成形处理室P1，掩膜层成形处理室PA，蚀刻处理室EP，第二电极层成形处理室P2，第一电极层成形处理室P3，装载室LP以及卸载室ULP。各个室的功能分别与在第一实施例中所描述的那些相同。因此，将省略其详细说明。
图2示出根据本发明第二实施例的用于制造具有单结结构的集成薄膜太阳能电池的装置，并且示出在辊到辊方法或者滚轮方法中的直列式制造装置。在此装置中，已形成沟槽的柔性衬底卷绕在退绕辊UWR(未示出)的芯上，并且安置在左侧上的装载室LP内。然后，在处理期间，衬底通过驱动装置(未示出)连续移动并且卷绕在安置在右侧上的卸载室ULP内的重绕辊RWR(未示出)的芯上，同时依次穿过多个室，诸如第一导电层成形处理室P3、光电转换器成形单元处理室P11至P14、掩膜层成形处理室PA、蚀刻处理室EP、第二导电层成形处理室P2等。换言之，在真空中，在已形成彼此分开的沟槽的衬底上连续进行一系列处理，包括通过倾斜沉积形成第一导电层、形成光电转换器、通过倾斜沉积形成掩膜层、对光电转换器进行蚀刻以及通过倾斜沉积形成第二导电层等。因此，得以在真空中制造具有单结结构的集成高效薄膜太阳能电池而不使用激光。另外，在这种情况下，与在图1中描述的集群式制造装置不同，图2的集成薄膜太阳能电池制造装置可不包括衬底架和包括单独传送部件40的传送室，而是可包括已分别装备有退绕辊UWR和重绕辊RWR的装载室LP和卸载室ULP。另外，此装置制造方法可应用于图3所示的第二实施例的修改示例以及图2所示的第二实施例。
在图1所示的单元处理室P12和P13中，相同的本征半导体材料(例如，非晶硅)可同时分别沉积在两个衬底上，或者不同的本征半导体材料(例如，非晶硅和微晶硅)可同时沉积。与此不同，在图2和图3所示的单元处理室P12和P13中，相同的本征半导体材料可连续沉积在相同的衬底上。
图3示出根据本发明第二实施例的修改示例的具有双结结构的集成薄膜太阳能电池制造装置，并且示出在辊到辊方法中或者在滚轮方法中的直列式制造装置。如图3所示，此装置不仅包括形成第一光电转换器的一个或多个单元处理室P11至P14，而且还包括在已形成第一光电转换器的衬底上形成第二光电转换器的一个或多个单元处理室P11′至P14′。形成第二光电转换器的多个单元处理室P11′至P14′可连接在单元处理室P14与形成掩膜层的掩膜层成形处理室PA之间。
如第一实施例所描述，根据图2和图3所示的第二实施例和第二实施例的修改示例的集成薄膜太阳能电池制造装置也分别可以或者不可以包括第一导电层形成处理室P3。当辊到辊式或者滚轮式制造装置不包括第一导电层成形处理室P3时，通过装载室LP将已形成彼此间隔开的第一导电层的衬底传送至处理室P1的单元处理室P11。
第一杂质半导体层成形单元处理室P11′和第二杂质半导体层成形单元处理室P14′分别形成第一杂质半导体层和第二杂质半导体层。本征半导体层成形单元处理室P12′和P13′形成第二光电转换器的本征半导体层。
通过将掩膜材料相对于衬底表面从另一侧倾斜地沉积在第二光电转换器上，掩膜层成形处理室PA形成掩膜层。
如上所述，第二光电转换器成形单元处理室P11′至P14′形成第二光电转换器。在此，在第一光电转换器和第二光电转换器之中光首先入射在其上的光电转换器可由基于非晶硅的材料制成，以便充分吸收具有短波长的光。另外，光稍后入射在其上的光电转换器可由基于微晶硅的材料制成，以便充分吸收具有长波长的光。因此，当通过根据本发明实施例的制造装置制造的集成太阳能电池为pin型太阳能电池时，第一光电转换器可包括已按顺序堆叠的p型半导体层、本征非晶硅半导体层和n型半导体层。第二光电转换器可包括p型半导体层、本征微晶硅半导体层和n型半导体层。
此外，当通过根据本发明实施例的制造装置制造的集成薄膜太阳能电池为nip型太阳能电池时，第一光电转换器可包括已按顺序堆叠的n型半导体层、本征微晶硅半导体层和p型半导体层。第二光电转换器可包括n型半导体层、本征非晶硅半导体层和p型半导体层。
考虑到太阳能电池的特性或制造效率，第一光电转换器或第二光电转换器的p型半导体层可以为基于p型非晶硅的半导体层或基于p型微晶硅的半导体层。另外，第一光电转换器或第二光电转换器的n型半导体层可以为基于n型非晶硅的半导体层或者基于n型微晶硅的半导体层。
通过使用如图3所示的在辊到辊方法中或者滚轮方法中的直列式集成薄膜太阳能电池制造装置，在已形成彼此分开的沟槽的衬底上，在真空中连续进行一系列处理，包括通过倾斜沉积形成第一导电层、形成第一光电转换器、形成第二光电转换器、通过倾斜沉积形成掩模层、对第二光电转换器进行蚀刻，并且通过倾斜沉积形成第二导电层等。因此，得以在真空中制造具有双结结构的集成高效薄膜太阳能电池而不使用激光。
如第一实施例所述，当通过使用上述薄膜沉积方法(其使用沉积材料的平直度)诸如溅射、离子束蒸发、中性粒子束蒸发、电子束蒸发、热蒸发、泻流室、喷射等在光电转换器成形处理室P1中形成第一光电转换器和第二光电转换器时，光电转换器的材料可以位于沟槽内的第一导电层的一部分被暴露的方式被倾斜地沉积在衬底上。因此，由于在形成掩模层之后无需对光电转换器的材料进行蚀刻，所以可省略掩模层成形处理室PA和蚀刻处理室EP。在这种情况下，在已形成以有规律的间隔彼此分开并且彼此平行的沟槽的衬底上依次进行第一导电层的形成、第一光电转换器和第二光电转换器的形成以及第二导电层的形成。相应地，相邻电池彼此串联地电连接，使得具有双结结构的集成高效薄膜太阳能电池得以制造而成。
如上所述，在通过根据本发明第三实施例的在辊到辊方法或滚轮方法中的直列式制造集成太阳能电池中，可通过在多个真空处理室中仅反复地或连续地进行沉积处理来制造具有多结结构并且使有效面积最大化的集成高效薄膜太阳能电池。
图4示出根据本发明第一实施例的修改示例的集成薄膜太阳能电池制造装置并且示出集群方法中的直列式制造装置。
同时，图4所示的集成薄膜太阳能电池制造装置包括：包括一个或多个单元处理室P11、P12、P13和P14的光电转换器成形处理室P1，掩模层成形处理室PA，蚀刻处理室EP，第二电极层成形处理室P2，第一电极层成形处理室P1和装载/卸载室LP/ULP。各个室的功能分别与第一实施例中所述的那些相同。因此，将省略其详细描述。
如图4中所示，与第一实施例不同，根据本发明第一实施例的修改示例的集成薄膜太阳能电池制造装置为矩形集群方法中的直列式制造装置。在图1的集成薄膜太阳能电池制造装置中，处理室围绕传送室TC径向布置。在图4的集成薄膜太阳能电池制造装置中，处理室布置在矩形传送室TC的两个长边上。
结合装载和卸载衬底的功能的装载/卸载室LP/ULP、一个或多个单元处理室P11至P14、掩模层成形处理室PA、蚀刻处理室EP和第二导电层成形处理室P2均匀地安装在矩形传送室TC的一个长边和另一个长边上。传送部件40诸如传送机器人安装在传送室TC内，并且在真空中将衬底(未示出)从一个室传送到另一个室。传送部件40移动穿过的轨道30安装在传送部件40的底部上。通过沿轨道30移动，传送部件40将衬底传送到单元处理室P11至P14、掩模层成形处理室PA、蚀刻处理室EP和第二导电层成形处理室P2的内部。
第一构件41和第二构件43分别通过连接装置44和45连接到传送部件40的顶部。第一构件41能够沿安装在传送室TC内底上的轨道30进行线性往复运动，并且还能够围绕连接装置44和45顺时针或逆时针地旋转，并且能够进行垂直往复运动。而且，能够在第一构件41上进行线性往复运动的第二构件43被安装为通过连接和线性驱动装置42与第一构件41的顶部连接。第二构件的两端均具有允许将衬底放置在其上而不滑动的结构(未示出)。
在装载/卸载室LP/ULP内放置在第二构件43上的衬底可通过传送部件40、第一构件41和第二构件43的运行被传送到多个处理室P11至P14、PA、EP和P2中的至少一个的内部。
虽然图4示出一个装载/卸载室LP/ULP，但并不限于此。装载室LP和卸载室ULP可被独自连接到传送室。另外，装载室LP和卸载室ULP可以进一步包括从传送部件40接收衬底的衬底架。另外，装载/卸载室LP/ULP可以被安装在矩形传送室的短边中的一个上。装载室LP和卸载室ULP可分别独自安装在矩形传送室的两个短边上。然而，可进行各种安装而不限于腔室安装。
在图4的集群式制造装置中，当传送室TC的长边的长度增加并且将第一导电材料、用于掩模的材料、第二导电材料和光电转换材料沉积或蚀刻在传送室TC的两个长边上的处理室的数量增加时，扩大的传送室TC的内部被划分为某个确定的空间，并且一个传送部件40安装在所述空间的每个中，并且随后允许传送部件40通过第二构件43彼此传送和接收衬底。因此，集成薄膜太阳能电池的生产率得以显著改善。
在根据本发明第一实施例和第四实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置中，第一导电层成形处理室P3、光电转换器成形处理室P1、掩模层成形处理室PA和第二导电层成形处理室P2已被描述为彼此分开。然而，以上四个处理室的功能可通过使用这些处理室之中的至少一个处理室所来代替。
图5a至图5e示出由图1至图4的集成薄膜太阳能电池制造装置制造的集成薄膜太阳能电池的制造过程的示例。
如图5a所示，沟槽101和沟槽102在用于制造集成薄膜太阳能电池的衬底100的表面中形成。沟槽的宽度为几十微米。沟槽的深度与宽度的比为1是可取的。考虑到因现有激光图案化而损失的区域的宽度为几百微米，由此可见通过本发明可非常有效地减少有效面积的损失。衬底100可根据太阳能电池的结构由透明材料或不透明材料制成。当太阳能电池具有覆盖型结构(即，光可穿过衬底100入射到其上的结构)时，衬底100可由具有高光透射率的透明绝缘材料制成。例如，衬底100可以为由钠钙玻璃、钢化玻璃等制成的玻璃衬底、塑料衬底或纳米复合物衬底中的一个。纳米复合物为在其中纳米粒子在分散阶段中分散在分散介质(基质、连续相)中的系统。分散介质可以为有机溶剂、塑料、金属或陶瓷。纳米粒子可以为塑料、金属或陶瓷。当分散介质为有机溶剂时，有机溶剂通过热处理过程去除并且随后可仅保留纳米粒子。
当太阳能电池具有衬底型结构(即，光不能穿过衬底100入射在其上而是穿过面向入射光的透明导电层或薄金属入射在其上的结构)时，衬底100可由陶瓷或金属材料制成。即使在这种情况下，衬底100仍可由玻璃、塑料或纳米复合材料制成。在此，陶瓷、玻璃、塑料和纳米复合材料可包括热固性材料或可UV固化材料。
在形成处于材料诸如玻璃、陶瓷、金属、塑料、纳米复合材料等已经熔化的状态中的薄板或薄膜的过程期间，在材料固化之前，可通过压印、压制、压花、热固化、紫外线(UV)固化等在衬底中形成以有规律的间隔彼此间隔开并且彼此平行的直沟槽101和直沟槽102。在诸如金属的导电衬底的情况下，在形成沟槽之后将绝缘材料诸如塑料、陶瓷、纳米复合材料等涂敷在衬底的整个表面上，或者相反，在将绝缘材料涂敷在导电层的表面之后，通过上述方法在绝缘材料中形成沟槽。另外，可通过上述方法在比如玻璃的绝缘衬底上形成沟槽。另外，在不熔化衬底的情况下，还可通过使用热压花方法或热压制方法在衬底中形成沟槽101和沟槽102。在这种情况下，沟槽在由塑料、陶瓷或纳米复合材料制成的并且涂敷在玻璃或金属衬底上的薄膜中形成。因此，可比直接在玻璃或金属衬底上形成沟槽更容易地形成沟槽。
另外，沟槽101和沟槽102不仅可通过由凹凸模具(其表面具有用于在其中形成沟槽的凹凸)进行压制、热压制、压花或热压花来形成，而且还可通过湿法蚀刻、干法蚀刻、机械处理诸如研磨和切割、光学处理诸如激光划片中的任何一个来形成。更简单地，沟槽可通过使用比如吉他弦的细弦或线和具有平坦表面的平坦模具在衬底中形成。
上述各种衬底和沟槽成形方法通常可应用于本发明的实施例。
如图5a所示，在图1至图4的集成薄膜太阳能电池制造装置的第一导电层成形处理室P3中，第一导电材料以最大角度θ1从一侧倾斜沉积(OD1)在已形成以有规律的间隔彼此分开并且彼此平行的沟槽的衬底100上，使得第一导电层110得以形成。
相应地，由于沉积材料的平直度，所以第一导电材料从衬底100的沟槽101和沟槽102中的每个内的一条基线沉积到每个沟槽的底部，与底部连续的一侧，及与一侧连续的衬底的突出表面，使得彼此间隔开的第一导电层110得以形成。换言之，由于倾斜沉积角度θ1和在衬底100中形成的沟槽101和沟槽102的横截面形状之间的相关性，第一导电材料并未沉积在沟槽101和沟槽102的内壁上的一部分上。在此，假定沉积角度基于衬底的平坦突出表面来测量。
在图5a中，第一导电层110在集成薄膜太阳能电池制造装置的第一导电层成形处理室P3中形成。然而，已形成彼此间隔开的第一导电层110的衬底100可装载到装载室LP，并且可通过传送部件40传送到光电转换器成形处理室P1的任一单元处理室的内部。在这种情况下，集成薄膜太阳能电池制造装置可不包括第一导电层成形处理室P3。
如图5b所示，包括图1至图4的集成薄膜太阳能电池制造装置的单元处理室P11至P14的光电转换器成形处理室P1形成光电转换器120。光电转换器120在已形成第一导电层110的衬底上形成。在此，当集成薄膜太阳能电池制造装置的光电转换器成形处理室P1包括形成第二光电转换器的单元处理室P11′至P14′以及形成第一光电转换器的单元处理室P11至P14时，可制造具有多结结构的集成薄膜太阳能电池。
如图5c所示，在图1至图4所示的集成薄膜太阳能电池制造装置的掩模层成形处理室PA中，掩模130通过将用于掩膜的材料沉积在已形成光电转换器120的衬底上来形成。具体地，用于掩模的材料相对于衬底以最大角度θ2从另一侧倾斜地沉积(OD2)，使得掩模层得以形成。在此，另一侧意为与从中沉积第一导电材料的一侧相对的一侧。用于掩模的材料以角度θ2倾斜地沉积在表面上。因此，由于沉积材料的平直度，用于掩模的材料并未沉积在沟槽101和沟槽102内形成的光电转换器120的一部分上。掩模层130可用作掩模，用于在蚀刻处理室EP中进行蚀刻。当掩模层130在图1和图4的集群式制造装置中由透明导电材料制成时，如上所述，掩模层130可在第一导电层成形处理室P3中形成而不是在掩模层成形处理室PA中形成。换言之，当掩模层130和第一导电层110由相同材料制成时，掩模层130可在形成第一导电层110的处理室P3中形成。另外，即使当掩模层130和第一导电层110由不同材料制成时，用于形成掩模层130的发射器300和沉积角度调节器400以及用于形成第一导电层130的发射器300和沉积角度调节器400均安装在形成第一导电层110的处理室P3中，使得掩模层130可在第一导电层成形处理室P3中形成。在此，当第一导电材料相对于衬底以最大角度θ1从一侧倾斜地沉积时，用于掩模的材料从相对侧到一侧(即最大角度θ2的另一侧)被倾斜地沉积。通过磁处理，光电转换器120的蚀刻区域受到限制。
如图5d所示，在图1至图4所示的集成薄膜太阳能电池制造装置的蚀刻处理室EP中，通过使用掩模层130作为掩模对光电转换器120进行垂直蚀刻，使得沟槽101和沟槽102内的覆盖有光电转换器的第一导电层110的一部分被暴露。在此，使用干法蚀刻处理，诸如，使用感应耦合等离子体(ICP)的反应离子蚀刻(RIE)是可取的。然而，并不限于此。
如图5e所示，在图1至图4所示的集成薄膜太阳能电池制造装置的第二导电层成形处理室P2中，第二导电材料相对于衬底的表面以大于最大角度θ2的最大角度θ3从另一侧倾斜地沉积(OD3)在光电转换器120上，使得在一个单元电池区域UC1中形成的第一导电层110在沟槽内电连接到在与单元电池区域UC1相邻的另一个单元电池区域UC2中形成的第二导电层130。因此，串联地电连接相邻单元电池的第二导电层140得以形成。
如上所述，沟槽可在相邻光电转换器120之间的区域中形成，并且位于沟槽的两侧上的光电转换器120可以为彼此相邻的单位电池区域UC1和UC2。当第二导电材料相对于衬底以大于最大角度θ2的最大角度θ3从另一侧倾斜地沉积(OD3)时，已通过蚀刻被暴露的第一导电层110和第二导电层130由于沉积材料的平直度而彼此电连接。因此，相邻电池彼此串联地电连接，使得集成高效薄膜太阳能电池得以制造而成。
如上所述，在通过本发明的实施例进行的集成薄膜太阳能电池的制造中，沉积处理和蚀刻处理在多个真空处理室中反复地或连续地进行，使得可在真空中制造具有单结结构和最大化的有效面积的集成高效薄膜太阳能电池。
另外，当通过使用上述薄膜沉积方法(其使用沉积材料的平直度)诸如溅射、离子束蒸发、中性粒子束蒸发、电子束蒸发、热蒸发、泻流室、喷射等在光电转换器成形处理室P1中形成光电转换器时，光电转换器的材料可以位于沟槽内的第二导电层的一部分被暴露的方式倾斜地沉积在衬底上。因此，由于在形成掩模层之后无需对光电转换器的材料进行蚀刻，可省略图5c和图5d所示的处理。总之再次，当光电转换器通过倾斜地沉积光电转换器的材料而形成时，在已形成以有规律的间隔彼此分开并且彼此平行的沟槽的衬底上依次进行第一导电层的形成、光电转换器的形成和第二导电层的形成。相应地，相邻电池彼此串联地电连接，使得具有单结结构的集成高效薄膜太阳能电池得以制造而成。
如上所述，在通过本发明的实施例进行的集成薄膜太阳能电池的制造中，可通过在多个真空处理室中仅反复地或连续地进行沉积处理来制造具有多结结构并且使有效面积最大化的集成高效太阳能电池。
另外，上述处理(图5a、图5b、图5c、图5d和图5e或者图5a、图5c和图5e)通过使用具有在其中形成许多孔的衬底以相同方式进行，可非常廉价地制造集成透明型薄膜太阳能电池(参见美国专利No.8,449,782、日本专利No.4,592,676和日本专利No.5,396,444)，其中所述孔被衬底的单元电池区域UC1和UC2(即，突出的表面区域)阻断或穿过衬底的单元电池区域UC1和UC2。
图6a至图6b示出根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置的第二导电层成形处理室P2的示例。第二导电材料通过使用薄膜沉积方法(其使用沉积材料的平直度)诸如溅射、离子束蒸发、中性粒子束蒸发、电子束蒸发、热蒸发、泻流室、喷射等在图6a和图6b所示的处理室P2中倾斜地沉积。此外，如上所述，还可倾斜地沉积用于掩模的材料、第一导电材料和光电转换器的材料。在下文中，描述了在其中倾斜地沉积第二导电材料的情况。
形成第二导电层140的处理室P2包括衬底架200、发射器300和沉积角度调节器400。衬底架200从传送部件40接收衬底100。即，衬底架200安装在第二导电层成形处理室P2内部的下部中，并且接收和支撑衬底100。衬底100由传送部件(未示出)通过在第二导电层成形处理室P2的一侧中形成的入口(未示出)传送到处理室P2的内部。由衬底架200支撑的衬底100可通过安装在衬底架200的底部上的轮子210沿轨道230向右和向左移动。
如上所述，辊到辊方法中或滚轮方法中的直列式集成薄膜太阳能电池制造装置可不包括装备有传送部件40的传送室TC。因此，直列式制造装置的第二导电层成形处理室P2可不包括轨道230和从传送部件40接收衬底100的衬底架200。
发射器300朝向衬底100发射第二导电材料。发射器300设置在衬底架200上方并且发射待沉积在衬底100上的第二导电材料。待沉积的导电材料310填充在发射器300中。当通过热蒸发进行沉积处理时，可在发射器300的外部进一步提供用于通过加热发射器300使导电材料蒸发的加热装置(未示出)。当第二导电材料沉积处理可通过离子束蒸发或中性粒子束蒸发进行时，发射器300内的待蒸发的材料通过与电子束、离子束或中性粒子束的碰撞而加热，使得第二导电材料可以从发射器300中发射出去。另外，发射器300不仅可发射导电材料，而且还可发射绝缘材料和半导体材料(即，光电转换器的材料)。
沉积角度调节器400阻断被发射的第二导电材料的一部分，使得电连接到第一导电层110的第二导电层140在掩模层130上形成的相邻光电转换器120之间的区域中形成。为此，图6a的沉积角度调节器400包围发射器300，并且沉积角度调节器400的圆柱形表面具有一个或多个开口410和420，第二导电材料通过开口410和开口420朝向衬底100发射。在此，第二导电材料可通过开口中的沉积角度调节器400的上部开口410从外部导电材料提供器(未示出)提供到发射器300，或者可从沉积角度调节器400的一侧或两侧连续地提供。第二导电材料通过与衬底架200相邻的开口420以需要的角度朝向衬底100发射。沉积角度调节器400可由包围发射器300的圆形或其他形状的板形成。而且，沉积角度调节器400可连接到外部致动器(未示出)并且旋转，以便调节朝向衬底100发射第二导电材料的角度。相应地，沉积角度调节器400以合适的角度旋转，并且因此可调节沉积在已形成以有规律的间隔彼此分开并且彼此平行的沟槽的衬底100上的导电材料的沉积角度θ和θ'。图6a的沉积角度调节器400阻断由开口410和开口420的位置变化而发射的第二导电材料的一部分，使得正(+)沉积角度θ和θ'或负(-)沉积角度-θ和-θ'受到控制。图6b的沉积角度调节器400包括平板并且阻断由平板的向右和向左运动而发射的第二导电材料的一部分。例如，如图所示，当沉积角度调节器400移动到左侧时，第二导电材料的正沉积角θ'可变得更小，而当沉积角度调节器400移动到右侧时，第二导电材料的沉积角度θ可变得更大。当沉积角度调节器400进一步移动到右侧时，可调节负沉积角-θ和-θ'。如上所述，沉积角度调节器可以为发射器之间或处理室之间的分隔件或者可以为处理室的结构的一部分。因此，在后者的情况下，没有必要存在具有挡板的功能的设备、部件、分隔件等。
虽然未在图6a和图6b中示出，但第二导电层成形处理室P2可进一步包括设置在沉积角度调节器400下方的挡板。挡板在发射处理中的早期便闭合以便防止附接到发射器300的表面或第二导电材料的氧化物或污染物连同第二导电材料一起被发射并且沉积在衬底100上。当挡板打开预定时间过后时，纯导电材料开始朝向衬底100发射。另外，图6a和图6b的沉积角度调节器400可以包括冷却沉积角度调节器400的冷却管线430。冷却管线430可位于沉积角度调节器400的表面上。通过冷却沉积角度调节器400，防止附接到沉积角度调节器400的表面或开口420的边缘的导电材料向下流或再次发射，使得导电材料可仅在期望方向上发射。
以最小沉积角度θ'形成的第二导电层140的厚度可相对小于以最大沉积角度θ形成的第二导电层140的厚度。出于解决此问题的目的，当衬底架200或安放在轨道230上的衬底以恒定速度或仅在一个方向上向右和向左移动时，可在衬底100上形成具有适当厚度的均匀的第二导电层。当在辊到辊方法或滚轮方法中的制造装置中使用柔性衬底时，可以相同方式沉积均匀膜。
同时，图6a和图6b示出衬底架200安装在第二导电层成形处理室P2内部的下部中，并且设置在衬底100下方。然而，并不限于此。衬底架200可安装在第二导电层成形处理室P2的上部中，并且可在衬底100的顶部处支撑衬底100。辊到辊方法中或滚轮方法中的制造装置可不需要衬底架。
第二导电层成形处理室P2的衬底架200、发射器300和沉积角度调节器400可包括在进行倾斜沉积的所有处理室中。即，如图5a和图5c所示，第一导电层110和掩模层130通过倾斜沉积而成。相应地，形成第一导电层110和掩模层130的处理室P3和掩模层成形处理室PA可分别包括衬底架200、发射器300和沉积角度调节器400。第一导电层成形处理室P3的发射器300可发射第一导电材料，而掩模层成形处理室PA的发射器300可发射用于掩模的材料。另外，虽然未示出，但是如上所述，光电转换器也可通过倾斜沉积形成。相应地，光电转换器成形处理室P1的单元处理室P11、P12、P13和P14可分别包括衬底架200、发射器300和沉积角度调节器400。光电转换器成形处理室P1的单元处理室P11、P12、P13和P14的发射器300可发射光电转换器成形材料。相应地，第一导电材料、光电转换器的材料、用于掩模的材料或第二导电材料可倾斜地沉积在衬底的表面上。
如上所述，根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置通常包括第二导电层成形处理室P2，第二导电层成形处理室P2包括在真空中传送已在其上按顺序堆叠彼此间隔开的第一导电层110和彼此间隔开的光电转换器120的衬底的传送部件40，从传送部件接收衬底100的衬底架200，朝向衬底100发射第二导电材料的发射器300和沉积角度调节器400，所述沉积角度调节器400调节第二导电材料的方向，使得电连接到第一导电层110的第二导电层140在相邻光电转换器120之间的区域中形成。
另外，虽然未在图1至图4中示出，但根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置可进一步包括通过诸如纳米压印、热压花、热压制等的方法在衬底中形成沟槽的处理室。另外，可进一步包括用于在形成沟槽之后干燥或冷却在其中形成沟槽的衬底的干燥或冷却处理室。图1和图4的干燥或冷却处理室安置在传送室周围，而图2和图3的干燥或冷却处理室安置在装载室LP与形成第一导电层的处理室P3之间。此时，还未形成沟槽的衬底以及柔性衬底分别装载到装载室LP中。
另外，虽然未在图1、图2和图4中示出，但如图3所示根据本发明实施例的集成太阳能电池制造装置可进一步包括形成第二光电转换器的单元处理室P11'至P14'以及形成第一光电转换器的单元处理室P11至P14。当在第一光电转换器上形成第二光电转换器时，可进一步包括用于形成位于第一光电转换器与第二光电转换器之间的中间层的处理室。相应地，可制造具有双结结构的集成太阳能电池。
中间层由绝缘材料或导电材料制成。透明材料可用作中间层的材料。例如，中间层可包括氮化硅、二氧化硅、碳化硅或金属氧化物中的至少任何一种。另外，中间层可包括金属或绝缘体诸如铯(Cs)、氟化锂(LiF)等，以及金属氧化物类材料诸如氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO2)、铟锡氧化物(ITO)、三氧化钨(WO3)、三氧化钼(MoO3)、五氧化二钒(V2O5)、氧化钛(TiOx)、氧化镍(NiOx)等中的至少一种。
另外，虽然未在图1至图4中示出，但在根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置中，可分别安装打开-闭合装置、密封装置和隔离装置诸如闸阀、气门或分隔件，使得用于形成光电转换器的导电材料或处理气体或蚀刻气体不会在处理室之间彼此混合。另外，虽然未示出，但闸阀、气门或分隔件等可分别设置在传送室与连接到传送室的处理室EP、处理室PA和处理室P2中的每个之间，或者在图1和图4中的单元处理室P11至P14之间，或者在从图2和图3中的装载室LP到卸载室的所有相邻处理室之间。
另外，虽然未示出，但如有需要，所有处理室中的每个可包括用于冷却或加热衬底的装置。
已描述待沉积的材料在根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置的处理室P3、处理室P1、处理室PA、处理室EP和处理室P2内相对于衬底的表面以倾斜角度入射，使得薄膜在衬底上形成。然而，根据在衬底中形成的沟槽的横截面形状，例如，当横截面形状与斜井的横截面形状相同时，薄膜不一定需要通过倾斜沉积在相应处理室内形成，相反薄膜可通过相对于衬底的垂直沉积形成(参见韩国专利No.10-1060239和韩国专利No.10-1112487)。
到目前为止，术语“倾斜沉积”已经用于意为当已形成彼此分开并且彼此平行的沟槽的衬底水平放置时，待沉积的材料相对于衬底表面以倾斜角度入射，并且沉积在衬底上。然而，这种倾斜沉积为相对概念，并且可包括其中待沉积的材料相对于水平面垂直入射的情况，并且响应与此，衬底相对于水平面倾斜安放或者相对于水平面移动。另外，倾斜沉积也可应用到其中衬底像玻璃一样硬或者像聚合物一样是柔性的情况。例如，倾斜沉积不仅可应用到辊到辊式制造装置，而且如以上多次使用的，还可应用到滚轮式制造装置。尽管本发明的实施例示出处理室在图2和图3中布置成直线，但处理室的布置稍微变成环形布置，并且因此获得滚轮式制造装置。换言之，使用一个大转筒，并且所有处理室或处理装置(发射器)均沿转筒的外圆周布置。这种情况下，由于柔性衬底移动接触大转筒的表面，并且各个处理装置围绕该转筒布置，所以可自由调节处理材料相对于柔性衬底入射的相对入射角度。倾斜沉积可通过在一些情况下使用隔离装置诸如分隔件等，并且通过使发射器相对于衬底以任意角度相对倾斜而实现。另外，倾斜沉积可应用到集群式、辊对辊式或滚轮式制造装置，所述制造装置能够通过水平安放衬底或者通过使衬底垂直或水平直立来对衬底进行处理。
另外，图1至图4以及与图1至图4相关的说明示出，包括在根据本发明实施例的制造装置中的处理室是独立的。然而，每个处理室不需要包括如滚轮式制造装置中所述的其自身的密闭空间。例如，当根据本发明实施例的太阳能电池的每一层进行沉积和蚀刻时，每个处理空间仅需要通过诸如分隔件等的装置隔离，以便防止不同处理中的沉积材料和蚀刻材料彼此混合。如上所述，每个处理空间可位于一个真空室内。因此，在本说明书中，可指定处理室不仅包括其自身的密闭空间还包括由隔离装置或处理室结构的一部分等隔离或屏蔽的独立空间。
上面已经描述了包括硅类光电转换材料的集成薄膜太阳能电池是通过根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置制造而成。然而，并不限于此。根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置可应用到包括化合物类光电转换材料、有机物类光电转换材料、干式染料敏化类光电转换材料、和钙钛矿类光电转换材料的太阳能电池。另外，可根据构成光电转换器的材料或者根据光电转换器的使用来控制处理室的数量。
在通过根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置进行的集成薄膜太阳能电池的制造中，不需要激光蚀刻过程等，使得在处理期间中没有机会将衬底暴露到空气中。因此，由于集成薄膜太阳能电池在始终保持真空的状态下进行制造，防止了膜特性由于各种杂质而劣化，从而改善集成薄膜太阳能电池的性能。
相应地，根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置能够从根本上避免在激光图案化处理期间引起的由粉尘造成的污染或膜特性的劣化。另外，可省略反转衬底和清洁衬底的处理以便减少或去除由激光图案化处理产生的粉尘。
在根据本发明实施例的集成薄膜太阳能电池制造装置中，当通过串联地电连接单元电池来制造具有单结结构的设备时，可维持真空状态。此外，即使在制造具有多结结构的集成薄膜太阳能电池时，根据本发明实施例的制造装置仍能够维持真空状态。
由此，本领域技术人员应当理解的是，本发明的技术配置可以其他具体形式呈现，而不改变本发明的精神或本质特性。
上述实施例和优点仅为示例性的，而不应被解释为限制本发明。本发明的教导可容易地应用到其他类型的装置。上述实施例的说明旨在是说明性的，而并非限制权利要求的范围。许多替换、修改和变化对本领域的技术人员来说将是显而易见的。在权利要求中，方法加功能条款旨在覆盖本文所述的作为行使所陈述功能的结构，并且不仅覆盖结构等效还覆盖等效结构。
工业实用性
如上所述，根据以上所述的本发明的实施例，通过在多个真空处理室中仅反复地或连续地进行沉积处理，或者通过在多个真空处理室中反复地或连续地进行沉积处理和蚀刻处理制造使有效面积最大化的集成薄膜太阳能电池是可能的，从而使电力生产最大化。
根据本发明的实施例，在多个真空处理室中制造具有多结结构以及单结结构的集成薄膜太阳能电池是可能的。
根据本发明的实施例，制造具有高效率的集成薄膜太阳能电池而不破坏真空是可能的，以便从根本上解决如下问题：每当已在其上沉积各个薄膜的衬底暴露到空气以便进行激光图案化处理时，太阳能电池的每层均被空气中的水分、粉尘等污染，使得设备的界面性能劣化，并且因此设备的能量转换效率被降级。
根据本发明的实施例，制造具有高效率的集成薄膜太阳能电池而不使用激光是可能的，以便从根本上解决如下问题：通过激光划片生成的粉尘在薄膜中形成细孔(即，针孔)，从而使得分流电阻减小，并且薄膜被激光能量热损坏，使得膜性劣化以及设备的结特性降劣化，因而设备的能量转换效率降级。
根据本发明的实施例，即使没有出于对抗粉尘的措施的目的的衬底逆变器、衬底清洁器和数个昂贵的激光装置，制造具有低制造成本的集成高效薄膜太阳能电池仍是可能的。
根据本发明的实施例，即使不使用昂贵的激光装置，制造集成透明型薄膜太阳能电池仍是可能的。

Claims (17)

1.一种用于制造集成薄膜太阳能电池的装置，其中多个单元电池在真空中彼此串联地电连接，所述装置包括：
光电转换器成形处理室，其通过在衬底上发射光电转换材料而形成光电转换器，在所述衬底上，已经从在所述衬底中形成的多个沟槽中的每一个内的一条基线到每个沟槽的底部，到与所述底部连续的一侧，并且到与所述一侧连续的所述衬底的突出表面形成第一导电层；以及
第二导电层成形处理室，其从每个沟槽内的另一条基线到每个沟槽的底部，到与所述底部连续的另一侧，并且到与所述另一侧连续的所述衬底的突出表面形成第二导电层，
其中所述光电转换器成形处理室和所述第二导电层成形处理室在真空中进行所述相应处理。
2.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述光电转换器成形处理室和所述第二导电层成形处理室分别包括发射器，所述发射器以各自具有平直度的这种方式发射光电转换器成形材料和第二导电层成形材料，从而使所述材料分别以相对于所述衬底的表面呈小于预定角度的角度入射。
3.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，
在所述光电转换器成形处理室中形成所述光电转换器，使得每个沟槽内的所述第一导电层的一部分被暴露，
并且所述第二导电层成形处理室中的所述另一条基线位于所述第一导电层暴露的区域内。
4.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，打开-闭合装置、密封装置和隔离装置中的至少任何一个位于所述光电转换器成形处理室与所述第二导电层成形处理室之间，以免所述光电转换器成形材料和所述第二导电层成形材料在相邻腔室之间彼此混合或者被引入到所述相邻腔室中。
5.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述第二导电层成形处理室包括发射器，所述发射器以具有平直度的这种方式发射第二导电层成形材料，从而使所述材料以相对于所述衬底的所述表面成小于预定角度的角度入射。
6.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，还包括：
掩模层成形处理室，其在所述光电转换器上形成掩模层；以及
光电转换器蚀刻处理室，其通过使用所述掩模层作为掩模对所述光电转换器进行蚀刻，使得每个沟槽内的所述第一导电层的一部分被暴露，
其中所述第二导电层成形处理室中的所述另一条基线位于所述第一导电层暴露的区域内。
7.根据权利要求6所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，打开-闭合装置、密封装置和隔离装置中的至少任何一个位于所述光电转换器成形处理室、所述掩模层成形处理室、所述蚀刻处理室和所述第二导电层成形处理室中的每个的所述腔室之间，以免所述光电转换器成形材料、所述掩模层成形材料、所述蚀刻材料和所述第二导电层成形材料在相邻腔室之间彼此混合或者被引入到所述相邻腔室中。
8.根据权利要求1或6所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其进一步包括第一导电层成形处理室，所述第一导电层成形处理室通过在已形成多个沟槽的衬底上沉积第一导电材料而形成所述第一导电层。
9.根据权利要求8所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，
所述光电转换器成形处理室、所述第二导电层成形处理室和所述第一导电层成形处理室分别包括发射器，所述发射器以各自具有平直度这样的方式发射所述光电转换器成形材料、所述第二导电层成形材料和所述第一导电层成形材料，从而使所述材料分别以相对于所述衬底的表面呈预定角度入射，
并且所述第二导电层成形处理室、所述掩模层成形处理室、所述蚀刻处理室和所述第一导电层成形处理室分别包括发射器，所述发射器以各自具有平直度这样的方式发射所述第二导电层成形材料、所述掩模层成形材料、所述蚀刻材料和所述第一导电层成形材料，从而使所述材料分别以相对于所述衬底的表面呈小于预定角度的角度入射。
10.根据权利要求8所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，打开-闭合装置、密封装置和隔离装置中的至少任何一个位于所述光电转换器成形处理室、所述第二导电层成形处理室、所述掩模层成形处理室、所述蚀刻处理室和所述第一导电层成形处理室中的每个的所述腔室之间，以免所述光电转换器成形材料、所述第二导电层成形材料、所述掩模层成形材料、所述蚀刻材料和所述第一导电层成形材料在相邻腔室之间彼此混合或者被引入到所述相邻腔室中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述光电转换器成形处理室包括形成第一光电转换器的第一光电转换器成形处理室和形成第二光电转换器的第二光电转换器成形处理室，并且进一步包括在所述第一光电转换器与所述第二光电转换器之间形成中间层的中间层成形处理室。
12.根据权利要求11所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，
所述光电转换器成形处理室、所述第二导电层成形处理室、所述第一导电层成形处理室和所述中间层成形处理室分别包括发射器，所述发射器以各自具有平直度这样的方式发射所述光电转换器成形材料、所述第二导电层成形材料、所述第一导电层成形材料和所述中间层成形材料，从而使所述材料分别以相对于所述衬底的表面呈小于预定角度的角度入射，
并且所述第二导电层成形处理室、所述掩模层成形处理室、所述蚀刻处理室、所述第一导电层成形处理室和所述中间层成形处理室分别包括发射器，所述发射器以各自具有平直度这样的方式发射所述第二导电层成形材料、所述掩模层成形材料、所述蚀刻材料、所述第一导电层成形材料和所述中间层成形材料，从而使所述材料分别以相对于所述衬底的表面呈小于预定角度的角度入射。
13.根据权利要求11所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，打开-闭合装置、密封装置和隔离装置中的至少任何一个存在于所述光电转换器成形处理室、所述第二导电层成形处理室、所述掩模层成形处理室、所述蚀刻处理室、所述第一导电层成形处理室和所述中间层成形处理室中的每个的腔室之间，以免所述光电转换器成形材料、所述第二导电层成形材料、所述掩模层成形材料、所述蚀刻材料、所述第一导电层成形材料和所述中间层成形材料在相邻腔室之间彼此混合或者被引入到所述相邻腔室中。
14.根据权利要求1至11或13中任一项所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，还包括用于将所述衬底从空气中放入真空中的装载室，和用于将所述衬底从真空中取出放到空气中的卸载室。
15.根据权利要求14所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述装载室包括用于使缠绕在芯上的所述衬底退绕的退绕辊，并且所述卸载室包括用于将所述衬底缠绕在另一个芯上的重绕辊。
16.根据权利要求14所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，还包括一传送室，所述传送室包括用于将所述衬底从空气中放入真空中的所述装载室，用于将所述衬底从空气中放入真空中的所述卸载室，以及在真空中传送所述衬底的传送部件，或者所述装置进一步包括一传送室，所述传送室包括将所述装载室的功能和所述卸载室的功能相结合的装载/卸载室，以及在真空中传送所述衬底的传送部件。
17.根据权利要求14所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，如有必要，在每个处理室中还包括用于加热所述衬底的加热装置和用于冷却所述衬底的冷却装置中的至少一个。
CN201480076639.6A 2013-12-31 2014-12-31 用于制造集成薄膜太阳能电池的设备 Pending CN106165121A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0168007 2013-12-31
KR1020130168007A KR20150078549A (ko) 2013-12-31 2013-12-31 집적형 박막 태양전지의 제조 장치
PCT/KR2014/013119 WO2015102409A1 (ko) 2013-12-31 2014-12-31 집적형 박막 태양전지의 제조 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106165121A true CN106165121A (zh) 2016-11-23

Family

ID=53493681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480076639.6A Pending CN106165121A (zh) 2013-12-31 2014-12-31 用于制造集成薄膜太阳能电池的设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160329446A1 (zh)
EP (1) EP3091584A4 (zh)
JP (1) JP2017501587A (zh)
KR (1) KR20150078549A (zh)
CN (1) CN106165121A (zh)
WO (1) WO2015102409A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112735998A (zh) * 2020-12-24 2021-04-30 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光掺杂设备
CN113072137A (zh) * 2021-03-19 2021-07-06 西安建筑科技大学 一种中间层改性钛基氧化铅电极及其制备方法和应用

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106340570B (zh) * 2016-10-27 2019-09-13 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种用于制作透明导电氧化物薄膜的镀膜设备及镀膜方法
JP2022513848A (ja) * 2018-12-17 2022-02-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 基板上にデバイスを形成する方法
EP3929991A1 (en) 2020-06-23 2021-12-29 H. Glass SA Multilayer electronic device and method for producing the same
IT202100022034A1 (it) * 2021-08-18 2023-02-18 3Sun S R L Cella fotovoltaica multi-giunzione e relativo metodo di fabbricazione

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63282266A (ja) * 1987-05-15 1988-11-18 Hitachi Ltd イオンビ−ムミキシング装置
JP2003317948A (ja) * 2002-04-23 2003-11-07 Ulvac Japan Ltd 蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置
JP2004100002A (ja) * 2002-09-11 2004-04-02 Ulvac Japan Ltd 蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置
CN1489419A (zh) * 2002-09-05 2004-04-14 ������������ʽ���� 有机电致发光显示装置的制造方法
US20070026141A1 (en) * 2005-07-27 2007-02-01 Tdk Corporation Apparatus and method for producing magnetic recording medium
JP2007084880A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Fujifilm Corp 蒸着装置及び位相差補償素子
CN1983568A (zh) * 2005-12-14 2007-06-20 韩国科学技术院 集成薄膜太阳能电池及其制造方法
JP2008031501A (ja) * 2006-07-26 2008-02-14 Canon Inc 成膜装置および蒸着薄膜の製造方法
US20100006429A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 Seiko Epson Corporation Sputtering apparatus and manufacturing apparatus for liquid crystal device
CN101689572A (zh) * 2007-06-21 2010-03-31 周星工程股份有限公司 太阳能电池及其制造方法与制造装置
CN101765677A (zh) * 2007-08-29 2010-06-30 佳能安内华股份有限公司 通过溅射的成膜方法及其溅射设备
CN101901853A (zh) * 2009-05-26 2010-12-01 韩国铁钢株式会社 集成薄膜太阳能电池及其制造方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6135573A (ja) * 1984-07-27 1986-02-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光起電力素子の製造法
JP3787410B2 (ja) * 1997-05-13 2006-06-21 キヤノン株式会社 堆積膜製造方法及び光起電力素子の製造方法
US6558509B2 (en) * 1999-11-30 2003-05-06 Applied Materials, Inc. Dual wafer load lock
JP4316767B2 (ja) * 2000-03-22 2009-08-19 株式会社半導体エネルギー研究所 基板処理装置
US6423565B1 (en) * 2000-05-30 2002-07-23 Kurt L. Barth Apparatus and processes for the massproduction of photovotaic modules
JP2003273385A (ja) * 2002-03-19 2003-09-26 National Institute For Materials Science マスク位置あわせ及びフォトリソグラフ工程を必要としない多層薄膜パターンの形成方法
JP4566798B2 (ja) * 2005-03-30 2010-10-20 東京エレクトロン株式会社 基板位置決め装置，基板位置決め方法，プログラム
JP2007025118A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Seiko Epson Corp 配向膜の製造装置、液晶装置、及び電子機器
KR100725110B1 (ko) 2005-12-14 2007-06-04 한국과학기술원 투과형 집적형 박막 태양전지 및 그 제조 방법.
CN102505115B (zh) * 2007-03-02 2014-09-03 欧瑞康太阳能股份公司(特吕巴赫) 真空涂覆装置
US8207010B2 (en) * 2007-06-05 2012-06-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing photoelectric conversion device
US20100047954A1 (en) * 2007-08-31 2010-02-25 Su Tzay-Fa Jeff Photovoltaic production line
US8465589B1 (en) * 2009-02-05 2013-06-18 Ascent Solar Technologies, Inc. Machine and process for sequential multi-sublayer deposition of copper indium gallium diselenide compound semiconductors
CN101965640A (zh) * 2008-03-04 2011-02-02 索莱克山特公司 太阳能电池的制造方法
JP2012513125A (ja) * 2008-12-19 2012-06-07 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 薄膜およびウェハベースのソーラー用途のための微結晶シリコン合金
EP2450958A1 (en) * 2009-06-30 2012-05-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Production method and production device for solar battery
KR101112487B1 (ko) 2009-08-06 2012-03-09 한국과학기술원 광기전력 장치 및 그 제조 방법
JP5474602B2 (ja) * 2010-02-18 2014-04-16 株式会社カネカ 太陽電池の製造装置及び太陽電池の製造方法
US8114702B2 (en) * 2010-06-07 2012-02-14 Boris Gilman Method of manufacturing a monolithic thin-film photovoltaic device with enhanced output voltage
KR101060239B1 (ko) * 2010-08-26 2011-08-29 한국과학기술원 집적형 박막 광기전력 소자 및 그의 제조 방법
US20120028395A1 (en) * 2010-12-23 2012-02-02 Primestar Solar, Inc. Vapor deposition process for continuous deposition and treatment of a thin film layer on a substrate

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63282266A (ja) * 1987-05-15 1988-11-18 Hitachi Ltd イオンビ−ムミキシング装置
JP2003317948A (ja) * 2002-04-23 2003-11-07 Ulvac Japan Ltd 蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置
CN1489419A (zh) * 2002-09-05 2004-04-14 ������������ʽ���� 有机电致发光显示装置的制造方法
JP2004100002A (ja) * 2002-09-11 2004-04-02 Ulvac Japan Ltd 蒸発源及びこれを用いた薄膜形成装置
US20070026141A1 (en) * 2005-07-27 2007-02-01 Tdk Corporation Apparatus and method for producing magnetic recording medium
JP2007084880A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Fujifilm Corp 蒸着装置及び位相差補償素子
CN1983568A (zh) * 2005-12-14 2007-06-20 韩国科学技术院 集成薄膜太阳能电池及其制造方法
JP2008031501A (ja) * 2006-07-26 2008-02-14 Canon Inc 成膜装置および蒸着薄膜の製造方法
CN101689572A (zh) * 2007-06-21 2010-03-31 周星工程股份有限公司 太阳能电池及其制造方法与制造装置
CN101765677A (zh) * 2007-08-29 2010-06-30 佳能安内华股份有限公司 通过溅射的成膜方法及其溅射设备
US20100006429A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 Seiko Epson Corporation Sputtering apparatus and manufacturing apparatus for liquid crystal device
CN101901853A (zh) * 2009-05-26 2010-12-01 韩国铁钢株式会社 集成薄膜太阳能电池及其制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112735998A (zh) * 2020-12-24 2021-04-30 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光掺杂设备
CN113072137A (zh) * 2021-03-19 2021-07-06 西安建筑科技大学 一种中间层改性钛基氧化铅电极及其制备方法和应用
CN113072137B (zh) * 2021-03-19 2024-01-16 西安建筑科技大学 一种中间层改性钛基氧化铅电极及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015102409A1 (ko) 2015-07-09
EP3091584A1 (en) 2016-11-09
US20160329446A1 (en) 2016-11-10
JP2017501587A (ja) 2017-01-12
EP3091584A4 (en) 2017-09-06
KR20150078549A (ko) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106165121A (zh) 用于制造集成薄膜太阳能电池的设备
JP6670377B2 (ja) 積層型光電変換装置およびその製造方法
JP2999280B2 (ja) 光起電力素子
JP5396444B2 (ja) 集積型薄膜光起電力素子及びその製造方法
US20050150542A1 (en) Stable Three-Terminal and Four-Terminal Solar Cells and Solar Cell Panels Using Thin-Film Silicon Technology
KR20140040121A (ko) 그래핀-기반 다중-접합 가요성 태양 전지
WO2009012345A2 (en) Hybrid multi-junction photovoltaic cells and associated methods
CN102024871A (zh) 光电装置及其制造方法
US20120180844A1 (en) Photovoltaic module having a front support structure for redirecting incident light onto a photovoltaic cell
AU2010336525A1 (en) Vertically stacked photovoltaic and thermal solar cell
CN101118914A (zh) 一种太阳能电池及制造方法
KR101059067B1 (ko) 태양전지 모듈
CN102484166A (zh) 制造光伏电池结构的方法
KR100952428B1 (ko) 칼라 디자인 태양전지 제조방법
CN202217689U (zh) 光伏器件以及包括其的光伏转换器面板
US8633053B2 (en) Photovoltaic device
KR101045859B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
US20120167975A1 (en) Solar Cell And Method For Manufacturing The Same
KR20130036454A (ko) 박막 태양전지 모듈
CN103489939A (zh) 多结异质量子点阵列及其制备方法和多结异质量子点太阳能电池及其制备方法
US11171253B2 (en) Solar cell, multi-junction solar cell, solar cell module, and photovoltaic system
KR20110007499A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
US20110284056A1 (en) Solar cell having reduced leakage current and method of manufacturing the same
KR20120067544A (ko) 박막 태양전지 및 이의 제조 방법
CN114765200B (zh) 一种单基底四端级联钙钛矿-碲化镉叠层太阳电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20161123

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication