CN114097095A - 制造薄膜光伏产品的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于制造具有多个光伏电池的光伏产品的方法。该方法包括沉积具有第一和第二电极层(12、16)和设置在其之间的光伏层(14)的叠层。该方法包括分割叠层。该分割包括形成贯穿第二电极层和光伏层的沟槽(20)以暴露出第一电极层。首先使用具有第一斑点尺寸和第一波长的激光束辐照该叠层，对于所述第一波长，相较于第二电极层的吸收系数，光伏层具有相对高的吸收系数。随后使用具有大于所述第一斑点尺寸的第二斑点尺寸且具有第二波长的第二激光束辐照所述叠层，对于所述第二波长，相较于第二电极层的吸收系数，光伏层具有相对低的吸收系数。

Description

制造薄膜光伏产品的方法
技术领域
本发明涉及一种制造薄膜光伏产品的方法。
背景技术
薄膜光伏产品通常包括具有第一电极层、光伏层和第二电极层的叠层。叠层可以沉积在衬底上，或者电极层中的一个电极层，例如第一电极层，可以用作衬底。该叠层可以包括另外的层，例如设置在这些互邻层中的两层之间的层，或者设置在叠层的顶部或下方的层。本文所述的层可以包括子层。
薄膜光伏产品可以通过在衬底上连续沉积上述层来制造，或者例如使用第一电极层作为衬底。通常，该方法包括分割步骤，以提供具有多个光伏电池的薄膜光伏产品，所述多个光伏电池通常单片串联连接。在每个分割步骤中，在一个或多个层中形成沟槽。分割步骤例如可以包括第一分割步骤P1、第二分割步骤P2和第三分割步骤P3，其中分别形成第一、第二和第三沟槽。
第一沟槽至少分割第一电极层。第二沟槽主要用于分割光伏层，而第三沟槽至少分割第二电极层。第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽彼此交错，使得相互邻接的电池之间的边界随后包括第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽。
与薄膜硅基光伏材料相反，其他高效光伏材料如CIGS和钙钛矿具有相对高的横向电导率。这使得分割电极也包括分割光伏层成为必要，以避免泄漏电流。对于有效的制造工艺，已发现，有利的是，在完成叠层的必需层(第一电极层、光伏层、第二电极层)的沉积之后实施所有分割步骤。在第一分割步骤P1中形成的第一沟槽完全伸入所述叠层。在第二分割步骤P2中形成的第二沟槽以及在第三分割步骤P3中形成的第三沟槽伸入至第一电极层。需要注意的是，沟槽可以以任何顺序形成，只要在叠层的沉积步骤之后获得叠层的特定图案化即可。随后，每个第一沟槽通过电连接桥接，所述电连接从暴露在相邻第二沟槽中的一个光伏电池的第一电极层延伸到在第一沟槽处与所述一个光伏电池相邻的另一光伏电池的第二电极层。为此目的，可以使用导电浆料或油墨。通常，第一沟槽填充绝缘材料，以避免填充第二沟槽的导电材料也伸入第一沟槽中。作为预防措施，在沉积导电材料之前，第三沟槽也可以填充绝缘材料。或者，可以避免这么做，因为用于桥接第一沟槽的电连接提供为导电线或条带。
根据一种方法，使用针来机械地在层叠中形成沟槽。这种方法的缺点在于，它相对不准确，并且往往会破坏层附近的叠层，这需要在沟槽附近的特征(例如待形成的沟槽和相邻沟槽之间的距离)尺寸较大。使用较小的针可以实现更精确的加工，但由于针的磨损，需要经常维护。
或者，可以使用激光划线来形成沟槽。存在已知的方法，其中，通过使用激光束曝光，使位于待形成的沟槽位置处的材料熔化蒸发或引起晶体结构相变。当使用激光划线形成沟槽时，需要大量的能量，这往往容易损坏待形成的沟槽附近的光伏材料。
因此，需要一种改进的方法，该方法允许更精确的加工，从而产生更少的附带损害。
从WO2013026463A1中已知一种制造光伏电池的方法。它描述了一种通过激光脉冲的方式从衬底上去除薄膜的选定区域的划线工艺，所述工艺包括采用激光脉冲辐照薄膜和下面的衬底的步骤以产生时变热梯度，其中，所述热梯度决定不导致熔化或升华但导致产生各向异性机械应变的热膨胀的温度增加，所述各向异性机械应变在所述薄膜和所述衬底之间的界面处产生时变分离力，所述分离力能够对抗所述薄膜和所述衬底之间的粘附力。尽管这种已知的方法避免了待去除的材料的熔化，但半成品暴露在其中的热负荷仍然很高。有必要能够以较低热负荷对层进行分割。尤其希望减少保留在沟槽边界处的材料的热暴露。
发明内容
在第一辐照阶段中使用的具有第一波长的激光束在第二电极层中以低吸收透射，以撞击(impinge)在光伏层的表面上。由于在光伏层表面吸收该辐照，光伏材料从撞击的区域局部地蒸发，并且在其附近区域熔化光伏层。其结果是，在所述附近区域中，第二电极层对光伏层的粘附性降低，并且蒸发的光伏材料的压力有助于在不实际去除第二电极层的情况下使第二电极层与其中的光伏层分离。
在第二辐照阶段，在所述附近区域中的第二电极层暴露于具有所述第二波长的辐照下，所述第二波长被第二电极层的材料很好地吸收。由于在所述附近区域中第二电极层对光伏层的粘附性减弱，仅需要相对低的能量来去除该附近区域中的第二电极层的材料和去除该附近区域中由此而暴露出的光伏材料。由此，减小了施加到光伏层的热负荷。
所述第一辐照阶段采用第一光束进行，相较于第二光束的斑点尺寸，该第一光束具有相对窄的斑点尺寸。因此，在第一辐照阶段中受到影响的光伏材料在第二辐照阶段中至少基本上去除。对于高斯光束，斑点尺寸可以认为是光束束腰ω0的√2倍，束腰定义为：
ω0＝0.5*ZR*Θdiv
其中ZR是瑞利长度和Θdiv为光束的发散度。
对于圆形对称的高斯光束，瑞利长度是沿具有最小波前半径的光轴的位置到沿具有最大波前半径的光轴的位置之间的距离，也称为焦点。光束束腰被认为是光束的强度I等于光束中心的强度I0的1/e2的位置。在光束不是圆形对称的情况下，斑点尺寸可以定义为从光束中心到在横向于待形成的沟槽的方向的方向上光束的强度I等于强度I0的1/e2的位置的距离的√2倍。
在一个实施方式中，第一斑点尺寸的值至少为10微米。可以考虑其他实施方式，其中第一斑点尺寸的值小于10微米。然而，这些实施方式需要相对高的脉冲重复率以实现足够高的处理速度，例如在2-4米/秒的量级。
第一斑点尺寸的值通常实质上不大于30微米。这是基于这样的考虑：第一辐照阶段导致光伏材料熔化的受影响区域的斑点尺寸实质上更大，例如大于第一斑点尺寸的3-10倍。该受影响的区域不应延伸到在随后的辐照阶段中待形成的沟槽的区域之外。
待形成的沟槽的宽度基本上对应于第二辐照阶段中光束的斑点尺寸。实际上，第二斑点尺寸可以是至少40微米，以实现沟槽提供相关器件层的足够可靠的间隔。在大多数情况下，不希望第二斑点尺寸的值实质上超过200微米，因为这将影响不必要的大区域，该大区域否则可用于光伏能量转换。为此，第一斑点尺寸通常不需要扩大至超过50微米的值，通常不扩大至超过35微米的值。然而，在某些情况下，可能需要更高的值，如用于第二斑点尺寸的1000微米，例如以能够在其中形成互连。在这种情况下，第一斑点尺寸的值通常也较高，例如在100-300微米的范围内。
如上文所观察到的，与第二辐照阶段中的光束相比，第一辐照阶段中的光束影响相对宽的区域，这导致在基本上对应于暴露于第二辐照阶段的区域中去除光伏材料。这意味着需要第二斑点尺寸大于第一斑点尺寸。优选地，第二斑点尺寸基本上大于第一斑点尺寸，例如至少是第一斑点尺寸的3倍大。
辐照阶段以基本上单色的辐照进行，例如在特定波长附近的窄带宽内。例如，第一波长可以在可见范围内，例如在400至700nm的范围内，例如约532nm。第二波长可以在与所使用的光伏材料相关的下述带隙范围内选择。例如，在串联光伏电池中的钙钛矿光伏层的情况下，带隙为1.2eV，对应于1033nm的波长。Epron等人描述了钙钛矿-钙钛矿串联光伏电池的一个例子，在线发表为https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1608/ 1608.03920.pdf，ISSN 1095-9203，2016年10月20日。优选地，第二波长应该基本上大于由带隙限定的值。例如，光伏材料对具有1064nm的标准波长的辐照具有相对高的吸收，该波长可由Nd:YAG型激光器获得。具有波长超过1200nm的辐照，例如波长为1550nm的辐照，透射效果更好。也可以考虑，为第二波长选择更大的值。在另一个实施例中，待制造的太阳能电池使用CIGS作为光伏材料。由Miguel A.Contreras，美国科罗拉多州戈尔登市国家可再生能源实验室，德国美因茨肖特集团，发表在2011年6月19-24日于华盛顿州西雅图举办的第37届IEEE光伏专家会议(PVSC 37)的题为“宽带隙Cu(In,Ga)Se2太阳能电池中改进的能量转换效率”的文章中描述了一个例子(“Improved Energy Conversion Efficiency in WideBandgap Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells,by Miguel A.Contreras,National RenewableEnergy Laboratory,Golden,CO,USA,Schott AG,Mainz,Germany,Presented at the 37thIEEE Photovoltaic Specialists Conference(PVSC 37),Seattle,Washington,June 19-24,2011)。带隙范围1.2<Eg<1.45eV适用于此类光伏材料。因此，在这种情况下，波长超过1200nm的辐照，例如波长为1550nm的辐照，也可以适用于第二辐照阶段。
第二阶段可以分两步执行。即，第一步骤，其中从弱化的附近区域中去除第二电极层的材料；和第二步骤，其中从所述附近区域中去除光伏材料。
通过在第一电极层和光伏层之间的合适的界面层，可以进一步促进在第二辐照阶段(其第二步骤)中光伏材料的去除。这种界面层可以在沉积光伏层之前在单独的步骤中沉积，但也可以由第一电极层和光伏层之间发生的化学反应产生。例如MoSe2的界面层可以通过在Mo电极层和CIGS光伏层的边界处的化学反应形成。
在一个实施方式中，对于特定的分割，第二辐照阶段只有在第一辐照阶段完成之后才可以执行。在另一个实施方式中，第二辐照阶段是准同时地进行的，例如使用如下的激光单元：该激光单元使用包括第一光束和紧随第一光束之后的第二光束的光束对扫描待分割的表面。
该方法可直接用于形成P2划线和/或P3划线。该方法还尤其适用于形成P1-划线。在这种情况下，形成暴露出第一电极层的沟槽的步骤随后接着是另一步骤，该步骤包括使用第三激光束的第三辐照阶段，所述第三激光束具有在所述横向方向上小于第二斑点尺寸的第三斑点尺寸，并且具有如下波长，对于该波长，与承载第一电极层的衬底相比，第一电极层具有相对高的吸收。由此，第一电极层的材料被烧蚀，并且形成伸入第一电极层的沟槽。
附图说明
参考附图更详细地描述本发明的这些和其他方面。其中：
图1A示意性地示出了具有多个串联设置的光伏电池的薄膜光伏产品，图1B更详细地示出了一对相邻的光伏电池之间的边界处的截面；此外，图1C和图1D示出了可通过改进的方法获得的光伏产品的各个实施方式的细节；
图2A至图2H示意性地示出了根据本发明的制造光伏产品的方法的后续步骤；图2D、图2E、图2F和图2H各自在其右侧示出了其左侧的相应截面的放大部分；
图3A至图3D示出了包括暴露于不同辐照处理的光伏层叠层的样品的照片；
图4A至图4F示出了所述方法的替代实施方式的各方面。
具体实施方式
图1A示意性地示出了具有多个串联设置的光伏电池1A、……、1F的薄膜光伏产品。在图1B中示意性地示出了在相互邻接的光伏电池1B、1C的边界处的光伏产品1的一部分。如图1B所示，所述光伏产品1包括具有第一电极层12、第二电极层16和设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间的光伏层14的叠层。在一些实施方式中，层可以包括两个或更多个子层。此外，附加层可以设置在这里具体提到的层之上、之下或之间。例如，在所示的实施方式中，叠层的各层12、14、16存在于衬底10上，或者，也可以考虑，其中的一层，例如第一电极层12用作其他层的衬底。
每个光伏电池包括各层的叠层的相应部分。例如，光伏电池1B包括第一电极层部分12B、光伏层部分14B和第二电极层部分16B。同样，光伏电池1C包括第一电极层部分12C、光伏层部分14C和第二电极层部分16C。光伏电池1B、1C的串行互连由在光伏电池1B的第二电极层部分16B，经由光伏层14连通到光伏电池1C的第一电极层部分12C之间的电连接器24提供。所述电连接器24沿着光伏电池1B、1C之间的边界延伸。在面向光伏电池1B的一侧，叠层12、14、16被填充有绝缘材料22的沟槽完全中断。在面向光伏电池1C的一侧，只有光伏层14和第二电极层16被填充有绝缘材料26的沟槽中断。或者，可以存在空沟槽。
图1C和图1D示出了通过改进的方法获得的光伏产品的相应实施方式的细节，如下文进一步讨论。
图2A-图2H示意性地示出了用于制造光伏产品1的本发明的方法的实施方式。图2D、图2E、图2F、图2H各自在其右侧示出了其左侧的相应截面的横向放大部分。如图2A-图2H所示的步骤可以分批实施或在卷对卷制程中实施。
其中图2A示意性地示出了沉积阶段S1，其中在衬底10上沉积第一电极层12、光伏层14和第二电极层16。为了能够以低成本和大规模实施太阳能电池的卷对卷生产工艺，衬底10可以包括柔性或柔韧箔，其在特定实施方式(例如太阳能电池的双面照射的实施方式)中可以是透明的。在示例性实施方式中，衬底10可以包括薄PET箔，或者涂覆和未涂覆的金属箔。例如，第一电极层12可以例如由金、银、钼铜或透明导电氧化物(例如，在钙钛矿基光伏产品中作为第一电极层的ITO层)形成。光伏层14可以包括铜铟(二)硒化物、铜铟镓(二)硒化物(CIGS)或钙钛矿，并且第二电极层16可以由透明导电氧化物(TCO)材料形成，例如铟锡氧化物(ITO)、氧化锌(ZnO)。可以提供附加层，例如电荷传输层。
图2B示出了第一分割步骤S2，其中形成贯穿第一电极层12、光伏层14和第二电极层16的沟槽P1。
图2C示出了第二分割步骤S3，其中形成贯穿光伏层14和第二电极层16的沟槽P2，从而在沟槽中暴露出第一电极层12。
在随后的分割步骤S4中，形成贯穿光伏层14和第二电极层16的沟槽P3，从而在沟槽中暴露出第一电极层12。如下所述，随后的分割步骤S4至少包括第一辐照阶段S4A和第二辐照阶段S4B。
在第一辐照阶段S4A中，如图2D示意性所示，将叠层的自由表面19暴露于第一激光束B1下，所述第一激光束B1在横向于待形成的沟槽20(见图2F)的方向上具有第一斑点尺寸d1，并且具有第一波长λ1，对于该第一波长λ1，与第二电极层16的吸收系数相比，光伏层14具有相对高的吸收系数。通常第一波长λ1在可见光范围内，因为大部分光伏都旨在这个波长范围内工作。这意味着在该波长范围内第二电极层16是相对透明的，而光伏层是相对不透明的。当暴露于第一激光束B1下时，光伏层14的光伏材料的大小基本上对应于第一光束的斑点尺寸d1的内部区域14i被蒸发。光伏层14的光伏材料的外部区域14o受到热影响，并且可以部分地熔融。内部区域14i中蒸发的光伏材料的压力使第二电极层16的材料与外部区域14o内的光伏材料部分地分离，从而局部地削弱面向该外部区域的弱化部分16w中的第二电极层16。弱化部分16w可以以第一激光束B1沿着自由表面19扫描的方向延伸。
在本实施方式中，第二辐照阶段S4B包括第一辐照步骤S4B1和第二辐照步骤S4B2。
在第二辐照阶段S4B的第一步骤S4B1中，如图2E所示，叠层的自由表面19以其弱化部分16w暴露于第二激光束B2下。第二激光束在所述横向方向上具有第二斑点尺寸d2，所述第二斑点尺寸大于所述第一斑点尺寸，并且在横向方向上基本上对应于弱化部分16w的尺寸。第二激光束具有第二波长λ2，对于所述第二波长，第二电极层16具有相对高的吸收系数。在第二辐照阶段S4B的第一步骤S4B1中，第二电极层16的弱化部分16w中的已弱化和部分分离的材料容易地从光伏层14上分离下来。
在该方法的这个实施方式中，第二辐照阶段S4B的第二辐照步骤S4B2示于图2F中。在步骤S4B2中，光束B2’的辐照基本上透射通过光伏层14到达第一电极层12。在第一电极层12的表面处，光束B2被界面层13吸收，所述界面层13通常作为用于这些层的材料的反应产物存在于第一电极层12和光伏层14之间。例如，通常界面层MoSe2形成在Mo电极层和CIGS光伏层之间。或者，界面层13，例如镍氧化物层可以已经在单独的步骤中沉积。暴露于光束B2’下导致界面层13的材料蒸发，从而局部地去除光伏层14的材料以形成沟槽20。或者，可以考虑在单个步骤中进行第二辐照阶段S4B，其中光伏层14的和第二电极层16的材料均被去除。如下更详细地讨论，已发现，实际上有少量的光伏层14的材料14p残留在第一电极层12的表面处的沟槽20的底部。
为了加速该过程，可以考虑将第一光束的斑点的尺寸设计为沿待形成的沟槽的方向(D1，见图1C)的斑点尺寸大于沿横向于待形成的沟槽的方向(D2)测量的斑点尺寸。然而，这需要光斑和待形成的沟槽的方向之间的精确对齐。因此，优选地，第一光束的横截面基本上是圆形对称的。同样的考虑适用于第二光束。然而，在沟槽方向上定义的光束质量可以低于在横向方向上定义的光束质量。
在随后的步骤S5中，如图2G所示，光伏电池1B、1C通过在第二电极层16的部分16B经由光伏层14中的沟槽P2到第一电极层12的部分12C之间提供电连接24串联连接。电连接可以通过例如印刷提供，所述印刷使用包括银、碳、铜、铝和/或碳纳米管的印刷化合物。这些材料可以通过印刷技术沉积，例如喷墨印刷、丝网印刷，或其他沉积方法，例如气溶胶印刷、点胶和激光向前转移。电连接24通常延伸遍布沟槽P2的全长以获得最佳的导电性，但是这并不是必需的。或者，电连接在沿沟槽P2的相互间隔的位置处提供。还可以考虑提供独立的开口而不是填充有导电材料的沟槽。
沟槽P1和P3可以填充电绝缘材料22、26，或者不填充任何附加材料。
图3A至图3D示出了包括暴露于不同辐照处理的光伏层叠层的样品的照片。用厚度为400nm的Mo的第一电极层12、通过MoSe2界面粘附到第一电极层上的厚度为1600nm的铜铟镓硒化物光伏层14，与厚度为400nm的i-ZnO/AZO第二电极层16制备了样品。
图3A示出了这些样品中的第一个样品，所述样品用第一脉冲激光束辐照，该第一脉冲激光束具有0.3+/-0.1W的光束功率，来自二次谐波激光器，具有532nm的第一波长和20微米的斑点尺寸。重复频率为75kHz，脉冲宽度为1.9ns。该光束沿在样品的第二电极表面上的扫描轨迹以1500mm/s的速度平移。
图3B示出了这些样品中的第二个样品，所述样品用来自铥激光器的第二脉冲激光束辐照。其功率为6W，具有1950nm的第二波长，并且具有80微米的斑点尺寸，其大于第一斑点尺寸。重复频率为33kHz，脉冲宽度为30ns。光束沿在样品的第二电极表面上的扫描轨迹以4500mm/s的速度平移。
这两个处理步骤中的任何一个步骤均不单独导致从样品中去除材料。
图3C示出了这些样品中的第三个样品，所述样品随后用如针对图3A中的样品所述的第一脉冲激光束B1辐照，以及用如针对图3B中的样品所述的第二脉冲激光束B2辐照。由于预备性第一辐照阶段S4A，第二电极层16对光伏层14的粘附性减弱，因此，使得可以在第二辐照阶段S4B中以相对低的能量局部去除第二电极层16，而在没有预备性第一辐照阶段S4A的情况下，这是不可能的，如图3B所示。因此，使用相对窄的光束B1的预备性辐照阶段S4A使得可以去除被相对宽的第二脉冲激光束B2透射通过的区域中的第二电极层16。
图3D示出了这些样品中的第四个样品，所述样品首先用如针对图3A中的样品所述的第一脉冲激光束B1辐照，然后用如针对图3B中的样品所述的第二脉冲激光束B2，B2辐照两次。结果，在被相对宽的第二脉冲激光束B2、B2透射通过的区域中，第二电极层16以及光伏层14被去除，形成暴露出第一电极层的沟槽。已发现，实际上有少量的光伏层14的材料14p残留在第一电极层12的表面处的沟槽20的底部。推测是第一辐照阶段S4A导致第一电极12的表面处的光伏材料的部分14p在第一脉冲激光束B1的环境下熔化。由此，这些部分对第一电极12的粘附性局部地增加。由于事实上沟槽20具有由第二辐照阶段S4B确定的宽度，所述宽度基本上大于第一激光束B1的宽度，因此尽管存在这些光伏材料部分14p，沟槽20仍然提供层14、16的有效分段。
现在再次参考图1C和图1D，其示出了可通过改进的方法获得的光伏产品的相应实施方式的细节。其中，上部分示出了俯视图，下部分示出了分别根据XC-XC和XD-XD的截面图。如图1C和图1D所示，所述光伏产品包括具有第一电极层12、第二电极层16和设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间的光伏层14的叠层。所述叠层被分割成相应的侧向部分1B、1C，以及细长绝缘区20沿着相邻光伏电池之间的边界延伸。细长绝缘区20分割第二电极层16和光伏层14。用于光伏层14的光伏材料的再固化残余物14p沿由细长绝缘区限定的中心线35存在于由第一电极层12形成并由所述细长绝缘区限定的底部。
图1C具体地为第一可获得的光伏产品的细节，所述光伏产品具有由间隙(gap)，即不含固体材料，形成的细长绝缘区。
图1D为第二可获得的光伏产品的细节。其中，所述细长绝缘区填充有覆盖所述光伏材料的再固化残余物14p的绝缘材料40。
上面已经参考如附图中所示的或者参考附图所描述的多个示例性实施方式描述了本发明实施方式。某些部件或元件的修改和替代实施方式是可能的，并且包括在所附权利要求书中所限定的保护范围内。例如，图2D-图2F公开了采用双重辐照形成沟槽20，即第一辐照阶段和第二辐照阶段，尤其是用于形成P3划线，即限定第二电极层16(和光伏层14)的边界的划线。这里，第一辐照阶段和第二辐照阶段的组合能够有效地形成沟槽，同时最小化对沟槽边界处的光伏材料的损伤。可以使用其他方法来形成P1和P2划线，例如使用机械去除步骤或单步激光烧蚀方式。或者，也可以应用双重辐照过程来形成这些其他划线。例如，P1划线可以在从如图2D-图2F所示的步骤开始的过程中形成，以暴露出第一电极层12，并且随后，该层12可以在最后的辐照阶段中被分割，如图2中更详细地所示。
在图2H所示的情况下，可以认为，图2D-图2F中所示的过程用于提供沟槽20，所述沟槽20在待形成沟槽50的位置处暴露出第一电极层12，所述沟槽50伸入第一电极层12。然后，在如图2H所示的步骤S2A中，使用第三激光束B3实施第三辐照阶段，该第三激光束B3在横向方向上具有第三斑点尺寸d3。第三斑点尺寸d3应该足够大，例如至少10微米，以使得第一电极层12部分具有良好的电绝缘。然而，第三斑点尺寸d3应该小于第二斑点尺寸d2，例如是第二斑点尺寸的一半，以避免由光束B3所导致的加热使得光伏层14的额外材料松动，这可能导致相邻的第一电极层部分之间或沟槽20的边缘处的电极12、16之间的短路(shortcut)。第三光束B3具有如下波长：对于该波长，与承载第一电极层12的衬底10相比，第一电极层12具有相对高的吸收。所述波长应该足够短，以便能够实现所需的第三斑点尺寸d3。所述光束可以以脉冲方式提供，例如以最多100ns的脉冲持续时间提供，以实现对待形成的沟槽20中的第一电极层12的材料的有效烧蚀。
如图2H所示，这些步骤产生如下光伏产品：在该光伏产品中，叠层包括分割所述第一电极层12的另一沟槽50，其中所述另一沟槽50是较宽的沟槽20的延续，其延伸至所述第一电极层12中。
图2D-图2F中所示的步骤也适用于形成P2划线。由于事实上光伏材料14的残余物14p通常导电性良好，所以这些残余物不妨碍在P2划线中形成电连接。作为另一替代方案，可以用所述的双重阶段过程形成相对宽的沟槽，并且然后可以在该相对宽的沟槽内形成P1划线。随后，可以通过适当沉积电绝缘和导电材料来形成相邻光伏电池例如1B、1C之间的串联连接。
图4A-图4F示出了所述方法的替代实施方式的各方面。其中，步骤S4，包括子步骤S4A(图4A)、S4B1(图4B)和S4B2(图4C)，分别对应于图2D、图2E和图2F中所示的步骤S4A、S4B1和S4B2。然而，第一激光束B1a使用的第一斑点尺寸d1a大于前述实施方式的图2A中的第一激光束B1的第一斑点尺寸d1。同样，用于第二激光束B2a、B2a’的第二斑点尺寸d2a大于前述实施方式的图2B、图2C中的第二激光束B2、B2’的第二斑点尺寸d2。同样，在该实施方式中，第二斑点尺寸d2a大于第一斑点尺寸d1a，例如大于3倍。例如，第一斑点尺寸d1为300微米，第二斑点尺寸d2为1000微米。由此实现形成相对宽的沟槽20。
在图4D中，示出了如何为沟槽20提供加深部分50，以在第一电极层12中形成沟槽。加深部分50在离开沟槽20边缘的一定距离处在其长度方向上延伸，并且由此将第一电极层12分割成在加深部分50的每一侧的相互绝缘的部分。多种方法适用于形成该加深部分50，例如，用针机械地去除第一电极层12的材料、激光烧蚀(例如，用具有斑点尺寸d3的光束B3a)等。由于事实上加深部分50形成于离开沟槽20边缘的一定距离处，因此可以避免边缘处的光伏材料被加热到其熔化或发生相变的程度。
在图4E中示出了如何在单个沟槽20的两侧沉积绝缘材料31、32，所述材料通常是，但不必是相同的绝缘材料。因此，材料31伸入到沟槽20的加深部分50中，并且第一电极层12的条带12ab保持暴露在沉积的绝缘材料31、32之间。
在图4F中示出了如何通过沉积导电材料来提供电连接32。由此形成的电连接32从光伏电池1A的第二电极层16的端部16B延伸到邻接的光伏电池1B的第一电极层12的端部处的条带12ab。需要注意的是，光伏材料的再固化残余物14p(如果有的话)是导电的，并不妨碍电连接。

Claims (15)

1.一种用于制造具有多个光伏电池(1A、……、1F)的光伏产品(1)的方法，所述方法包括：
沉积具有第一电极层(12)、第二电极层(16)和设置在所述第一电极层和所述第二电极层之间的光伏层(14)的叠层；和
将所述叠层分割成相应的侧向部分，所述分割至少包括形成(S4)贯穿所述第二电极层(16)和所述光伏层(14)的沟槽(20)以暴露出第一电极层(12)，
其特征在于，所述形成沟槽至少包括第一辐照阶段和第二辐照阶段，所述第一辐照阶段(S4A)使用第一激光束(B1)，所述第一激光束(B1)在横向于待形成的所述沟槽(20)的方向上具有第一斑点尺寸(d1)，并且具有第一波长(λ1)，对于所述第一波长，相较于所述第二电极层(16)的吸收系数，所述光伏层(14)具有相对高的吸收系数，所述第一激光束(B1)撞击所述光伏层的一区域，导致该区域的光伏材料局部蒸发和该区域的附近区域的光伏材料熔化，进一步导致所述第二电极层对所述光伏层的粘附性降低，蒸发的光伏材料的压力有助于在不去除所述第二电极层的情况下使所述第二电极层与其中的所述光伏层分离，所述第二辐照阶段(S4B)使用第二激光束(B2，B2’)去除所述附近区域中的所述第二电极层的材料和光伏层的材料，所述第二激光束(B2，B2’)在所述横向方向上具有大于所述第一斑点尺寸的第二斑点尺寸(d2)，并且具有第二波长(λ2)，对于所述第二波长，相较于所述第二电极层(16)的吸收系数，所述光伏层(14)具有相对低的吸收系数。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将光伏元件(1B，1C)串行互连(S5)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二辐照阶段(S4B)包括第一辐照步骤(S4B1)和第二辐照步骤(S4B2)，其中在所述第一辐照步骤(S4B1)中，从所述第二电极层(16)去除材料以暴露出所述光伏层(14)，并且其中在所述第二辐照步骤(S4B2)中，从所述光伏层的暴露部分去除材料以形成贯穿所述第二电极层和所述光伏层的沟槽(20)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在第二辐照阶段(S4B)的第二步骤(S4B2)中，所述第二激光束(B2’)基本上透射通过所述光伏层(14)，并被所述第一电极层(12)和所述光伏层(14)之间的界面层(13)吸收，从而使所述光伏层(14)的暴露部分下方的所述界面层(13)的材料蒸发，从而驱离所述光伏层(14)的暴露部分，以形成所述沟槽(20)。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二辐照阶段(S4B)在单个步骤中进行，其中，所述第二激光束(B2)的辐照随后导致所述第二电极层(16)的材料蒸发，从而使得透射通过所述光伏层(14)的所述第二激光束(B2)被所述第一电极层(12)和所述光伏层(14)之间的界面层(13)吸收，从而使所述光伏层(14)的暴露部分下方的所述界面层(13)的材料蒸发，从而驱离所述光伏层(14)的暴露部分，以形成所述沟槽(20)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一斑点尺寸(d1)在10-35微米的范围内，所述第二斑点尺寸(d2)在40-200微米的范围内。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二斑点尺寸(d2)至少是所述第一斑点尺寸(d1)的3倍大。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述光伏材料包括钙钛矿。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述光伏材料包括CIGS。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述形成(S4)沟槽(20)的步骤随后接着是另一步骤(S2A)，所述另一步骤(S2A)包括使用第三激光束(B3)的第三辐照阶段，所述第三激光束(B3)在所述横向方向上具有比所述第二斑点尺寸(d2)小的第三斑点尺寸(d3)，并且具有以下波长：对于该波长，相较于承载所述第一电极层(12)的衬底(10)的吸收，所述第一电极层(12)具有相对高的吸收，以在所述沟槽(20)内形成加深部分，即伸入第一电极层(12)的沟槽(50)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述另一步骤(S2A)之后，将绝缘材料(31，32)沉积(S5A)在所述沟槽(20)的两侧，其中在第一侧，所述绝缘材料(31)伸入所述沟槽(50)中，并且第一电极层(12)的条带(12bc)保持暴露在沉积的所述绝缘材料(31，32)之间，并且其中，随后通过沉积(S5B)导电材料来提供电连接(32)，由此形成的所述电连接(32)从所述光伏电池(1B)的第二电极层(16)的端部(16B)延伸到位于邻接的光伏电池(1C)的第一电极层(12)的端部的所述条带(12bc)。
12.一种具有多个光伏电池(1A、……、1F)的光伏产品(1)，能够通过权利要求1-11中任一项所述的方法获得，所述光伏产品包括：
具有第一电极层(12)、第二电极层(12、16)和设置在所述第一和第二电极层之间的光伏层(14)的叠层，所述叠层被分割成相应的侧向部分；沿着相邻的光伏电池之间的边界延伸的细长绝缘区(20)，所述细长绝缘区分割所述第二电极层(16)和所述光伏层(14)，其中，用于所述光伏层(14)的光伏材料的再固化残余物(14p)沿着由所述细长绝缘区限定的中心线(35)存在于由所述细长绝缘区限定的底部(12)处。
13.根据权利要求12所述的光伏产品(1)，其中，所述细长绝缘区填充有覆盖所述光伏材料的再固化残余物(14p)的绝缘材料(40)。
14.根据权利要求12所述的光伏产品(1)，其中，所述细长绝缘区为间隙。
15.根据权利要求12、13或14所述的光伏产品(1)，其中，所述叠层包括分割所述第一电极层(12)的另一沟槽(50)，其中所述另一沟槽(50)是较宽的沟槽(20)的延续，延伸至所述第一电极层(12)中。
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