JP7064590B2 - 薄膜太陽電池の直列接続構造及び薄膜太陽電池の直列接続構造の製造プロセス - Google Patents

薄膜太陽電池の直列接続構造及び薄膜太陽電池の直列接続構造の製造プロセス Download PDF

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Description

本発明は、薄膜太陽電池製造の技術分野に関し、より具体的には、薄膜太陽電池の直列接続構造及び薄膜太陽電池の直列接続構造の製造プロセスに関する。
エネルギーの需要の増大及び薄膜太陽電池技術の継続的な開発に伴い、薄膜太陽電池は表示モジュール（ウェアラブル電子製品など）に適用され、光電変換の原理を使用して表示モジュールに電力を供給する技術はますます広く使用されるようになっている。現在、太陽エネルギーは、ウェアラブル、低電力などの低消費電力製品にほとんど適用されておらず、製造プロセスが複雑である。
さらに、ウェアラブル電子製品は屋外や強い光のある環境で使用されるだけでなく、屋内や暗い環境で使用されることが多いため、低光環境での光電変換効率を向上させる方法は、薄膜太陽電池の製造技術において早急に解決すべき技術的課題の一つとなっている。
前記従来技術の欠点を解決するために、本発明は、薄膜太陽電池の直列接続構造及び薄膜太陽電池の直列接続構造の製造プロセスを提供し、直列接続構造の第１電池単体と第２電池単体を金属補助電極で電気的に接続し、前記金属補助電極は直列接続作用を果たす一方、前面電極の抵抗を低減させる作用を果たし、この２つの作用は、すべて電池デバイスの変換効率を効果的に向上できる。
本発明が実現しようとする技術的効果は、以下の技術案によって実現される。薄膜太陽電池の直列接続構造であって、表示モジュールの表示面側に設けられ、透明基板と、透明基板に設けられ直列接続された第１電池単体及び第２電池単体と、を備え、前記第１電池単体は、透明基板上に順次積層して設置された第１前面電極、第１太陽光層及び第１裏面電極を備え、前記第２電池単体は、透明基板上に順次積層して設置された第２前面電極、第２太陽光層及び第２裏面電極を備え、前記第１前面電極と第２裏面電極は、金属補助電極によって電気的に接続され、第１電池単体と第２電池単体を直列接続する。
好ましくは、前記薄膜太陽電池の直列接続構造の外周には、第１前面電極と第２前面電極を接続するメイングリッド電極がさらに形成されている。
好ましくは、前記第１太陽光層及び第１裏面電極は絶縁層で被覆されて絶縁され、前記第１前面電極には、第１金属補助電極がさらに接触して接続される。
好ましくは、前記第２裏面電極には、第２金属補助電極がさらに設けられ、前記第２金属補助電極は、負極として延設され、第１電池単体の正極である第１金属補助電極に接触して接続され、第１電池単体と第２電池単体を直列接続する。
好ましくは、前記第１太陽光層及び第１裏面電極は絶縁層で被覆されて絶縁され、前記第１前面電極には、第１金属補助電極がさらに接触して接続され、前記第１金属補助電極は、ビアを介して第１前面電極を引き出して正極にし、前記絶縁層を覆うまで延びている。
好ましくは、前記第２裏面電極には、第２金属補助電極がさらに設けられ、前記第２金属補助電極は、負極として延設され、第１電池単体の第１金属補助電極に接触して接続され、第１電池単体と第２電池単体を直列接続する。
好ましくは、前記第１電池単体内には、第３金属補助電極をさらに有し、前記第３金属補助電極は、第１前面電極に接触し、且つ第１裏面電極と絶縁して隔離する。
好ましくは、前記第２電池単体内には、第３金属補助電極をさらに有し、前記第３金属補助電極は、第２前面電極に接触し、且つ第２裏面電極と絶縁して隔離する。
薄膜太陽電池の直列接続構造の製造プロセスであって、
透明基板を提供し、表示モジュールに向かう透明基板の一方側に、第１前面電極、及び第２前面電極を成膜するステップＳ１と、
前記第１前面電極上に、第１太陽光層を化学気相堆積で成膜し、前記第２前面電極上に、第２太陽光層を化学気相堆積で成膜するステップＳ２と、
前記第１太陽光層上に第１裏面電極を成膜し、前記第２太陽光層上に第２裏面電極を成膜するステップＳ３と、
洗浄後、第１裏面電極と第２裏面電極をパターニングしてエッチングし、第１太陽光層と第２太陽光層をパターニングしてエッチングするステップＳ４と、
第１前面電極と第２前面電極にフォトレジストを塗布して露光し、パターニングした後、化学エッチングを行い、フォトレジストを除去するステップＳ５と、
絶縁層を成膜するステップＳ６と、
第１金属補助電極と第２金属補助電極にフォトレジストを塗布して露光した後、パターニングして化学エッチングするステップＳ７と、を含む。
好ましくは、前記ステップＳ７では、第３金属補助電極にフォトレジストを塗布して露光した後、パターニングして化学エッチングするステップをさらに含む。
本発明は、以下の利点を有する。
１、直列接続構造の第１電池単体と第２電池単体を金属補助電極で電気的に接続し、前記金属補助電極は、直列接続作用を果たす一方、前面電極の抵抗を低減させる作用を果たし、この２つの作用は、すべて電池デバイスの変換効率を向上させる。
２、第１電池単体と第２電池単体のそれぞれに第３金属補助電極を増設することで、前面電極の抵抗をさらに減少させ、デバイスの変換効率をさらに向上させる。
本発明の実施例１における薄膜太陽電池の直列接続構造の平面構造模式図である。 図１のＡ－Ａ部の断面構造模式図（第１電池単体と第２電池単体が直列接続された積層構造を示す）である。 図１のＢ－Ｂ部の断面構造模式図（第１電池単体の正極の積層構造を示す）である。 図１のＣ－Ｃ部の断面構造模式図（第２電池単体の負極の積層構造を示す）である。 本発明の実施例２における薄膜太陽電池の直列接続構造の平面構造模式図である。 図５のＤ－Ｄ部の断面構造模式図（第１電池単体の正極の積層構造を示す）である。 図５のＥ－Ｅ部の断面構造模式図（第２電池単体の負極の積層構造を示す）である。
以下、図面及び実施例を参照しながら本発明を詳しく説明する。前記実施例の例示は図面に示され、図面を通じて同じ又は類似した符号は、同じ又は類似した素子又は同じ又は類似した機能を有する素子を表す。以下、図面を参照しながら説明する実施例は、例示的なものである。実施例は、本発明を解釈するものではあるが、本発明を制限するものとして理解されるべきではない。
なお、本発明の説明では、用語「長さ」、「幅」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などにより示される方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、説明の便宜及び説明の簡素化のために過ぎず、示される装置又は素子が、必ず特定の方位を有したり、特定の方位で構成・操作されたりすることを指示又は示唆するものではなく、このため、本発明を制限するものとして理解されるべきではない。
さらに、用語「第１」、「第２」、「第３」は、説明の目的に過ぎず、相対重要性を指示又は示唆するか、又は示される技術的特徴の数を暗黙的に示すものではない。このため、「第１」、「第２」、「第３」により限定される特徴は、１つ又は複数の当該特徴を明示的又は暗黙的に含むことができる。本発明の説明では、「複数」は、特に明確な限定がない限り、２つ以上を意味する。
本発明では、特に明確な規定や限定がない限り、用語「取り付け」、「連結」、「接続」、「固定」、「設置」などの用語は、広義で理解すべきであり、たとえば、固定して接続されてもよく、取り外し可能に接続されてもよく、一体にしてもよい。機械的に接続してもよく、電気的に接続してもよい。直接連結してもよく、中間物を介して間接的に連結してもよく、また、２つの素子の内部が連通してもよく、２つの素子が互いに作用してもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本発明での上記用語の意味を把握できる。
実施例１
本発明の実施例１は、薄膜太陽電池の直列接続構造を提供し、前記薄膜太陽電池の直列接続構造は、表示モジュールの表示面側に設けられ、光エネルギーを用いて発電して表示モジュールに供給する。
図１、図２に示されるように、本発明の実施例の前記薄膜太陽電池の直列接続構造は、透明基板１０と、透明基板１０に設けられ直列接続された第１電池単体２０及び第２電池単体３０と、を備え、前記第１電池単体２０は、透明基板１０上に順次積層して設置された第１前面電極２１、第１太陽光層２２及び第１裏面電極２３を備え、前記第２電池単体３０は、透明基板１０上に順次積層して設置された第２前面電極３１、第２太陽光層３２及び第２裏面電極３３を備え、前記第１前面電極２１と第２裏面電極３３は、金属補助電極によって電気的に接続され、第１電池単体２０と第２電池単体３０を直列接続する。前記金属補助電極は、第１前面電極２１と第２前面電極３１を直列接続する接続ラインとして、主に直列接続作用を果たすが、抵抗を減少させる作用も果たす。
具体的には、表示モジュールが円形である場合を例示するが、ただし、前記表示モジュールの形状は、特に限定がなく、円形、方形又はほかの任意の形状としてもよい。
前記表示モジュールは、中央表示領域（図１の内円に対応する）と外周額縁領域（図１の外円に対応する）を含み、前記薄膜太陽電池の直列接続構造は、主に表示モジュールの額縁領域に対応して設置され、勿論、表示モジュールの表示領域において薄膜太陽電池が対応して設置されてもよいが、このような薄膜太陽電池の設置は、表示モジュールの表示効果に影響を与え、即ち、表示モジュールの透過率に影響を与えるため、一般には、表示領域に対応して設置される薄膜太陽電池は、間隔を空けたグリッド状となり、それによって、肉眼で視認不能にし、薄膜太陽電池による表示モジュールの表示効果への影響を避け、このため、表示領域にある薄膜太陽電池の太陽光変換効率は、額縁領域での太陽光変換効率よりもはるかに低い。
本発明の実施例では、前記薄膜太陽電池の直列接続構造は、太陽光の変換効率を高めるために、表示モジュールの額縁領域を完全に覆うことができ、そして、表示モジュールの表示効果に影響を与えることはない。図１に示されるように、本発明の実施例１には、８個の電池単体の直列接続構造である第１実施形態（８個は例示的なものに過ぎず、それに制限されない）が図示されており、各々の電池単体は、正極（＋）と負極（－）を有し、１つの電池単体の正極（第１電池単体２０の前面電極に相当）は、隣接する別の電池単体の負極（第２電池単体３０の裏面電極に相当）まで延びて、電気的に接続して、直列接続となる。
好ましくは、前記薄膜太陽電池の直列接続構造の外周には、第１前面電極２１と接続するメイングリッド電極４０と、第２前面電極３１と接続するメイングリッド電極４０がさらに形成されており、前記メイングリッド電極４０は、正電極の接続バスとして機能する。
図３には、図１の第１電池単体２０の正極構造の断面模式図（Ｂ－Ｂ部）が示されており、前記透明基板１０には、第１前面電極２１が設けられ、第１前面電極２１には、第１太陽光層２２と第１裏面電極２３が順次設けられ、第１太陽光層２２及び第１裏面電極２３は絶縁層１１で被覆されて絶縁され、前記第１前面電極２１には、第１金属補助電極２４（図３の左側は図１の外側に対応し、前記第１金属補助電極２４の左側部分は囲んでメイングリッド電極４０となる）が接触して接続される。
図３に記載の第１金属補助電極２４の作用には次のようなものがある。１、第１前面電極２１の抵抗が大きすぎるため、直接電極として用いるのが不適であり、第１金属補助電極２４を第１前面電極２１に接触して接続して正極として引き出し、この正極は、隣接する第２電池単体３０の負極に接続される。２、前記第１金属補助電極２４は、またある程度で第１前面電極２１の抵抗を低減させる作用を有し、デバイスの効率を高める。３、前記第１金属補助電極２４を成膜する際に、円内に延びる必要があり（図３の第２金属補助電極は右へ延びる）、この延びた第１金属補助電極２４の部分は、正極として隣接する第２電池単体３０の負極に接続され、直列接続構造を構成する。
図４には、図１の第２電池単体３０の断面模式図（Ｃ－Ｃ部）が示されており、前記透明基板１０には、第２前面電極３１が設けられ、前記第２前面電極３１には、第２太陽光層３２及び第２裏面電極３３が順次設けられ、前記第２裏面電極３３には、第２金属補助電極３４がさらに設けられ、前記第２金属補助電極３４は、負極として延設され、第１電池単体２０の正極である第１金属補助電極２４に接触して接続され、第１電池単体２０と第２電池単体３０を直列接続する。
前記第２前面電極３１には、第１金属補助電極２４が個別に接触して接続され、この第２電池単体３０の正極となり、前記第１金属補助電極２４は、第２金属補助電極３４、第２裏面電極３３と絶縁して隔離し、それによって、接続による短絡が回避される。
このように、前記第２電池単体３０の正極は、次の第１電池単体２０の負極に接続され、それによって、すべての電池単体は順次直列接続されて回路となる。
実施例２
図５に示されるように、本発明の実施例２には、７個の電池単体の直列接続構造である第２実施形態（明瞭さのために、図５には、分割ラインＬが表示され、分割ラインＬの外円部分からはみ出す一端は分割端であり、分割ラインＬの外円部分内に位置する一端は直列接続端である）が図示されている。表示モジュールの表示領域に対応して、前記薄膜太陽電池の直列接続構造は、表示領域内に設けられる薄膜太陽電池（図には、グリッド状として示される）をさらに含み、この場合、前記表示領域内の薄膜太陽電池と額縁領域にある薄膜太陽電池は、領域全体に亘って、Ｓ字形の直列接続構造に分割できる。
図６には、図５の第１電池単体２０の断面模式図（Ｄ－Ｄ部）が示されており、前記透明基板１０には、第１前面電極２１が設けられ、前記第１前面電極２１には、第１太陽光層２２及び第１裏面電極２３が順次設けられ、前記第１太陽光層２２及び第１裏面電極２３は絶縁層１１で被覆されて絶縁され、前記第１前面電極２１には、第１金属補助電極２４がさらに接触して接続され、前記第１金属補助電極２４は、ビアを介して第１前面電極２１を引き出して正極とし、前記絶縁層１１を覆うまで延びており、前記第１金属補助電極２４は、最外周にある第２金属補助電極３４に接続され、第１金属補助電極２４及び第２金属補助電極３４が接続されることによって、正負電極が接続される。前記ビアは、複数の不規則な形状としてもよい。
図７には、図５の第２電池単体３０の断面模式図（Ｅ－Ｅ部）が示されており、前記透明基板１０には、第２前面電極３１が設けられ、前記第２前面電極３１には、第２太陽光層３２及び第２裏面電極３３が順次設けられ、前記第２裏面電極３３には、第２金属補助電極３４がさらに設けられ、前記第２金属補助電極３４は、負極として延設され、第１電池単体２０の第１金属補助電極２４に接触して接続される。
なお、前記最外周にある金属補助電極と前面電極との間には、金属補助電極の入射光面での色がほかの太陽光変換領域と一致するように、太陽光層がさらに設置されてもよく、それは、前面電極と金属補助電極が直接接触した場合にのみ、表面の色が太陽光層の色ではなく金属の色を反映するためである。
本発明の上記２つの実施例のさらなる改良として、前記第１電池単体２０内には、第３金属補助電極をさらに有してもよく、前記第３金属補助電極は第１前面電極２１に接触することで、前面電極の抵抗を低減させ、前記第３金属補助電極は、第１裏面電極２３と絶縁して隔離することで、第１前面電極２１と第１裏面電極２３の接続による短絡を回避する。
本発明の上記２つの実施例のさらなる改良として、前記第２電池単体３０内には、第３金属補助電極をさらに有してもよく、前記第３金属補助電極は、第２前面電極３１に接触することで、前面電極の抵抗を低減させ、前記第３金属補助電極は、第２裏面電極３３と絶縁して隔離することで、第２前面電極３１と第２裏面電極３３の接続による短絡を回避する。
前記第３金属補助電極と前面電極との接続部分の面積は実際の状況に応じて決定することができ、前面電極の抵抗が大きすぎることによる太陽光変換効率への影響を回避でき、それによって、この電池単体の効率を高める。この第３金属補助電極と前面電極との接続部分としては、第１金属補助電極と第１前面電極との接続部分を参照すればよいため、本発明では、図示しない。
表示モジュールの表示領域に対応して、前記薄膜太陽電池の直列接続構造は、肉眼で視認できない線状電池又はハニカム状電池などのさまざまな形状の構造を増設して半透明構造としてもよく、これらの構造は、任意の位置で切断されてもよく、たとえば中央が線状である場合、線を中央又は１／３の部分で断線し、線の両端をそれぞれ額縁領域の直列接続電池に接続し、それぞれに接続された額縁領域の電池と単電池を構成する。
好ましくは、前記第３金属補助電極は、少なくとも部分的に第１前面電極２１及び／又は第２前面電極３１の下面に形成され、且つ、前記第３金属補助電極も、第１前面電極２１の一方側又は両側に形成されて抵抗低減の効率を高め、及び／又は第２前面電極３１の一方側又は両側に形成されて抵抗低減の効率を高めることができる。
好ましくは、前記第３金属補助電極は、強い反射作用のため、入射光面での光反射が大きく、このような現象を低減させるために、前記第３金属補助電極の下面には、反射防止層がそれぞれ設けられ、前記反射防止層は、第３金属補助電極を遮断し、この薄膜太陽電池の直列接続構造の使用時の光反射作用を低減させるために、ＳｉＮｘ材質、又は酸化モリブデンなどの黒色金属材質を用いることができる。
上記２つの実施例の別の改良として、前記第３金属補助電極は、第１前面電極２１の上面に形成され、及び／又は前記第３金属補助電極は、第２前面電極３１の上面に形成され、前記第３金属補助電極と第１裏面電極２３、前記第３金属補助電極と第２裏面電極３３との間にも、絶縁層１１が設けられる。前記第３金属補助電極の設置範囲について特に限定がなく、その設置範囲が広いほど、抵抗低減効果が良好である。
本発明の実施例では、前記第１前面電極２１、第１裏面電極２３、第２前面電極３１及び第２裏面電極３３は、銀ペーストなどのほかの導電性に優れた材料を必要とせずに、そのまま電極として使用でき、このため、プロセスを短縮させ流、製品の歩留まりを向上させる。
本発明の実施例では、前記薄膜太陽電池の直列接続構造による形状は、デバイスの形状に応じて変更でき、本発明に図示した円形に制限されず、方形又は多角形などとしてもよい。
本発明の実施例では、前記第１金属補助電極２４、メイングリッド電極４０、第１金属補助電極２４、第１金属補助電極２４は、ＡＺＯ、ＩＴＯなどの金属酸化物又は金属酸化物及び金属の積層体としてもよく、金属の積層は、電極の成膜により寄与し、薄膜太陽電池の直列接続構造の効率を向上させる。
本発明の実施例では、前記第１前面電極２１及び第２前面電極３１は、自然光の透過率を確保するために、ＡＺＯ、Ｉｔｏ、ＳｎＯなどの高透過率の金属酸化物、又はグラフェン、カーボンナノチューブ、ナノ金属などの透明な物質を用い得る。
本発明の実施例では、前記第１太陽光層２２及び第２太陽光層３２は、ガスによって、さまざまなアモルファスシリコン、結晶シリコン、ＧａＡｓ、ＣＩＧＳ又はさまざまな太陽光層の組み合わせを形成して、変換率向上の目的を達成できる。
本発明の実施例では、前記第１裏面電極２３及び第２裏面電極３３は、金属Ａｌ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕなどの材質、又はこれら金属の組み合わせを使用することができ、また、前面電極２０と同様な金属酸化物及びグラフェンなどの材質を用いることもできる。
本発明の実施例に示されるリング状パターン領域には、ＦＰＣ表示に対応した電極形状が示されておらず、実際のニーズに応じて電極形状を設計できる。
実施例３
本発明の実施例３は、実施例１及び実施例２の前記薄膜太陽電池の直列接続構造の製造プロセスを提供し、ステップＳ１～ステップＳ７を含む。
ステップＳ１：透明基板１０を提供し、表示モジュールに向かう透明基板１０の一方側に、第１前面電極２１、及び第２前面電極３１を成膜する。
あるいは、第１前面電極２１と第２前面電極３１をテクスチャリングして凹凸のある平面を形成するステップをさらに含み、それによって、太陽エネルギーの吸収を高める。
具体的には、前記第１前面電極２１及び第２前面電極３１は、ともにＡＺＯ、ＩＴＯなどの材質の１種又はこれらの組み合わせを用い、組み合わせを使用する場合、ＡＺＯは、太陽光層に接触して接触抵抗を低減させる。ここで、ＡＺＯは、成膜温度２００－３５０℃、成膜厚さ３００ｎｍ－１０００ｎｍであり、ＩＴＯは、常温で成膜でき、膜厚５００
Figure 0007064590000001
－３０００オングストロームであり、好ましくは、２３５℃以上の温度を用いて、アニーリングしてＩＴＯ抵抗を低減させ、ＡＺＯの場合は、低濃度ＨＣｌ又はアルカリ性物質でテクスチャリングして凹凸のある平面を形成することができ、それによって、太陽エネルギーの吸収を高める。
ステップＳ２：前記第１前面電極２１上に、第１太陽光層２２を化学気相堆積で成膜し、前記第２前面電極３１上に、第２太陽光層３２を化学気相堆積で成膜する。
具体的には、前記第１太陽光層２２及び第２太陽光層３２は、それぞれＰ層、Ｉ層及びＮ層であり、そのうち、Ｐ層は、厚さ１０ｎｍ－３０ｎｍ、成膜温度１９０℃－２１０℃であり、Ｉ層は、２００ｎｍ－５００ｎｍ、成膜温度１９０℃－２１０℃であり、Ｎ層は、２０ｎｍ－３０ｎｍ、成膜温度１７０℃－１９０℃である。より好ましくは、前記Ｐ層は、Ｐ１とＰ２の２層に分けられ、Ｐ１は、ガスＢ２Ｈ６、ＳｉＨ４、Ｈ２を用いて、Ｂ２Ｈ６：ＳｉＨ４＝１：２又は１：２．５であり、Ｐ１位置のナノ結晶シリコンの良好な導電性を確保する堆積圧力９０００ｍｔｏｒｒ、実際の膜厚に応じて調整可能な堆積電力７００ｗ－１４００ｗである。水素希釈比Ｈ２／ＳｉＨ４＝６００である。Ｐ２は、Ｂ２Ｈ６、ＣＨ４、ＳｉＨ４、Ｈ２を用い、Ｂ２Ｈ６：ＳｉＨ４：ＣＨ４＝１：３．７５：２．５であり、堆積圧力２５００ｍｔｏｒ、堆積電力８０ｗ－１４０ｗ、水素希釈比Ｈ２／ＳｉＨ４＝１０である。前記Ｉ層には、割合１：１０の２種のガスＳｉＨ４とＨ２が使用され、堆積圧力２５００ｍｔｏｒｒ、堆積電力３０ｗ－５００ｗである。前記Ｎ１は、ＰＨ３、ＳｉＨ４及びＨ２を用い、ＰＨ３：ＳｉＨ４＝１：１．５であり、堆積圧力１５００ｍｔｏｒ、堆積電力９０ｗ－１２０ｗ、水素希釈比Ｈ２／ＳｉＨ４＝５．５である。前記Ｎ２は、ＰＨ３、ＳｉＨ４及びＨ２を用い、ＰＨ３：ＳｉＨ４＝４：３であり、堆積圧力１５００ｍｔｏｒ、堆積電力３０－６０ｗ、水素希釈比Ｈ２／ＳｉＨ４＝８である。
ステップＳ３：前記第１太陽光層２２上に第１裏面電極２３を成膜し、前記第２太陽光層３２上に第２裏面電極３３を成膜する。好ましくは、前記第１裏面電極２３及び第２裏面電極３３は、成膜温度４０℃－１８０℃、膜厚３０００オングストローム－４０００オングストロームである。
ステップＳ４：洗浄後、第１裏面電極２３と第２裏面電極３３をパターニングしてエッチングし、第１太陽光層２２と第２太陽光層３２をパターニングしてエッチングする。このステップでは、まず、Ａｌエッチング液を用いて第１裏面電極２３と第２裏面電極３３をエッチングしてパターニングし、次に、ドライエッチング装置に入れて、第１太陽光層２２及び第２太陽光層３２をエッチングする。使用されるガスは（ｃｌ２：ＳＦ６＝１０）であるが、ＡｒとＳＦ６を用いてもよい。ドライエッチング前にフォトレジストの離型処理を必要としないため、工程を減少させる。
ステップＳ５：第１前面電極２１と第２前面電極３１にフォトレジストを塗布して露光し、パターニングした後、化学エッチングを行い、フォトレジストを除去し、好ましくは、化学エッチング方式で第１前面電極２１と第２前面電極３１をパターニングできる。好ましくは、前記第１前面電極２１の幅は第１太陽光層２２の幅よりも大きく、前記第２前面電極３１の幅は第２太陽光層３２の幅よりも大きく、それによって、有効太陽光変換領域の面積が確保される。
ステップＳ６：絶縁層１１を成膜する。前記絶縁層１１は、有機材料を用いることができ、前記絶縁層１１と第１前面電極２１との角度、絶縁層１１と第２前面電極３１との角度はともに８０度以下にすべきであり、それによって、金属補助電極を成膜するときに角度が大きすぎることにより破断することを回避する。
さらに、前記絶縁層１１は、前記第１前面電極２１を保護するために、また第１前面電極２１の外周に設置されてもよく、前記絶縁層１１は、前記第２前面電極３１を保護するために、第２前面電極３１の外周に設置されてもよく、それは、金属補助電極を化学エッチングする場合、エッチング液が前面電極をエッチングする可能性があり、この絶縁層１１で前面電極をエッチングから保護できるためである。
ステップＳ７：第１金属補助電極２４と第２金属補助電極３４にフォトレジストを塗布して露光した後、パターニングして化学エッチングする。前記金属補助電極の成膜及びエッチングのパラメータは、前面電極、裏面電極のいずれかと同じであってもよい。
本発明の実施例のさらなる改良として、前記ステップＳ７は、第３金属補助電極にフォトレジストを塗布して露光した後、パターニングして化学エッチングするステップをさらに含んでもよく、前記第３金属補助電極は、前面電極の抵抗を低減させる。
好ましくは、前記第１金属補助電極２４、第２金属補助電極３４及び第３金属補助電極の膜層構造は、それぞれ第１Ｍｏ層、金属層、第２Ｍｏ層が順次積層して設置されてもよく、そのうち、金属層は、Ａｌ、又はＡｇなどの材質を用いることができ、第１Ｍｏ層は、中間金属層と透明基板１０（又は前面電極）との粘着力を高め、第２Ｍｏ層は、保護作用を果たし、前記第２Ｍｏ層も同様に活性が弱い金属を用いることができ、前記第１金属補助電極２４及び第２金属補助電極３４の成膜温度は４０℃－２３０℃であり、厚さについては、第１Ｍｏ層は５００オングストローム、金属層は２０００オングストローム－５０００オングストローム、第２Ｍｏ層は５００オングストロームであってもよい。前記金属層は、強い反射作用によって、入射光面での光反射が多く、この現象を低減させるために、第１金属補助電極２４、第２金属補助電極３４及び第３金属補助電極の成膜前にＳｉＮｘの反射防止層をめっきし、又は、酸化モリブデンなどの黒色金属を用いて金属補助電極をカバーすることで、この薄膜太陽電池の直列接続構造の使用時の光反射作用を低減させることができる。
前記第１金属補助電極２４及び第２金属補助電極３４は、また、電流のループ抵抗を低減させ、この薄膜太陽電池の直列接続構造の効率を最大限に向上できる。
本発明の実施例３の前記薄膜太陽電池の直列接続構造の製造プロセスでは、金属補助電極で隣接する電池単体を直列接続することによって、前面電極を小型化する役割も果たし、そして、第１電池単体２０内に第１補助電極が設置され、第２電池単体３０内に第２補助電極が設置されることによって、前面電極の抵抗がさらに低減し、デバイスの効率が効果的に高まる。
なお、以上の実施例は、本発明の実施例の技術案を説明するものに過ぎず、制限するものではなく、好適実施例を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の実施例の技術案を修正したり同等置換を行ったりすることができ、これら修正又は同等置換により、修正された技術案が本発明の実施例の技術案の範囲を逸脱することはない。

Claims (3)

  1. 薄膜太陽電池の直列接続構造であって、表示モジュールの表示面側に設けられ、透明基板と、透明基板に設けられ直列接続された第１電池単体及び第２電池単体と、を備え、
    隣接する第１電池単体と第２電池単体の間には分割ラインが設けられ、前記分割ラインの薄膜太陽電池の直列接続構造の最外周部分まで延伸する一端は分割端であり、前記分割ラインの前記最外周部分まで達しない位置の他端は直列接続端であり、
    前記表示モジュールの表示領域の薄膜太陽電池は、間隔を空けたグリッド状となり、前記表示領域内の薄膜太陽電池と前記最外周部分にある薄膜太陽電池は、領域全体に亘って、Ｓ字形の直列接続構造に分割され、
    前記第１電池単体は、透明基板上に設置された第１前面電極を備え、前記第１前面電極には順次に第１太陽光層及び第１裏面電極が設置され、前記第１太陽光層及び第１裏面電極は絶縁層で被覆されて絶縁され、前記第１前面電極には、第１金属補助電極がさらに接触して接続され、前記第１金属補助電極は、ビアを介して第１前面電極を引き出して正極にし、前記絶縁層を覆うまで延び、前記第１金属補助電極は最外周にある第２金属補助電極に接続され、
    前記第２電池単体は、透明基板上に設置された第２前面電極を備え、前記第２前面電極には順次に第２太陽光層及び第２裏面電極が設置され、前記第２太陽光層及び第２裏面電極は絶縁層で被覆されて絶縁され、前記第２前面電極には、第１金属補助電極がさらに接触して接続され、前記第１金属補助電極は、ビアを介して第２前面電極を引き出して正極にし、前記絶縁層を覆うまで延び、前記第２裏面電極はさらに最外周にある第２金属補助電極と接続し、前記第２金属補助電極は、負極として延設され、前記直列接続端を介して第１電池単体の第１金属補助電極に接触して接続される、ことを特徴とする薄膜太陽電池の直列接続構造。
  2. 前記最外周にある第２金属補助電極と前面電極の間には太陽光層がさらに設けられる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜太陽電池の直列接続構造。
  3. 透明基板を提供し、表示モジュールに向かう透明基板の一方側に、第１前面電極、及び第２前面電極を成膜するステップＳ１と、
    前記第１前面電極上に、第１太陽光層を化学気相堆積で成膜し、前記第２前面電極上に、第２太陽光層を化学気相堆積で成膜するステップＳ２と、
    前記第１太陽光層上に第１裏面電極を成膜し、前記第２太陽光層上に第２裏面電極を成膜するステップＳ３と、
    洗浄後、第１裏面電極と第２裏面電極をパターニングしてエッチングし、第１太陽光層と第２太陽光層をパターニングしてエッチングするステップＳ４と、
    第１前面電極と第２前面電極にフォトレジストを塗布して露光し、パターニングした後、化学エッチングを行い、フォトレジストを除去するステップＳ５と、
    絶縁層を成膜するステップＳ６と、
    第１金属補助電極と第２金属補助電極にフォトレジストを塗布して露光した後、パターニングして化学エッチングするステップＳ７と、を含む、
    ことを特徴とする、請求項１～２のいずれか一項に記載の薄膜太陽電池の直列接続構造の製造プロセス。
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