TW201304158A - 光電池裝置及光電池裝置之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光電池裝置及光電池裝置之製造方法，其中每一第一及第二光電池組中包括一基板、沿著一沉積軸設置在基板上之一下部電極、沿著沉積軸設置在基板上之至少一半導體層以及沿著沉積軸設置在半導體層上之一上部電極，下部電極中包括一導電透光層，半導體層將入射光轉換成一導電電流，利用第一分隔間隙及第二分隔間隙將第一及第二光電池組分隔，此第一分隔間隙係沿著沉積軸從基板延伸穿過下部電極，第二分隔間隙係從下部電極之導電透光層上的一沉積表面延伸，沿著沉積軸穿過下部電極之一剩餘部分(remainder)及至少一半導體層。

Description

光電池裝置及光電池裝置之製造方法
本發明係有關一種光電池裝置，特別是一種光電池裝置及光電池裝置之製造方法，其中光電池可為太陽能電池。
按，光電池裝置如太陽能電池可將入射光轉換成電能，此種裝置包含複數互相連接的太陽能電池組或光電池組，光電池組包括複數半導體層，其係設於一上部電極及一底部電極之間，半導體層、上部電極及下部電極皆設於一基板上，一太陽能電池的上部電極可與另一太陽能電池的下部電極連接。
照射在光電池組上的光線係從光電池裝置的一側入射，此側為基板之相對邊，光線打在半導體層，光線中的光子激發電子並使半導體層中之原子分離出電子，此電子穿過半導體層漂流或擴散出去，被上部電極及下部電極收集，這些被收集的電子會在光電池組中產生電位差，此電位差可為附加並穿過光電池裝置者，舉例而言，若光電池組被串接在一起，則每一光電池組中的電位差會被加總在一起。
為了製造出互相電性連接的複數個光電池組，利用雷射光劃線或蝕刻出線條，使相連的光電池組中的電子被電性分割，但在部分現有的基板配置光電池裝置中，其具有一反射底部電極，不可用雷射光在底部電極上燒灼，舉例而言，不可用雷射穿過基板和底部電極使兩者之間刻出線條，從而使相鄰光電池組中之半導體層及上部電極絕緣。
雷射光亦不可從與基板相對的一側入射到光電池裝置中去在半導體層和上部電極上蝕刻或劃線，舉例而言，當雷射光從光電池裝置及上部電極的上方入射，當雷射光被在半導體層的上側吸收時，會在半導體層上形成被蒸發的半導體材料，當半導體材料被雷射光蒸發時會產生一壓力波，此壓力波延伸向基板並迫使半導體材料進入或被光電池裝置取代，壓力波並不只是在一個方向形成半導體材料，此半導體材料可輕易從光電池裝置中移除。
目前現有技術中對光電池裝置的基板配置爆炸性遺失半導體材料的補償方法係利用雷射光對半導體層及/或上部電極進行充分時間的加熱，使整個半導體層及上部電極都被蒸發，但對半導體層及/或上部電極加熱會使其在部分區域產生非常大的過量熱能散失(excess heat dissipation)，而過量熱能散失造成上部電極及/或底部電極與半導體層互相擴散，此內部混合會在相鄰的光電池組之間形成電子分流(electrical shunt)。
因此，本發明即提出一種光電池裝置及光電池裝置之製造方法，以克服上述該等問題，具體架構及其實施方式將詳述於下
本發明之主要目的在提供一種光電池裝置，在一實施例中，一光電池裝置包括第一及第二光電池組，此第一及第二光電池組分別包括一基板、沿著一沉積軸設置在基板上之一下部電極、沿著沉積軸設置在基板上之至少一半導體層以及沿著沉積軸設置在半導體層上之一上部電極，下部電極中包括一導電透光層，半導體層將入射光轉換成一導電電流，利用第一分隔間隙及第二分隔間隙將第一及第二光電池組分隔，此第一分隔間隙係沿著沉積軸從基板延伸穿過下部電極，第二分隔間隙係從下部電極之導電透光層上的一沉積表面延伸，沿著沉積軸穿過下部電極之一剩餘部分(remainder)及至少一半導體層。
本發明之另一目的在提供一種光電池裝置，在另一實施例中，一光電池裝置包括第一及第二光電池組，此光電池裝置包括：一基板；沿著一沉積軸設置在基板上之一導電透光之上部電極，其包括設在與該基板之相對位置的一入射光接收側；沿著沉積軸設於基板與上部電極之間的一導電之下部電極，下部電極中包括一導電透光層；沿著該沉積軸設於該下部電極與該上部電極之間的至少一半導體層，半導體層將上部電極之入射光接收側所接收之光轉換為第一及第二光電池組之一導電電流；從基板上沿著沉積軸穿過下部電極延伸至半導體層的一第一分隔間隙，第一分格間隙將第一及第二光電池組中之下部電極之分隔部分沿著一橫向軸分開；以及一第二分隔間隙，其沿著沉積軸從下部電極上之導電透光層延伸，穿過半導體層至上部電極，第二分隔間隙將第一及第二光電池組中部分之半導體層沿著橫向軸分開。
本發明之再一目的在提供一種光電池裝置之製造方法，在一實施例中，該製造方法包括提供一基板，於基板上沿著光電池裝置之沉積軸提供一下部電極，此下部電極包含一導電透光層；將一第一雷射光穿過基板，以在下部電極上蝕刻出一第一分隔間隙，此第一分隔間隙係沿著一橫向軸延伸，使第一及第二光電池組中之下部電極被部分分割；於下部電極上沿著沉積軸設置至少一半導體層；將一第二雷射光穿過基板，以在下部電極及半導體層上蝕刻出一第二分隔間隙，此第二分隔間隙係沿著橫向軸延伸，使第一及第二光電池組中之半導體層被部分分割；以及於半導體層上沿著沉積軸設置一上部電極，半導體層設於上部電極與下部電極之間，將入射光轉換成一導電電流。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
本發明提供一種光電池裝置及光電池裝置之製造方法，第1圖是一光電池裝置(photovoltaic device)100之一實施例的基板架構之透視圖以及光電池裝置100某一側面剖視部分的局部放大示意圖102。光電池裝置100可能是一個將入射光轉換為電流的太陽能模組。光電裝置100包含了一組依序電性連接之複數的光電池組(photovoltaic cells)104。第1圖所示之局部放大示意圖102僅為其中一組光電池組104。光電模組(photovoltaic module)100可能具有複數附加的光電池組104如局部放大示意圖102所示設於光電池104的相對邊，可能由25個或更多個排列相接而成。設於光電模組100相對邊106、108上的光電池組104會與導線(conductive lead)110、112電性連接。第1圖所示之導線110、112會延伸至介於光電模組100的相對邊114、116之間。導線110、112則與迴路134電性連接。迴路134可能包含一個由光電模組100所產生的電流負荷，或是一個儲存電流能量的能量儲存裝置。舉例而言，迴路134可能包含一個電子裝置，可能是電燈、馬達、電機裝置等等，或是用來接收並儲存電流能量的電池。
在第1圖所示之圖示中，光電池組104配設於基板(substrate)118上方。光電池組104包含設於基板118上方的多層(layer)或薄膜(film)。在本實施例中，基板118會一直延伸至其他層以及多個光電池組104的組件下方。這些層或薄膜包含一個下部電極(lower electrode)120、一半導體層(semiconductor layer)122、一上部電極(upper electrode)124、一層黏著層(adhesive)126以及一蓋板(cover sheet)128。一光電池104的上部電極124會向下延伸穿越半導體層122與另一個相鄰光電池104的下部電極120電性連接。第一光電池104的上部電極124會與第二光電池104的下部電極120電性連接，以提供一個介於兩相鄰光電池組104間的導電路徑。半導體層122可能包含多層或薄膜。舉例而言，半導體層122可能包含一設於下部電極120上NIP接面，其包括一n型摻雜層、一設於n型摻雜層上之本質晶矽層(intrinsic silicon layer)、及一設於本質晶矽層上的p型摻雜層。半導體層122也有可能包含一個PIN接面或多個NIP以及/或是PIN接面。
入射光會穿過光電池裝置100的薄膜邊而於光電池裝置100中被接收。光電池裝置100的相對邊可對照至基板邊132。入射光會穿過蓋板128，黏著層126，以及上部電極124並射入半導體層122。半導體層122至少會吸收部分的入射光。部分的入射光可能會穿過半導體層122而被下部電極120反射回半導體層122。入射光的光子會激發電子並造成半導體層122中的電子與原子分離。電子或飄移或擴散以穿過半導體層122並聚集於上部電極124或下部電極120中。在上部電極124或下部電極120中的電子聚集會於光電池組104中產生電壓差。光電池組104中的電壓差可能會附加於光電池裝置100中。舉例而言，複數光電池組104的電壓差可能會在加總後增加從光電池裝置100中得到的總電壓。流向迴路134的電流在穿過相接的導線110、112後會流向設於光電池組104側邊106、108上的下部電極與上部電極120、124。舉例而言，第一條導線110可能與光電池104中沿著側邊106延伸的上部電極124電性連接，而第二條導線112則是與光電池104中沿著相對邊108延伸的下部電極120電性連接。
第2圖是一個流程圖依據一實施例用來製作及製造光電池裝置的方法200。方法200可用於製作光電池裝置100(如第1圖所示)。第3圖至第11圖分別為光電池裝置100的側面剖視圖，說明各種敘述於方法200中的相關操作方式。方法200於第3圖至第11圖中有詳細說明。
在步驟202中，有一個基板118(如第1圖所示)。依據一實施例第3圖解釋了基板118的結構。基板118可能包含或其組成是由一種非導電的材料如玻璃板所組成。基板118是由一種或多種透光材料所組成。舉例而言，基板118可能是由一片可使雷射光穿過基板118的玻璃所組成。基板118有一個上層沉積表面(deposition surface)300，設於相對於基板118的相對基板邊(substrate side)132與光電池裝置100上。如第1圖所示，基板邊132設於光電池裝置100中薄膜邊130(如第1圖所示)的相對邊，而基板118的沉積表面300則是介在基板118的基板邊132以及光電池裝置100的薄膜邊130之間，於沉積軸(deposition axis)302上。
沉積軸302沿著設於底層的光電池裝置100(如第1圖所示)的一層或數層堆疊。在本實施例中，沉積軸302與基板118的沉積表面300呈直角。光電池裝置100的橫向軸(lateral axis)304與沉積軸302呈直角。舉例而言，橫向軸304可能會與沉積軸302呈直角並與平行於沉積表面300。
再回頭討論第2圖中的方法200，在步驟204中，下部電極120(如第1圖所示)設於基板118(如第1圖所示)上方。依據一實施例，第4圖說明下部電極120位於其上的基板118。在本實施例中，下部電極120設於基板118的沉積表面300之上，而下部電極120緊鄰基板118。
下部電極120可能會由二甚至多層或薄膜所組成。舉例而言，下部電極120可能包含一個導電透光層(conductive light transmissive layer)400以及一個導電反射層(conductive reflective layer)402。或者下部電極120可能包含單層或可能是由二層以上所組成。在本實施例中，導電透光層400緊鄰基板118的沉積表面300並設於其上，而導電反射層402則緊鄰導電透光層400的上層沉積表面404並設於其上。也有可能導電透光層400本身即為基板118的一部分。舉例而言，基板118可能附有或帶有一個本身即為基板118一部分的導電透光層400，如透明導電氧化物(TCO)(transparent conductive oxide)玻璃基板。當光電池裝置100(如第1圖所示)組合完成後，導電透光層400的上層沉積表面404便會沿著沉積軸302的方向設於基板118以及光電池裝置100的薄膜邊130(如第1圖所示)之間。
導電透光層400可能會朝平行或幾乎平行於沉積軸302的方向配設於基板118上方。導電透光層400包含或其組成是由一種或多種具導電性且入射光足以穿透導電透光層400的材料所組成。舉例而言，導電透光層400可能會是一個包含或其組成是由氧化銦錫(ITO)(indium tin oxide)組成的導電層。導電透光層400也可能是一層摻鋁氧化鋅(Al:ZnO)(aluminum doped zinc oxide)、摻硼氧化鋅(B:ZnO)(boron doped zinc oxide)、鋅鎵氧化物(Ga:ZnO)(gallium doped zinc oxide)或是其他各種可導電的氧化鋅(ZnO)。
導電反射層402會沿著沉積軸302配設於導電透光層400上方。舉例而言，導電反射層402可能會沿著沉積軸302配設於導電透光層400之上。導電反射層402其組成或其包含了能夠反射入射光的材料。舉例而言，至少會有一部分穿過半導體層122(如第1圖所示)並照在導電反射層402上的入射光可能會被導電反射層402反射回半導體層122中。導電反射層402可能是由銀(Ag)，鋁(Al)，以及/或是鎳鉻合金(NiCr)所組成。
再回頭討論第2圖中的方法200，在步驟206中，第一分隔間隙(separation gaps)500會被製造或刻入下部電極120(如第1圖所示)中。依據一實施例，第5圖說明了第一分隔間隙500位於下部電極120中。第一分隔間隙500將下部電極120切分為相鄰的幾個區塊502、504、506、508。舉例而言，第一分隔間隙500將下部電極120的各區塊502、504、506、508相互間隔隔開，使區塊502、504、506、508個別獨立間隔隔開並通電。區塊502、504、506、508沿著平行於橫向軸304的方向相互做橫向的隔離。在一實施例中，每個區塊502、504、506可能會供給光電模組100(如第1圖所示)中不同的光電池104(如第1圖所示)全部或部分的下部電極120。
在本實施例中，第一分隔間隙500垂直延伸過整個下部電極120。舉例而言，第一分隔間隙500可能從基板118的沉積表面300開始垂直延伸，沿著平行於沉積軸302的方向經過下部電極120。第一分隔間隙500一路延伸經過導電透光層400以及導電反射層402，藉此將下部電極120的區塊502、504、506、508以平行於橫向軸304的方向相互間隔隔開並通電。
第一分隔間隙500可藉由使用穿越基板118指向下部電極120的聚焦能量光束蝕刻到下部電極120。舉例而言，第一分隔間隙500可能會藉由將一道雷射光510指向下部電極120而形成。在一實施例中，雷射光510可參照到P1蝕刻或製造。雷射光510可能會在穿過基板118後被指向下部電極120。舉例而言，雷射光源512可能會將雷射光510指向基板118的基板邊132。基板118可能是一個能夠使雷射光5110穿透基板118並照射於下部電極120上的透光體。雷射光510的光能能夠發熱並移除部分的下部電極120以形成第一分隔間隙500。每道被指向下部電極120的雷射光510可能形成其中一個第一分隔間隙500。第一分隔間隙500也有可能會藉由釋出下部電極於不同的聚焦能量光束而形成，如電子光束、輻射光、或其他形式的能源。在另一實施例中，可能會在下部電極120上方藉由化學蝕刻下部電極120的方式來形成第一分隔間隙500。
雷射光510的波長會被指向下部電極120以形成第一分隔間隙500，並由能夠形成導電透光層400以及導電反射層402的材料組成。舉例而言，為形成一個第一分隔間隙500，具有不同波長的兩道甚至更多的雷射光510可能會穿過基板118被指向下部電極120。雷射光510可能包含具有第一波長的第一雷射光510A以及一個穿過基板118被指向下部電極120的第二雷射光510B。第一及第二雷射光510A、510B雖未以圖示說明於第5圖但仍可代表參號510。第一雷射光510A的第一波長可能由形成導電透光層400的材料組成。舉例而言，第一波長是雷射光的一個波長，其會被導電透光層400所吸收，而吸收程度較一道或多道其他雷射光的波長高。被導電透光層400吸收的第一雷射光510A會使第一雷射光510A移除導電透光層400並透過導電透光層400形成第一個分隔間隙500。
第二雷射光510B可能會有一個不同於第一波長的第二波長。第二雷射光510B會穿過基板118被指向導電反射層402。第二雷射光510B會沿著相同或近似於被指向導電透光層400的第一雷射光510A而被指向導電反射層402。第二雷射光510B的第二波長可能會為導電反射層402所吸收，而其吸收程度較一道或多道其他雷射光的波長高。第二雷射光會移除部分的導電反射層402並將第一分隔間隙500延伸過導電反射層402。
再回頭討論第2圖中的方法200，在步驟208中，半導體層122(如第1圖所示)設於下部電極120(如第1圖所示)上方。依據一實施例第6圖說明了半導體層122設於下部電極120及基板118上方。
半導體層122基本上會平行於沉積路徑(deposition access)302設於下部電極120及基板118之上。在一實施例中，半導體層122設於下部電極120之上且設於包含使用PECVD腔室(PECVD chamber)的第一分隔間隙500之基板118之上。
如第6圖所示，半導體層122可能會被直接設於下部電極120之上。舉例而言，半導體層122可能會設於下部電極120的上層沉積表面600之上而不會有任何介於半導體層122及下部電極120之間或中間的層或薄膜。也有可能一個甚至多個的層或薄膜，如鈍化層(passivation)或緩衝層(buffer layer)，會被設於介在下部電極120及半導體層122之間。半導體層122也可能會設於包含了第一分隔間隙500的基板118之上。舉例而言，半導體層122能夠被設於介在下部電極120的相鄰區塊502、504、506、508間，如此半導體層122會填入第一分隔間隙500。
半導體層122之組成可能為或其包含了一個半導體材料如矽，鍺，鎘等等。半導體層122可能是一層或多層的非晶質層(amorphous layer)、結晶層(crystalline layer)、微晶摻雜層(microcrystalline layer)或原晶摻雜(protocrystalline layer)。半導體層122能夠包含複數相互堆疊的層或薄膜。舉例而言，半導體122可能包含一個NIP以及/或是PIN型接面與複數本質半導體層(intrinsic semiconductor layers)。
在本實施例中，半導體層122包含一個半導體薄膜602、604、606的NIP接面。半導體薄膜602可能會是一n型半導體薄膜，設於下部電極120以及包含了第一分隔間隙500的基板118之上。半導體薄膜604包含一設於n型半導體薄膜602之上的本質半導體薄膜。半導體薄膜606可能包含一設於本質半導體薄膜604之上的P型半導體薄膜。當半導體薄膜602、604、606的單一NIP接面形成時，半導體薄膜的複數NIP接面或PIN接面也有可能會產生與半導體層122相同的功能。舉例而言，兩個或多個堆疊而成的半導體接面可能會產生與半導體層122相同的功能。
再回頭討論第2圖中的方法200，在步驟210中，第二分隔間隙700(如第7圖所示)會被製造或蝕刻入半導體層122(如第1圖所示)以及下部電極120(如第1圖所示)中。依據一實施例，第7圖說明了製造於半導體層122以及部分下部電極120中的第二分隔間隙700。
第二分隔間隙700會朝著平行於沉積軸302的方向垂直延伸，第二分隔間隙700會與第一分隔間隙500橫向並列或相互隔開。舉例而言，第一分隔間隙500及第二分隔間隙700可能並非相互垂直排列但可能會沿著橫向軸304相互平行且保持間距。
在本實施例中，第二分隔間隙700有部分會垂直延伸過下部電極120並完全穿過半導體層122。舉例而言，第二分隔間隙700會從下部電極120上的導電透光層400之上層沉積表面404開始延伸，穿過一個包含了整個下部電極120的導電反射層402之下部電極120能量，並穿過半導體層122。第二分隔間隙700會將半導體層122隔成相互間隔的相鄰區塊702、704、706、708並通電。舉例而言，第二分隔間隙700會沿著平行於橫向軸304的方向將區塊702、704相互區隔，沿著平行於橫向軸304的方向將區塊704、706相互區隔，並沿著平行於橫向軸304的方向將區塊706、708相互區隔開來。
在本實施例中，第二分隔間隙700會將導電反射層402隔成相互間隔的相鄰區塊710、712、714、716、718、720並通電。舉例而言，第二分隔間隙700會沿著平行於橫向軸304的方向將區塊710、712相互區隔，沿著平行於橫向軸304的方向將區塊714、716相互區隔，並沿著平行於橫向軸304的方向將區塊718、720相互區隔開來。又如第7圖所示，第一分隔間隙400會沿著平行於橫向軸304的方向將區塊712、714、區塊716、718相互間隔區隔開來並通電。
第二分隔間隙700也有可能會垂直延伸至導電透光層400。舉例而言，第二分隔間隙700有一部分可能會沿著平行於沉積軸302的方向延伸至導電透光層400上層沉積表面404之下。
導電透光層400會朝平行於橫向軸302的方向延伸穿過第二分隔間隙700如此導電透光層400將提供橫跨或通過第二分隔間隙700的導電路徑。舉例而言，導電透光層400可能會橫向延伸至第二分隔間隙700下方。導電透光層400可能會與被第二分隔間隙700相互隔開的區塊710、712、714、716、718、720電性連接。導電透光層400可能會分別與區塊710、712、區塊714、716以及區塊718、720電性連接。
在一實施例中，與第一分隔間隙500(如第5圖所示)的形成相似的第二分隔間隙700可能會藉由暴露半導體層122及導電反射層402至一道或多道聚焦能源光束例如一道或多道雷射光而形成，這些用來形成第二分隔間隙700的聚焦能源光束可能會穿過基板118被指向下部電極120及半導體層122。舉例而言，雷射光在被吸收及移除部分或全部的導電透光層402與半導體層122前便會穿過基板118以及導電透光層400。
蝕刻入第二分隔間隙700的雷射光可能會有一個或多個不同於用來形成第一分隔間隙500的雷射光510(如第5圖所示)之波長。這些用來形成第二分隔間隙700的雷射光波長，其形成的材料可能來自形成導電透光層400、導電反射層402、及/或半導體層122之材料。舉例而言，第二分隔間隙700之形成可能藉由將下部電極120暴露於一道會被導電反射層402吸收的第三波長之第三雷射光722中，且其吸收量會較被導電透光層400及/或基板118吸收來的高。因此，第三雷射光722可能會穿過基板118以及導電透光層400而被吸收且將移除導電反射層402以形成第二分隔間隙700。在一實施例中，第三雷射光722有一個同樣會被吸收且會移除半導體層122的波長。一道第四雷射光也有可能會穿過基板118並被其吸收且會被指向半導體層122並移除部分半導體層122，透過半導體層122以形成第二分隔間隙700。這道第四雷射光可能會有一個能夠使該第四雷射光穿過導電透光層400卻不會蝕刻或移除導電透光層400的波長。
在一實施例中，第四雷射光可能會有一個能夠使該第四雷射光完全被導電透光層吸收的波長，如此才不會有任何一道第四雷射光能到達半導體層122。第四雷射光可能會完全釋出一部分的導電透光層400如此設於導電透光層400上的部分半導體層122將會於導電透光層400被移除時同時被釋出或移除。
再回頭討論第2圖中的方法200，在步驟212中，上部電極124(如第1圖所示)將被設於半導體層122上方(如第1圖所示)。依據一實施例，第8圖說明上部電極124設於半導體層122及下部電極120上方。上部電極124設於半導體層122的上層沉積表面800之上。上部電極124可能會直接設於半導體層122之上如此上部電極124便會緊鄰半導體層122。或者在介於半導體層122及上部電極124之間會形成一個或多個居中或中間的層或薄膜。
上部電極124基本上會沿著平行沉積通道302的方向配置。如第8圖所示，上部電極124之配置將使部分的上部電極124延伸至第二分隔間隙700。上部電極124可能設於第二分隔間隙700如此上部電極124本身便會填入第二分隔間隙700中。上部電極124能夠從半導體層122上方向下延伸沿著沉積軸302穿過第二分隔間隙700並與下部電極120電性連接。舉例而言，上部電極124可能相鄰於導電反射層402與包含了第二分隔間隙700的下部電極120之導電透光層400。
上部電極124包含或是由導電材料所形成。上部電極124可能是由一個導電又透光的材料如ITO、AZO、或是其他導電透光材料所組成。上部電極124能夠讓入射光穿過上部電極124如此入射光便能夠穿過一道上部電極124的上層入射光接收面(receiving surface)802，經過上部電極124後進入半導體層122。如上所述，入射光可能會被半導體層122吸收而產生電流。
再回頭討論第2圖中的方法200，在步驟214中，第三分隔間隙900(如第9圖所示)會被製造或蝕刻入上部電極124(如第1圖所示)中。依據一實施例，第9圖說明了第三分隔間隙900會延伸過上部電極124。在本實施例中，第三分隔間隙900會延伸過部分下部電極120與整個半導體層122，此外亦會沿著或朝著與沉積軸302平行的方向延伸過整個上部電極124。舉例而言，第三分隔間隙900可能從下部電極120的導電透光層400之上層沉積表面404，穿過包含整個導電反射層402之下部電極120的剩餘部分，並經過整個半導體層122以及上部電極124。
在本實施例中，第三分隔間隙900之形成會使第三分隔間隙900延伸過下部電極120，半導體層122，以及上部電極124。第三分隔間隙900也有可能只會延伸過整個上部電極124而不會繼續延伸下去，又或者會延伸過整個(entire thickness)半導體層122以及/或是下部電極120。
第三分隔間隙900將上部電極124區隔為相鄰的區塊902、904、906、908。舉例而言，第三分隔間隙900可能會沿著與橫向軸304平行的方向將區塊902、904、906、908相互間隔隔開。第三分隔間隙900沿著或朝著與橫向軸304平行的方向將區塊902、904相互間隔隔開並通電，沿著或朝著與橫向軸304平行的方向將區塊904、906相互間隔隔開並通電，並沿著或朝著平行於橫向軸304的方向將區塊906、908相互間隔隔開並通電。
與第一及第二分隔間隙500、700(如第5及第7圖所示)相似之第三分隔間隙900可能是由將聚焦能源光束如一道或多道的第四雷射光910穿過基板118指向下部電極120、半導體層122及上部電極124。這些雷射光基於構成下部電極120、半導體層122、及/或上部電極124的材質，可以具有不同的波長。舉例而言，一道第四雷射光910可能會具有一個會被導電反射層402吸收的第四波長，其被吸收的能量會較導電透光層400以及/或是基板118高。因此，第四雷射光910會穿越基板118以及導電透光層400並且會被導電反射層402吸收以移除部分的導電反射層402。
在本實施例中，第四雷射光910可能會穿過基板118(例如從「基板邊緣」)被指向上部電極124，也有可能第四雷射光910會從相對邊被指向上部電極124。舉例而言，第四雷射光910可能會從光電池裝置100的「薄膜邊、，或是從第9圖所示透視圖的上部電極124上方處被指向上部電極124。
第四雷射光910可能具有一個波長會導致第四雷射光910相較於其他層更容易被上部電極124吸收或其被吸收的能量較其他層更多，如此第四雷射光910會移除上部電極124但不會移除其他層例如半導體層122。第四雷射光910也有可能具有一個波長會導致第四雷射光910穿過上部電極124(例如當第四雷射光910從光電池裝置100的薄膜邊被指向上部電極124)而不會移除上部電極124。這樣的第四雷射光910能夠穿過上部電極124並被下層的半導體層122吸收如此第四雷射光910會造成半導體層122完全釋放或者移除設於會吸收第四雷射光910的部份半導體層122上方之部分上部電極124。
一道第五雷射光910可能具有一個第五波長，該波長可使第五雷射光910穿過基板118以及導電透光層400並且會被半導體層122吸收以移除部分半導體層122。一道第六雷射光910可能具有一個第六波長，該波長可使第六雷射光910穿過基板118以及導電透光層400而被導電透光層400吸收同時移除部分上部電極124。這些不同雷射光910的波長會移除部分導電反射層402、半導體層122、以及上部電極124以形成第三分隔間隙900。在一實施例中，雷射光910可能只具有一個單一波長或者一個或多個第四、第五、及/或第六波長都可能是相同的波長。
再回頭討論第2圖中的方法200，在步驟216中，黏著層126(如第1圖所示)設於上部電極124上方(如第1圖所示)。依據一實施例，第10圖說明了黏著層126設於上部電極124上方。黏著層126可能會直接設於上部電極124之上。一個或多個居中或中間層也有可能會設於上部電極124以及黏著層126之間。黏著層126之配置可使黏著層126向下延伸至第三分隔間隙900，舉例而言，黏著層126本身會填入第三分隔間隙900。黏著層126可能包含一個材料如聚乙烯醇縮丁醛中間膜(polyvinyl butyral)(PVB)，沙林黏著層(surlyn)，或是乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinylacetate(EVA)copolymer)。
再回頭討論第2圖中的方法200，在步驟218中，蓋板128(如第1圖所示)會於黏著層126(如第1圖所示)上方。在一實施例中，第11圖為一加上蓋板128後的光電池裝置100之側面剖視圖。蓋板128利用黏著層126固定於光電池裝置100中。蓋板128可能包含或是其組成是由一種材料如玻璃所組成用以保護光電池裝置100在使入射光穿過蓋板128進入光電池裝置100時能夠隔絕外部因素如水、冰雹、或其他物理損害。
如上所述，在一實施例中，三道聚焦能源光束如雷射光510、722、910(如第5圖、第7圖及第9圖所示)，可能用於製造多層光電池裝置100以界定不同的光電池組104。雷射光510、722、910製造光電池裝置100的各個層如此光電池組104會依序電性連接。雷射光510、722、910會穿過基板118被指向光電池裝置100的各層如此雷射光510、722、910不是蒸發就是會從光電池裝置100的底部移除半導體層122以及/或是上部電極124，並穿過光電池裝置100的薄膜邊130自光電池裝置100移除半導體層122以及/或是上部電極124。舉例而言，雷射光510、722、910可能會被指向基板118如此被蒸發的部分下部電極120，半導體層122，以及上部電極124會穿過光電池裝置100的薄膜邊130從光電池裝置100出去，如第11圖所示。
第一、第二以及第三分隔間隙500、700、900定義了光電池裝置100中的各光電池組104。為使說明更清楚，第11圖將不同的光電池組標記為104A、104B、104C、104D。第11圖清楚呈現了兩組光電池組104B、104C而光電池104A、104D則有部分呈現於第11圖中。第一分隔間隙500將設於相互間隔的每組相鄰光電池組104A、104B、104C、104D中之下部電極120隔開並通電。舉例而言，第一分隔間隙500將光電池104A中的下部電極120與光電池104B的下部電極120隔開，將光電池104B中的下部電極120與光電池104C中的下部電極120隔開，並將光電池104C中的下部電極120與光電池104D中的下部電極120隔開並通電。
在本實施例中，第二以及第三分隔間隙700、900會將設於每個相鄰但相間的光電池組104A、104B、104C、104D之半導體層122隔開並通電。舉例而言，第二以及第三分隔間隙700、900會將光電池104A中的半導體層122與光電池104B中的半導體層122隔開並通電，將光電池104B中的半導體層122與光電池104C中的半導體層122隔開並通電，並將光電池104C中的半導體層122與光電池104D中的半導體層122隔開並通電。
如第11圖所示，設於第二分隔間隙700的部份上部電極124會提供一個導電路徑供光電池104A、104B、104C、104D中的上部電極124與帶有相鄰之光電池104A、104B、104C、104D的下部電極120電性連接。此導電路徑與相鄰的光電池104A、104B、104C、104D依序電性連接。舉例而言，介於光電池組104A、104B間的第二分隔間隙700之部分上部電極124會將光電池104A之上部電極124與光電池104B之下部電極120電性連接。介於光電池104B、104C間的第二分隔間隙700之部分上部電極124會將光電池104B之上部電極124與光電池104B之下部電極120電性連接。介於光電池104C、104D間的第二分隔間隙700之部分上部電極124會將光電池104C之上部電極124與光電池104D之下部電極120電性連接。
第三分隔間隙900將設於每個相鄰的光電池組104A、104B、104C、104D之上部電極124相互隔開並通電。舉例而言，第三分隔間隙900會將光電池104A中的上部電極124與光電池104B中的上部電極124隔開並通電，將光電池104B中的上部電極124與光電池104C中的上部電極124隔開並通電，並將光電池104C中的上部電極124與光電池104D中的上部電極124隔開並通電。
如上所述，導電透光層400會橫向延伸穿過或橫跨第三分隔間隙900以提供穿過第三分隔間隙900的橫向導電路徑。舉例而言，導電透光層400之部份區塊1100、1102、1104會延伸穿過或橫跨第三分隔間隙900並將設於光電池104A、104B、104C、104D中之上部電極124與設於相鄰光電池104A、104B、104C、104D中之下部電極120電性連接。在本實施例中，導電透光層400的部分區塊1100會將光電池104A之上部電極124與光電池104B之下部電極120電性連接。導電透光層400的部分區塊1102會將光電池104B之上部電極124與光電池104C之下部電極120電性連接。導電透光層400的部分區塊1104會將光電池104C之上部電極124與光電池104D的下部電極120電性連接。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
100．．．光電池裝置
102．．．局部放大示意圖
104、104A、104B、104C、104D．．．光電池組
106、108．．．相對邊
110、112．．．導線
114、116．．．相對邊
118．．．基板
120．．．下部電極
122．．．半導體層
124．．．上部電極
126．．．黏著層
128．．．蓋板
130．．．薄膜邊
132．．．基板邊
134．．．迴路
300．．．沉積表面
302．．．沉積軸
304．．．橫向軸
400．．．導電透光層
402．．．導電反射層
404．．．上層沉積表面
500．．．第一分隔間隙
502、504、506、508．．．區塊
510．．．雷射光
512．．．雷射光源
512A．．．第一雷射光
512B．．．第二雷射光
600．．．上層沉積表面
602、604、606．．．半導體薄膜
700．．．第二分隔間隙
702、704、706、708．．．區塊
710、712、714、716、718、720．．．區塊
722．．．第三雷射光
800．．．上層沉積表面
802．．．入射光接收面
900．．．第三分隔間隙
902、904、906、908．．．區塊
910．．．第四雷射光
1100、1102、1104．．．區塊
第1圖為本發明光電池裝置一實施例中基板配置之立體圖及局部放大剖視圖。
第2圖為本發明光電池裝置之製造方法之流程圖。
第3圖為第1圖中基板之示意圖。
第4圖為第1圖中在基板上形成一下部電極之示意圖。
第5圖為第1圖中在下部電極中具有第一分隔間隙之示意圖。
第6圖為第1圖中在下部電極及基板上形成一半導體層之示意圖。
第7圖為第1圖中在半導體層中刻劃出第二分隔間隙且部分在下部電極中之示意圖。
第8圖為第1圖中在半導體層及下部電極上形成一上部電極之示意圖。
第9圖為第1圖中第三分隔間隙延伸穿過上部電極之示意圖。
第10圖為第1圖中在上部電極上方形成一層黏著層之示意圖。
第11圖為第1圖中光電池裝置之側面剖視圖。
100．．．光電池裝置
104A、104B、104C、104D．．．光電池組
118．．．基板
120．．．下部電極
122．．．半導體層
124．．．上部電極
126．．．黏著層
128．．．蓋板
130．．．薄膜邊
400．．．導電透光層
500．．．第一分隔間隙
700．．．第二分隔間隙
900．．．第三分隔間隙
1100、1102、1104．．．區塊

Claims (32)

  1. 一種光電池裝置，包括複數第一及第二光電池組(photovoltaic cells)，每一該等第一及第二光電池組中包括：一基板；一下部電極(lower electrode)，其設於該基板上，並沿著一沉積軸(deposition axis)設置，該下部電極包括一導電透光層；至少一半導體層，其設於該基板上，並沿著該沉積軸設置；以及一上部電極(upper electrode)，其設於該至少一半導體層上並沿著該沉積軸設置，該至少一半導體層係將入射光轉換成一導電電流，其中該等第一及第二光電池組係利用複數第一及第二分隔間隙分開，該第一分隔間隙從該基板上沿著該沉積軸延伸穿過該下部電極，該第二分隔間隙從該下部電極之該導電透光層上之一沉積表面開始延伸，穿過該下部電極之一剩餘部分並沿著該沉積軸經過該至少一半導體層。
  2. 如請求項1所述之光電池裝置，其中該基板係沿著位於該等第一及第二光電池組之該下部電極下方的一橫向軸連續延伸。
  3. 如請求項1所述之光電池裝置，其中該第一及第二光電池組係利用一第三分隔間隙沿著該下部電極之該導電透光層之該沉積表面上的該沉積軸延伸，並穿過該下部電極、該至少一半導體層及該上部電極。
  4. 如請求項1所述之光電池裝置，其中該下部電極上之該導電透光層係沿著一橫向軸穿過該第二分隔間隙，以在該等第一及第二光電池組之間透過該第二分隔間隙提供一導電路徑。
  5. 如請求項1所述之光電池裝置，其中該上部電極係沿著該第二分隔間隙中之該沉積軸延伸到該下部電極之該導電透光層，使該第一光電池組中之該上部電極與該第二光電池組中之該下部電極電性連接。
  6. 如請求項1所述之光電池裝置，其中該下部電極包含一導電反射層，其係設於該導電透光層及該至少一半導體層之間。
  7. 如請求項1所述之光電池裝置，其中該至少一半導體層包含一NIP接面之半導體薄膜。
  8. 如請求項1所述之光電池裝置，其中該基板為一透光基板。
  9. 如請求項1所述之光電池裝置，其中該至少一半導體層係沿著該沉積軸從該第一分隔間隙中延伸至該基版。
  10. 如請求項1所述之光電池裝置，其中該上部電極係沿著該沉積軸從該第二分隔間隙中延伸至該下部電極上之該導電透光層。
  11. 一種光電池裝置，包括複數第一及第二光電池組，該光電池裝置包括：一基板；一導電透光之上部電極，包含一入射光接收側，其係沿著一沉積軸設於該基板之相對位置；一導電之下部電極，其係沿著該沉積軸設於該基板與該上部電極之間，該下部電極中包括一導電透光層；至少一半導體層，其係沿著該沉積軸設於該下部電極與該上部電極之間，該至少一半導體層將該上部電極之該入射光接收側所接收之光轉換為該等第一及第二光電池組之一導電電流；一第一分隔間隙，其係從該基板上沿著該沉積軸穿過該下部電極延伸至該至少一半導體層，且利用該第一分格間隙將該等第一及第二光電池組中之該下部電極之分隔部分沿著一橫向軸分開；以及一第二分隔間隙，其係沿著該沉積軸從該下部電極上之該導電透光層延伸，並穿過該至少一半導體層至該上部電極，且利用該第二分隔間隙將該等第一及第二光電池組中部分之該至少一半導體層沿著該橫向軸分開。
  12. 如請求項第11項所述之光電池裝置，其中該下部電極上之該導電透光層係從該第一光電池組穿過該第二分隔間隙延伸至該第二光電池組，提供穿過該第二分隔間隙之一導電路徑。
  13. 如請求項第11項所述之光電池裝置，其中該上部電極係沿著該第二分隔間隙延伸到該下部電極之該導電透光層，使該第一光電池組中之該上部電極與該第二光電池組中之該下部電極電性連接。
  14. 如請求項第11項所述之光電池裝置，更包括一第三分隔間隙，其係從該下部電極之該導電透光層延伸並穿過該至少一半導體層及該上部電極，該第三分隔間隙將該等第一及第二光電池組中之該至少一半導體層部分分隔，並將該等第一及第二光電池組中之該上部電極部分分隔。
  15. 如請求項第11項所述之光電池裝置，其中該下部電極中包含一導電反射層，該下部電極之該導電透光層設於該基板及該導電反射層之間。
  16. 如請求項第11項所述之光電池裝置，其中該至少一半導體層包含一NIP接面之半導體薄膜，該NIP接面包含一設於該下部電極及該上部電極之間的n型摻雜半導體薄膜、一設於該n型摻雜半導體薄膜與該上部電極之間的本質半導體薄膜(intrinsic semiconductor film)、及一設於該本質半導體薄膜與該上部電極之間的p型摻雜半導體薄膜。
  17. 如請求項第11項所述之光電池裝置，其中該基板係為一透光基板。
  18. 如請求項第11項所述之光電池裝置，其中該至少一半導體層係在該第一分隔間隙中延伸至該基板。
  19. 如請求項第11項所述之光電池裝置，其中該上部電極係透過該下部電極中之該第二分隔間隙與該導電透光層耦接，並將該第一光電池組中之部分該上部電極與該第二光電池組中之部分該下部電極電性連接。
  20. 如請求項第11項所述之光電池裝置，其中該沉積軸及該橫向軸係互相垂直。
  21. 一種光電池裝置之製造方法，該光電池裝置包含複數第一及第二光電池組，該方法包括下列步驟：提供一基板，於該基板上沿著該光電池裝置之一沉積軸提供一導電之下部電極，該下部電極包含一導電透光層；將一第一雷射光穿過該基板，在該下部電極上蝕刻出一第一分隔間隙，該第一分隔間隙係沿著一橫向軸延伸，使該等第一及第二光電池組中之該下部電極被部分分割；於該下部電極上沿著該沉積軸設置至少一半導體層；將一第二雷射光穿過該基板，在該下部電極及該至少一半導體層上蝕刻出一第二分隔間隙，該第二分隔間隙係沿著該橫向軸延伸，使該等第一及第二光電池組中之該至少一半導體層被部分分割；以及於該至少一半導體層上沿著該沉積軸設置一導電透光之上部電極(conductive light transmissive upper electrode)，該至少一半導體層在該上部電極與該下部電極之間將入射光轉換成一導電電流。
  22. 如請求項第21項所述之製造方法，其中該第一分隔間隙係從該基板上沿著該沉積軸穿過該下部電極延伸至該至少一半導體層之一沉積表面，其中該至少一半導體層設於該下部電極之該沉積表面上。
  23. 如請求項第21項所述之製造方法，其中該第二分隔間隙係沿著該沉積軸部分延伸，穿過該下部電極及該至少一半導體層，從該下部電極之該導電透光層延伸至該至少一半導體層上之一沉積表面，其中該上部電極係設於該至少一半導體層之該沉積表面上。
  24. 如請求項第21項所述之製造方法，更包括將一第三雷射光穿過該基板以在該上部電極上蝕刻出一第三分隔間隙，該第三分隔間隙係沿著該橫向軸延伸，以將該等第一及第二光電池組中之該上部電極部分分割。
  25. 如請求項第24項所述之製造方法，其中該第三分隔間隙沿著該沉積軸部分延伸穿過該下部電極，及穿過該至少一半導體層與該上部電極，從該下部電極之該透光層延伸至該上部電極之一上表面。
  26. 如請求項第21項所述之製造方法，其中該下部電極之該透光層係沿著該橫向軸延伸，穿過該第二分隔間隙，以在該等第一及第二光電池組之間透過該第二分隔間隙提供一導電路徑。
  27. 如請求項第21項所述之製造方法，其中該該上部電極在該第二分隔間隙中沿著該沉積軸延伸至該下部電極之該透光層，使該第一光電池組的部分該上部電極與該第二光電池組的部分該下部電極電性連接。
  28. 如請求項第21項所述之製造方法，其中該該下部電極之設置包括將一導電反射層沿著該沉積軸設於該透光層上，且該透光層係沿著該沉積軸設於該基板與該導電反射層之間。
  29. 如請求項第21項所述之製造方法，其中該至少一半導體層之設置包括將一n型半導體薄膜沿著該沉積軸設在該下部電極上，將一本質半導體薄膜沿著該沉積軸設在該n型半導體薄膜上，將一p型半導體薄膜沿著該沉積軸設在該本質半導體薄膜上。
  30. 如請求項第21項所述之製造方法，其中該基板為透光基板。
  31. 如請求項第21項所述之製造方法，其中該至少一半導體層之設置包括將該至少一半導體層設在該基板上的該第一分隔間隙中。
  32. 如請求項第21項所述之製造方法，其中該上部電極之設置包括將該上部電極設在該下部電極之該透光層上，該第二分隔間隙中。
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