TWI393265B - 薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法 - Google Patents

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Description

薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法
本發明係有關一種薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，特別是有關於一種以雷射方式沿著缺陷之外緣形成隔離溝之缺陷隔離方法。
在習知技藝中，一般薄膜太陽能電池至少由透明基板(transparent substrate)、前電極層(front electrode layer)、光吸收層(absorber layer)與背電極層(back electrode layer)依序堆疊形成，通常在製作薄膜太陽能電池的過程中，藉由上述膜層之沈積與雷射切割，便形成了複數個單一區塊(unit cell)所串聯之薄膜太陽能電池。當進行膜層之雷射切割時，由於雷射切割的不完整導致缺陷的發生，使得薄膜太陽能電池發生電流短路的現象，進而降低薄膜太陽能電池的整體發電效率。為克服以上的問題，如先前技術之日本公開專利－特開平8－37317提供一種薄膜太陽能電池之短路缺陷的偵測且移除之方法，藉由一紅外線熱像量測(thermal image measurement)方式以確定缺陷在背電極層的位置，再以脈衝雷射光(pulse laser)根據缺陷的位置以移除之。
但是上述先前技術對於薄膜太陽能電池之缺陷移除而言，仍存在有改善的空間。換言之，上述先前技術基本上係針對背電極層具有短路缺陷之薄膜太陽能電池進行缺陷移除，然而實務上缺陷之位置不止發生在薄膜太陽能電池的背電極層，同時缺陷的種類也不一定是指電流短路，在製作薄膜太陽能電池之過程，光吸收層與前電極層皆可能發生不同型態之缺陷，故上述先前技術對於解決薄膜太陽能電池的缺陷移除仍然有其限制。因此，如何提供一種比先前技術更有效之解決薄膜太陽能電池缺陷的問題，實是產業急需解決的課題。
為解決先前技術之缺失，本發明提供一種薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，係藉由一雷射隔離方式以形成缺陷之隔離，此薄膜太陽能電池至少由基板、 前電極層、光吸收層與背電極層依序堆疊形成，而此缺陷隔離方法包含有步驟：檢測此薄膜太陽能電池之至少一缺陷，以取得缺陷之位置，接著再根據此缺陷之位置而以一特定波長之雷射脈波沿著此缺陷之外緣形成至少一個隔離溝，而此隔離溝具有一封閉曲線，經由隔離溝之形成以修補此薄膜太陽能電池之缺陷，進而提升此薄膜太陽能電池之整體發電效益。
因此，本發明之主要目的在於提供一種薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，藉由紫外光、綠光與紅外光等其中之一雷射脈波以隔離薄膜太陽能電池之缺陷在背電極層而形成修復者。
本發明之次要目的在於提供一種薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，藉由綠光與紅外光等其中之一雷射脈波以隔離薄膜太陽能電池之缺陷在光吸收層而形成修復者。
本發明之再一目的在於提供一種薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，藉由紅外光之雷射脈波以隔離薄膜太陽能電池之缺陷在光吸收層而形成修復者。
由於本發明係揭露一種薄膜太陽能電池，其中所利用的太陽光電轉換原理，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之結構示意，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，盍先敘明。
請參考第1A至1B圖，係根據本發明提出之第一較佳實施例，為一種薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中第1A圖為一缺陷隔離設備之前視圖，而第1B圖為一具有缺陷之薄膜太陽能電池之俯視圖。首先將具有缺陷15之薄膜太陽能電池10置於一檢測裝置20之承載台22，接著將檢測裝置20分別與待測之薄膜太陽能電池10的正負電極相連接，藉由檢測裝置20將其所發射之電激發光(EL)或紅外線(IR)打到薄膜太陽能電池10可據此檢測出缺陷15在薄膜太陽能電池10的實際位置，接著檢測裝置20將缺陷15的實際位置傳回至雷射裝置24，此時雷射裝置24以一特定波長的雷射光沿著缺陷15的外緣刻劃出至少一個具 有封閉曲線之隔離溝16，據此可有效隔離或修補薄膜太陽能電池10的缺陷15，進而提升薄膜太陽能電池之整體發電效益。其中，薄膜太陽能電池10，如第2圖所示，包含有堆疊形成之基板11、前電極層12、光吸收層13與背電極層14。
請再參考第2圖，係根據本發明提出之第二較佳實施例，為一種缺陷在背電極層之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中第2圖為一薄膜太陽能電池10之缺陷15已被隔離之剖面側視圖。當缺陷15之位置落在背電極層14時，則藉由雷射裝置24選定紫外光、綠光與紅外光等其中之一雷射光以部份移除背電極層14而形成隔離溝16，使得薄膜太陽能電池10之缺陷15被隔離出來。同樣地，當缺陷15之位置落在背電極層14時，亦可藉由綠光與紅外光等其中之一者雷射光以移除背電極層14與光吸收層13而形成隔離溝16。同樣地，亦可藉由雷射裝置24選用紫外光、綠光與紅外光等其中之一雷射脈波沿著以缺陷15為中心之封閉曲線移除背電極層14時，可在背電極層14上形成具有封閉曲線之隔離溝16，進而使得薄膜太陽能電池10之缺陷15被隔離出來。
在上述第二較佳實施例，當雷射裝置24選用綠光或紅外光之雷射脈波沿著以缺陷15為中心之封閉曲線進行缺陷隔離時，可進一歩同時移除背電極層14與光吸收層13而形成具有封閉曲線之隔離溝16，其中隔離溝16在背電極層14之槽寬大於在光吸收層13之槽寬；或者選用紅外光之雷射脈波沿著以缺陷15為中心之封閉曲線進行缺陷隔離時，可進一歩同時移除背電極層14、光吸收層13與前電極層12而形成具有封閉曲線之隔離溝16，其中隔離溝16在背電極層14與光吸收層13之槽寬大於在前電極層12之槽寬。不論在本實施例中之任一種方式，皆可使薄膜太陽能電池10之缺陷15被隔離出來。
請參考第3A至3B圖，係根據本發明提出之第三較佳實施例，為一種缺陷在光吸收層之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中第3A圖為一薄膜太陽能電池10之缺陷15已被隔離之剖面側視圖，第3B圖為一薄膜太陽能電池10之缺陷15已被隔離之另一剖面側視圖。當雷射裝置24選用紅外光之雷射脈波沿著以缺陷15為中心之封閉曲線進行缺陷隔離時，可進一歩同時移除背電極層14、 光吸收層13與前電極層12而形成具有封閉曲線之隔離溝16，其中隔離溝16在背電極層14之槽寬大於在光吸收層13與前電極層12之槽寬(如第3A圖所示)，或者隔離溝16在背電極層14與光吸收層13之槽寬大於在前電極層12之槽寬(如第3B圖所示)。
在上述第三較佳實施例，當雷射裝置24選用綠光或紅外光之雷射脈波沿著以缺陷15為中心之封閉曲線進行缺陷隔離時，可進一歩同時移除背電極層14與光吸收層13而形成具有封閉曲線之隔離溝16，其中隔離溝16在背電極層14之槽寬大於在光吸收層13之槽寬。此外當雷射裝置24選用紫外光、綠光與紅外光等其中之一雷射脈波沿著以缺陷15為中心之封閉曲線移除背電極層14時，可在背電極層14上形成具有封閉曲線之隔離溝16，進而使得薄膜太陽能電池10之缺陷15被隔離出來。此外不論上述任一種方式，皆可使薄膜太陽能電池10之缺陷15被隔離出來。
請參考第4A至4B圖，係根據本發明提出之第四較佳實施例，為一種缺陷在前電極層之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中第4A圖為一薄膜太陽能電池10之缺陷15已被隔離之剖面側視圖，而第4B圖為一薄膜太陽能電池10之缺陷15已被隔離之另一剖面側視圖。當雷射裝置24選用紅外光之雷射脈波沿著以缺陷15為中心之封閉曲線進行缺陷隔離時，可進一歩同時移除背電極層14、光吸收層13與前電極層12而形成具有封閉曲線之隔離溝16，其中隔離溝16在背電極層14之槽寬大於在光吸收層13與前電極層12之槽寬(如第4A圖所示)，或者隔離溝16在背電極層14與光吸收層13之槽寬大於在前電極層12之槽寬(如第4B圖所示)。
在上述第四較佳實施例，當雷射裝置24選用綠光或紅外光之雷射脈波沿著以缺陷15為中心之封閉曲線進行缺陷隔離時，可進一歩同時移除背電極層14與光吸收層13而形成具有封閉曲線之隔離溝16，其中隔離溝16在背電極層14之槽寬大於在光吸收層13之槽寬。此外當雷射裝置24選用紫外光、綠光與紅外光等其中之一雷射脈波沿著以缺陷15為中心之封閉曲線移除背電極層14 時，可在背電極層14上形成具有封閉曲線之隔離溝16，進而使得薄膜太陽能電池10之缺陷15被隔離出來。此外不論上述任一種方式，皆可使薄膜太陽能電池10之缺陷15被隔離出來。
在上述第一、第二、第三或第四較佳實施例中，所有隔離溝的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間，同時隔離溝具有的封閉曲線可以是矩形、三角形、多邊形、圓形、橢圓形或島形等任一構型。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之權利範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。
10‧‧‧薄膜太陽能電池
11‧‧‧基板
12‧‧‧前電極層
13‧‧‧光吸收層
14‧‧‧背電極層
15‧‧‧缺陷
16‧‧‧隔離溝
20‧‧‧檢測裝置
22‧‧‧承載台
24‧‧‧雷射裝置
第1A圖為一側視示意圖，係根據本發明之第一較佳實施例，為一種缺陷隔離設備。
第1B圖為一俯視示意圖，係根據上述第一較佳實施例，為具有缺陷之薄膜太陽能電池之俯視圖。
第2圖為一剖面示意圖，係根據本發明之第二較佳實施例，為一種薄膜太陽能電池之缺陷已被隔離之剖面結構。
第3A圖為一剖面示意圖，係根據第三較佳實施例，為一種薄膜太陽能電池之缺陷已被隔離之剖面結構。
第3B圖為一剖面示意圖，係根據上述第三較佳實施例，為上述薄膜太陽能電池之缺陷已被隔離之另一剖面結構。
第4A圖為一剖面示意圖，係根據第四較佳實施例，為薄膜太陽能電池之缺陷已被隔離之剖面結構。
第4B圖為一剖面示意圖，係根據上述第四較佳實施例，為上述薄膜太陽能電池之缺陷已被隔離之另一剖面結構。
薄膜太陽能電池‧‧‧10
缺陷‧‧‧15
檢測裝置‧‧‧20
承載台‧‧‧22
雷射裝置‧‧‧24

Claims (27)

  1. 一種薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，該薄膜太陽能電池係由多個單一區塊所形成，且該薄膜太陽能電池包含有堆疊形成之基板、前電極層、光吸收層與背電極層，而該薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法包含有：檢測該薄膜太陽能電池之至少一缺陷，以取得該缺陷之位置；及根據該缺陷之位置而以一雷射方式沿著該缺陷之外緣形成至少一個隔離溝，且該隔離溝具有一封閉曲線；其中該缺陷之位置落在該背電極層時，該隔離溝係藉由綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該背電極層與該光吸收層而形成。
  2. 依據申請專利範圍第1項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝係藉由紅外光雷射光移除該背電極層、該光吸收層與該前電極層而形成。
  3. 依據申請專利範圍第2項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，更進一步藉由紫外光、綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該隔離溝之該背電極層，使得該隔離溝在該背電極層之槽寬大於該隔離溝在該光吸收層之槽寬。
  4. 依據申請專利範圍第3項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，更進一步藉由綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該隔離溝之該光吸收層，使得該隔離溝在該背電極層與該光吸收層之槽寬大於該隔離溝在該前電極層之槽寬。
  5. 依據申請專利範圍第2項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，更進一步藉由綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該隔離溝之該背電極層與該光吸收層，使得該隔離溝在該背電極層與該光吸收層之槽寬大於該隔離溝在該前電極層之槽寬。
  6. 依據申請專利範圍第1至5項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝在該背電極層的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間。
  7. 依據申請專利範圍第1至5項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝在該光吸收層的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間。
  8. 依據申請專利範圍第1至5項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝在該前電極層的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間。
  9. 依據申請專利範圍第1至5項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝之該封閉曲線的構型係一選自於由矩形、三角形、圓形、橢圓形及島形所構成的群組之構型。
  10. 一種薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，該薄膜太陽能電池係由多個單一區塊所形成，且該薄膜太陽能電池包含有堆疊形成之基板、前電極層、光吸收層與背電極層，而該薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法包含有：檢測該薄膜太陽能電池之至少一缺陷，以取得該缺陷之位置；及根據該缺陷之位置而以一雷射方式沿著該缺陷之外緣形成至少一個隔離溝，且該隔離溝具有一封閉曲線；其中該缺陷之位置落在該光吸收層時，該隔離溝係藉由綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該背電極層而形成。
  11. 依據申請專利範圍第10項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝係藉由綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該背電極層與該光吸收層而形成。
  12. 依據申請專利範圍第10項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝係藉由紅外光雷射光移除該背電極層、該光吸收層與該前電極層而形成。
  13. 依據申請專利範圍第12項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，更進一步藉由紫外光、綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該隔離溝之該背電極層，使得該隔離溝在該背電極層之槽寬大於該隔離溝在該光吸收層之槽寬。
  14. 依據申請專利範圍第13項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，更進一步藉由綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該隔離溝之該光吸收層，使得該隔離溝在該背電極層與該光吸收層之槽寬大於該隔離溝在該前電極層之槽寬。
  15. 依據申請專利範圍第12項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，更進一步藉由綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該隔離溝之該背電極層與該光吸收層，使得該隔離溝在該背電極層與該光吸收層之槽寬大於該隔離溝在該前電極層之槽寬。
  16. 依據申請專利範圍第10至15項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝在該背電極層的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間。
  17. 依據申請專利範圍第10至15項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝在該光吸收層的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間。
  18. 依據申請專利範圍第10至15項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝在該前電極層的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間。
  19. 依據申請專利範圍第10至15項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝之該封閉曲線的構型係選自於一由矩形、三角形、圓形、橢圓形及島形所構成的群組之構型。
  20. 一種薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，該薄膜太陽能電池係由多個單一區塊所形成，且該薄膜太陽能電池包含有堆疊形成之基板、前電極層、光吸收層與背電極層，而該薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法包含有：檢測該薄膜太陽能電池之至少一缺陷，以取得該缺陷之位置；及根據該缺陷之位置而以一雷射方式沿著該缺陷之外緣形成至少一個隔離溝，且該隔離溝具有一封閉曲線；其中該缺陷之位置落在該前電極層時，該隔離溝係藉由紅外光雷射光移除該背電極層、該光吸收層與該前電極層而形成。
  21. 依據申請專利範圍第20項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，更進一步藉由紫外光、綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該隔離溝之該背電極層，使得該隔離溝在該背電極層之槽寬大於該隔離溝在該光吸收層之槽寬。
  22. 依據申請專利範圍第21項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，更進一步藉由綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該隔離溝之光吸收層，使得該隔離溝在該背電極層與該光吸收層之槽寬大於該隔離溝在該前電極層之槽寬。
  23. 依據申請專利範圍第20項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，更進一步藉由綠光與紅外光其中之一的雷射光移除該隔離溝之該背電極層與該光吸收層，使得該隔離溝在該背電極層與該光吸收層之槽寬大於該隔離溝在該前電極層 之槽寬。
  24. 依據申請專利範圍第20至23項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝在該背電極層的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間。
  25. 依據申請專利範圍第20至23項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝在該光吸收層的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間。
  26. 依據申請專利範圍第20至23項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝在該前電極層的溝寬係介於0.001微米與100000微米之間。
  27. 依據申請專利範圍第20至23項其中任一項之薄膜太陽能電池之缺陷隔離方法，其中該隔離溝之該封閉曲線的構型係一選自於由矩形、三角形、圓形、橢圓形及島形所構成的群組的構型。
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