TWI426615B - 薄膜型太陽能電池及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種薄膜型太陽能電池，特別是關於一種具有複數個串列相連的單元電池的薄膜型太陽能電池。
通常，具有半導體特性之太陽能電池可將光能轉化為電能。
下面，將對習知技術中太陽能電池之結構與原理進行簡單的描述。太陽能電池通常在PN接面結構中形成，在PN接面結構中，正極半導體(P型半導體)與負極半導體(N型半導體)形成接面。當太陽光線射入具有PN接面結構之太陽能電池上時，太陽光線之能量可於此半導體中產生電洞(＋)與電子(-)。同時，透過PN接面中所形成之電場的作用，電洞(＋)可向P型半導體漂移，而電子(-)可向N型半導體漂移，進而隨著電位的形成便可產生電能。
大體上，太陽能電池可分為：晶圓型太陽能電池與薄膜型太陽能電池。
其中，晶圓型太陽能電池係使用由半導體材料，如矽所製成之晶圓形成。而薄膜型太陽能電池係透過於玻璃基板上形成薄膜型半導體來製成。
就效能而論，晶圓型太陽能電池優於薄膜型太陽能電池。但是，對於晶圓型太陽能電池而言，由於在其製造進程中存在困難，所以這種晶圓型太陽能電池難以具有較薄的厚度。此外，由於這種晶圓型太陽能電池使用了價格昂貴的半導體基板，因此增加了其製造成本。
儘管薄膜型太陽能電池在效能上低於晶圓型太陽能電池，但薄膜型太陽能電池具有例如可實現較薄的外形以及使用價格低廉的材料等優點。因此，薄膜型太陽能電池更適於進行大量生產。
其中，薄膜型太陽能電池之製造方法依序包含有下列步驟：於玻璃基板上形成前置電極；於此前置電極上形成半導體層；以及於此半導體層上形成後置電極。在此狀況下，由於此前置電極相應於太陽光線之入射面，所以此前置電極係由透明導電材料，如氧化鋅(ZnO)製成。但是對於尺寸較大的基板而言，由於透明導電材層具有較大的電阻，因此增加了功率損耗。
因此，人們已找到可使功率損耗達到最小化的方法，其中可將薄膜型太陽能電池分隔成複數個串列相連的單元電池。進而，這種方法能夠最大化地減小因透明導電材料之電阻而引起的功率損耗。
下面，將結合「第1A圖」至「第1F圖」對習知技術之具有複數個相串聯的單元電池之薄膜型太陽能電池的製造方法進行描述。
「第1A圖」至「第1F圖」為用於對具有複數個相串聯的單元電池之薄膜型太陽能電池的習知技術之製造方法進行說明的剖面圖。
首先，如「第1A圖」所示，可於基板10上形成前置電極層12a，其中此前置電極層12a係由透明導電材料，如氧化鋅製成。
如「第1B圖」所示，而後可透過雷射雕繪法對前置電極層12a進行型樣加工，藉以形成複數個前置電極12。
如「第1C圖」所示，進而可於基板10之整體表面上形成半導體層14a。此半導體層14a係由半導體材料，例如矽製成。半導體層14a係形成於正本負(PIN)結構中，此正本負(PIN)結構依序沈積有P型半導體層、本質半導體層及N型半導體層。
如「第1D圖」所示，可透過用雷射雕繪法對此半導體層14a進行型樣加工，藉以形成複數個半導體層14。
如「第1E圖」所示，可於基板10之整體表面上形成後置電極層20a。
如「第1F圖」所示，可透過型樣加工後置電極層20a，藉以形成複數個後置電極20。當型樣加工後置電極層20a時，位於後置電極層20a下方的半導體層14將透過雷射雕繪法與後置電極層20a一同被型樣加工。
但是，上述習知技術之薄膜型太陽能電池之製造方法中存在如下缺陷。
首先，上述習知技術之方法由於總共需要三個型樣加工步驟，即，用於前置電極層12a的型樣加工步驟(如「第1B圖」所示)，用於半導體層14a的型樣加工步驟(如「第1D圖」所示)，以及用於後置電極層20a的型樣加工步驟(如「第1F圖」所示)，因而比較複雜。
並且，上述三個型樣加工步驟係透過雷射雕繪法得以進行。而在雷射雕繪法中，留存於基板中的殘餘物會污染基板。因此，需要另外進行清潔製程藉以防止基板被污染。但是，這種額外的清潔製程會使整體製程變得複雜並降低產量。
因此，鑒於以上的問題，本發明之一目的在於提供一種薄膜型太陽能電池及其製造方法。
本發明之一目的在於提供一種薄膜型太陽能電池及其製造方法，係能夠透過縮短型樣加工製程而得到簡化的製程。
本發明之另一目的在於提供一種薄膜型太陽能電池及其製造方法，係能夠透過減少執行雷射雕繪製程的次數來使基板被污染的可能性最小化，並且由於不需要清潔製程因而能夠提高產量。
為了獲得本發明的這些優點及其它優點且依照本發明之目的，現對本發明作具體化和概括性地描述，本發明所提供之一種薄膜型太陽能電池之製造方法，係包含：以固定之間隔於基板上形成複數個前置電極層；在基板的整個表面之上形成半導體層；同時在半導體層中形成接觸部分與分隔部分；以及形成複數個後置電極，後置電極之間透過插入分隔部分而具有固定的間隔，其中後置電極係透過接觸部分與前置電極相連接。
同時在半導體層中形成接觸部分與分隔部分之步驟包含形成開放部分，其中開放部分的一部分用作接觸部分，而開放部分的剩餘部分用作分隔部分，並且接觸部分係與分隔部分相接觸。
同時在半導體層中形成接觸部分與分隔部分之步驟還包含從分隔部分以預定之間隔形成接觸部分。
並且上述方法還包含在半導體層上形成透明導電層，其中透明導電層係與半導體層之型樣相同。
本發明之另一方面在於提供一種薄膜型太陽能電池之製造方法，係包含：於基板上形成前置電極層；於此前置電極層上形成半導體層；透過移除半導體層之預定部分所形成的接觸部分曝露位於半導體層之下方的前置電極層；透過於其間插入分隔部分而形成具有固定間隔的複數個前置電極與半導體層，其中分隔部分係透過從前置電極層與半導體層移除預定部分而得以形成；於半導體層上形成後置電極；以及形成連接線，藉以將透過接觸部分曝露出的前置電極電性連接於相鄰的後置電極。
此外，上述方法包含於透過接觸部分曝露出的前置電極之局部之上形成絕緣層，其中連接線從透過接觸部分曝露出的前置電極之上表面開始經由絕緣層之上表面一直延伸到相鄰的後置電極。
為了減少覆蓋連接線之步驟，上述方法還包含於連接線與曝露出的前置電極之間形成導電元件。
並且，上述方法還包含於前置電極與半導體層之間形成輔助電極。
並且，上述方法還包含於半導體層與後置電極之間形成透明導電層，其中透明導電層係與半導體層之型樣相同。
形成接觸部分與分隔部分之步驟係於在半導體層上形成後置電極之步驟之後進行。
本發明之另一方面在於提供一種薄膜型太陽能電池，係包含：複數個前置電極，係以固定之間隔形成於基板上；半導體層，係透過在之間插入接觸部分及分隔部分而以固定之間隔形成於前置電極之上；以及複數個後置電極，後置電極之間透過插入分隔部分而具有固定之間隔，並且後置電極係透過接觸部分與前置電極相連。
同時，半導體層包含開放部分，其中開放部分的一部分用作接觸部分，而開放部分的剩餘部分用作分隔部分，並且接觸部分係與分隔部分相接觸。
同時，係從分隔部分以預定之間隔形成接觸部分。
此外，上述薄膜型太陽能電池還包含位於半導體層上的透明導電層，其中透明導電層係與半導體層之型樣相同。
本發明之另一方面還在於提供一種薄膜型太陽能電池，係包含：複數個前置電極，係位於基板之上並透過於之間插入分隔部分而具有固定之間隔，藉以分隔單元電池；複數個半導體層，係位於前置電極之上並透過於之間插入分隔部分而具有固定之間隔；複數個後置電極，係位於半導體層之上並透過於之間插入分隔部分而具有固定之間隔；以及連接線，係用以將前置電極與相鄰的後置電極電性連接；其中，係透過形成於半導體層之一側的接觸部分曝露出位於半導體層之下方的前置電極，並且連接線係將所曝露出的前置電極與相鄰的後置電極電性連接。
同時，透過接觸部分所曝露出的前置電極之局部之上形成有絕緣層，並且連接線從透過接觸部分曝露出的前置電極之上表面開始經由絕緣層之上表面一直延伸到相鄰的後置電極。
此外，為了減少覆蓋連接線之步驟，上述薄膜型太陽能電池還包含位於連接線與曝露出的前置電極之間的導電元件。
並且，於前置電極與半導體層之間還另外形成有輔助電極，並且此輔助電極係延伸至接觸部分。
並且，上述薄膜型太陽能電池還包含：第一匯流排線，係與後置電極中的最外層之後置電極相連，以及第二匯流排線，係與透過接觸部分曝露出的前置電極中的最外層之前置電極相連，藉以與外部電路相連接。
並且，半導體層與後置電極之間還另外形成有透明導電層，其中透明導電層係與半導體層之型樣相同。
本發明之一種薄膜型太陽能電池及其製造方法具有如下優點。
在本發明之一種薄膜型太陽能電池之製造方法中，雷射雕繪製程係進行兩次或者更少。因此，與習知技術相比，本發明之薄膜型太陽能電池之製造方法能夠使製程簡化，並且能夠透過減少雷射雕繪製程之次數而避免基板被污染。此外，由於其無需清潔製程因此能夠提高產量。
對於透過雷射雕繪製程同時形成接觸部分與分隔部分之製程來說，從一個雷射振盪器發出的雷射光束可被劃分成沿不同方向的雷射光束，或者可以透過改變光束剖面而具有複數個束斑，藉以透過減少執行雷射雕繪製程之次數而同時形成接觸部分與分隔部分。
為了解決覆蓋連接線之步驟的問題，可於連接線與透過接觸部分曝露出的前置電極之間另外形成導電元件。
如果在前置電極上形成輔助電極，則其能夠使由前置電極之電阻所導致的功率損耗最小化。
現在，將結合附圖對本發明之較佳實施例進行詳細描述。其中，在這些圖式部分中所使用的相同的參考標號代表相同或同類部件。
以下，將結合附圖對本發明之薄膜型太陽能電池及其製造方法進行描述。
第一實施例
「第2A圖」至「第2F圖」為用於對本發明第一實施例之薄膜型太陽能電池之製造方法進行說明的剖面圖。
首先，如「第2A圖」所示，前置電極層120a係形成於基板100之上。基板100可由玻璃或透明塑料製成。前置電極層120a可透過對透明導電材料，如：氧化鋅、氧化鋅：硼、氧化鋅：鋁、二氧化錫、二氧化錫：氟或氧化錫銦(ITO，Indium Tin Oxide)進行濺鍍處理或有機金屬化學氣相沈積(MOCVD，Metal Organic Chemical Vapor Deposition)處理而形成。
前置電極層120a係對應於太陽光線入射面。如此，對於前置電極層120a來說以最小的損耗將太陽光線傳送到太陽能電池之內部是很重要的。因此，可對前置電極層120a額外進行一紋理化處理。透過採用光刻法之蝕刻製程、採用化學溶液之非等向蝕刻製程或機械雕繪製程，此紋理化處理可使材料層之表面成為粗糙的表面，即，具有紋理結構。由於對此前置電極層120a進行了紋理化處理，所以太陽光線之分散作用可降低太陽能電池之上的太陽光線之反射率並提高此太陽能電池之太陽光線吸收率，進而提高了太陽能電池之效能。
接下來，如「第2B圖」所示，可透過型樣加工前置電極層120a進而以固定之間隔形成複數個前置電極120。同時，前置電極層120a係透過雷射雕繪製程得以被型樣加工。
如「第2A圖」及「第2B圖」所示，複數個前置電極120可透過執行一簡單的方法，如網板印刷法、噴墨印刷法(inkjet printing method)、凹版印刷法或微觸印刷法而直接形成於基板100之上，進而取代了對形成於基板100之整個表面上的前置電極層120a進行雷射雕繪製程。
在採用網板印刷法之狀況中，可使用擠壓方式將材料轉移至預定的實體上。而噴墨印刷法可透過使用噴墨方式將材料噴塗至預定的實體上，藉以在預定的實體上形成預定之型樣。在使用凹面印刷法之狀況中，材料被塗覆於一塊凹版之上，而後使所塗覆之材料轉移至預定的實體上，藉以於預定的實體上形成預定之型樣。而微觸印刷法可透過使用預定的模具在預定的實體上形成材料之預定型樣。
如果透過網板印刷法、噴墨印刷法、凹版印刷法或微觸印刷法形成前置電極120，則相較於雷射雕繪製程，其不必擔心基板被污染，並且也無需清潔製程來避免基板被污染。
隨後，如「第2C圖」所示，可於基板100的整個表面之上形成半導體層140a。此半導體層140a可透過電漿化學氣相沈積法以矽基半導體材料形成。
此半導體層140a可具有正本負(PIN)結構，在此正本負結構中可依序沈積P型半導體層、本質半導體層(I型半導體層)及N型半導體層。在具有正本負(PIN)結構的半導體層140a中，可透過P型半導體層與N型半導體層使I型半導體層中出現耗盡現象，進而可於此正本負結構中產生電場。進而，可使透過太陽光線所產生的電子與電洞在電場之作用下進行漂移，並使漂移的電子與電洞被收集於P型半導體層與N型半導體層中。
若採用正本負結構形成半導體層140a，則最好先於前置電極120上形成P型半導體層，而後再於其上形成I型半導體層與N型半導體層。這是因為，電洞之漂移遷移率小於電子之漂移遷移率。所以，為了使收集入射光線之效率達到最大，因而需要使P型半導體層與光線入射面相鄰。
如「第2D圖」所示，可於半導體層140a上形成透明導電層160a。此透明導電層160a係透過對透明導電材料，如氧化鋅、氧化鋅：硼、氧化鋅：鋁或銀進行濺鍍處理或有機金屬化學氣相沈積處理而形成。
雖然可以省略形成此透明導電層160a之步驟。但是，為了提高太陽能電池之效能，最好能夠形成此透明導電層160a。換言之，若形成此透明導電層160a，太陽光線可在穿過半導體層140a後，穿過此透明導電層160a。在這種狀況中，穿過此透明導電層160a之太陽光線可在不同的角度上進行散射。由此，太陽光線可在後置電極層上發生反射，進而增大太陽光線再次入射到半導體層140a上的比率。
如「第2E圖」所示，半導體層140a與透明導電層160a係可同時被型樣加工，藉以透過預定的開放部分171以固定之間隔形成複數個半導體層140與透明導電層160，其中每一開放部分171係插入於半導體層140與透明導電層160之每一沈積的型樣之間。同時，開放部分171係由接觸部分170與分隔部分172組成，其中開放部分171之一部分可用作接觸部分170，而開放部分171之剩餘部分可用作分隔部分172。也就是說，接觸部分170係與分隔部分172相接觸，並且透過組合接觸部分170與分隔部分172可形成開放部分171。
上述用以型樣加工半導體層140a與透明導電層160a之步驟可透過雷射雕繪製程得以進行。
接下來，如「第2F圖」所示，可形成複數個後置電極180同時可透過構成開放部分171之接觸部分170將後置電極180與前置電極120電性連接。也就是說，後置電極180可透過相當於一部分開放部分171的接觸部分170而與前置電極120相連接。因此，可透過將相當於開放部分171之剩餘部分的分隔部分172插入介於每一後置電極180之間的預定空間中，而以固定之間隔形成複數個後置電極180。
後置電極180可透過網板印刷法、噴墨印刷法、凹版印刷法或微觸印刷法並使用金屬材料，例如：銀、鋁、銀鉬合金、銀鎳合金或銀銅合金形成。
如「第2F圖」所示，藉由上述本發明第一實施例之方法所製造之薄膜型太陽能電池係由基板100、前置電極120、半導體層140、透明導電層160及後置電極180組成。然而，本發明之薄膜型太陽能電池之製造方法並不以「第2A圖」至「第2F圖」中所示之方法為限。
可於基板100之上以固定之間隔形成複數個前置電極120，其中每一前置電極可透過紋理化處理而具有粗糙的表面。
半導體層140之間可透過插入開放部分171而具有固定之間隔，其中開放部分171係由用於連接電極的接觸部分170與用於分隔單元電池的分隔部分172所組成。
透明導電層160係形成於半導體層140之上，其中透明導電層160與半導體層140之型樣相同。也就是說，複數個透明導電層160之間透過插入開放部分171而形成有固定之間隔。但是，透明導電層160也可被省略。
後置電極180係透過構成開放部分171之接觸部分170與前置電極120相連接。並且複數個後置電極180之間透過插入構成開放部分171之分隔部分172而形成有固定之間隔。由於接觸部分170與分隔部分172相接觸，因此於接觸部分170與分隔部分172之間不形成半導體層140與透明導電層160。
如「第2A圖」至「第2F圖」中所示，雷射雕繪製程係進行兩次或更少次。因而與習知技術相比，本發明之薄膜型太陽能電池之製造方法係可藉由減少執行雷射雕繪製程之次數而使製程簡化，並可避免基板被污染。
依照「第2F圖」中所示的製程，後置電極180係形成於相當於開放部分171之一部分的接觸部分170中，開放部分171的剩餘部分可作為分隔部分172用於分隔薄膜型太陽能電池中的單元電池。假如因製程中發生錯誤而使後置電極180形成於開放部分171的整個部分中，則太陽能電池之單元電池之間將會發生短路。也就是說，如「第3圖」之〞A〞中所示，假如後置電極180不僅形成於相當於開放部分171之一部分的接觸部分170中。並且還形成於相當於開放部分171之剩餘部分的分隔部分172之中，那麼相鄰的後置電極180將被電性連接進而會發生短路。
以下，將描述本發明第二實施例之薄膜型太陽能電池之製造方法，此方法能夠防止於單元電池之間發生短路。
第二實施例
「第4A圖」至「第4F圖」為用於對本發明第二實施例之薄膜型太陽能電池之製造方法進行說明的剖面圖。只要可能的話，在「第4A圖」至「第4F圖」中所有使用的與前述實施例相同之參考標號係代表相同或同類部件，並且將省略對相同或同類部件之詳細描述。
首先，如「第4A圖」所示，係於基板100之上形成前置電極層120a。
接下來，如「第4B圖」所示，係透過型樣加工前置電極層120a而形成具有固定間隔的複數個前置電極120。此用於型樣加工前置電極層120a之步驟可透過使用雷射光束得以進行。
如「第4C圖」所示，係於基板100之整個表面上形成半導體層140a。
如「第4D圖」所示，係於半導體層140a上形成透明導電層160a。此形成透明導電層160a之步驟也可被省略。
接下來，如「第4E圖」所示，係可同時對半導體層140a與透明導電層160a進行型樣加工，藉以形成由半導體層140與透明導電層160所組成的複數個沈積型樣，複數個沈積型樣之間透過插入預定的接觸部分170與分隔部分172而具有固定之間隔。同時，接觸部分170係與分隔部分172之間係具有預定之間隔。
半導體層140a與透明導電層160a可透過雷射雕繪製程進行型樣加工。
如「第5圖」至「第7圖」所示，在本發明第二實施例之薄膜型太陽能電池之製造方法中，接觸部分170與分隔部分172可透過一個雷射光束輻射製程而形成。
「第5圖」為本發明一實施例之雷射雕繪設備的示意圖。
如「第5圖」所示，本發明一實施例之雷射雕繪設備係配置有雷射振盪器300、第一反射鏡410、第二反射鏡430、第一透鏡510及第二透鏡530。當雷射光束從雷射振盪器300中發出時，所發出的雷射光束將入射到第一反射鏡410上。較佳地來說，僅有一半的入射雷射光束可通過第一反射鏡410，而另一半入射雷射光束將在第一反射鏡410上被反射。因此，通過第一反射鏡410之雷射光束將施加至一目標對象，且在第一反射鏡410上被反射的雷射光束將藉由第二反射鏡430通過第二透鏡530施加至目標對象。同時，第二反射鏡430將全部地反射入射雷射光束。
最終，從一個雷射振盪器300發出的雷射光束將被劃分成沿著兩個不同方向的兩條雷射光束，即，沿著兩個不同方向的兩條雷射光束能夠同時形成接觸部分170與分隔部分172。
「第6圖」為本發明另一實施例之雷射雕繪設備的示意圖。如「第6圖」所示，本發明另一實施例之雷射雕繪設備係配置有雷射振盪器300、第一反射鏡410、第二反射鏡430、第三反射鏡413、第四反射鏡416、第五反射鏡433、第六反射鏡436、第一透鏡513、第二透鏡516、第三透鏡533及第四透鏡536。
「第6圖」所示之雷射雕繪設備係設計成可將從一個雷射振盪器300發出的雷射光束劃分成沿著四個不同方向的四條雷射光束。
在「第5圖」所示的雷射雕繪設備之狀況中，從一個雷射振盪器300發出的雷射光束將被劃分成沿著兩個不同方向的兩條雷射光束，因而其能夠在「第4E圖」所示的製程中同時為一個單元電池形成接觸部分170與分隔部分172。而在「第6圖」所示的雷射雕繪設備之狀況中，從一個雷射振盪器300發出的雷射光束將被劃分成沿著四個不同方向的四條雷射光束，因而其能夠在「第4E圖」所示的製程中同時為兩個單元電池形成接觸部分170與分隔部分172。
在「第6圖」所示的雷射雕繪設備中，當雷射光束從雷射振盪器300中發出時，所發出的雷射光束將入射到第一反射鏡410上。同時，一部分入射雷射光束將通過第一反射鏡410，較佳地來說，有一半的入射雷射光束可通過第一反射鏡410入射到第三反射鏡413之上。並且，第一反射鏡410可向著第二反射鏡430反射另一半的入射雷射光束。
隨後，一部分雷射光束將入射到第三反射鏡413上，較佳地來說，有一半的雷射光束可通過第三反射鏡413入射到第三反射鏡413上，並且另一半雷射光束將在第三反射鏡413上被反射。因此，通過第三反射鏡413之雷射光束將藉由第一透鏡513施加至目標對象，且在第三反射鏡413上被反射的雷射光束將藉由第四反射鏡416通過第二透鏡516施加到目標對象。同時，第四反射鏡416將全部地反射入射雷射光束。
第二反射鏡430將向著第五反射鏡433全部地反射入射雷射光束。隨後，一部分雷射光束將入射到第五反射鏡433上。較佳地來說，有一半的雷射光束可通過第五反射鏡433入射到第五反射鏡433上，並且另一半雷射光束將在第五反射鏡433上被反射。因此，通過第五反射鏡433之雷射光束將藉由第三透鏡533施加至目標對象，且在第五反射鏡433上被反射的雷射光束將藉由第六反射鏡436通過第四透鏡536施加到目標對象。同時，第六反射鏡436將全部地反射入射雷射光束。
「第7A圖」為本發明另一實施例之雷射雕繪設備的示意圖，以及「第7B圖」為「第7A圖」之雷射雕繪設備所發出的雷射光束之剖面圖。
如「第7A圖」所示，本發明之雷射雕繪設備係配置有雷射振盪器300、光束成形器400及透鏡500。
如「第7A圖」及「第7B圖」所示，當雷射光束從雷射振盪器300中發出時，所發出的雷射光束將通過光束成形器400，藉以改變雷射光束之剖面形狀，也就是說，通過光束成形器400之雷射光束將具有兩個束斑。因此，具有兩個束斑的雷射光束可與沿著兩個不同方向的兩條雷射光束具有相同的作用，即可使接觸部分170與分隔部分172能夠同時得以形成。
如「第4F圖」所示，複數個後置電極180之間透過插入分隔部分172而具有固定之間隔，其中後置電極180係透過接觸部分170與前置電極120電性連接。
由於接觸部分170與分隔部分172之間形成有預定之間隔，因此在形成後置電極180之製程中，用於形成後置電極180之材料不會流入分隔部分172中，因而其能夠防止於「第3圖」所示的單元電池之間發生短路。
如「第4F圖」所示，本發明第二實施例之薄膜型太陽能電池包含：基板100、前置電極120、半導體層140、透明導電層160及後置電極180。然而，本發明之薄膜型太陽能電池之製造方法並不以「第4A圖」至「第4F圖」中所示之方法為限。
可於基板100之上以固定之間隔形成複數個前置電極120。
半導體層140之間可透過用於連接電極的接觸部分170及用以分隔單元電池的分隔部分172而具有固定之間隔。其中，接觸部分170與分隔部分172之間係形成有預定之間隔。
透明導電層160係形成於半導體層140之上，其中透明導電層160與半導體層140之型樣相同。也就是說，複數個透明導電層160之間透過用於連接電極的接觸部分170及用以分隔單元電池的分隔部分172可形成有固定之間隔。但是，透明導電層160也可被省略。
複數個後置電極180之間透過插入分隔部分172而形成有固定之間隔，其中後置電極180係透過接觸部分170而與前置電極120電性連接。
第三實施例
「第8A圖」至「第8E圖」為用於對本發明第三實施例之薄膜型太陽能電池之製造方法進行說明的平面圖。「第9A圖」至「第9E圖」分別為沿著「第8A圖」至「第8E圖」中之剖面線A-A所得到的剖面圖。只要可能的話，在這些附圖中所有使用的與前述實施例相同之參考標號係代表相同或同類部件，並且將省略對相同或同類部件之詳細描述。
首先，如「第8A圖」及「第9A圖」中所示，前置電極層120a係形成於基板100之上，半導體層140a係形成於前置電極層120a之上，且透明導電層160a係形成於半導體層140a之上。透明導電層160a也可被省略。
如「第8B圖」及「第9B圖」中所示，接觸部分170係透過從半導體層140a與透明導電層160a上去除預定的部分而得以形成。並且，分隔部分172係透過從前置電極層120a、半導體層140a及透明導電層160a上去除預定的部分而得以形成。
接觸部分170與分隔部分172可透過雷射雕繪製程得以形成。同時，可首先透過一個雷射雕繪製程而形成接觸部分170，然後可透過另一個雷射雕繪製程而形成分隔部分172。在另一種方法中，可首先透過第一雷射雕繪製程去除半導體層140a與透明導電層160a而形成一部分接觸部分170與分隔部分172，然後可透過第二雷射雕繪製程而完整地形成接觸部分170與分隔部分172。在另一種方法中，也可透過一個雷射雕繪製程而同時形成接觸部分170與分隔部分172。
接觸部分170係形成於半導體層140a與透明導電層160a之一側，並且係透過此接觸部分170而曝露出前置電極120。
分隔部分172係形成於前置電極層120a、半導體層140a及透明導電層160a之預定部分中，並且係透過此分隔部分172而曝露出基板100，藉以將薄膜型太陽能電池劃分成複數個單元電池。因此，複數個前置電極120、半導體層140及透明導電層160之間透過插入分隔部分172而具有固定之間隔。
如「第8B圖」中所示，接觸部分170垂直於分隔部分172而形成。在形成接觸部分170與分隔部分172之前，可首先在透明導電層160a之上表面上形成後置電極層，然後再形成接觸部分170與分隔部分172。在這種情況下，接觸部分170係透過從半導體層140a、透明導電層160a及後置電極層上去除預定的部分而形成。同時，分隔部分172係透過從前置電極層120a、半導體層140a、透明導電層160a及後置電極層上去除預定的部分而形成。因此，複數個後置電極180之間透過接觸部分170與分隔部分172而形成有固定之間隔，其中形成後置電極之製程(如「第8D圖」及「第9D圖」所示)也可被省略。
如「第8C圖」及「第9C圖」中所示，在透過接觸部分170所曝露出的一部分前置電極120之上係可形成有絕緣層200，並且絕緣層200也可形成於分隔部分172之中。
形成於一部分前置電極120之上的絕緣層200可於形成連接線250時防止連接線250與相鄰的前置電極120相連接。同時，形成於分隔部分172中的絕緣層200可用以增強單元電池之間的分隔。
絕緣層200可透過網板印刷法、噴墨印刷法、凹版印刷法或微觸印刷法而由透明絕緣材料，例如：SiO2、TiO2、SiNX或SiON形成。
如「第8D圖」及「第9D圖」中所示，後置電極180係形成於透明導電層160之上。
透明導電層180可透過網板印刷法、噴墨印刷法、凹版印刷法或微觸印刷法而由金屬材料，例如：銀、鋁、銀鉬合金、銀鎳合金或銀銅合金形成。
如「第8E圖」及「第9E圖」中所示，係可形成用以將透過接觸部分170所曝露出的前置電極120與相鄰的後置電極180電性連接的連接線250，藉以完成製造薄膜型太陽能電池之製程。
連接線250從沒有絕緣層200之區域，即：透過接觸部分170所曝露出的前置電極120之上表面開始延伸，然後經由絕緣層200之上表面一直延伸到相鄰的後置電極180。
當形成連接線250時，將形成第一匯流排線280a與第二匯流排線280b藉以與外部電路相連接。也就是說，第一匯流排線280a係與後置電極180中的最外層後置電極180相連，而第二匯流排線280b係與透過接觸部分170所曝露出的前置電極120中的最外層前置電極120相連。
「第10A圖」為本發明第三實施例之薄膜型太陽能電池的平面圖，「第10B圖」為沿著「第10A圖」中的剖面線A-A所得到的剖面圖，以及「第10C圖」為沿著「第10A圖」中的剖面線B-B所得到的剖面圖。
如「第10A圖」至「第10C圖」中所示，本發明第三實施例之薄膜型太陽能電池包含：基板100、前置電極120、半導體層140、透明導電層160、絕緣層200、後置電極180及連接線250。
基板100上係形成有複數個前置電極120，其中複數個前置電極120之間透過插入用以分隔單元電池的分隔部分172而具有固定之間隔。
半導體層140係形成於前置電極120之上，其中複數個半導體層140之間可透過插入分隔部分172而具有固定之間隔。並且，接觸部分170係形成於半導體層140之一側，藉以透過此接觸部分170而曝露出前置電極120。
透明導電層160係形成於半導體層140之上，其中複數個透明導電層160之間透過插入分隔部分172而形成有固定之間隔。並且，接觸部分170係形成於透明導電層160之一側，藉以透過此接觸部分170而曝露出位於半導體層140之下方的前置電極120。上述透明導電層160也可被省略。
絕緣層200係形成於透過接觸部分170所曝露出的部分前置電極120之上，藉以防止於形成連接線250時發生短路。並且，絕緣層200也形成於分隔部分172之中，進而能夠增強對單元電池的分隔。如「第10A圖」中所示，絕緣層200係於接觸部分170與分隔部分172之中形成為一個連接結構。此絕緣層200可由透明絕緣材料，例如：SiO2、TiO2、SiNX或SiON形成，藉以防止透光率降低。
後置電極180係形成於透明導電層160之上，其中複數個後置電極180之間透光插入分隔部分172而具有固定之間隔。
如「第10A圖」及「第10C圖」中所示，連接線250係將相應的前置電極120與相鄰於此相應的前置電極120之後置電極180電性連接，藉以使複數個單元電池全部被串聯。
由於連接線250從沒有絕緣層200之接觸部分170，特別是透過接觸部分170所曝露出的前置電極120之上表面開始，經由絕緣層200之上表面一直延伸到相鄰的後置電極180，因此前置電極120係可與相鄰的後置電極180電性連接。
如「第10C圖」所示，假如未形成絕緣層200，則於形成連接線250時，會由於相鄰前置電極120之間的電性連接而導致發生短路。因此，如上所述，絕緣層200係形成於透過接觸部分170所曝露出的部分前置電極120之上。
由於前置電極120與後置電極180分別用作薄膜型太陽能電池之電極。因此，前置電極120與後置電極180係與外部電路電性連接，進而使前置電極120與後置電極180構成太陽能電池。
如「第10A圖」中所示，第一匯流排線280a係與最外層的後置電極180相連以使得後置電極180可與外部電路相連，而第二匯流排線280b係與最外層的前置電極120相連以使得前置電極120可與外部電路相連。
第四實施例
「第11A圖」為本發明第四實施例之薄膜型太陽能電池的平面圖，「第11B圖」為沿著「第11A圖」中的剖面線A-A所得到的剖面圖，以及「第11C圖」為沿「第11A圖」中的剖面線B-B所得到的剖面圖。
本發明第四實施例之薄膜型太陽能電池額外包含導電元件210，係位於前置電極120與連接線250之間藉以減少覆蓋連接線250之步驟。除了形成有導電元件210之外，本發明第四實施例之薄膜型太陽能電池係與本發明第三實施例之薄膜型太陽能電池之結構相同。
如「第10C圖」所示，在本發明第三實施例之薄膜型太陽能電池中，連接線250從透過接觸部分170所曝露出的前置電極120之上表面開始，經由絕緣層200之上表面一直延伸到相鄰的後置電極180，因此，由於前置電極120與絕緣層200之間存在高度差異便會產生一個連接線250之步驟。
如「第11A圖」至「第11C圖」中所示，特別是如「第11C圖」所示，本發明第四實施例之薄膜型太陽能電池可透過於連接線250與藉由接觸部分170所曝露出的前置電極120之間額外配置導電元件210，因而能夠解決由於連接線250之步驟所導致的問題。
本發明第四實施例之薄膜型太陽能電池可於「第8B圖」(或「第9B圖」)所示之前述製程之後，透過增加一個在沒有絕緣層200的區域上，即：透過接觸部分170所曝露出的前置電極120之預定部分上形成導電元件210之步驟而得以製造。
第五實施例
「第12A圖」為本發明第五實施例之薄膜型太陽能電池的平面圖，「第12B圖」為沿著「第12A圖」中的剖面線A-A所得到的剖面圖，以及「第12C圖」為沿「第12A圖」中的剖面線B-B所得到的剖面圖。
本發明第五實施例之薄膜型太陽能電池額外包含輔助電極230，係位於前置電極120與半導體層140之間。除了形成有輔助電極230之外，本發明第五實施例之薄膜型太陽能電池係與本發明第三實施例之薄膜型太陽能電池之結構相同。
儘管大尺寸的薄膜型太陽能電池可被劃分成複數個單元電池，但由於前置電極120的電阻增大，其將會產生功率損耗之問題。
由於本發明第五實施例之薄膜型太陽能電池額外包含位於前置電極120之上的輔助電極230，因此其能夠使由於前置電極120之電阻增大所導致的功率損耗最小化。
如「第12A圖」所示，輔助電極230係形成於每個單元電池中。並且，輔助電極230並不限於「第12A圖」中所示的型樣，也就是說，輔助電極230可具有多種不同的型樣。
在「第12A圖」中，輔助電極230並未形成於接觸部分170中。然而，輔助電極230可延伸至接觸部分170。如果輔助電極230延伸至接觸部分170，則連接線250將經由輔助電極230與前置電極120相連接。在「第12C圖」中，輔助電極230可額外形成於前置電極120與連接線250之間。
輔助電極230可由金屬材料，例如：銀、鋁、銀鋁合金、銀鎂合金、銀錳合金、銀銻合金、銀鋅合金、銀鉬合金、銀鎳合金、銀銅合金或銀鋁鋅合金形成。
同時，薄膜型太陽能電池也可透過將本發明第四實施例與第五實施例相結合而加以製造。在此狀況中，係可於前置電極120與連接線250之間配置導電元件210藉以減少覆蓋連接線250之步驟，並且可於前置電極120與半導體層140之間配置輔助電極230而使得由前置電極120之電阻所導致的功率損耗最小化。
本發明第五實施例之薄膜型太陽能電池可透過增加形成前置電極層120a，於前置電極層120a之預定部分之上形成輔助電極230，以及如「第8A圖」(或「第9A圖」)所示之製程形成半導體層140a之步驟而得以製造。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
10．．．基板
12．．．前置電極
12a．．．前置電極層
14．．．半導體層
14a．．．半導體層
20．．．後置電極
20a．．．後置電極層
100．．．基板
120．．．前置電極
120a．．．前置電極層
140．．．半導體層
140a．．．半導體層
160．．．透明導電層
160a．．．透明導電層
170．．．接觸部分
171．．．開放部分
172．．．分隔部分
180．．．後置電極
200．．．絕緣層
210．．．導電元件
230．．．輔助電極
250．．．連接線
280a．．．第一匯流排線
280b．．．第二匯流排線
300．．．雷射振盪器
400．．．光束成形器
410．．．第一反射鏡
430．．．第二反射鏡
413．．．第三反射鏡
416．．．第四反射鏡
433．．．第五反射鏡
436．．．第六反射鏡
500．．．透鏡
510、513．．．第一透鏡
516、530．．．第二透鏡
533．．．第三透鏡
536．．．第四透鏡
第1A圖至第1F圖為用於對具有複數個相串聯的單元電池之薄膜型太陽能電池的習知技術之製造方法進行說明的剖面圖；
第2A圖至第2F圖為用於對本發明第一實施例之薄膜型太陽能電池之製造方法進行說明的剖面圖；
第3圖為用於對薄膜型太陽能電池中的相鄰後置電極之間的短路問題進行說明的剖面圖；
第4A圖至第4F圖為用於對本發明第二實施例之薄膜型太陽能電池之製造方法進行說明的剖面圖；
第5圖為本發明一實施例之雷射雕繪設備的示意圖；
第6圖為本發明另一實施例之雷射雕繪設備的示意圖；
第7A圖為本發明另一實施例之雷射雕繪設備的示意圖，以及第7B圖為第7A圖之雷射雕繪設備所發出的雷射光束之剖面圖；
第8A圖至第8E圖為用於對本發明第三實施例之薄膜型太陽能電池之製造方法進行說明的平面圖；
第9A圖至第9E圖分別為沿著第8A圖至第8E圖中之剖面線A-A所得到的剖面圖；
第10A圖為本發明第三實施例之薄膜型太陽能電池的平面圖，第10B圖為沿著第10A圖中的剖面線A-A所得到的剖面圖，以及第10C圖為沿著第10A圖中的剖面線B-B所得到的剖面圖；
第11A圖為本發明第四實施例之薄膜型太陽能電池的平面圖，第11B圖為沿著第11A圖中的剖面線A-A所得到的剖面圖，以及第11C圖為沿第11A圖中的剖面線B-B所得到的剖面圖；以及
第12A圖為本發明第五實施例之薄膜型太陽能電池的平面圖，第12B圖為沿著第12A圖中的剖面線A-A所得到的剖面圖，以及第12C圖為沿第12A圖中的剖面線B-B所得到的剖面圖。
100．．．基板
120．．．前置電極
140．．．半導體層
160．．．透明導電層
170．．．接觸部分
171．．．開放部分
172．．．分隔部分
180．．．後置電極
Claims (24)
- 一種薄膜型太陽能電池之製造方法，係包含：以固定之間隔於一基板上形成複數個前置電極；在該基板的整個表面之上形成一半導體層；同時在該半導體層中形成一接觸部分與一分隔部分；以及形成複數個後置電極，該等後置電極之間透過插入該分隔部分而具有固定的間隔，其中該後置電極係透過該接觸部分與該前置電極電性連接。
- 如請求項第1項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，其中同時在該半導體層中形成該接觸部分與該分隔部分包含形成一開放部分，其中該開放部分的一部分用作該接觸部分，而該開放部分的剩餘部分用作該分隔部分，並且該接觸部分係與該分隔部分相接觸。
- 如請求項第1項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，其中同時在該半導體層中形成該接觸部分與該分隔部分包含從該分隔部分以一預定之間隔形成該接觸部分。
- 如請求項第3項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，其中形成該接觸部分與該分隔部分係透過依序執行從一個雷射振盪器中發出雷射光束之步驟以及將從該雷射振盪器中發出的雷射光束劃分成沿不同方向的多條雷射光束之步驟進而透過執行一個雷射光束輻射製程形成彼此間隔有該預定之間隔的該接觸部分與該分隔部分。
- 如請求項第3項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，其中形成該接觸部分與該分隔部分係透過依序執行從一個雷射振盪器中發出雷射光束之步驟以及透過改變從該雷射振盪器中發出的雷射光束之剖面而使該雷射光束具有複數個束斑之步驟進而透過執行一個雷射光束輻射製程形成彼此間隔有該預定之間隔的該接觸部分與該分隔部分。
- 如請求項第1項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，其中係透過進行一網板印刷法、一噴墨印刷法、一凹版印刷法或一微觸印刷法而形成該後置電極。
- 如請求項第1項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，其中還包含在該半導體層上形成一透明導電層，其中該透明導電層係與該半導體層之型樣相同。
- 一種薄膜型太陽能電池之製造方法，係包含：於一基板上形成一前置電極層；於該前置電極層上形成一半導體層；透過移除該半導體層之一預定部分所形成的一接觸部分曝露出位於該半導體層之下方的該前置電極層；透過於其間插入一分隔部分而形成具有固定之間隔的複數個前置電極與半導體層，其中該分隔部分係透過從該前置電極層與該半導體層移除一預定部分而得以形成；於該半導體層上形成一後置電極；以及形成一連接線，藉以將透過該接觸部分曝露出的該前置電極電性連接於相鄰的後置電極。
- 如請求項第8項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，還包含於透過該接觸部分所曝露出的一部分該前置電極之上形成一絕緣層，其中該連接線從透過該接觸部分曝露出的該前置電極之上表面開始經由該絕緣層之上表面一直延伸到該相鄰的後置電極。
- 如請求項第9項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，其中該絕緣層係還另外形成於該分隔部分之中。
- 如請求項第9項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，還包含於該連接線與該曝露出的前置電極之間形成一導電元件，藉以減少覆蓋該連接線之步驟。
- 如請求項第8項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，還包含於該前置電極與該半導體層之間形成一輔助電極。
- 如請求項第12項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，其中該輔助電極係延伸至該接觸部分。
- 如請求項第8項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，還包含形成與該等後置電極中的最外層之後置電極相連的一第一匯 流排線，以及與透過該接觸部分曝露出的該等前置電極中的最外層之前置電極相連的一第二匯流排線，藉以與一外部電路相連。
- 如請求項第8項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，還包含於該半導體層與該後置電極之間形成一透明導電層，其中該透明導電層係與該半導體層之型樣相同。
- 如請求項第8項所述之薄膜型太陽能電池之製造方法，其中形成該接觸部分與該分隔部分之步驟係於在該半導體層上形成該後置電極之步驟之後進行。
- 一種薄膜型太陽能電池，係包含：複數個前置電極，係位於一基板之上並透過於之間插入一分隔部分而具有固定之間隔，藉以分隔單元電池；複數個半導體層，係位於該前置電極之上並透過於之間插入該分隔部分而具有固定之間隔；複數個後置電極，係位於該半導體層之上並透過於之間插入該分隔部分而具有固定之間隔；以及一連接線，係用以將該前置電極與相鄰的後置電極電性連接，其中，係透過形成於該半導體層之一側的一接觸部分曝露出位於該半導體層之下方的該前置電極，並且該連接線係將所曝露出的該前置電極與該相鄰的後置電極電性連接。
- 如請求項第17項所述之薄膜型太陽能電池，其中透過該接觸部分所曝露出的一部分該前置電極之上形成有一絕緣層，並且該連接線從透過該接觸部分曝露出的該前置電極之上表面開始經由該絕緣層之上表面一直延伸到該相鄰的後置電極。
- 如請求項第18項所述之薄膜型太陽能電池，其中該絕緣層係還另外形成於該分隔部分之中。
- 如請求項第18項所述之薄膜型太陽能電池，還包含一導電元件，係位於該連接線與該曝露出的前置電極之間，藉以減少覆蓋該連接線之步驟。
- 如請求項第17項所述之薄膜型太陽能電池，還包含一輔助電極，係位於該前置電極與該半導體層之間。
- 如請求項第21項所述之薄膜型太陽能電池，其中該輔助電極係延伸至該接觸部分。
- 如請求項第17項所述之薄膜型太陽能電池，還包含一第一匯流排線，係與該等後置電極中的最外層之後置電極相連，以及一第二匯流排線，係與透過該接觸部分曝露出的該等前置電極中的最外層之前置電極相連，藉以與一外部電路相連。
- 如請求項第17項所述之薄膜型太陽能電池，還包含一透明導電層，係位於該半導體層與該後置電極之間，其中該透明導電層係與該半導體層之型樣相同。
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