TWI453932B - 光伏模組和製造ㄧ具有電極擴散層之光伏模組的方法 - Google Patents

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Description

光伏模組和製造一具有電極擴散層之光伏模組的方法
本發明係主張美國第US61/361583號臨時申請案之優先權，此申請案之名稱為「光伏模組和製造具有一電極擴散層的光伏模組之方法」，申請日為2010年7月6日(以下簡稱為第583號申請案)，第583號申請案中的整體元件應被納入參考。
本發明係一種光伏模組和製造一具有電極擴散層之光伏模組的方法。
此處所論及之標的係關於一種例如光伏模組的光伏裝置，目前部分已知的光伏裝置包括有薄膜太陽能模組，其係利用動態矽或其他半導體材料的薄膜或薄層所製成。光線會入射在光伏裝置並且穿透進入矽層，當矽層吸收光線時，光線便會在矽上產生電子和電洞，電子和電洞便會被用來產生電流，電流會由光伏裝置流出並供應於一外部電性負載。
一般來說，導電層通常會設置在相對於矽層的位置，電極則是電性連接於矽層，並且接收電子和電洞以在兩個電極之間產生電壓。舉例來說，由入射光所產生的電子可能會流向設置於矽層上方的上電極，而由入射光產生的電洞則可能會流向設置於矽層下方的下電極。一個光伏模組可能會具有數個相互電性連接的電池，每一個電池的上電極和下電極之間則包含有至少一個矽層，電池中的上電極可以電性連接於相鄰電池的下電極，相鄰電池上電極和下電極的連接可以讓電子或電洞在電池間流動，並進而產生可以啟動一外部電路或負載的電流。
有些已知的光伏裝置其電極係由金屬或金屬合金形成，這些金屬或金屬合金材料具有較大的擴散係數(diffusion coefficients，D)，因此，當電極被加熱時，至少一個電極可能會擴散一段距離進入相鄰或鄰近的層區或是光伏裝置的組件中。舉例來說，在設置矽層前，下電極可能便已經被設置，在一高溫下，矽層可能會被設置在下電極層上或是下電極層之上，在設置矽層時的相對高溫會使得下電極會擴散進入矽層。下電極擴散進入矽層有可能會對下電極和矽層之間的電性偶合產生負面的衝擊，舉例來說，上述之擴散方式會導致介於下電極與矽層之間的接觸(interface)成為非歐姆接點(non-Ohmic contact)。
目前光伏模組和製造光伏模組的方法係存在有需要降低光伏模組中至少一電極的擴散，以達到預防電極擴散或穿透至光伏模組中，介於電極和矽層或是半導體層間其他層體的目的。
本發明之一範疇在於提供一種光伏模組，此光伏模組會將穿透一可透光的上蓋所吸收的光線轉化為電壓。此光伏膜組包括有一基板、設置於基板和上蓋的上傳導層和下傳導層和設置於上傳導層和下傳導層之間的半導體層堆疊結構。下傳導層包括有一設置於一電極和一導電透光層(conductive light transmissive layer)間的電極擴散層，電極擴散層則會在設置半導體層堆疊結構的期間，防止下傳導層的電極擴散進入導電透光層，入射光會被半導體層堆疊結構轉化為上傳導層和下傳導層間的電能。
在另一範疇中，係提供一種製造具有一基板、一設置於基板上導電電極和一可讓入射光穿透的上蓋之光伏膜組的方法。此方法包括在電極上設置一層電極擴散層、在電極擴散層上設置一層導電透光層及在導電透光層上設置一層半導體層堆疊結構。導電透光層係藉由電極擴散層電性連接於電極，電極擴散層會在設置半導體層堆疊結構的期間，阻止電極擴散進入導電透光層。此方法也包括有在半導體層堆疊結構上設置一上傳導層的步驟，半導體層堆疊結構係將入射光轉化為上傳導層和下傳導層間的電壓。
在更一範疇中，係提供另一種具有一可以讓入射光穿透的上蓋之光伏膜組，此光伏膜組係包括有一基板、一設置於基板和上蓋之間以N-I-P型態堆疊的半導體層、一設置於上蓋和N-I-P型態堆疊的半導體層間的上傳導層、和一這於基板和N-I-P型態堆疊的半導體層間的下傳導層，上傳導層和下傳導層係電性連接於N-I-P型態堆疊的半導體層。下傳導層包括有一電極和一具有電極擴散層的導電透光層，導電透光層係設置於電極但導電透光層之間。電極擴散層係可以預防電極擴散進入導電透光層，N-I-P型態堆疊的半導體層會將入射光轉化為上導電層和下導電層間的電壓。
如上所述，以下僅以實施例並搭配圖式對於本發明作更進一步的說明，說明中步驟或元件前的”一”僅用以表示元件或是步驟，在沒有明確指明下，並不應用以排除複數之元件或步驟，此外，”一實施例”並不應用以延伸解釋並排除結合有現有特徵之其他實施例的可能性，更甚者，除非有特別指明，實施例中的包括或具有一或複數個具有特定特色的元件應該包括更多不具有這類特色的元件。
第1圖係一光伏模組(photovoltaic(PV)module)100的立體圖和剖視圖110，此光伏模組100包括有複數個彼此相互電性連接的太陽能電池102。舉例來說，光伏模組100可能會具有一百個以上相互串連的太陽能電池102，最外側的太陽能電池102則設置在或位於接近光伏模組100相對側的側邊132、134，並利用導線104、106相互電性連接，導線104、106則延伸設置在光伏模組100的另一對對應側邊128、130，此外，導線104、106更連接於一電路板108，電路板108係具有一電性負載可以收集由光伏模組100產生的電流或是將光伏模組100產生的電流輸出。舉例來說，由光伏模組100產生的電流會由一能量收集裝置進行收集，這樣的能量收集裝置例如為電池和/或是一個可以至少消耗部份電流以產生一功能的裝置。
太陽能電池102包括有多個堆疊層結構。在一實施例中，太陽能電池102包括有一支撐基板112、一下傳導層114、一半導體層堆疊結構116、一可透光之上傳導層118、一黏著層120和一上蓋122。太陽能電池102的可透光之上傳導層118係電性連接於相鄰太陽能電池102的下傳導層114，如此便可以將兩相鄰的太陽能電池102以串連的方式相互電性連接，光伏模組100係可將入射於上蓋122之一上表面124的光線轉化產生電流，或是指稱為光伏模組100的薄膜端，光線會穿透上蓋122、黏著層120和可透光之上傳導層118，其中至少有一部份光線會被半導體層堆疊結構116吸收。
半導體層堆疊結構116可能包括有複數摻雜和/或沒有摻雜有半導體材料的層體或薄膜。舉例來說，半導體層堆疊結構116包括有一n-型摻雜矽層的N-I-P堆疊層，在n-型摻雜層頂部的本質矽層和在本質矽層頂部的p-型摻雜矽層。在一實施例中，半導體層堆疊結構116是一交錯的堆疊層，並包括有數個N-I-P和/或P-I-N堆疊的半導體層。
當光線照射在半導體層堆疊結構116時，至少會有一部份的光線會被半導體層堆疊結構116所吸收，有一些光線仍有可能會穿透半導體層堆疊結構116，並且被下傳導層114反射並重新進入半導體層堆疊結構116。在光線中的光子會激發半體層堆疊結構116的電子，根據光線的波長和半導體層堆疊116中材料的能量間隙(energy band gap)，光線中的光子可能會激發電子並且造成半導體層堆疊結構116中的電子自原子分離，同時也會產生互補性正電荷(Complementary positive charges)或是電洞，電子會漂移或擴散至半導體層堆疊結構116並集中於上傳導層118或下傳導層114，電洞亦會漂移或擴散至半導體層堆疊結構116並集中於其他的上傳導層118或下傳導層114。舉例來說，電子可能會被集中於下傳導層114，而電洞可能會被集中在可透光的上傳導層118，當電子和電洞被集中在上傳導層118或下傳導層114時，便會在太陽能電池102產生電壓差(voltage differences)或是電壓(voltage potentials)。
在光伏模組100中各個太陽能電池102中產生的電壓差可能會相互加成。舉例來說，每一太陽能電池102的電壓差可以進行加總，當太陽能電池102的數量增加時，加總所得到的電壓差也會增加，藉由半導體層堆疊結構116吸收的光線並引發電子和電洞的流動便可以產生電流，由每一個太陽能電池102所產生的電壓會沿著複數太陽能電池102以串聯的方式加成，隨後電流會透過設置於最外側太陽能電池102且與上傳導層118和下傳導層114相連的導線104、106匯集至電路板108中，舉例來說，第一導線104會電性連接於左邊最外側太陽能電池102的可透光上傳導層118，而第二導線106會電性連接於右邊最外側太陽能電池102的下傳導層114。
第2圖係沿第1圖剖線2-2進行剖視之光伏模組剖面圖。本圖所揭示之太陽能電池102是一種基板架構(substrate-configuration)之太陽能電池，其中光線係由相對於基板112設置的上蓋122上表面124進入太陽能電池102，基板112是一種沉積表面，所以太陽能電池102的其他層或是薄膜會設置在基板112上，基板112可能包含有一絕緣或一導電材料，或是由絕緣或導電材料製成。在一實施例中，基板112是選用例如平板玻璃(float glass)或硼矽玻璃(borosilicate glass)之類的玻璃。基板112也有可能是具有不透光或是可透光的特性，舉例來說，基板112有可能可以容許讓光線穿透基板112，基板112也有可能不容許光線穿透基板112。
下傳導層114係設置於基板112上，以第2圖來說，所謂下傳導層114係設置於基板112上係指下傳導層114係設置於基板112和上蓋122之間。下傳導層114可能包括有複數相互電性連接的層體或薄膜，下傳導層114電性連接於半導體層堆疊結構116，光照所產生的電子或電洞便會被半導體層堆疊結構116所吸收或捕捉，並由下傳導層114所接收。
如圖中實施例所示，下傳導層114包括有一下電極200、一電極擴散層202和一導電透光層204。下電極200可能包含有一可以反射或入射光線的導電材料，或是由可以反射或入射光線的導電材料製成，舉例來說，下電極200可能由下列群組之材質所形成：銀(Ag)、鉬(Mo)、錫(Ti)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、鋁(Al)和鎢(W)。在另一實施例中，下電極200係由包含有下列至少一元素之合金所形成：銀(Ag)、鉬(Mo)、錫(Ti)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、鋁(Al)和鎢(W)。例如，此合金為銀-鎢合金。
下電極200可以設置為各種不同的厚度，舉例來說，下電極200的厚度可以讓電流傳導但是卻不會產生明顯的電阻，例如下電極200的厚度可以藉於約50至500奈米。在另一實施例中，下電極200之後度則約為200奈米。下電極200的厚度會因為不同的實施例而有所不同，舉例來說，各個實施例中，下電極200的厚度在正負10%或正負10%以內的變異是可以被接受的。
電極擴散層202係設置於下電極200上，舉例來說，電極擴散層202係設置於下電極200上，並且在下電極200和半導體層堆疊結構116之間。電極擴散層202係預防或是限制下電極200擴散至導電透光層204和/或半導體層堆疊結構116，在電極擴散層202上設置一或多層之層體時，下電極200也可能會受熱，舉例來說，沉積半導體層堆疊結構116的過程可能會發生在高溫下。一旦沉積半導體層堆疊結構116的過程是在高溫下進行時，溫度的增加和下電極200的熱能便會使得下電極200擴散至相鄰或鄰接的層體，舉例來說，在沉積半導體層堆疊結構116時，如果下電集和導電光透層204沒有設置電阻擴散層202，下電極200便可能會擴散至導電透光層204。一旦具有反射特性的下電極200擴散至導電透光層204，會導致導電透光層204更加不透明或是對光線的穿透度降低，最終則會導致穿透到電性光透層204的光線量減少。
如下所述，導電透光層204可以允許沒有被半導體層堆疊結構116吸收的光線穿透至導電透光層，並且被電極擴散層202和/或下電極200反射回半導體層堆疊結構116，因此，光伏模組100(請參見第1圖所示)或太陽能電池102將入射光轉化為電壓或電流的效率便會相對的降低。
電極擴散層202包括有可將導電透光層204與下電極200偶合的一導電性材料，或是由此一導電性材料所製成，電極擴散層202會將收集在導電透光層204的電子convey至下電極200。在一實施例中，電極擴散層202係包括例如為鉭或鋁這類的金屬或金屬合金，或是由例如為鉭或鋁這類的金屬或金屬合金所製成。此外，電極擴散層202亦包括有至少一種具有電性的絕緣材料或是例如為半導體材料的半傳導性材料，或是由至少一種具有電性的絕緣材料或是例如為半導體材料的半傳導性材料所製成，舉例來說，電極擴散層202係由氮化矽、二氧化矽、氧化鋁、或氧化鋅所形成。此絕緣性或半傳導性材料可以具有一些摻雜以增加電極擴散層202的傳導性，舉例來說，電極擴散層202亦可以由P型或N型摻雜的二氧化矽(例如：硼或磷)，以使得電極擴散層202更容易導電。於另一個例子，電極擴散層202亦可包括一個摻雜鋁的氧化鋁，並可以透過外加的鋁來增加氧化鋁材質的電極擴散層202的導電性。
電極擴散層202可能具有反射特性，舉例來說，至少有一部份的入射光在穿過半導體層堆疊結構116時並不會被半導體層堆疊結構116所吸收，這些未被半導體層堆疊結構116吸收的光線會被電極擴散層202反射並進入半導體層堆疊結構116。此外，電極擴散層202也有可能是一種光傳導層，舉例來說，至少有一些入射光會穿透半導體層堆疊結構116且在被下電極200反射回半導體層堆疊結構116之前便會穿透電極擴散層202。
電極擴散層202沉積的厚度206可能會比相鄰的下電極200和/或導電透光層204為厚或薄，電極擴散層202的厚度206係指電極擴散層202由下電極200延伸到導電透光層204的距離。下電極200的厚度208則是指沉積在基板112上的下電極200厚度。導電透光層204的厚度210係指導電透光層204由電極擴散層202延伸至半導體層堆疊結構116的距離。在一實施例中，電極擴散層202的厚度206比下電極200的厚度208和/或導電透光層204的厚度210為薄，電極擴散層200可能會沉積為相當小的厚度206，使其近似於設置在下電極上的薄膜帽(thin film cap)以限制下電極200的擴散狀態。
在一實施例中，電極擴散層202包括有一摻雜之二氧化矽，或是由摻雜的二氧化矽所製成，摻雜有助於提升二氧化矽的傳導能力，二氧化矽電極擴散層202的厚度206係與下電極200中入射光的電漿吸收波長一致。電漿吸收現象係指在光線中某些波長的光線會被一金屬層所吸收的現象，例如至少一實施例所述的下電極層200。電極擴散層202所建立之厚度206係可使入射光的一預定波長或是複數設定波長之光線被下電極200所吸收，下電極200和半導體層堆疊結構116所吸收的光線波長有可能是不一樣的，舉例來說，如果波長介於500至800奈米的光線會被半導體層堆疊結構116所吸收，那麼應該要設定電極擴散層202的厚度206使其可以吸收波長介於500至800奈米以外的光線。在一實施例中，厚度206和/或電極擴散層202的折射率係根據半導體層堆疊結構116所吸收的光線波長而決定，或是由下電極200所吸收的光線波長決定。
導電透光層204係設置在電極擴散層202和半導體層堆疊結構116之間，導電透光層204包括有例如光學上透明或是光散射材料層這類的可透光材料，或是由這類的可透光材料所製成，舉例來說，導電透光層204係以透明材料製成，在另一實施例中，導電透光層204係以半透明材料製成。一種用來製造導電透光層204例如是透明導電氧化物(transparent conductive oxide，TCO)材料，舉例來說，導電透光層204的材料係選自有包括下列化合物之群組：氧化鋅(zinc oxide，ZnO)、鋁摻雜氧化鋅(aluminum-doped zinc oxide，Al:ZnO)、氧化錫(tin oxide，SnO2)、氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)、氟摻雜氧化錫(fluorine doped tin oxide，SnO2:F)和二氧化鈦(titanium dioxide、TiO2)。
導電透光層204係將半導體層堆疊結構116電性連機於電極擴散層202，電性擴散層202係將導電透光層204電性連接於下電極200。在一實施例中，導電透光層204和半導體層堆疊結構116形成一歐姆接觸(Ohmic contact)，舉例來說，導電透光層204和半導體層堆疊結構116之一介面212係可提供一歐姆接觸，以致於傳導於導電透光層204和半導體層堆疊結構116間電流之電流-電壓曲線會趨近於直線和/或對稱。藉由歐姆接觸，亦即表示此介面212可能是一種非蕭特基二極體或是導電透光層204和半導體層堆疊結構116間是一種非整流式接點(non-rectifying junction)。電極擴散層202可能會阻止下電極200擴散進入半導體層堆疊結構116或破壞介面212，舉例來說，電極擴散層202可能會限制下電極200擴散進入半導體層堆疊結構116，並且防止下傳導層114和半導體層堆疊結構116間形成一歐姆接觸。
導電透光層204可能有助於將光線的部份波長反射回電極擴散層202和/或下電極200，舉例來說，導電透光層204係被設置為一厚度以允許部份通過半導體層堆疊結構116的光線波長穿透導電透光層204，並自電極擴散層202和/或下電極200反射，以重新穿透導電透光層204並進入半導體層堆疊結構116。光線中其他波長的光線可能並不會被反射回半導體層堆疊結構116，如果是這樣，導電透光層204便可能會透過增加光線進入半導體層堆疊結構116以產生電子和電洞的方式，來提升太陽能電池102的效率。僅以為例，導電透光層204之厚度係接近10至200奈米。如上所述，下電極200擴散進入導電透光層204可能會使得導電透光層204更不透明，並可能會更進一步降低部份波長的光線反射回下電極200和/或電極擴散層202的效率。
舉例來說，導電透光層204的厚度關係可能推算為被反射回電極擴散層202和/或下電極200之光線波長的四分之一，除以用在導電層的光透射材料的折射率。如果自電極擴散層202和/或下電極200反射回半導體層堆疊結構116的光線波長接近700奈米，導電透光層204之材料折射率趨近為2時，導電透光層204的厚度可能接近87.5奈米。導電透光層204的厚度會因實施例不同而有所變動，舉例來說，在這些實施例中，導電透光層204的厚度變動在正負10%或是正負10%以內都是可以被接受的。
半導體層堆疊結構116係設置在下傳導層114之上，舉例來說，半導體層堆疊結構116可能設置在下傳導層114和上蓋122之間，半導體層堆疊結構116可能直接設置在導電透光層之上，或是可能在導電透光層204和半導體層堆疊結構116之間設置有至少一層的薄膜或層體。
半導體層堆疊結構116係一包含一半導體層N-I-P堆疊的多層堆疊結構，當只有出現一個半導體層堆疊結構116時，光伏模組100(如第1圖所示)或太陽能電池102可能包括多個半導體層堆疊結構116，舉例來說，光伏模組100或太陽能電池102可能包含多個N-I-P堆疊以串聯的方式相互連接。圖示的半導體層堆疊結構116包括有一N-型摻雜半導體層214、一本質或是輕微摻雜的半導體層216和一P-型摻雜半導體層218，N-型摻雜半導體層214可能係一摻雜有例如磷之n-型摻雜物的矽層，P-型摻雜半導體層218可能係一摻雜有例如硼之p-型摻雜物的矽層，本質半導體層216係輕微摻雜有一n-型或p-型摻雜物的矽層，也有可能本質半導體層216並未摻雜有n-型或p-型摻雜物。半導體層214、216、218的N-I-P堆疊結構是具有方向性的，因此本質半導體層216係設置於N-型摻雜半導體層214和P-型摻雜半導體層218之間，而N-型摻雜半導體層214係設置於本質半導體層216和下傳導層114之間，P-型摻雜半導體層218則是設置於本質半導體層216和光透性上傳導層118。又或是，N-型摻雜半導體層214和P-型摻雜半導體層218的順序是相反的，舉例來說，半導體層堆疊結構116可能是一種半導體層的P-I-N堆疊結構，其中P-型摻雜半導體層218是設置於下傳導層114和本質半導體層216間，N-型摻雜半導體層214係設置於本質半導體層216和光穿透上傳導層118之間。半導體層堆疊結構116可能係由矽或例如為矽鎵合金這類的合金所形成。
N-型摻雜半導體層214、本質半導體層216和P-型摻雜半導體層218可能是非結晶層(amorphous layers)，舉例來說，N-型摻雜半導體層214、本質半導體層216和P-型摻雜半導體層218可能沒有會延伸至主要N-型摻雜半導體層214、本質半導體層216和P-型摻雜半導體層218的結晶結構。此外，N-型摻雜半導體層214、本質半導體層216和P-型摻雜半導體層218中至少一個可能是微晶、原晶(protocrystalline)和結晶型態的半導體層。
N-型摻雜半導體層214、本質半導體層216和P-型摻雜半導體層218可能是在一高溫環境下依序設置，在一實施例中，N-型摻雜半導體層214係在至少攝氏250℃的溫度下設置於導電性光穿透層204，本質半導體層216係在至少攝氏250℃的溫度下設置於N-型摻雜半導體層214，P-型摻雜半導體層218係在至少攝氏150℃的溫度下設置於本質半導體層216。僅為舉例，N-型摻雜半導體層214和本質半導體層216係在電漿輔助化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，以下簡稱PECVD)的儀器腔體中，以PECVD所設定的250℃以上和350℃以下的溫度中進行。P-型摻雜半導體層218則在PECVD儀器中以150℃以上和250℃以下的溫度進行。
設置半導體層堆疊結構116時所使用的高溫，可能也會同時對於設置在半導體層堆疊結構116下的元件進行加熱，例如下電極層200，形成下電極200的至少一種材質係具有較大的擴散係數(diffusion coefficient，D)，舉例來說，下電極層200的材質其擴散係數可能會大於電極擴散層202和/或導電透光層204其材質的擴散係數。擴散係數較大的下電極200會比擴散係數較小的其他元件擴散更遠至相鄰的層體中，在設置半導體層堆疊結構116時，下電極200也會受熱並且向電極擴散層202擴散或是擴散至電極擴散層202中，電極擴散層202會限制或預防下電極200擴散至導電透光層204中，舉例來說，電極擴散層202會防止下電極200擴散進入導電透光層204。
電極擴散層202會防止下電極200擴散至電極擴散層202和導電透光層204間的介面220，舉例來說，下電極200會擴散進入電極擴散層202但是不會擴散通過電極擴散層202，電極擴散層201的擴散係數夠小，足以使電極擴散層202不會明顯的擴散進入導電透光層204，舉例來說，在設置半導體層堆疊結構116時，即使電極擴散層202同時也受熱，但是電極擴散層202仍不會擴散進入導電透光層204，在一實施例中，電極擴散層202的擴散係數會小於下電極的擴散係數。
光透性上傳導層118係設置在P-型摻雜半導體層218上，光透性上傳導層118係包括有一與P-型摻雜半導體層電性連接的金屬或金屬合金，或是由這類的金屬或金屬合金製成，因此在半導體層堆疊結構116中所產生電子或電洞會進入光透性上傳導層118。光透性上傳導層118至少有一部份可以讓光線穿透，以便讓入射光可以穿透光透性上傳導層118並且達到半導體層堆疊結構116。黏著層120則是設置在光透性上傳導層118上，以確保上蓋122和上傳導層118的光透性。
在實際操作時，入射光會穿透上蓋122和光透性上傳導層118並進入半導體層堆疊結構116，入射光中至少會有一部份的光線會被本質半導體層216吸收並且產生電子和電洞，電子和電洞會流入上傳導層118和下傳導層114並在太陽能電池102的上傳導層118和下傳導層114間產生電位或電子位，即使圖中未示，但是太陽能電池102仍可能會具有其他的半導體層堆疊結構和/或其他層體，舉例來說，在半導體層堆疊結構116上亦會設置有其他的N-I-P半導體層堆結構，例如設置在半導體層堆疊結構116和光透性上傳導層118之機。
請參見第3A、3B和3C圖所示，係以一實施例說明製造一光伏模組300的方法。第4至13圖則接是一實施例中製造光伏模組100時，各個製造步驟所產生的光伏模組100態樣。第4至12圖所示的階段係對應於3A、3B和3C圖所示的方法300。
在步驟302，係提供一基板和一下電極。請參見第4圖所示，舉例來說係提供基板112和下電極200，下電極200係有可能為事先設置在基板112上，此時，基板112和下電極200係可是為一單一元件或是一個體。
在步驟304，係將一電極擴散層設置在下電極上。請參見第5圖所示，電極擴散層202係設置在下電極200上，例如係利用濺鍍(sputtering)的方法將電極擴散層202直接設置在下電極200上。
在步驟306，係在電極擴散層上設置一導電透光層以形成一下傳導層。舉例來說，請參見第6圖所示，導電透光層204係以濺鍍或是其他沉積方法設置在電極擴散層202上以形成下傳導層114，導電透光層204係被固定以致於在設置電極擴散層202後可以防止下電極200擴散進入導電透光層204中。在圖示中，電極擴散層202係設置在下電極200和導電透光層204之間。
在步驟308，係移除部份的下傳導層。如第7圖所示，下傳導層114的局部700係被移除，以使得相鄰的兩個太陽能電池102A和102B可以電性分離，此局部700係以化學蝕刻(chemical etch)、例如雷射光束之類的聚焦式能量光束(focused beam of energy)和其他類似的方法移除。
在步驟310，係在導電透光層上設置一半導體層堆疊結構。請參見第8圖所示，半導體層堆疊結構116係設置在導電透光層上，因此，半導體層堆疊結構116係電性連接於導電透光層204。半導體層堆疊結構116係可以依序層疊的方式形成，舉例來說，係以先設置N-型摻雜半導體層214(如第2圖所示)在導電透光層204半導體層堆疊結上，隨後將本質半導體層216設置在N-型摻雜半導體層214上，最後將P-型摻雜半導體層218設置在本質半導體層216的順序形成半導體層堆疊結構116。在設置N-型摻雜半導體層214、本質半導體層216和P-型摻雜半導體層218中至少一層時，需在一高溫環境下進行，舉例來說，N-型摻雜半導體層214和本質半導體層216係在設置250至350℃的環境下設置。
請參見第3B圖所示，係說明步驟312，係在相鄰的太陽能電池間移除部份的半導體層堆疊結構。如第9圖所示，半導體層堆疊結構116的局部900係被移除，以將相鄰的太陽能電池102A和102B相互分隔。半導體層堆疊結構116的局部900係以化學蝕刻、例如雷射光束的聚焦能量光束和其他相似的方法進行移除。
在步驟314，係在半導體層堆疊結構上設置下傳導層。請參見第10圖所示，透光性的上傳導層118係直接設置於半導體層堆疊結構116上。
在步驟316，係移除部份的透光性下傳導層。如第11圖所示，透光性的上傳導層118局部1100係被移除以將相鄰的太陽能電池102A、102B進行電性分離，第11圖中只有顯示部份的太陽能電池102B。上傳導層118的局部1100係以化學蝕刻、例如雷射光束的聚焦能量光束和其他相似的方法進行移除。
請參見第3C圖，在步驟318，係在下傳導層上設置一黏著層。請參見第12圖所示，黏著層120係以濺鍍或是其他沉積方法設置在上傳導層118上。
在步驟320，係在黏著層上設置一上蓋。請參見第13圖所示，在黏著層120上連結有光傳導特性的上蓋122。入射光可以穿透上蓋122和具有有光傳導特性的上傳導層118，並被半導體層堆疊結構116所吸收和/或被下傳導層114反射回半導體層堆疊結構116。藉由被吸收的光所產生的電子和電洞會流向具有光傳導特性的上傳導層118或是下傳導層114。而太陽能電池102A的上傳導層118會和太陽能電池102B的下傳導層114相連，因此由半導體層堆疊結構116流出的電流會流向太陽能電池102A的上電極層118，並再被導入太陽能電池102B的下傳導層114。這樣的電流會持續的在光伏模組100中流動。
100．．．光伏模組
102．．．太陽能電池
102A．．．太陽能電池
102B．．．太陽能電池
104．．．導線
106．．．導線
108．．．電路板
110．．．太陽能電池局部剖面
112．．．基板
114．．．下傳導層
116．．．半導體層堆疊結構
118．．．上傳導層
120．．．黏著層
122．．．上蓋
124．．．上表面
128．．．側邊
130．．．側邊
132．．．側邊
134．．．側邊
200．．．下電極
202．．．電極擴散層
204．．．導電透光層
206．．．厚度
208．．．厚度
210．．．厚度
214．．．N-型摻雜半導體層
216．．．半導體層
218．．．P-型摻雜半導體層
212．．．介面
220．．．介面
300．．．方法
302．．．步驟
304．．．步驟
306．．．步驟
308．．．步驟
310．．．步驟
312．．．步驟
314．．．步驟
316．．．步驟
318．．．步驟
320．．．步驟
700．．．局部
900．．．局部
1100．．．局部
第1圖係光伏模組之一實施例立體圖和結構剖面圖。
第2圖係沿第1圖剖線2-2進行剖視之光伏模組剖面圖。
第3A圖係一實施例的光伏膜組製造方法流程圖。
第3B圖係延續第3A圖的光伏膜組製造方法流程圖。
第3C圖係延續第3B圖的光伏膜組製造方法流程圖。
第4圖係第1圖中之光伏模組依據一實施例的光伏膜組製造方法法第一步所製造之第一階段產物。
第5圖係第1圖中之光伏模組依據一實施例的光伏膜組製造方法法第二步所製造之第二階段產物。
第6圖係第1圖中之光伏模組依據一實施例的光伏膜組製造方法法第三步所製造之第三階段產物。
第7圖係第1圖中之光伏模組依據一實施例的光伏膜組製造方法法第四步所製造之第四階段產物。
第8圖係第1圖中之光伏模組一實施例的光伏膜組製造方法法第五步所製造之第五階段產物。
第9圖係第1圖中之光伏模組一實施例的光伏膜組製造方法法第六步所製造之第六階段產物。
第10圖係第1圖中之光伏模組一實施例的光伏膜組製造方法法第七步所製造之第七階段產物。
第11圖係第1圖中之光伏模組一實施例的光伏膜組製造方法法第八步所製造之第八階段產物。
第12圖係第1圖中之光伏模組一實施例的光伏膜組製造方法法第九步所製造之第九階段產物。
第13圖係第1圖中之光伏模組一實施例的光伏膜組製造方法法第十步所製造之第十階段產物。
102．．．太陽能電池
112．．．基板
114．．．下傳導層
116．．．半導體層堆疊結構
118．．．上傳導層
120．．．黏著層
122．．．上蓋
200．．．下電極
202．．．電極擴散層
204．．．導電透光層
206．．．厚度
208．．．厚度
210．．．厚度
214．．．N-型摻雜半導體層
216．．．半導體層
218．．．P-型摻雜半導體層
212．．．介面
220．．．介面

Claims (16)

  1. 一種光伏模組，係將由一具光穿透特性之上蓋所吸收的入射光轉換為一電壓，該光伏模組係包括有：一基板；一上傳導層，係設置於該基板和該上蓋之間；一下傳導層，係設置於該基板和該上蓋之間，該下傳導層包括有一設置於一下電極和一導電透光層之間的電極擴散層，該電極擴散層和該下電極係具有一擴散係數，該電極擴散層的擴散係數係小於該下電極的擴散係數；及一半導體層堆疊結構，係設置於該下傳導層和該上傳導層之間，該電極擴散層係在設置該半導體層堆疊結構時，限制該下傳導層的該下電極擴散進入該導電透光層，其中該入射光係由該半導體層堆疊結構轉換為上傳導層和下傳導層間的電壓，該電極擴散層係具有一厚度，該厚度係指由該下電極延伸至該導電透光層之距離，該厚度係依據由該半導體層堆疊結構所吸收之入射光中至少一波長來決定。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光伏模組，其中該電極擴散層係將該下電極電性連接於該導電透光層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光伏模組，其中該電極擴散層係具有光傳導特性，因此至少有部份入射光會穿透該電極擴散層並被該下電極反射。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光伏模組，其中該電極擴散層係由一金屬或一金屬合金所形成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光伏模組，其中該電極擴散層係由一電性絕緣材料或一摻雜有一傳導性金屬之半導體材料所形成。
  6. 一種製造光伏模組的方法，該光伏模組具有一基板、一設置在該基板之下電極和一可以讓入射光穿透的上蓋，該方法包括有下列步驟：在該下電極上設置一電極擴散層； 在該電極擴散層上設置一導電透光層，該導電透光層係將該下電極電性連接於該電極擴散層；在該導電透光層上設置一半導體層堆疊結構，該電極擴散層係在設置該半導體層堆疊結構時防止該下電極擴散至該導電透光層；及在該半導體層堆疊結構上設置一具有傳導特性的下電極，其中，該半導體層堆疊結構係將該入射光轉化為該下電極和該上蓋之間的電壓，該電極擴散層和該下電極係具有一擴散係數，該電極擴散層的擴散係數係小於該下電極的擴散係數，該電極擴散層係具有一厚度，該厚度係指由該下電極延伸至該導電透光層之距離，該厚度係依據由該半導體層堆疊結構所吸收之入射光中至少一波長來決定。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中該電極擴散層係將該下電極電性連接於該導電透光層。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中該電極擴散層係具有光傳導特性，因此至少有部份入射光會穿透該電極擴散層並自該下電極反射。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中該電極擴散層係由一金屬或一金屬合金所形成。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中該電極擴散層係由一電性絕緣材料或一摻雜有一傳導性金屬之半導體材料所形成。
  11. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中更包括有下列步驟：移除該下電極之一部份；移除該電極擴散層之一部份；及在設置該導電透光層後移除該導電透光層之一部份；該移除該下電極、該電極擴散層和該導電透光層一部份係該光伏模組中兩太陽能電池相鄰的區域。
  12. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中設置該半導體層堆疊結構係在攝氏250和350℃之溫度下進行。
  13. 一光伏模組，係具有一可讓入射光穿透的上蓋，其包括有： 一基板；一設置於該基板和該上蓋之間的半導體層N-I-P型堆疊結構；一設置於該N-I-P型堆疊結構和該上蓋之間的上傳導層，係電性連接於該N-I-P型堆疊結構；及一設置於該N-I-P型堆疊結構和該基板之間的下傳導層，係電性連接於該N-I-P型堆疊結構，並包括有一下電極和一具有一電極擴散層的導電透光層，該電極擴散層係預防該下電極擴散至該導電透光層，其中該N-I-P型堆疊結構係將該入射光轉換為該上傳導層和該下傳導層間的電壓，該電極擴散層和該下電極係具有一擴散係數，該電極擴散層的擴散係數係小於該下電極的擴散係數，該電極擴散層係具有一厚度，該厚度係指由該下電極延伸至該導電透光層之距離，該厚度係依據由該半導體層堆疊結構所吸收之入射光中至少一波長來決定。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的光伏模組，其中該電極擴散層係將該導電透光層電性連接於該下電極。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的光伏模組，其中該電極擴散層包括有一電性絕緣材料或一摻雜有一導電材料的半導體材料。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的光伏模組，其中該電極擴散層係由該下電極延伸至該導電透光層，並限制在設置該半導體層堆疊結構時，該下傳導層的該下電極擴散進入該導電透光層。
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