用于制造集成薄膜太阳能电池的设备制造技术

本发明专利技术提供一种用于制造集成薄膜太阳能电池的装置，其中多个单元电池在真空中彼此串联地电连接，所述装置包括：光电转换器成形处理室，其通过在衬底上发射光电转换材料而形成光电转换器，在衬底上，已经从在衬底中形成的多个沟槽中的每个内的一条基线到每个沟槽的底部，到与底部连续的一侧，并且到与一侧连续的衬底的突出表面形成第一导电层；以及第二导电层成形处理室，其从每个沟槽内的另一条基线到每个沟槽的底部，到与底部连续的另一侧，并且到与另一侧连续的衬底的突出表面形成第二导电层。光电转换器成形处理室和第二导电层成形处理室在真空中进行相应处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造集成薄膜太阳能电池的装置。
技术介绍
通常，太阳能电池为通过使用由p型半导体和n型半导体的结(即，半导体p-n结)，由金属和半导体的结(即，金属/半导体(MS)结(所谓的肖特基结))，或者由金属/绝缘体/半导体(MIS)结引起的光伏效应将太阳光能转换成电能的设备。根据用于太阳能电池的材料，太阳能电池主要被划分为硅类太阳能电池、化合物类太阳能电池和有机类太阳能电池。根据半导体相，硅类太阳能电池被划分为单晶硅(sc-Si)太阳能电池、多晶硅(pc-Si)太阳能电池、微晶硅(μc-Si:H)太阳能电池和非晶硅(a-Si:H)太阳能电池。此外，根据半导体的厚度，太阳能电池被划分为块状太阳能电池和薄膜太阳能电池。薄膜太阳能具有厚度小于从数μm至数十μm的半导体层。在硅类太阳能电池中，单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池被包括在块状太阳能电池中。非晶硅太阳能电池和微晶硅太阳能电池被包括在薄膜太阳能电池中。化合物类太阳能电池被划分为块状太阳能电池和薄膜太阳能电池。块状太阳能电池包括III-V族的砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)。薄膜太阳能电池包括II-VI族的碲化镉(CdTe)和I-III-VI族的二硒化铜铟镓(CIGS)(CuInGaSe2)。有机类太阳能电池主要被划分为有机分子型太阳能电池和有机与无机复合型太阳能电池。此外，还有染料敏化太阳能电池和钙钛矿基太阳能电池。所有的有机类太阳能电池、染料敏化太阳能电池和钙钛矿类太阳能电池均被包括在薄膜太阳能电池中。在各种太阳能电池中，具有高能量转换效率和相对低的制造成本的块状硅太阳能电池被广泛且普遍地用于地面电源。然而，因为晶圆(即，衬底)占据块状硅太阳能电池制造成本的很大比例，所以正在积极进行研究以减小硅衬底的厚度。另外，关于III-V族的块状太阳能电池，正在进行研究以在廉价的衬底上形成薄膜太阳能电池。同时，薄膜硅太阳能电池制造技术已经在发展中，该技术能够简单且廉价地生产大面积太阳能电池，所述太阳能电池使用少量的材料并且基于廉价衬底例如玻璃或不锈钢上的非晶硅。另外，关于薄膜太阳能电池，比如二硒化铜铟镓(CIGS)太阳能电池，正在尝试以通过使用由聚酰亚胺、不锈钢、钼等制成的薄且柔性的衬底制造集成CIGS太阳能电池来减少太阳能电池成本。此外，存在对开发用于各种应用目的的柔性透明型集成薄膜太阳能电池的制造方法的迫切需要。薄膜太阳能电池必须集成以便获得实用高压。集成的薄膜太阳能电池基本上由单元太阳能电池(即，单元电池)组成。相邻单元电池彼此串联地电连接。出于制造具有此类结构的集成薄膜太阳能电池的目的，应当进行多步骤膜成形(或沉积)和划片(或图案化)处理，并且应当按照目的在每个划片处理或图案化处理中使用各种装置。代表性的商业化集成技术为激光图案化。在通过根据激光图案化使用玻璃衬底的集成薄膜太阳能电池的制造中，总共需要进行三次激光图案化处理以便分别对第一导电层(透明导电层或金属)、光电转换器、第二导电层(金属或透明导电层)等进行划片。通过进行三次的激光图案化处理，起到集成薄膜太阳能电池作用的有效面积减少了百分之几之多。存在这样的问题，即，因为有效面积减少了百分之几之多，所以由整个集成薄膜太阳能电池生成的电力由于有效面积的减少而减少。另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，由于应当在空气中进行的激光图案化处理，所以在真空中连续进行沉积处理几乎是不可能的。另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，因为不能在真空中连续进行沉积工艺，所以存在对衬底在真空与空气之间进出的复杂处理的需要。因此，难以制造具有多结结构的集成薄膜太阳能电池以及具有单结结构的集成薄膜太阳能电池。另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，因为在多数情况下划片处理由激光在空气中进行，所以太阳能电池的每层均被空气中的水分、粉尘等污染，使得设备的界面性质劣化。因此，设备的能量转换效率被降级。另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，由通过激光划片生成的粉尘在薄膜中形成细孔(即，针孔)，使得分流电阻减小，并且薄膜被激光能量热损坏。因此，膜特性劣化并且设备的结特性劣化。因此，设备的能量转换效率降级。另外，在集成薄膜太阳能电池的制造中，出于对抗粉尘的措施的目的，存在对衬底逆变器、衬底清洁器和数个昂贵激光装置的需要。因此，集成薄膜太阳能电池的制造成本上升。另外，在采用激光图案化技术的集成透明型薄膜太阳能电池的制造中，集成透明型薄膜太阳能电池变得更为昂贵。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的为提供一种装置，所述装置能够通过在多个真空处理室中仅反复地或连续地进行沉积过程，或者通过在多个真空处理室中反复地或连续地进行沉积处理和蚀刻处理制造使有效面积最大化的集成薄膜太阳能电池，从而使电力生产最大化。本专利技术的目的为提供一种装置，所述装置能够容易地在多个真空处理室中制造具有多结结构以及单结结构的集成薄膜太阳能电池。本专利技术的目的为提供一种装置，所述装置能够制造具有高效率的集成薄膜太阳能电池而不破坏真空，以便从根本上解决如下问题：每当已在其上沉积各个薄膜的衬底被暴露到空气以便进行激光图案化处理时，太阳能电池的每层均被空气中水分、粉尘等污染，使得设备的界面性质劣化，并且因此设备的能量转换效率降级。本专利技术的目的为提供一种装置，所述装置能够制造具有高效率的集成薄膜太阳能电池而不使用激光，以便从根本上解决如下问题：通过由激光生成的粉尘在薄膜中形成细孔(即，针孔)，则使得分流电阻减小，并且薄膜被激光能量热损坏，使得膜特性劣化，并且设备的结特性劣化，因而设备的能量转换效率降级。本专利技术的目的是提供一种装置，所述装置能够制造集成薄膜太阳能电池，所述太阳能电池能够从基本上解决如下问题：在集成薄膜太阳能电池的制造中，出于对抗粉尘的措施的目的，需要衬底逆变器、衬底清洁器和数个昂贵的激光装置，使得集成薄膜太阳能电池的制造成本上升。本专利技术的目的是提供一种装置，所述装置能够制造集成透明型薄膜太阳能电池，所述太阳能电池能够从基本上解决如下问题：在通过激光蚀刻技术进行的集成透明型薄膜太阳能电池的制造中，透明型薄膜太阳能电池变得更加昂贵。技术方案本专利技术的一个实施例为用于制造集成薄膜太阳能电池的装置，其中多个单元电池在真空中彼此串联地电连接。该装置可包括：光电转换器成形处理室，其通过在衬底上发射光电转换材料而形成光电转换器，其中在衬底上，已经从在衬底中形成的多个沟槽中的每个内的一条基线到每个沟槽的底部，到与底部连续的一侧，并且到与一侧连续的衬底的突出表面形成第一导电层；以及第二导电层成形处理室，其从每个沟槽内的另一条基线到每个沟槽的底部，到与底部连续的另一侧，并且到与另一侧连续的衬底的凸出表面形成第二导电层。光电转换器成形处理室和第二导电层成形处理室在真空中进行相应的处理。有益效果根据以上所述的本专利技术的实施例，通过在多个真空处理室中仅反复地或连续地进行沉积处理，或者通过在多个真空处理室中反复地或连续地进行沉积处理和蚀刻处理制造使有效面积最大化的集成薄膜太阳能电池是可能的，从而使发电力生产最大化。根据本专利技术的实施例，在多个真空处理室中制造具有多结结构以及单结结构的集成薄膜太阳能电池是可能的。根据本专利技术的实施例，制造具有高效率的集成薄膜太阳能电池而不破坏真空是可能的，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造集成薄膜太阳能电池的装置，其中多个单元电池在真空中彼此串联地电连接，所述装置包括：光电转换器成形处理室，其通过在衬底上发射光电转换材料而形成光电转换器，在所述衬底上，已经从在所述衬底中形成的多个沟槽中的每一个内的一条基线到每个沟槽的底部，到与所述底部连续的一侧，并且到与所述一侧连续的所述衬底的突出表面形成第一导电层；以及第二导电层成形处理室，其从每个沟槽内的另一条基线到每个沟槽的底部，到与所述底部连续的另一侧，并且到与所述另一侧连续的所述衬底的突出表面形成第二导电层，其中所述光电转换器成形处理室和所述第二导电层成形处理室在真空中进行所述相应处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.31 KR 10-2013-01680071.一种用于制造集成薄膜太阳能电池的装置，其中多个单元电池在真空中彼此串联地电连接，所述装置包括：光电转换器成形处理室，其通过在衬底上发射光电转换材料而形成光电转换器，在所述衬底上，已经从在所述衬底中形成的多个沟槽中的每一个内的一条基线到每个沟槽的底部，到与所述底部连续的一侧，并且到与所述一侧连续的所述衬底的突出表面形成第一导电层；以及第二导电层成形处理室，其从每个沟槽内的另一条基线到每个沟槽的底部，到与所述底部连续的另一侧，并且到与所述另一侧连续的所述衬底的突出表面形成第二导电层，其中所述光电转换器成形处理室和所述第二导电层成形处理室在真空中进行所述相应处理。2.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述光电转换器成形处理室和所述第二导电层成形处理室分别包括发射器，所述发射器以各自具有平直度的这种方式发射光电转换器成形材料和第二导电层成形材料，从而使所述材料分别以相对于所述衬底的表面呈小于预定角度的角度入射。3.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，在所述光电转换器成形处理室中形成所述光电转换器，使得每个沟槽内的所述第一导电层的一部分被暴露，并且所述第二导电层成形处理室中的所述另一条基线位于所述第一导电层暴露的区域内。4.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，打开-闭合装置、密封装置和隔离装置中的至少任何一个位于所述光电转换器成形处理室与所述第二导电层成形处理室之间，以免所述光电转换器成形材料和所述第二导电层成形材料在相邻腔室之间彼此混合或者被引入到所述相邻腔室中。5.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述第二导电层成形处理室包括发射器，所述发射器以具有平直度的这种方式发射第二导电层成形材料，从而使所述材料以相对于所述衬底的所述表面成小于预定角度的角度入射。6.根据权利要求1所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，还包括：掩模层成形处理室，其在所述光电转换器上形成掩模层；以及光电转换器蚀刻处理室，其通过使用所述掩模层作为掩模对所述光电转换器进行蚀刻，使得每个沟槽内的所述第一导电层的一部分被暴露，其中所述第二导电层成形处理室中的所述另一条基线位于所述第一导电层暴露的区域内。7.根据权利要求6所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，打开-闭合装置、密封装置和隔离装置中的至少任何一个位于所述光电转换器成形处理室、所述掩模层成形处理室、所述蚀刻处理室和所述第二导电层成形处理室中的每个的所述腔室之间，以免所述光电转换器成形材料、所述掩模层成形材料、所述蚀刻材料和所述第二导电层成形材料在相邻腔室之间彼此混合或者被引入到所述相邻腔室中。8.根据权利要求1或6所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其进一步包括第一导电层成形处理室，所述第一导电层成形处理室通过在已形成多个沟槽的衬底上沉积第一导电材料而形成所述第一导电层。9.根据权利要求8所述的集成薄膜太阳能电池制造装置，其特征在于，所述光电转换器成形处理室、所述第二导电层成形处理室和所述第一导电层成形处理室分别包括发射器，所述发射器以各自具有平直度这样的方式发射所述光电转换器成形材料、所述第二导电层成形材料和所述第一导电层成形材料，从而使所述材料分别以相对于所述衬底的表面呈预定角度入射，并且所述第二导电层成形处理室、所述掩模层成形处理室、所述蚀刻处理室和所述第一导电层成形处理室...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宏树，全振完，洪玧昊，
申请(专利权)人：韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR