太阳能电池及其制造方法技术

充当单元的电池（１０）（单元电池）包括：在具有粗糙表面的纹理衬底（１）上形成的下部电极层（２）（Ｍｏ电极层）；包括铜、铟、镓、硒的吸光层（３）（ＣＩＧＳ吸光层）；在吸光层（３）上的由ＩｎＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳ等形成的高阻抗缓冲层薄膜（４）；以及由ＺｎＯＡｌ等形成的上部电极层５（ＴＣＯ），为了串联连接这种单元电池（１０），形成用于连接上部电极层和下部电极层（５、２）的接触电极部分（６）。接触电极部分（６）的Ｃｕ／Ｉｎ比率高于吸光层（３）的Ｃｕ／Ｉｎ比率，也即，接触电极部分（６）包含较少的Ｉｎ。因此，接触电极部分（６）相对于ｐ型半导体的吸光层（３）而言展现了ｐ＋（加）型或导体的特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及构成化合物族太阳能电池的黄铜型太阳能电池及其 制造方法，特别涉及一种，所述太阳能电池 的特征在于使用其表面具有凹陷和凸起的衬底以及用于串联连接太 阳能电池的单元电池的接触电极部分及其制造方法。
技术介绍
用于接收光并将光转换为电能的太阳能电池按照半导体的厚度 被划分为块式群组和薄膜群组。其中，薄膜群组是半导体层厚度从几十l^m到几pm或者更小的太阳能电池，并被划分为Si薄膜群组和化 合物薄膜群组。此外，在化合物薄膜群组中存在多种II-VI族化合物群组，黄铜族等，并且其中很多已经产品化。其中，根据所使用的物 质，属于黄铜族的黄铜型太阳能电池是指CIGS (Cu(InGa)Se)族薄 膜太阳能电池或者CIGS太阳能电池或者I-III-VI族的另一名称。黄铜太阳能电池是通过黄铜化合物形成吸光层的太阳能电池，并 且其特征在于高效、无光学退化(老化改变)、抗辐射性卓越、具有 较宽的吸光波长范围、具有较高的吸光系数等，目前已经进行了针对 大量生产的研究。图1示出了普通黄铜型太阳能电池的剖面结构。如图l所示，黄 铜型太阳能电池包括在玻璃或者类似物的衬底上形成的下部电极层 (Mo电极层)；包括铜、铟、镓、硒的吸光层(CIGS吸光层)；在 吸光层薄膜上由InS、 ZnS、 CdS等形成的具有高阻抗的緩沖层薄膜； 以及由ZnOAl或类似物形成的上部电极层。此外，在将钠钙玻璃用 于衬底时，还存在提供碱性控制层的情况，所述碱性控制层的主要成 分是Si02或者类似物，其目的是控制从衬底内部到吸光层的碱金属成分的进入量。当太阳光线等光照射到黄铜型太阳能电池时，在吸光层内部产生 电子(-)和空穴(+)对，对于电子(-)和空穴(+ )，在p型半导体和n型半导体的结表面处，电子(-)聚集到n型半导体并且空穴 (+ )聚集到p型半导体，因此，在n型半导体和p型半导体之间产 生电动势。可以通过在该状态下将导体连接至电极来将电流输出到外部。图2示出了制造黄铜型太阳能电池的步骤。首先，通过賊射在钠 钙玻璃或者类似物的玻璃衬底上形成构成下部电极的Mo(钼)电极。 接下来，如图2(a)所示，通过照射激光等来去除Mo电极，以此分 割Mo电极(第一划片(scribe))。在第一划片之后，通过水或类似物清洗经过机加工的芯片，通过 溅射或类似手段将铜(Cu)、铟(In)和镓(Ga)粘附至所述芯片， 以形成前体。将前体输入熔炉并在H2Se气体氛围中退火，由此形成 黄铜型吸光层薄膜。退火步骤通常是指气相Selenidation或者简单地 指Selenidation。接下来，在吸光层上层叠CdS、 ZnO或InS等的n型緩沖层。通 过'减射或CBD (化学浴沉积)等方法形成该緩冲层。接下来，如图2 (b)所示，通过激光照射、金属针等去除緩冲层和前体，以此分割 緩沖层和前体(第二划片)。图3示出了金属针的划片行为。此后，如图2(c)所示，通过溅射或类似方法形成透明电极(TCO: 透明导电氧化物)作为上部电极。最后，如图2(d)所示，通过激光 照射、金属针等来分割上部电极(TCO)、緩沖层和前体(第三划片 元件隔离)，以最终完成CIGS族薄膜太阳能电池。这里提供的太阳能电池是指整体式串联连接各单元电池而构成 的电池，在实际使用时，单个或多个电池被封装并作为模块(面板) 进行工作。电池是通过由各划片步骤串联连接多个电池而构成的，并 且在薄膜型太阳能电池中，可以通过改变串联级的数目(单元电池的 数目)将电池电压设计为任意改变。在关于第二划片的现有技术中，指出了专利参考文件1和专利参考文件2。如图3所示，专利参考文件1公开了通过移动金属针(针)同时以预定的压力按压金属针来对吸光层和緩沖层进行划片的技术， 其中由锥形形状构成金属针的前端。此外，专利参考文件2公开了通过由弧光灯的连续放电管或类似 物激励Nd: YAG晶体而构成的激光(Nd: YAG激光)进行照射，来 去除和分割吸光层的技术。如前所述，根据
技术介绍
的黄铜型太阳能电池，已经将具有平坦 表面的玻璃衬底用于其衬底材料。如专利参考文件3中公开的，在硅薄膜族的太阳能电池中，已经 开发了这样的技术通过使用其表面上包括凹陷和凸起的玻璃衬底 (紋理(texture)衬底)、在该玻璃衬底上形成电极以及随后层叠硅 半导体来形成太阳能电池，以此通过光密闭效应来提高转换率。专利参考文件1: JP-A-2004-l 15356专利参考文件2: JP-A-11-312815专利参考文件3: JP-A-2-16407
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题专利参考文件3中公开的
技术介绍
的紋理衬底无法应用于构成化 合物族太阳能电池的黄铜型太阳能电池。原因是当衬底上具有凹陷和 凸起时，无法执行第二划片，并且无法采用连接结构的整体串联级数。例如，在执行第二划片的技术中的机加工机械划片中，太阳能电 池的串联阻抗增加。根据图4的在执行机械划片之后从衬底的上表面拍摄的照片来进 一步解释，图4 (a)是使用光滑表面的玻璃衬底时的照片，图4(b) 是使用其表面具有凸起和凹陷的紋理衬底时的照片。如图4 (b)所示，当在使用紋理衬底的情况下执行第二划片时， 明显产生了划片残渣。产生它是因为在机械划片中使用的金属针(针)的直径宽于紋理衬底的凸起和凹陷的间隔。也即，在图4的实验中使 用的凹陷和凸起的周期(从最大高度到最小高度的横向距离)是 5.9pm，而针的前端部分的直径是35jum，并且针的前端部分的直径是 周期的大约6倍。在层叠透明电极(TCO)之后，通过这种方法未被针去除的吸光 层保留在透明电极和下部电极之间。吸光层的电阻率大约为104Qcm， 另一方面，该电阻率充分高于构成下部电^L的钼的5.4xl(T6ncm的电 阻率，当存在作为残渣的吸光层部分时，阻抗值增大，并且光能的转 换率(电能产生效率)降低。此外，在如专利参考文件2所示的使用激光的划片中，难以将激 光的强度调节为适应玻璃衬底的凹陷和凸起。也即，由于紋理衬底所具有的凹陷和凸起，吸光层的厚度或者激 光的入射角度是不均匀的，并且很难将激光调节为仅去除吸光层的强 度。也即，在照射的激光较强时，在去除吸光层之后，激光仍然在照 射，由此石皮坏了下部电极(Mo电极)。此外，在激光较弱时，吸光 层保留下来而未被去除，构成了上面描述的具有高阻抗的层，因此导 致上部透明电极(TCO)和下部Mo电极之间的接触阻抗极度恶化的 问题。由此，将第二划片应用于
技术介绍
的紋理衬底是非常不利的，并 且难以形成连接结构和黄铜型电极的整体串联。解决问题的手段为了解决上述问题，提供了一种太阳能电池，包括 衬底，在其主面具有凹陷和凸起；多个下部电极，其在所述衬底的所述主面侧形成，并通过分割导 电层而构成；黄铜型吸光层，其在所述多个下部电极上形成，并被分割为多个 吸光层；多个上部电极，其构成所述吸光层上的透明导电层；以及接触电极部分，其通过对所述吸光层的部分进行变性(denature) 而形成，用以串联连接由所述下部电极层、所述吸光层和所述上部电 极构成的单元电池，并且其电导率高于所述吸光层的电导率。根据本专利技术的太阳能电池的基本构造是通过将下部电极、吸光层 和上部电极层叠到上面描述的衬底上构成的，各个层是构成根据本发 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，包括：　衬底，在其主面具有凹陷和凸起；　多个下部电极，其在所述衬底的所述主面侧形成，并通过分割导电层而构成；　黄铜型吸光层，其在所述多个下部电极上形成，并被分割为多个吸光层；　多个上部电极，其构成所述吸光层上形成的透明导电层；以及　接触电极部分，其通过对所述吸光层的部分进行变性而形成，用以串联连接由所述下部电极层、所述吸光层和所述上部电极构成的单元电池，并且其电导率高于所述吸光层的电导率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木诚志，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]