太阳能电池的制造方法技术

本发明专利技术描述了以连续辊对辊法制造光伏器件的方法和装置。根据本发明专利技术的制造装置是相当新颖且非显而易见的，并提供了加工薄膜太阳能电池的资本效率和益处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2008年3月4日提交的美国临时专利申请61/068，020的优先权，在 此引入其内容作为参考。
技术介绍
不断升高的油价已经提高了开发经济划算的可再生能源的重要性。全世界正在进 行重要的努力以开发经济划算的太阳能电池从而获得太阳能。目前，为了使太阳能电池经 济划算，必须以远低于$1/瓦的成本制造传统太阳能电池源。目前的太阳能技术可大致分为晶体硅和薄膜技术。大约90%的太阳能电池由硅 (单晶硅或多晶硅)制造。晶体硅(c-Si)已经在大多数太阳能电池中用作吸光半导体，虽 然它是相对较差的光吸收体并且需要相当厚度(数百微米)的材料。尽管如此，这被证明 是方便的，因为它给出具有良好效率(13-18%，理论最大值的一半到三分之二)的稳定的 太阳能电池组件，并且使用从微电子工业的知识库中发展的工艺技术。硅太阳能电池非常 昂贵，制造成本为$3. 50/瓦以上。制造是成熟的，但不能带来成本降低。第二代太阳能电池技术基于薄膜。主要的薄膜技术为非晶硅、铜铟镓硒(CIGS)和 碲化镉(CdTe)。由铜铟镓二硒(CIGS)吸收体制成的薄膜太阳能电池有希望实现10-12% 的高转换效率。与那些通过其它薄膜技术获得的效率相比，CIGS太阳能电池的创纪录的高 效率(19.9%NREL)是迄今为止最高的。这些破纪录的小面积器件已经采用资本密集并且 非常昂贵的真空蒸发技术制造。许多公司(Honda、Showa ShelUffurth Solar,Nanosolar, Miasole等)正在开发在玻璃基板和柔性基板上的CIGS太阳能电池。但是，在大面积基板 上制造均勻组合物的CIGS薄膜是非常有挑战性的。这部分是由于沉积化学和必要的后续 反应化学以形成CIGS。这个限制也影响到通常相当低的工艺产率。由于这些限制，蒸发技 术的实施在CIGS太阳能电池的大规模、低成本的商业生产上并不成功。CdTe并不经受那些 限制，其可在单步法中形成。国家可再生能源实验室(NREL)已经证实CdTe太阳能电池具有16. 5%的效率。有 时通过在3毫米厚玻璃基板上沉积CdTe来制造CdTe太阳能电池，再用另一 3毫米盖玻片 对其进行封装。这是缓慢且昂贵的制造方法。此外，这些CdTe太阳能电池还是非常重的， 不能用于住宅屋顶的应用(太阳能工业的最大市场部分之一)中。因而需要柔性CdTe太 阳能电池的有效制造方法。
技术实现思路
在一个具体实施方案中，公开了用于制造光伏器件的方法，该方法包括提供包括 一定长度柔性箔的基板，形成一组包括在一部分基板上的光伏器件的多层，其中所述多层 的至少一个层包括吸收体层，所述吸收体层包括至少一种II-VI族、I-III-VI族和IV族化 合物。在一个具体实施方案中，所述一组多层包括电极层、吸收体层、窗口层和TCO层。在 一个具体实施方案中，所述基板可以是透明的或者可选地可以由金属制得且为不透明的。在一个具体实施方案中，使用能够被加热或冷却的至少一个涂布鼓，将柔性箔连续移动经 过能够形成一层的至少一个沉积源。在一个具体实施方案中，基板在自由跨距结构中连续 移动经过能够形成一层的至少一个沉积源。可以结合鼓和自由跨距移动。所述长度的柔性 箔可以具有第一面和与第一面相对的第二面，并且形成一组多层包括在第一面和第二面上 形成至少一个层。在本专利技术的一个具体实施方案中，当连续移动基板经过能够形成一层的 至少一个沉积源时，可以基本上同时形成电极层、吸收体层、窗口层和TCO层，或者，在另一 具体实施方案中，当连续移动基板经过能够形成一层的至少一个沉积源时在基板上形成电 极层，在电极层之后形成吸收体层，在吸收体层之后形成窗口层，以及在吸收体层之后形成 TCO层。CIGS和相关材料(如CIS、CIGSe)为I-III-VI族材料的实例。非晶硅、微晶硅、微 结晶硅和晶体硅为IV族材料的实例。在此还公开了用于制造光伏器件的装置，所述装置包 括用于提供包括一定长度柔性箔的基板的供应室、第一、第二和第三室(其中每个室独立 地包括至少一个沉积源)，以及用于传送所述长度的柔性箔经过至少一个沉积源的部件，和 用于控制每个沉积源的部件。存在能够被加热或冷却的至少一个涂布鼓。可选地或另外地， 所述第一、第二或第三室的至少一个室包括在自由跨距结构中用于传送所述长度的柔性箔 经过至少一个沉积源的部件。此外，柔性箔可以包括第一面和相对的第二面，且至少一个室 具有位于第一面和/或第二面上的至少一个沉积源。本专利技术设想通过上述方法和/或装置 制造的光伏器件。有利地，根据文中所述方法沉积的层不暴露于周围环境中，否则会引起氧化或其 它污染问题而降低太阳能电池性能和产率。本专利技术的另一优点为膜形成室的内部不暴露于 大气压中，从而减少了内壁因水蒸气而变湿。附图说明图1显示了本专利技术的一个具体实施方案的侧视图的一般示意图，其中柔性箔自进 给辊至卷取辊以辊对辊方式布置。图2显示了用于实施本专利技术方法的装置的一个具体实施方案的侧视图的一般示 意图。图3显示了用于实施本专利技术方法的具有真空室和自由跨距室的装置的一个具体 实施方案的侧视图的一般示意图。图4显示了用于实施本专利技术方法的具有多个自由跨距室的装置的一个具体实施 方案的侧视图的一般示意图。图5显示了具有位于室中的图案化系统的本专利技术的一个具体实施方案的侧视图 的一般示意图。图6显示了本专利技术有可能不使用鼓进行温度控制而加工箔的一个具体实施方案 的侧视图的一般示意图。具体实施例方式本专利技术教导了在柔性基板上的薄膜。本专利技术公开了一种 完整器件的制造，其中在连续过程中供给了裸露的柔性基板并实现了完整的太阳能电池器 件。现在详细参考本专利技术的某些具体实施方案，包括专利技术人设想进行本专利技术的最佳实 施方式。这些具体实施方案的实例示于附图中。尽管结合这些具体实施方案描述本专利技术， 但应该理解的是这不旨在将本专利技术限制在所述具体实施方案中。相反地，其旨在覆盖可能 包括在本专利技术精神和范围之内的可替代形式、修改形式和等效形式，所述精神和范围由所 附权利要求限定。在下述说明中，为提供对本专利技术的透彻理解而给出大量具体细节。可实 践本专利技术而无需部分或所有这些具体细节。除非上下文另外清楚地指出，在本说明书和所 附权利要求书中，单数形式“一” (“a”、“an”)和“所述”(“the”)包括复数含义。除非另 有限定，文中使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员通常理解的相同 的含义。“柔性”是指能够被弯曲。本专利技术设想很多材料具有用作箔的合适柔性。优选地， 所述箔或基板材料具有的柔性足以被卷绕在辊上而无不良影响。“箔”是指片材、织造或非织造网和/或层压品或适合光伏器件基板的其它结构，其 包括根据本专利技术适合用于光伏器件的任何材料，例如金属(例如Al、Mo、Cu)、金属合金(例 如不锈钢)、聚合物(例如聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、聚醚酰亚胺、萘二甲酸乙二醇酯、聚酯 等)或其混合物和/或层压材料。所述箔可以为不透明的或透明的。所述箔可以包括适 合本文中所述方法的任何形状、厚度、宽度或长度。根据本专利技术，所述箔可以包括空白片段 (leaders)或“中断部”，其中箔通过任意合适的材料接合在一起并且仍然包括连续的“长 度”。任选地，箔可以包括层压的一种或多种材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏器件的制造方法，该方法包括：提供包括一定长度的柔性箔的基板，形成一组多层，所述多层包括在一部分基板上的光伏器件，其中所述多层的至少一层包括吸收体层，且所述吸收体层包括至少一种Ⅱ－Ⅵ族化合物。

【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：D雷迪，C莱德霍尔姆，
申请(专利权)人：索莱克山特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]