太阳能电池组件的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能电池的制造方法，该制造方法使用网罩定义有效镀膜区域，通过使用网罩，可以直接在真空环境下，连续式地完成太阳能电池组件各层薄膜的形成，而不需要通过镭射刮除机和机械力刮除机这些设备定义太阳能电池组件的有效区域，因此，可以省略镭射刮除机和机械力刮除机的设备成本和刮除过程。本发明专利技术特别涉及将该制造方法应用于铜铟镓硒化合物半导体薄膜的太阳能电池，可以减少生产过程的程序，从而可以提高产能效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用金属网罩定义镀膜区域以生产薄膜太阳能电池组件的制造 方法，具体地，涉及铜铟镓硒化合物(CIGS)半导体薄膜的， 该方法可以通过连续式溅镀成膜，不需要再经过镭射刮除(Laser scribing)和机械力刮除 (Mechanical scribing)的过程，从而减少了生产过程的程序，提高了产能效率。
技术介绍
近年来，铜铟镓硒化合物半导体薄膜的太阳能电池(Copper Indium Gallium Diselenide Solar Cell,以下简称 CIGS Solar Cell)，从 1997 年缅因大学(University of Maine)提出电池效率约为6%发展至今，美国能源研究所(NREL)于2008年发表最佳 电池效率达19.9%，具有高效率和可长时间稳定使用的性能，因此，铜铟镓硒化合物半 导体薄膜的太阳能电池的应用范围变得多样化，并可应用于例如发电厂、建筑建材等方 面。铜铟镓硒化合物半导体薄膜的太阳能电池(CIGS Solar Cell)是指通过吸收外部 太阳光波长进而产生电流的、其活性层(Active layer)的组成成份为Cu(ItvxGax)Se2的电 池。所述太阳能电池由于电池光电效率已高达19.9%从而非常受关注，这种高质量的铜 铟镓硒化合物(CIGS，Cu、In、Ga、Se)薄膜，通常是采用高真空多源共蒸镀铜(Cu)、 铟(In)、镓(Ga)和硒(Se)等元素，同时对基板施加500-600°C的高温以产生化学反应而 形成的。该蒸镀法的原理是在同一个真空腔体内放入铜、铟、镓、硒四种蒸镀源，分别 控制其蒸发速率，同时沉积于基板上，并对基板上的铜、铟、镓、硒混合物施加高温进 行化合，以形成该铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜。图1表示一般的具有铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜的太阳能电池组件的制造方 法。在步骤100中，提供基板152 ；在步骤102中，将钼(Mo)金属层形成于该基板152 的上方；在步骤104中，采用镭射刮除机和机械力刮除机进行该钼(Mo)金属层的画线 过程，用于定义多个底部电极154 ；在步骤106中，将铜铟镓硒化合物(CIGS)材料层、 硫化镉(CdS)材料层和不含掺杂物的氧化锌(i-ΖηΟ)材料层依次形成于这些底部电极 154的上方；在步骤108中，采用镭射刮除机和机械力刮除机进行该光电转换材料层的 画线过程，用于定义多个光电转换单元156，该光电转换单元156包括该铜铟镓硒化合物 (CIGS)薄膜158、硫化镉(CdS)薄膜160和不含掺杂物的氧化锌(i-ZnO)薄膜162 ；在 步骤110中，将透明导电材，例如含有铝(Al)掺杂物的氧化锌(ΖηΟ:Α1)材料层形成于这 些光电转换单元156的上方；在步骤112中，采用镭射刮除机和机械力刮除机进行该透明 导电材的画线过程，用于定义多个顶部电极164;在步骤114中，将抗反射膜166形成于 这些顶部电极164的上方，并覆盖该基板152、底部电极154和光电转换单元156;在步 骤116中，将封装胶膜168形成于该抗反射膜166的上方，并覆盖该基板152。采用上述 制造方法所制得的太阳能电池组件150的结构如图2所示。在上述中，由于需要在工作温度为500-600°C的温度下进行化合该光电转换单元156的铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜158，因此熔点较低的金 属会发生液化现象。该铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜158必须整个形成于该底部电极154 和基板152的上方。然后在后续画线过程中，再将该铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜158的 有效区域定义出来。或者，该底部电极154(钼金属)与顶部电极164(含有铝掺杂物的 氧化锌)之间的接触面积小，接触电阻大。另外，上述制造方法使用三次镭射或机械力 画线过程，而台湾专利公开号为200824137、专利技术名称为薄膜太阳能电池模块及其制造方 法、申请日为2007年2月13日的专利中公开了太阳能电池模块的制造方法，该制造方法 也使用了三次镭射括除过程。然而，这种制造方法因为材料必须混合镀膜、基板需要高温加热等问题，必须 采用镭射刮除机和机械力刮除机来定义电池组件的有效区域，该过程一般在大气环境中 进行，不但设备昂贵、维护麻烦且刮除时间长，从而影响其产能。再者，在镭射画线过 程中，在刮除区域有局部高温产生，外界氧气或氮气在该条件可能与金属电极产生氧化 物或氮化物，造成接触电阻增大，进而导致电池组件效率下降。
技术实现思路
鉴于上述制造方法的缺陷，本专利技术的目的是提供一种制造太阳能电池组件的方 法，该方法可以在真空环境下，简易地大量生产和定义太阳能电池组件的镀膜区域。为了解决上述问题，本专利技术的专利技术人进行了研究，结果认为，通过采用金属网 罩来定义镀膜区域，不但可以达到连续生产的目的，而且还可以避免电池组件在生产过 程中暴露于大气环境，从而确保生产质量和提高生产效率。本专利技术提供了一种，其中，该制造方法包括下列步 骤将第一网罩设置于基板的上方，其中所述第一网罩包括多个第一开口，所述第一开 口以阵列式排列，用于定义多个第一镀膜区域；将多个底部电极分别形成于所述第一镀 膜区域，其中所述底部电极位于所述基板的上方；移除所述第一网罩；将第二网罩设 置于所述底部电极的上方，其中所述第二网罩包括多个第二开口，所述第二开口以阵列 式排列，用于定义多个第二镀膜区域；将多个光电转换单元分别形成于所述第二镀膜区 域，其中所述光电转换单元位在所述底部电极的上方，且每一个光电转换单元包括多元 金属硫族元素化合物薄膜，所述多元金属硫族元素化合物薄膜是通过真空溅镀过程对多 元金属硫族元素化合物的单一靶材进行溅镀从而形成于所述底部电极的上方，且所述真 空溅镀过程的工作温度介于100°C与400°C之间；移除所述第二网罩；将第三网罩设置于 所述光电转换单元的上方，其中所述第三网罩包括多个第三开口，所述第三开口以阵列 式排列，用于定义多个第三镀膜区域；将多个顶部电极分别形成于所述第三镀膜区域， 其中所述顶部电极位于所述光电转换单元的上方；以及移除所述第三网罩。本专利技术的网罩(Mask)用于生产程序中，其中铜铟镓硒 化合物(CIGS)薄膜采用 单一铜铟镓硒化合物(CIGS)溅镀靶材，经过溅镀过程所沉积的铜铟镓硒化合物(CIGS) 薄膜，不需要另外升温超过40(TC且不需要再经过镭射画线过程，从而达到了降低生产 设备成本、避免铜铟镓硒化合物暴露于大气环境的目的，大大提高了铜铟镓硒化合物 (CIGS)薄膜的太阳能电池的生产性。附图说明 以下附图说明是用于进一步了解本专利技术的优点，并不是用于限制本专利技术的保护 范围。图1表示一般的具有铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜的 的流程图；图2表示由图1所示的生产流程形成的具有铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜的太阳 能电池组件的结构示意图；图3表示本专利技术的具有铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜的太阳能电池组件的制造方 法的一种实施方式的流程图；图4至图11表示采用本专利技术提供的所述制造方法的一种实施方式所制得的具有 铜铟镓硒化合物(CIGS)薄膜的太阳能电池组件的剖面示意图。主要组件符号说明150-太阳能组件；152-基板；154-底部电极；156-光电转换单元；158-CIGS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池组件的制造方法，该制造方法包括下列步骤：将第一网罩设置于基板的上方，其中所述第一网罩包括多个第一开口，所述第一开口以阵列式排列，用于定义多个第一镀膜区域；将多个底部电极分别形成于所述第一镀膜区域，其中所述底部电极位于所述基板的上方；移除所述第一网罩；将第二网罩设置于所述底部电极的上方，其中所述第二网罩包括多个第二开口，所述第二开口以阵列式排列，用于定义多个第二镀膜区域；将多个光电转换单元分别形成于所述第二镀膜区域，其中所述光电转换单元位于所述底部电极的上方，且每一个光电转换单元包括多元金属硫族元素化合物薄膜，所述多元金属硫族元素化合物薄膜是通过真空溅镀过程对多元金属硫族元素化合物的单一靶材进行溅镀从而形成于所述底部电极的上方，且所述真空溅镀过程的工作温度介于１００℃与４００℃之间；移除所述第二网罩；将第三网罩设置于所述光电转换单元的上方，其中所述第三网罩包括多个第三开口，所述第三开口以阵列式排列，用于定义多个第三镀膜区域；将多个顶部电极分别形成于所述第三镀膜区域，其中所述顶部电极位于所述光电转换单元的上方；以及移除所述第三网罩。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池组件的制造方法，该制造方法包括下列步骤将第一网罩设置于基板的上方，其中所述第一网罩包括多个第一开口，所述第一开 口以阵列式排列，用于定义多个第一镀膜区域；将多个底部电极分别形成于所述第一镀膜区域，其中所述底部电极位于所述基板的 上方；移除所述第一网罩；将第二网罩设置于所述底部电极的上方，其中所述第二网罩包括多个第二开口，所 述第二开口以阵列式排列，用于定义多个第二镀膜区域；将多个光电转换单元分别形成于所述第二镀膜区域，其中所述光电转换单元位于所 述底部电极的上方，且每一个光电转换单元包括多元金属硫族元素化合物薄膜，所述多 元金属硫族元素化合物薄膜是通过真空溅镀过程对多元金属硫族元素化合物的单一靶材 进行溅镀从而形成于所述底部电极的上方，且所述真空溅镀过程的工作温度介于100°c与 400°C之间；移除所述第二网罩；将第三网罩设置于所述光电转换单元的上方，其中所述第三网罩包括多个第三开 口，所述第三开口以阵列式排列，用于定义多个第三镀膜区域；将多个顶部电极分别形成于所述第三镀膜区域，其中所述顶部电极位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴静怡，
申请(专利权)人：吴静怡，林妏娟，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]