薄膜太阳能电池模块及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造薄膜太阳能电池模块的方法，该薄膜太阳能电池模块带有多个设置在共同的基板(1)上的并且电串联的片段(5，7)。此外，本发明专利技术还涉及一种相应的薄膜太阳能电池模块和适于实施所述制造方法的生产线。所述方法包括：用于将层施加到基板(1)上以形成至少一个电极(2，4)和光敏层序列(3)的步骤，以及用于结构化所施加的和/或要施加的层以形成所述多个片段(5，7)的步骤。在实施用于结构化的步骤之前，施加至少一个电极(2，4)和光敏层序列(3)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制造薄膜太阳能电池模块的方法，该薄膜太阳能电池模块带有多个设置在共同的基板上的并且电串联的片段。此外，本专利技术涉及相应的薄膜太阳能电池模块和适于实施所述制造方法的生产线。
技术介绍
薄膜太阳能电池模块(也称为薄膜光致电压模块)具有光敏层，这些光敏层带有微米量级的层厚度。在此，使用在光敏层中的半导体材料可以是无定形的或者微晶的。例如在所谓的串联型电池和所谓的三结电池(Tripelzellen)的情况中，在电池内的无定形的半导体材料构成的层和微晶半导体材料构成的层的组合也是可能的。作为半导体材料使用Si、Ge和化合物半导体如CdTe或者Cu(In，Ga)k2(缩写为CIS或者称为CIGS)。尽管有略为更低的效率，薄膜太阳能电池模块由于其明显更少的材料需求因而是对于基于可见厚度的、单晶的或者多晶的半导体层制造的太阳能电池模块的一种经济的并且技术上意义重大的替选方案。为了能够使用具有尽可能大面积的经济的模块而横向引开到太阳能电池的电极中的电流不会大到使得出现高的欧姆损耗，薄膜太阳能电池模块通常被划分为多个片段。 在此，带状的并且通常数毫米至数厘米宽的片段通常与模块的边缘平行地延伸。形成这些片段的方式是，在连续的基板的情况下通过薄的分离线中断太阳能电池的层结构的各层。 分离线一方面导致相邻片段的相同层彼此电绝缘，并且另一方面导致随后施加的层可以沿着接触线与其下的层电连接。在分离线的合适的布置的情况下，可以通过这种方式实现各片段的串联电路。根据现有技术，分离线的构建分别直接在施加层之后进行。因为施加层通常在真空条件下进行，然而分离线的构建在空间上与其分离地在空气条件下进行，所以根据现有技术的制造工艺要求复杂的工艺过程(Prozessfuehrimg)。此外，在通常的进入真空的引入过程和从真空中的引出过程中，存在将污染物引入太阳能电池的层之间的危险。沉积在所述层上的、在结构化过程期间被剥离的材料可能是这种污染物。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提出一种用于制造薄膜太阳能电池模块的方法，其允许更简单的和更有效的工艺过程。本专利技术的另外的任务是，提出一种可以以这种方法制造的薄膜太阳能电池模块，并且实现一种用于制造这种薄膜太阳能电池模块的生产线。根据本专利技术的第一方面，该任务通过一种用于制造薄膜太阳能电池模块的方法来解决，该薄膜太阳能电池模块带有多个设置在共同的基板上的并且电串联的片段，其中该方法具有用于将层施加到基板上以形成至少一个电极和光敏层序列的步骤，并且具有用于结构化所施加的和/或要施加的层以形成多个片段的步骤。在实施用于结构化的步骤之前，施加至少一个电极和光敏层序列。于是在实施用于分割的结构化步骤之前首先执行至少两个用于沉积层的工艺的组。对分别在类似的条件(例如真空条件相对于空气条件)下实施的工艺步骤进行结合地编组使得工艺实施变得容易，并且适于减少将污染物引入到薄膜太阳能电池模块的层之间。在该方法的一个有利的扩展方案中，对已经施加的层的结构化通过射进激光辐射生成分离线和/或通过机械刻刮和/或通过选择性的刻蚀来进行。特别优选的是，在此将激光辐射射进使得将一个或多个层局部地去除或者将一个或多个层局部地加热，使得改变所述层的至少之一的物理特性，特别是其导电性。在该方法的另一有利的扩展方案中，对已经施加的层的结构化通过射进激光辐射生成接触线来进行。特别优选的是，在此将激光射进使得不同材料构成的相叠的层被局部地加热并且构建材料化合物，该材料化合物具有不同于原始的材料的物理特性并且特别是导电的。在该方法的另一有利的扩展方案中，在分离线之一内由电绝缘的材料生成绝缘线。特别优选的是，在此通过喷墨印刷方法来施加绝缘线。根据该方法的另一有利的扩展方案，对随后要施加的层的结构化借助可溶性材料构成的覆盖线来进行。特别优选的是，在此通过喷墨印刷方法来施加覆盖线。根据本专利技术的第一方面，该方法的所提及的有利的扩展方案提出了一些结构化措施，这些结构化措施适于在具有至少两个相继施加的层的层堆叠内也进行(单个)层的结构化。因此，其为根据本申请的方法的理想的结构化措施。根据本专利技术的第二方面，该任务通过带有多个电串联的片段的薄膜太阳能电池模块来解决，该薄膜太阳能电池模块通过根据权利要求1至16中的任一项所述的方法来制造。根据本专利技术的第三方面，该任务通过带有多个电串联的片段的薄膜太阳能电池模块来解决，其中由绝缘材料构成的绝缘线施加到分离线的区域中并且被第二电极覆盖，其中该分离线中断薄膜太阳能电池模块的第一电极用于形成片段。优选的是，绝缘线包含绝缘的聚合物。根据本专利技术的第四方面，该任务通过带有多个电串联的片段的薄膜太阳能电池模块来解决，其中朝向基板的由导电氧化物构成的电极通过分离线来电中断，其中电极在分离线的区域中局部地具有与分离线之外不同的物理特性。优选的是，在分离线的区域中的局部不同的物理特性基于在分离线的区域中电极再结晶之后的掺杂的变化或者基于在分离线的区域中来自与电极相邻的光敏层序列的元素的氧化物的形成。特别优选的是，光敏层序列具有Si并且分离线包含Si氧化物。根据本专利技术的第五方面，该任务通过带有多个电串联的片段的薄膜太阳能电池模块来解决，该薄膜太阳能电池模块包括第一电极、光敏层序列和第二电极，其中存在接触线，第二电极通过该接触线与第一电极电连接为片段的串联电路，其中接触线在光敏层序列的区域中包含光敏层序列的元素与第二电极的元素构成的导电的材料化合物和/或导电的合金。优选的是，光敏层序列具有Si并且接触线包含硅化物。根据本专利技术的第六方面，该任务通过带有多个电串联的片段的薄膜太阳能电池模块来解决，其中导电的胶带或者导电膏的绳在分离线的区域中为了重建电连接而被施加到第二电极上，其中所述分离线将薄膜太阳能电池模块的第一电极中断以形成片段并且中断第二电极。在根据本专利技术的第二至第六方面的薄膜太阳能电池模块中，不同的层(电极和光敏层序列)被结构化，使得在已经施加至少两个层之后，可以实施串联布线。在薄膜太阳能电池模块的情况下，用于施加层的工艺步骤的结合导致较少的污染物(其例如由于频繁的引入和引出过程而造成的)，并且由此导致更好的层质量，由此得到电池的更高的效率。此外，在所提出的薄膜太阳能电池模块中，可以把用于结构化层的工艺步骤结合，这导致不同层中的结构化措施相对于彼此更好的定位。由此得到用于串联布线的小的接触区域，并且于是得到电池的更高的面积产出(Flaechenertrag)。 根据本专利技术的第七方面，该任务通过一种用于在玻璃基板上制造薄膜太阳能电池模块的生产线来解决，其中具有涂层设备，该涂层设备具有第一真空闸、至少两个涂层站以及第二真空间，并且设计为使得玻璃基板在通过第一真空间引入涂层设备之后，在该基板通过第二真空间又从涂层设备引出之前，可以在真空条件下相继地经过所述至少两个涂层站。生产线能够执行根据第一方面的方法，并且能够实现与其关联的优点。附图说明下面将借助五个附图根据实施例来详细阐述本专利技术。其中图1示出了根据现有技术的薄膜太阳能电池模块的层结构的示意图；图2至图4示出了在根据本申请的方法之一中分别针对不同方法阶段的薄膜太阳能电池模块的层结构的示意图；以及图5示出了用于制造薄膜太阳能电池模块的装置。具体实施例方式图1以示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于制造薄膜太阳能电池模块的方法，该薄膜太阳能电池模块带有多个设置在共同的基板（１）上的并且电串联的片段（５，７），所述方法包括：－用于将层施加到基板（１）上以形成至少一个电极（２，４）和光敏层序列（３）的步骤，以及－用于结构化所施加的和／或要施加的层以形成所述多个片段（５，７）的步骤，其中在随后实施用于结构化的步骤之前，施加至少一个电极（２，４）和光敏层序列（３）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·施泰因，
申请(专利权)人：比尔克勒激光技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE