薄膜太阳能电池制造技术

公开了具有多个单元太阳能电池串联连接的结构的薄膜太阳能电池。在薄膜太阳能电池中，通过在每一单元太阳能电池中适当地设置集电孔来改进转换效率。在薄膜太阳能电池（10）中，形成各自具有层叠在绝缘基板（11）的正面上的光电转换部（15）、以及层叠在绝缘基板（11）的背面上的后电极层（18）的多个单元太阳能电池（UC），并且这些单元太阳能电池（UC）经由集电孔（19）和连接孔（20）串联连接。集电孔（19）分布在重叠区（A）中，在该重叠区（A）中构成每一单元太阳能电池（UC）的光电转换部（15）和后电极层（18）隔着绝缘基板（11）面向彼此，以使最接近的集电孔（19）之间的间隔相等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及被配置成通过使用太阳光来产生电力的太阳能电池，更具体地涉及具有多个单元太阳能电池(単元电池)串联连接的结构的薄膜太阳能电池。
技术介绍
近年来，集中关注的是作为解决全球环境问题的手段的太阳能电池。具体地，从降低太阳能电池的成本的观点来看，已关注到的是具有包含非晶硅、微晶硅、诸如CdTe (締化镉)或CIGS (铜-铟-镓-硒)之类的化合物、或者有机材料的光电转换层的太阳能电池，因为这种光电转换层可由厚度为数百nm至数数量级的薄膜构成，并且因此与常规太阳能电池相比，该太阳能电池可显著地減少要使用的材料量。这种太阳能电池被称为“薄膜太阳能电池”。薄膜太阳能电池的ー个优点在于，与常规晶体硅太阳能电池不同，薄膜太阳能电池可在各种基板上形成。 由于单个太阳能电池产生的电压低，因此采用通过串联连接多个单元太阳能电池(単元电池)来增大所产生电压的结构是通用的。在薄膜太阳能电池的情况下，单元电池的串联连接结构通常通过在单个基板上形成电极层和光电转换层、并且通过激光图案形成等将由此形成的这些层分成多个单元电池来实现。例如，专利文献I描述了具有通过在片状(膜状)基板上形成多个单元电池、并且通过使用贯穿片状(膜状)基板的集电孔和连接孔串联连接这些单元电池来构造的结构的薄膜太阳能电池。这种太阳能电池结构被称为“SCAF(通过膜上形成的孔的串联连接)结构”。图10是示出具有SCAF结构的常规薄膜太阳能电池的平面图，并且图11是示出逐步制造具有SCAF结构的常规薄膜太阳能电池的方法的截面图(对应于在图10的线Y-Y上取得的截面图)。在图11中，在薄膜太阳能电池用光照射来产生电力时呈现相同电位的电极层赋予相同的阴影线。如图10和11所示,薄膜太阳能电池70包括绝缘基板71,该绝缘基板71具有在其上通过顺序地层叠第一电极层72、光电转换层73和第二电极层74来形成光电转换部75的正面、以及在其上通过顺序地层叠第三电极层76和第四电极层77来形成背电极层78的背面。在该示例中，第一电极层72和光电转换层73层叠在绝缘基板71的正面的同一区域上，而第三电极层76和第四电极层77层叠在绝缘基板71的背面的同一区域上。在图10中，绝缘基板71的正面的横向两端区域各自形成有包括具有第一电极层72和光电转换层73的双层结构的部分，而除双层结构部分以外的中心区域全部形成有包括通过在光电转换层73上层叠第二电极层74而具有第一电极层72、光电转换层73和第二电极层74的三层结构的光电转换部75。绝缘基板71的正面和背面中各层的叠层各自通过线性去除而分成多个区段，从而在绝缘基板71上形成各自具有光电转换部75和背电极层78的多个单元电池(UC)。在姆一单兀电池(UC)中，第二电极层74和背电极层78 (包括第三电极层76和第四电极层77)通过集电孔79彼此电连接。在两个相邻单元电池(由UCn和UCn+1表示)中，一个单元电池(UCn)的第一电极层72的延长部通过连接孔80电连接到另ー单元电池(UCn+1)的背电极层78的延长部。參考图11，将对逐步制造常规薄膜太阳能电池的方法进行描述。最初,如图11(a)所示,在绝缘基板71的多个预定位置形成多个连接孔80。绝缘基板71的可用材料的示例包括聚酰亚胺膜、聚萘ニ甲酸こニ酯(PEN)膜、聚醚砜(PES)膜、聚对苯ニ甲酸こニ酯(PET)膜、以及芳族聚酰胺膜。每ー连接孔80形成为直径在Imm数量级的圆形。连接孔80可通过诸如冲压之类的机械手段形成。随后，如图11 (b)所示，在绝缘基板71的正面形成第一电极层72，之后在绝缘基板71的背面形成第三电极层76。此时，第一电极层72和第三电极层76在每ー连接孔80的内周上彼此重叠以在其间提供电连续性。随后，如图11(c)所示，在绝缘基板71上形成多个集电孔79。与连接孔80—祥，集电孔79各自形成为直径在Imm数量级的圆形，并且可通过诸如冲压之类的机械手段形 成。随后，如图11(d)所示，在第一电极层72上形成光电转换层73。光电转换层73是可由例如非晶硅(a-Si)膜构成的薄膜半导体层。随后，如图11(e)所示，在光电转换层73上形成第二电极层74。第二电极层74是可由例如氧化铟锡(ITO)膜构成的透明电极层。在形成第二电极层74期间，连接孔80及其周边区域用掩模等覆盖以防止在其上沉积第二电极层74。随后，如图11(f)所示，在绝缘基板71的背面形成的第三电极层76上形成第四电极层77。第四电极层77是可由例如金属膜构成的低电阻导电层。此时，第二电极层74和第四电极层77在每ー集电孔79的内周上彼此重叠以在其间提供电连续性。通过以上所述的エ艺步骤，在绝缘基板71的正面形成包括第一电极层72、光电转换层73和第二电极层74的叠层的光电转换部75，而在绝缘基板71的背面形成包括第三电极层76和第四电极层77的叠层的背电极层78。随后，如图11(g)所示，线性地去除绝缘基板71的正面的各层的叠层以形成第一线状去除部81，同时线性地去除绝缘基板71的背面的各层的叠层以形成第二线状去除部82。以此方式，在绝缘基板71上形成各自具有层叠在绝缘基板71的正面的光电转换部75、以及层叠在绝缘基板71的背面的背电极层78的多个单元电池(UC)。如上所述，每ー単元电池(UC)中的第二电极层74和第四电极层77 (S卩，背电极层78 )通过集电孔79彼此电连接，并且两个相邻单元电池(UCn和UCn+1)中的ー个单元电池(UCn)的第一电极层72的延长部通过连接孔80电连接到另ー单元电池(UCn+1)的第三电极层76 (S卩，背电极层78)的延长部。当通过用光照射薄膜太阳能电池70在每ー单元电池(UC)的光电转换层73中产生载流子(电子和正空穴)吋，Pn结中的电场使得一种类型的载流子流向第二电极层(S卩，透明电极层)74。由于第二电极层74通过每ー集电孔79的内周具有与第四电极层77 (BP,背电极层78)的电连续性，因此已流入第二电极层74的载流子通过集电孔79向绝缘基板71的背面移动。由于光电转换层73实质上被视为绝缘层，因此第一电极层72和第二电极层74实质上彼此绝缘。已移动到绝缘基板71的背面的载流子直接移动到每一连接孔80。在形成有连接孔80的区域中没有第二电极层74，并且因此第一电极层72和第三电极层76(即，背电极层78)通过每ー连接孔80的内周在其间具有电连续性。因此，载流子移动以通过连接孔80再次到达绝缘基板71的正面。此后，载流子在绝缘基板71的正面向相邻单元电池(UC)的光电转换层73移动。由此，具有SCAF结构的常规薄膜太阳能电池70具有多个单元电池(UC)通过集电孔79和连接孔80串联连接的结构。专利文献I :日本专利申请特开No.HlO-233517在以上所述的常规薄膜太阳能电池中，每ー单元电池具有作为透明电极层的第二电极层、以及通过集电孔彼此电连接的背电极层，并且因此高电阻透明电极层的耗电(即，集电损耗)减小到特定程度。然而，对如何在上述常规薄膜太阳能电池中设置集电孔还完全没有进行研究。为此，在単元光电转换部中产生的载流子必须在高电阻透明电极层中移动直至每ー集电孔的距离长到足以使集电损耗仍然较大。由于考虑到集电孔的设置对薄膜太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：下泽慎，增田颂之，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：