形成太阳能电池中的互连件的方法技术

一种薄膜太阳能电池及其形成工艺。该太阳能电池包括底部电极、半导体光吸收层、和顶部电极。可以通过在电极之间形成的凹进区域中电化学电镀导电材料，在顶部电极和底部电极之间形成互连件。在一些实施例中，导电材料可以是具有非透光性质的光学不透明金属。互连件是高度导电的，并使顶部电极层的厚度最小化，从而增强透光率和电池能量转换性能。本发明专利技术还提供一种形成太阳能电池中的互连件的方法。

【技术实现步骤摘要】

一般而言，本专利技术涉及光伏太阳能电池，更具体而言，涉及薄膜太阳能电池及其形成方法。
技术介绍
薄膜光伏(PV)太阳能电池是一类能源器件，利用光形式的再生能源将其转换成可以用于各种用途的有用电能。薄膜太阳能电池是通过在衬底上沉积半导体和其他材料的各种薄层和膜而形成的多层半导体结构。这些太阳能电池可以被制成以由多个单独的电互连的电池组成的一些形式存在的轻质柔性板(light-weight flexible sheet)。轻质和柔性的属性给予薄膜太阳能电池板广泛的潜在应用性，使其能够作为电源用于便携式电子设备、航空空间、住宅和商业建筑物，在这些地方中它们可以与各种建筑部件(比如屋顶木瓦、外立面和天窗)相结合。薄膜太阳能电池半导体封装件通常包括在衬底上形成的导电底部电极(也被称为后接触件)和在底部电极上方形成的透光导电顶部电极(也被称作顶部接触件)。顶部电极膜可以由例如透光透明导电氧化物(“TC0”)材料制成，该透光TCO材料对光基本上是透明的，并将TCO上的入射光传递至在太阳能电池中的形成在下面的半导体层。在底部电极和顶部电极之间沉积有源光吸收层，其基本上以公知的方式捕获光能并将光能转换成电能。吸收层由能够以公知模式将入射光能转换成电能的感光和辐射能敏感材料制成。在太阳能电池中形成导电互连件以通过吸收层将TCO顶部电极层与下面的底部电极层电连接。迄今，通过在沉积TCO电极层之前形成穿过吸收层的垂直凹槽(诸如通过划割)形成互连件。这暴露了位于互连凹槽内的底部电极。然后在典型的单个工艺步骤中在吸收层上沉积TCO材料，该单个工艺步骤通常用TCO覆盖吸收层的整个表面，包括至少部分地或者完全地填充互连凹槽(包括沿着垂直侧壁)。TCO材料自身因而形成了通过凹槽互连至底部电极层的导电互连件。期待用于薄膜太阳能电池的改进的互连件。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于形成薄膜太阳能电池中的互连件的方法，所述方法包括:在衬底上形成导电底部电极层；在所述底部电极层上形成吸收层；在所述吸收层中形成开口互连凹槽，所述凹槽延伸穿过所述吸收层至所述底部电极层；采用电镀工艺在所述凹槽中沉积金属导电材料，经电镀的凹槽限定出互连件；以及在所述吸收层上方形成透光顶部电极层，所述顶部电极层由不同于所述互连件的材料制成。在上述方法中，其中，所述互连件由电镀材料制成，所述电镀材料选自由铜、镍、金、银、钯、钼、及其合金组成的组。在上述方法中，进一步包括:在形成所述互连凹槽之前，在所述吸收层上形成缓冲层，其中，穿过所述缓冲层和所述吸收层形成所述凹槽。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种薄膜太阳能电池，包括:底部电极层，形成在衬底上；半导体吸收层，形成在所述底部电极层上；顶部电极层，形成在所述吸收层上方，所述顶部电极层由透光导电材料形成；以及导电互连件，垂直地延伸穿过所述吸收层并将所述顶部电极层电连接至所述底部电极层，所述互连件由不同于所述顶部电极层的导电金属或金属合金制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光的不透明材料制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光的不透明材料制成，其中，所述顶部电极层由透明导电氧化物材料制成。在上述太阳能电池中，进一步包括缓冲层，所述缓冲层形成在所述吸收层和所述顶部电极层之间。在上述太阳能电池中，进一步包括缓冲层，所述缓冲层形成在所述吸收层和所述顶部电极层之间，其中，所述缓冲层由CdS制成。在上述太阳能电池中，其中，导电互连材料至少部分地填充形成在所述顶部电极层和所述底部电极层之间的凹槽。在上述太阳能电池中，其中，所述顶部电极层由η型材料形成，所述η型材料选自由氧化锌、掺氟氧化锡、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟、氧化锡、氧化锑锡(ATO)、和碳纳米管层组成的组。在上述太阳能电池中，其中，所述吸收层由P型硫属化合物材料或CdTe组成。在上述太阳能电池中，其中，所述顶部电极层具有的最大厚度为3微米。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件具有上表面，所述上表面与所述吸收层的顶表面基本上齐平。在上述太阳能电池中，其中，所述顶部电极层没有延伸到邻近所述互连件的所述吸收层的顶面下方。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非氧化物金属或金属合金制成，以及所述顶部电极层由透明导电氧化物材料制成。在上述太阳能电池中，其中，在凹槽中沉积互连导电材料，所述凹槽在所述顶部电极层和所述底部电极层之间延伸。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种薄膜太阳能电池，包括:底部电极层，形成在衬底上；半导体吸收层，形成在所述底部电极层上；顶部电极层，形成在所述吸收层上方，所述顶部电极层由透光导电材料形成；以及导电互连件，垂直地延伸穿过所述吸收层并将所述顶部电极层电连接至所述底部电极层，所述互连件由不同于顶部电极层导电材料的导电材料制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光金属材料制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光金属材料制成，其中，所述顶部电极层由透明导电氧化物材料制成。在上述太阳能电池中，其中，所述互连件由非透光金属材料制成，其中，所述互连件由非氧化物金属或金属合金材料制成。附图说明将参考以下附图来描述示例性实施例的部件，在以下附图中对相似的元件进行相似的标记，并且其中:图1至图4示出了根据本专利技术的一个实施例的用于形成太阳能电池和互连件的示例性工艺中的连续步骤期间的太阳能电池的横截面，其中形成的互连件完全地填充互连凹槽；图5至图6示出了在图1至图4的示例性工艺中的可选连续步骤期间的太阳能电池的横截面，其中形成的互连件部分地填充互连凹槽；以及图7是示出了图1至图6的示例性工艺中的连续步骤的流程图。所有附图均为示意性的，并且未按比例进行绘制。具体实施方式预期结合附图一起阅读说明性实施例的这种描述，所述附图被视为整个书面说明书的一部分。在本文所公开的实施例的描述中，对方向或者方位的任何提及仅仅是预期用于简化描述的目的，而不预期以任何方式限制本专利技术的范围。相对位置的术语诸如“下方”、“上方”、“水平”、“垂直”、“在...上方”、“在...下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应被解释为是指随后所述的或者如论述中的附图中所示的方位。这些相对位置术语仅仅是为了便于说明的目的，并且不需要在特定方位中构造或者操作装置。除非另有明确描述，术语诸如“接合”、“附接”、“连接”和“互连”是指其中结构被直接或者通过中间结构间接固定或接合至另一个结构的关系，以及二者都是可移动的或者刚性的接合或者关系。本文用于描述结构/元件之间的关系的术语“邻近”包括所提及的相应结构/元件之间直接接触和相应的结构/元件之间存在其他中间结构/元件。而且，参考示例性实施例说明本专利技术的部件和益处。因此，本专利技术显然不应限于这些示例性实施例，这些示例性实施例示出了可能单独存在或者以部件的其他组合存在的部件的一些可能的非限制性组合。图4示出了可以由本文所公开的示例性方法制造的具有高导电互连结构的薄膜太阳能电池的示例性实施例。太阳能电池100通常包括衬底110、在衬底110上形成的底部电极层120、在底部电极层120上形成的吸收层130、在吸收层130上形成的缓冲层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成薄膜太阳能电池中的互连件的方法，所述方法包括：在衬底上形成导电底部电极层；在所述底部电极层上形成吸收层；在所述吸收层中形成开口互连凹槽，所述凹槽延伸穿过所述吸收层至所述底部电极层；采用电镀工艺在所述凹槽中沉积金属导电材料，经电镀的凹槽限定出互连件；以及在所述吸收层上方形成透光顶部电极层，所述顶部电极层由不同于所述互连件的材料制成。

【技术特征摘要】
2011.11.30 US 13/307,0251.一种用于形成薄膜太阳能电池中的互连件的方法，所述方法包括: 在衬底上形成导电底部电极层； 在所述底部电极层上形成吸收层； 在所述吸收层中形成开口互连凹槽，所述凹槽延伸穿过所述吸收层至所述底部电极层； 采用电镀工艺在所述凹槽中沉积金属导电材料，经电镀的凹槽限定出互连件；以及在所述吸收层上方形成透光顶部电极层，所述顶部电极层由不同于所述互连件的材料制成。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述互连件由电镀材料制成，所述电镀材料选自由铜、镍、金、银、钯、钼、及其合金组成的组。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 在形成所述互连凹槽之前，在所述吸收层上形成缓冲层，其中，穿过所述缓冲层和所述吸收层形成所述凹槽。4.一种薄膜太阳能电池，包括: 底部电极层，形成在衬底上； 半导体吸收层，形成在所述底部电极层上； 顶部电极层，形成在所述吸收层上方，所述顶部电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨弦升，李文钦，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：