CN101651163B - 薄膜型太阳能电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄膜型太阳能电池及其制造方法，薄膜型太阳能电池包括：在衬底上的具有预定图案的第一电极；在第一电极上的第一半导体层；在第一半导体层上的具有预定图案的第二电极；在第二电极上的第二半导体层；以及，在第二半导体层上的具有预定图案的第三电极，第一电极和第三电极彼此电连接，其中，第一太阳能电池由第一电极、第一半导体层和第二电极的组合构成；第二太阳能电池由第二电极、第二半导体层和第三电极的组合构成；并且，第一和第二太阳能电池并联地连接，因此，不需要执行使第一和第二太阳能电池之间的电流匹配的工艺，就可以实现提高整个薄膜型太阳能电池的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，更具体地，涉及一种薄膜型太阳能电池。
背景技术
具有半导体特性的太阳能电池将光能转化为电能。
下面对根据现有技术的太阳能电池的构造和原理进行简要介绍。太阳能电池以P型半导体与N型半导体结合在一起的PN结的构造形成。当太阳光线照射在具有PN结构造的太阳能电池上的时候，由于太阳光线的能量而在半导体中生成空穴(+)和电子(-)。由于在PN结的区域产生了电场，空穴(+)向P型半导体漂移，电子(-)向N型半导体漂移，因此随着电势的出现而形成电源。
太阳能电池主要分为硅晶型太阳能电池和薄膜型太阳能电池。
硅晶型太阳能电池使用诸如硅等半导体材料制成的晶片。然而，薄膜型太阳能电池是通过在玻璃衬底上以薄膜的形式形成半导体而制成。
就效率而言，硅晶型太阳能电池优于薄膜型太阳能电池。然而，对硅晶型太阳能电池来说，因其制造工艺而难以实现较小的厚度。此外，硅晶型太阳能电池使用昂贵的半导体衬底，因此增加了它的制造成本。
尽管薄膜型太阳能电池在效率上低于硅晶型太阳能电池，但薄膜型太阳能电池具有诸如实现薄外形和使用低价材料等的优点。因此，薄膜型太阳能电池适于大规模生产。
在下文中，将参照附图说明根据现有技术的薄膜型太阳能电池的制造方法。
图1A是图示根据一种现有技术的薄膜型太阳能电池的剖面图。
如图1A所示，根据一种现有技术的薄膜型太阳能电池包括：衬底10，前电极层20，半导体层30和后电极层60。
前电极层20相当于太阳光线的入射面。就此而言，前电极层20由ZnO(氧化锌)等透明导电材料形成。
半导体层30由诸如硅的半导体材料形成。半导体层30形成为PIN结构，在PIN结构，P(+)型半导体层、I(本征)型半导体层和N(-)型半导体层被顺序地沉积。
后电极层60由诸如Ag(银)或Al(铝)的金属材料形成。
然而，就图1A所示的根据现有技术的薄膜型太阳能电池来说，半导体层30由诸如具有低光吸收系数的硅的半导体材料形成，并且半导体层30形成为单个PIN结构、几微米厚的薄膜型，因此难以实现高效率的太阳能电池。
因此，提出了包含代替单个PIN结构的多个PIN结构的太阳能电池。
图1B是图示根据另一种现有技术的薄膜型太阳能电池的剖面图，其示出一种包括半导体层的串联结构薄膜型太阳能电池，所述半导体层中放置有两个PIN结构。
如图1B所示，根据另一种现有技术的薄膜型太阳能电池包括：衬底10，前电极层20，第一半导体层30，缓冲层40，第二半导体层50和后电极层60。
每个第一半导体层30和第二半导体层50都形成为PIN结构，在该PIN结构，P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层被顺序地沉积。然后，缓冲层40形成在第一半导体层30和第二半导体层50之间，以便使电子和空穴通过隧道结平稳的漂移。
图1B所示的根据现有技术的薄膜型太阳能电池以这种方式形成，通过形成PIN结构的第一半导体层30和PIN结构的第二半导体层50使两个太阳能电池串联连接，由此使太阳能电池产生高开路电压。因此，与图1A所示的根据现有技术的薄膜型太阳能电池相比，图1B所示的根据现有技术的薄膜型太阳能电池可以实现高效率。
然而，图1B所示的根据现有技术的薄膜型太阳能电池必需要使第一半导体层30和第二半导体层50之间的电流匹配的工艺。如果由于工艺要求过高而使电流匹配不精确，那么将不可能实现太阳能电池中的高效率。
就两个太阳能电池串联连接处的结构来说，如图1B所示，需要执行用于使第一半导体层30和第二半导体层50之间隧穿的工艺，以便使第一半导体层30中产生的电子平稳的漂移到第二半导体层50中。在这种情况下，隧道效应的最大化保证电流匹配。为了最大化隧道效应，应该优化缓冲层40的厚度和第二半导体层50中的P型半导体层的厚度。为了优化缓冲层40的厚度和第二半导体层50中的P型半导体层的厚度，工作人员需要花费许多小时来反复地试验。如果未获得缓冲层40的厚度和第二半导体层50中的P型半导体层的厚度的最优结果，那么由于电流匹配不精确而不可能实现高效率的太阳能电池。
发明内容
因此，本发明涉及一种薄膜型太阳能电池及其制造方法，基本解决了由于现有技术的限制和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种薄膜型太阳能电池及其制造方法，其在不执行电流匹配工艺的情况下能够实现高效率。
在下面的描述中将部分地提出本发明的其它优点、目的和特点，并且，对于本领域的技术人员来说，部分所述其它优点、目的和特点通过分析下文是显而易见的，或者可以通过实施本发明而了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现上述目标和其它优点并且与本发明的目的相一致，如在此具体和概括描述的，一种薄膜型太阳能电池，包括：在衬底上的具有预定图案的第一电极；在第一电极上的第一半导体层；在第一半导体层上的具有预定图案的第二电极；在第二电极上的第二半导体层；以及，在第二半导体层上的具有预定图案的第三电极，其中，第一电极和第三电极彼此电连接。
本发明的另一方面是提供一种薄膜型太阳能电池，包括：在衬底上的具有固定间隔的多个第一电极；在第一电极上的第一半导体层；在第一半导体层上的具有固定间隔的多个第二电极；在第二电极上的第二半导体层；以及，在第二半导体层上的具有固定间隔的多个第三电极，其中，各个单体电池中的第三电极与相应的单体电池中的第一电极和相邻的单体电池中的第二电极电连接。
本发明的另一方面是提供一种薄膜型太阳能电池的制造方法，包括：在衬底上以预定图案形成第一电极；在第一电极上形成第一半导体层；在第一半导体层上以预定图案形成第二电极；在第二电极上形成第二半导体层；通过从第一半导体层和第二半导体层除去预定部分形成接触部分；以及，以预定图案形成第三电极，其中，第三电极通过接触部分与第一电极电连接。
本发明的另一方面是提供一种薄膜型太阳能电池的制造方法，包括：在衬底上以固定间隔形成多个第一电极；在第一电极上形成第一半导体层；在第一半导体层上以固定间隔形成多个第二电极；在第二电极上形成第二半导体层；通过从第一半导体层和第二半导体层除去预定部分形成接触部分；以及，以固定间隔形成多个第三电极，其中，各个单体电池中的第三电极通过接触部分与相应的单体电池中的第一电极和相邻的单体电池中的第二电极电连接。
应当理解，本发明的上面的概括描述和下面的详细描述都是示范和说明性的，并且意在提供所主张的本发明的进一步解释。
附图说明
所包括的附图用于提供本发明的进一步的理解，包括在本说明书中并且构成了本申请的一部分，阐明了本发明的实施例，并且和说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1A是图示根据一种现有技术的薄膜型太阳能电池的剖面图，图1B是图示根据另一种现有技术的薄膜型太阳能电池的剖面图；
图2A是图示根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图，图2B简要地示出图2A所示的薄膜型太阳能电池中的电路结构；
图3A和图3B是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图；
图4A是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图，图4B简要地示出图4A所示的薄膜型太阳能电池中的电路结构；
图5是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图；
图6是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图；
图7是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图；
图8A至图8F是图示根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池的制造方法的一系列剖面图；
图9A至图9G是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的制造方法的一系列剖面图；以及
图10A至图10F是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的制造方法的一系列剖面图。
具体实施方式
现在将详细地讲述本发明的优选实施例，本发明优选实施例的例子在附图中阐明。在所有可能的情况下，在全部附图中将使用相同的附图标记表示相同或相似的组成部分。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的薄膜型太阳能电池及其制造方法。
<薄膜型太阳能电池>
图2A是图示根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图。
如图2A所示，根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池包括：衬底100，第一电极200，第一半导体层300，第二电极400，第二半导体层500和第三电极600。
衬底100可由玻璃或透明塑料制成。
第一电极200以预定图案形成在衬底100上。由于第一电极200相当于太阳光线的入射面，因此第一电极200由透明导电材料形成，例如，ZnO、ZnO:B(掺硼氧化锌)、ZnO:Al(掺铝氧化锌)、SnO2(氧化锡)、SnO2:F(掺氟氧化锡)或ITO(氧化铟锡)。
因为第一前电极200相当于太阳光线的入射面，所以对第一前电极200来说重要的是，在最大化太阳光线的吸收的同时使其透射入太阳能电池的内部。为此，第一前电极200可通过纹理化处理而具有不平整表面。经过纹理化处理，诸如利用光刻法的蚀刻工艺、利用化学溶液的各向异性蚀刻工艺或者机械划线工艺，材料层的表面被给予不平整表面，即纹理结构。如果对第一电极200进行纹理化处理，由于太阳光线的散射而使太阳能电池上太阳光线的吸收率提高，从而提高了太阳能电池的效率。
第一半导体层300在第一电极200上形成。并且，接触部分700在第一半导体层300的预定部分上形成，使得第一电极200和第三电极600通过形成在第一半导体层300的预定部分上的接触部分700彼此电连接。
第一半导体层300形成为PIN结构，在该PIN结构中，P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层被顺序地沉积。在具有PIN结构的第一半导体层300中，通过P型半导体层和N型半导体层在I型半导体层产生耗尽，从而在其中产生电场。之后，通过太阳光线产生的空穴和电子在电场作用下漂移。因此，漂移的空穴穿过P型半导体层聚集在第一电极200，漂移的电子穿过N型半导体层聚集在第二电极400。
第二电极400在第一半导体层300上以预定图案形成。第二电极400可以由透明导电材料形成，例如，ZnO、ZnO:B、ZnO:Al、SnO2、SnO2:F或ITO。在第一电极200和第三电极600之间形成第二电极400，用以收集从第一半导体层300和下述的第二半导体层500中产生的电子。
第二半导体层500在第二电极400上形成。并且，接触部分700在第二半导体层500的预定部分中形成，使得第一电极200和第三电极600通过形成在第二半导体层500的预定部分中的接触部分700彼此电连接。
第二半导体层500形成为NIP结构，在该NIP结构中，N型半导体层、I型半导体层和P型半导体层被顺序地沉积。在具有NIP结构的第二半导体层500中，通过太阳光线产生的空穴穿过P型半导体层聚集在第三电极600中，电子穿过N型半导体层聚集在第二电极400中。
同时，第一半导体层300可由PIN结构的非晶半导体材料形成，第二半导体层500可由NIP结构的微晶半导体材料形成。
在非晶半导体材料吸收短波长的太阳光线的同时，微晶半导体材料吸收长波长的太阳光线。当将非晶半导体材料与微晶半导体材料结合时，可提高光吸收效率。此外，如果非晶半导体材料长时间暴露于光线下，就会产生老化加速等问题。因此，当在太阳光线入射面上形成非晶半导体材料时，微晶半导体材料形成在非晶半导体材料的上面，用以防止非晶半导体材料老化。但是，不限于此情况。例如，第一半导体层300和第二半导体层500的材料可以不同，即，第一半导体层300可由非晶半导体/锗或微晶半导体形成，第二半导体层500可由非晶半导体或微晶半导体/锗形成。
第一半导体层300也可形成为NIP结构，在该NIP结构中，N型半导体层、I型半导体层和P型半导体层被顺序地沉积；第二半导体层500可形成为PIN结构，在该PIN结构中，P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层被顺序地沉积。在这种情况下，通过太阳光线产生的空穴穿过P型半导体层聚集在第二电极400中，电子穿过N型半导体层聚集在第一电极200和第三电极600中。
第三电极600在第二半导体层500上以预定图案形成，并且通过形成在第一半导体层300和第二半导体层500中的接触部分700与第一电极200连接。第三电极600可由金属材料形成，例如Ag、Al、Ag加Mo(钼)、Ag加Ni(镍)或Ag加Cu(铜)。
在根据本发明的一个实施例的薄膜型太阳能电池中，第一太阳能电池由第一电极200、第一半导体层300和第二电极400的组合构成，第二太阳能电池由第二电极400、第二半导体层500和第三电极600的组合构成。并且，第一电极200和第三电极600彼此连接。因此，如图2B所示，第一和第二太阳能电池并联地连接。因此，不需要使第一和第二太阳能电池之间的电流匹配的工艺。
图3A和图3B是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图。除了透明导电层650在第三电极600的下表面下附加地形成外，根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池在结构上与上述的图2A所示的薄膜型太阳能电池相同。因此，在所有附图中将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且将省略对相同部件的详细说明。
如图3A所示，透明导电层650在第二半导体层500的上表面上形成，并且通过形成在第一半导体层300和第二半导体层500中的接触部分700与第一电极200连接。在这种情况下，第三电极600通过透明导电层650与第一电极200电连接。
如图3B所示，透明导电层650可以仅形成在第二半导体层500的上表面上，而不形成在接触部分700内。
透明导电层650可由ZnO、ZnO:B、ZnO:Al、SnO2、SnO2:F或ITO等材料形成。
透明导电层650使太阳光线以各个角度散射，由此太阳光线在第三电极600上被反射，之后重新入射到太阳能电池上，因而提高了太阳能电池的效率。
图4A是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图，所述太阳能电池通过串联地连接多个单体电池而制成，其中各个单体电池相当于图2A所示的薄膜型太阳能电池。因此，在所有附图中将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且将省略对相同部件的详细说明。
如图4A所示，根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池包括：衬底100，第一电极200，第一半导体层300，第二电极400，第二半导体层500和第三电极600。
多个第一电极200在衬底100上以固定间隔形成。
第一半导体层300在第一电极200上形成。并且，接触部分700在第一半导体层300的预定部分中形成，使得第一电极200和第三电极600通过形成在第一半导体层300的预定部分中的接触部分700彼此电连接。
多个第二电极400在第一半导体层300上以固定间隔形成。
第二半导体层500在第二电极400上形成。并且，接触部分700在第二半导体层500的预定部分中形成，使得第一电极200和第三电极600通过形成在第二半导体层500的预定部分中的接触部分700彼此电连接。
如果第一半导体层300形成为PIN结构，在该PIN结构中，P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层被顺序地沉积，那么，第二半导体层500形成为NIP结构，在该NIP结构中，N型半导体层、I型半导体层和P型半导体层被顺序地沉积。同时，如果第一半导体层300形成为NIP结构，在该NIP结构中，N型半导体层、I型半导体层和P型半导体层被顺序地沉积，那么第二半导体层500形成为PIN结构，在该PIN结构中，P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层被顺序地沉积。
多个第三电极600在第二半导体层500上以固定间隔形成。各个第三电极600通过形成在第一半导体层300和第二半导体层500中的接触部分700与相应的单体电池中的第一电极200连接，并且，所述各个第三电极600也与相邻单体电池的第二电极400连接。
根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池具有以下结构特征。
第一，多个单体电池的每一个都包括第一和第二太阳能电池，其中，第一太阳能电池由第一电极200、第一半导体层300和第二电极400的组合构成；第二太阳能电池由第二电极400、第二半导体层500和第三电极600的组合构成；并且，如图4B所示，通过使第一电极200和第三电极600彼此连接，第一和第二太阳能电池并联地连接。因此，不需要使第一和第二太阳能电池之间的电流匹配的工艺。
第二，如图4B所示，在各个单体电池中的第三电极600与相邻单体电池中的第二电极400相连接的情况下，多个单体电池串联连接。因此，即使增大衬底的尺寸，也可以减小电极的尺寸，由此防止电极电阻增加。
尽管未示出，图4A所示的薄膜型太阳能电池可以在第三电极600的下表面下附加地形成透明导电层。参照形成在图3A和图3B所示的薄膜型太阳能电池中的透明导电层650可以容易地理解所述透明导电层的结构。
图5是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图，其通过在图2A所示的薄膜型太阳能电池上设置另外的太阳能电池而制成。因此，在所有附图中将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且将省略对相同部件的详细说明。
如图5所示，绝缘层800在上述的图2A所示的薄膜型太阳能电池上形成，即，绝缘层800形成在第三电极600上。然后，第四电极820在绝缘层800上形成，第三半导体层840在第四电极820上形成，以及第五电极860在第三半导体层840上形成。因此，第三太阳能电池由第四电极820、第三半导体层840和第五电极860的组合构成。
为了使入射的太阳光线从太阳能电池的下侧顺利地传播到第三太阳能电池中，第三电极600优选地由透明导电材料形成。优选地，绝缘层800由透明导电材料形成，例如，SiO2(二氧化硅)、TiO2(二氧化钛)、SiNx(氮化硅)或SiON(氮氧化硅)，第四电极820由透明导电材料形成。
第三半导体层840可形成为PIN结构或NIP结构。第五电极860可由金属材料形成，例如，Ag、Al、Ag加Mo、Ag加Ni或Ag加Cu。
图6是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图，其通过在图4A所示的薄膜型太阳能电池上设置另外的太阳能电池而制成。因此，在所有附图中将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且将省略对相同部件的详细说明。
如图6所示，绝缘层800在上述的图4A所示的薄膜型太阳能电池上形成，即，绝缘层800形成在第三电极600上。然后，第四电极820在绝缘层800上形成，第三半导体层840在第四电极820上形成，以及第五电极860在第三半导体层840上形成。因此，第三太阳能电池由第四电极820、第三半导体层840和第五电极860的组合构成。
为了使入射的太阳光线从太阳能电池的下侧顺利地传播到第三太阳能电池中，第三电极600优选地由透明导电材料形成。优选地，绝缘层800由透明导电材料形成，例如，SiO2、TiO2、SiNx或SiON。
多个第四电极820由透明导电材料形成。并且，以固定间隔形成多个第四电极820。
第三半导体层840可形成为PIN结构或NIP结构。并且，接触部分845形成在第三半导体层840的预定部分中。
多个第五电极860以固定间隔形成，其中多个第五电极860由金属材料形成，例如，Ag、Al、Ag加Mo、Ag加Ni或Ag加Cu。并且，各个单体电池中的第五电极860通过接触部分845与相邻单体电池中的第四电极820电连接。
根据图6，多个单体电池串联连接，其中各个单体电池相当于由第四电极820、第三半导体层840和第五电极860的组合构成的第三太阳能电池。
图7是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的剖面图，其制成为双层结构，每层都由图4A所示的薄膜型太阳能电池组成。因此，在所有附图中将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且将省略对相同部件的详细说明。
如图7所示，第三半导体层810在第三电极600上形成，第四电极830在第三半导体层810上形成，第四半导体层850在第四电极830上形成，以及，第五电极870第四半导体层850上形成。
为了使入射的太阳光线从太阳能电池的下侧顺利地传播到第三太阳能电池中，第三电极600优选地由透明导电材料形成。
然后，接触部分700形成在第三半导体层810和第四半导体层850的预定部分中，以便第三电极600和第五电极870可以通过形成在第三半导体层810和第四半导体层850的预定部分中的接触部分700而电连接。
第四电极830由透明导电材料形成，例如，ZnO:B、ZnO:Al、SnO2、SnO2:F或ITO。并且，第四电极830聚集在第三半导体层810和第四半导体层850中产生的电子或空穴。各个单体电池中的第四电极830与相邻单体电池中的第五电极870连接，从而使多个单体电池串联连接。
第五电极870由金属材料形成，例如，Ag、Al、Ag加Mo、Ag加Ni或Ag加Cu。第五电极870通过形成在第三半导体层810和第四半导体层850中的接触部分700与第三电极600连接。
在图7所示的薄膜型太阳能电池中，第一太阳能电池由第一电极200、第一半导体层300和第二电极400的组合构成；第二太阳能电池由第二电极400、第二半导体层500和第三电极600的组合构成；第三太阳能电池由第三电极600、第三半导体层810和第四电极830的组合构成；以及，第四太阳能电池由第四电极830、第四半导体层850和第五电极870的组合构成。
在图7所示的薄膜型太阳能电池中，假设第一半导体层300形成为PIN结构；那么第二半导体层500形成为NIP结构，第三半导体层810形成为PIN结构，第四半导体层850形成为NIP结构。因此，由太阳光线产生的电子聚集在第二电极400和第四电极830中，由太阳光线产生的空穴聚集在第一电极200、第三电极600和第五电极870中。假设第一半导体层300形成为NIP结构；那么第二半导体层500形成为PIN结构，第三半导体层810形成为NIP结构，第四半导体层850形成为PIN结构。在这种情况下，由太阳光线产生的空穴聚集在第二电极400和第四电极830中，由太阳光线产生的电子聚集在第一电极200、第三电极600和第五电极870中。如上所述，图7所示的薄膜型太阳能电池形成为双层结构，其中，每层都由图4A所示的薄膜型太阳能电池组成。然而，所述薄膜型太阳能电池不限于此结构，即，可形成为三层结构，每层都由图4A所示的薄膜型太阳能电池组成。
<薄膜型太阳能电池的制造方法>
图8A至图8F是图示根据本发明一个实施例的薄膜型太阳能电池的制造方法的一系列剖面图，其涉及图2A所示的薄膜型太阳能电池的制造方法。
首先，如图8A所示，第一电极200在衬底100上以预定图案形成。
形成前电极200的工艺包括如下步骤：在衬底100的整个表面上通过溅射或MOCVD(金属有机化学气相沉积)沉积透明导电材料，例如，ZnO、ZnO:B、ZnO:Al、SnO2、SnO2:F或ITO；以及通过激光划线方法以预定图案形成第一电极200。
形成前电极200的工艺可进一步包括形成第一电极200的不平整表面的步骤，例如，利用光刻法的蚀刻工艺、利用化学溶液的各向异性蚀刻工艺或者利用机械划线的纹理化处理。
接着，如图8B所示，第一半导体层300在第一电极200上形成。
形成第一半导体层300的工艺可包括步骤：通过等离子体化学气相沉积方法将硅基非晶半导体材料形成为PIN结构，其中，PIN结构表示这样一种结构，在其中，P型半导体层、I型半导体层和N型半导体层被顺序地沉积。
如图8C所示，第二电极400在第一半导体层300上以预定图案形成。
形成第二电极400的工艺可包括以下步骤：在第一半导体层300的整个表面上通过溅射或MOCVD沉积透明导电材料，例如，ZnO、ZnO:B、ZnO:Al、SnO2、SnO2:F或ITO；以及通过激光划线方法以预定图案形成第二电极400。
接着，如图8D所示，第二半导体层500在第二电极400上形成。
形成第二半导体层500的工艺可包括步骤：通过等离子体化学气相沉积方法将硅基非晶半导体材料、微晶半导体材料或非晶半导体材料/锗材料形成为NIP结构，其中，NIP结构表示这样一种结构，在其中，N型半导体层、I型半导体层和P型半导体层被顺序地沉积。
如图8E所示，接触部分700通过从第一半导体层300和第二半导体层500中除去预定部分而形成。
形成接触部分700的工艺可利用激光划线工艺。此时，接触部分700的形成用以露出第一电极200。
如图8F所示，具有预定图案的第三电极600通过接触部分700与第一电极200电连接。
形成第三电极600的工艺可包括以下步骤：通过溅射沉积金属层，诸如Ag、Al、Ag加Mo、Ag加Ni或Ag加Cu；以及通过激光划线方法以预定图案形成第三电极600。
具有预定图案的第三电极600可通过丝网印刷法、喷墨印刷法、凹版印刷法或微接触印刷法由利用Ag、Al、Ag加Mo、Ag加Ni或Ag加Cu的金属膏的简单方法直接形成。
同时，可在形成第三电极600之前沉积透明导电层，从而制造图3A所示的薄膜型太阳能电池。就是说，如图8E所示，在形成接触部分700后，通过溅射或MOCVD沉积透明导电材料，诸如ZnO、ZnO:B、ZnO:Al、SnO2、SnO2:F或ITO；通过溅射沉积金属材料，诸如Ag、Al、Ag加Mo、Ag加Ni或Ag加Cu；然后，通过激光划线方法以预定图案同时形成透明导电层650和第三电极600，由此制造图3A所示的薄膜型太阳能电池。
在形成第三电极600后，形成绝缘层800在第三电极600上，第四电极820在绝缘层800上形成，第三半导体层840在第四电极820上形成，以及，第五电极860在第三半导体层840上形成，由此制造图5所示的薄膜型太阳能电池。
图9A至图9G是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的制造方法的一系列剖面图，其涉及图3B所示的薄膜型太阳能电池的制造方法。在下文中，将省略与上述实施例的部件相同的部件的详细说明。
首先，如图9A所示，第一电极200在衬底100上以预定图案形成。
接着，如图9B所示，第一半导体层300在第一电极200上形成。
如图9C所示，第二电极400在第一半导体层300上以预定图案形成。
如图9D所示，第二半导体层500在第二电极400上形成。
如图9E所示，透明导电层650在第二半导体层500沉积。
沉积透明导电层650的工艺采用透明导电材料，例如，ZnO、ZnO:B、ZnO:Al、SnO2、SnO2:F或ITO，通过溅射或MOCVD而实现。
如图9F所示，接触部分700通过从透明导电层650、第一半导体层300和第二半导体层500中除去预定部分而形成。
如图9G所示，具有预定图案的第三电极600通过接触部分700与第一电极200电连接。
形成第三电极600的工艺包括如下步骤：通过溅射沉积金属材料，诸如Ag、Al、Ag加Mo、Ag加Ni或Ag加Cu；以及通过激光划线方法以预定图案同时形成透明导电层650和第三电极600。
图10A至图10F是图示根据本发明另一个实施例的薄膜型太阳能电池的制造方法的一系列剖面图，其涉及图4A所示的薄膜型太阳能电池的制造方法。在下文中，将省略与上述实施例的部件相同的部件的详细说明。
首先，如图10A所示，在衬底100上以固定间隔形成多个第一电极200。
形成多个第一电极200的工艺可包括如下步骤：通过溅射或MOCVD在衬底100的整个表面上沉积第一电极层；以及通过激光划线方法从第一电极层中除去预定部分。
如图10B所示，第一半导体层300在第一电极200上形成。
如图10C所示，多个第二电极400在第一半导体层300上以固定间隔形成。
形成多个第二电极400的工艺可包括如下步骤：通过溅射或MOCVD在第一半导体层300的整个表面上沉积第二电极层；以及通过激光划线方法从第二电极层中除去预定部分。
如图10D所示，第二半导体层500在第二电极400上形成。
如图10E所示，接触部分700通过从第一半导体层300和第二半导体层500中除去预定部分而形成。
如图10F所示，多个第三电极600以固定间隔形成。各个第三电极600通过接触部分700与相应的单体电池中的第一电极200和相邻的单体电池中的第二电极400电连接。
形成多个第三电极600的工艺可包括如下步骤：通过溅射在包括接触部分700的衬底100的整个表面上沉积第三电极层；以及通过激光划线方法从第三电极层中除去预定部分。
当通过激光划线方法从第三电极层中除去预定部分时，位于第三电极层下面的第二半导体层的预定部分也被一起除去，由此使得第三电极600被各个单体电池更明确的分开。
尽管未示出，可以在形成第三电极600之前沉积透明导电层，从而制造包括形成在第三电极600的下表面下的透明导电层的薄膜型太阳能电池。为了制造包括形成在第三电极600的下表面下的透明导电层的薄膜型太阳能电池，在形成接触部分700之前，透明导电层在第二半导体层500上沉积，然后在其后接触部分700形成，由此制造接触部分700内不含透明导电层的薄膜型太阳能电池。参照图9A至图9G所示薄膜型太阳能电池的制造方法可以容易地理解具有这种结构的上述薄膜型太阳能电池的制造方法。
在形成第三电极600后，绝缘层800在第三电极600上形成；多个第四电极820在绝缘层800上以固定间隔形成；包括接触部分845的第三半导体层840在第四电极820上形成；以及，第五电极860在第三半导体层840上形成，其中，第五电极860通过接触部分845与相邻的第四电极820电连接，由此制造图6所示的薄膜型太阳能电池。
同样，在形成第三电极600后，第三半导体层810在第三电极600上形成；多个第四电极830在第三半导体层810上以固定间隔形成；第四半导体层850在第四电极830上形成；接触部分700通过从第三半导体层810和第四半导体层850中除去预定部分而形成；以及，各个单体电池中的第五电极870形成，同时所述第五电极870通过接触部分700与相应的单体电池中的第三电极600和相邻的单体电池中的第四电极830电连接，由此制造图7所示的薄膜型太阳能电池。
如上所述，根据本发明的薄膜型太阳能电池及其制造方法具有以下优点。
首先，第一太阳能电池由第一电极、PIN结构的第一半导体层和第二电极的组合构成；第二太阳能电池由第二电极、NIP结构的第二半导体层和第三电极的组合构成，其中，第一太阳能电池和第二太阳能电池并联地连接。因此，不需要用于使第一太阳能电池和第二太阳能电池之间电流匹配的装置。此外，入射到衬底上的太阳光线被吸收到第一太阳能电池和第二太阳能中，由此提高整个薄膜型太阳能电池的效率。
另外，薄膜型太阳能电池被分成多个单体电池，且单体电池串联连接。因此，即使增大衬底的尺寸，也可以减小电极的尺寸，由此防止电极电阻增加。相应地，可提高太阳能电池的效率。
如果透明导电层形成在第三电极的下表面下，那么透明导电层使太阳光线以各个角度散射，由此太阳光线在第三电极上被反射，之后重新入射到太阳能电池上，从而提高了太阳能电池的效率。
此外，包括第一太阳能电池和第二太阳能电池的薄膜型太阳能电池可另外设置有第三太阳能电池，或者可形成为双层结构，由此提高太阳能电池的效率。
对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的主旨和范围的情况下，可以对本发明进行各种改进和变型。因此，本发明旨在涵盖本发明的各种改进和变型，只要这些改进和变型落在由权利要求及其等同描述限定的本发明范围内。
Claims (15)
1.一种薄膜型太阳能电池，包括：
在衬底上的具有预定图案的第一电极；
在所述第一电极上的第一半导体层；
在所述第一半导体层上的具有预定图案的第二电极；
在所述第二电极上的第二半导体层；以及
在所述第二半导体层上的具有预定图案的第三电极，
在所述第三电极上的绝缘层；
在所述绝缘层上的第四电极；
在所述第四电极上的第三半导体层；
在所述第三半导体层上的第五电极；
其中，所述第一电极和所述第三电极彼此电连接，并且
透明导电层附加地形成在所述第三电极的下表面下。
2.根据权利要求1所述的薄膜型太阳能电池，其中，接触部分形成在所述第一半导体层和所述第二半导体层的预定部分上，并且所述第三电极通过所述接触部分与所述第一电极连接。
3.一种薄膜型太阳能电池，包括：
在衬底上的具有固定间隔的多个第一电极；
在所述第一电极上的第一半导体层；
在所述第一半导体层上的具有固定间隔的多个第二电极；
在所述第二电极上的第二半导体层；以及
在所述第二半导体层上的具有固定间隔的多个第三电极，
在所述第三电极上的绝缘层；
在所述绝缘层上的第四电极；
在所述第四电极上的第三半导体层；
在所述第三半导体层上的第五电极；
其中，各个单体电池中的所述第三电极与相应的单体电池中的所述第一电极和相邻的单体电池中的所述第二电极电连接，并且
透明导电层附加地形成在所述第三电极的下表面下。
4.根据权利要求3所述的薄膜型太阳能电池，其中，接触部分形成在所述第一半导体层和所述第二半导体层的预定部分，并且，各个单体电池中的所述第三电极通过所述接触部分与相应的单体电池中的所述第一电极和相邻的单体电池中的所述第二电极连接。
5.一种薄膜型太阳能电池，包括：
在衬底上的具有固定间隔的多个第一电极；
在所述第一电极上的第一半导体层；
在所述第一半导体层上的具有固定间隔的多个第二电极；
在所述第二电极上的第二半导体层；以及
在所述第二半导体层上的具有固定间隔的多个第三电极，
在所述第三电极上的第三半导体层；
在所述第三半导体层上具有固定间隔的多个第四电极；
在所述第四电极上的第四半导体层；以及
在所述第四半导体层上的具有固定间隔的多个第五电极，
其中，各个单体电池中的所述第三电极与相应的单体电池中的所述第一电极和相邻的单体电池中的所述第二电极电连接，
其中透明导电层附加地形成在所述第三电极的下表面下，
其中，接触部分形成在所述第三半导体层和所述第四半导体层的预定部分，并且，各个单体电池中的所述第五电极通过形成在所述第三半导体层和所述第四半导体层的所述预定部分中的所述接触部分，与相应的单体电池中的所述第三电极和相邻的单体电池中的所述第四电极连接。
6.根据权利要求2或4所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述透明导电层形成在接触部分内部。
7.根据权利要求1或3所述的薄膜型太阳能电池，其中，所述第一半导体层形成为PIN结构，所述第二半导体层形成为NIP结构；或者
所述第一半导体层形成为所述NIP结构，所述第二半导体层形成为所述PIN结构。
8.一种薄膜型太阳能电池的制造方法，包括：
在衬底上以预定图案形成第一电极；
在所述第一电极上形成第一半导体层；
在所述第一半导体层上以预定图案形成第二电极；
在所述第二电极上形成第二半导体层；
通过从所述第一半导体层和所述第二半导体层除去预定部分形成接触部分；
以预定图案形成第三电极，其中，所述第三电极通过所述接触部分与所述第一电极电连接，以及
在所述第三电极的下表面下沉积透明导电层；
在所述第三电极上的绝缘层；
在所述绝缘层上的第四电极；
在所述第四电极上的第三半导体层；
在所述第三半导体层上的第五电极。
9.一种薄膜型太阳能电池的制造方法，包括：
在衬底上以固定间隔形成多个第一电极；
在所述第一电极上形成第一半导体层；
在所述第一半导体层上以固定间隔形成多个第二电极；
在所述第二电极上形成第二半导体层；
通过从所述第一半导体层和所述第二半导体层中除去预定部分形成接触部分；以固定间隔形成多个第三电极，其中，各个单体电池中的所述第三电极通过所述接触部分与相应的单体电池中的所述第一电极和相邻的单体电池中的所述第二电极电连接；以及
在所述第三电极的下表面下沉积透明导电层；
在所述第三电极上形成绝缘层；
在所述绝缘层上以固定间隔形成多个第四电极；
在所述第四电极上形成包括预定接触部分的第三半导体层；以及
以固定间隔形成多个第五电极，其中，所述第五电极通过形成在所述第三半导体层中的所述预定接触部分与所述第四电极连接。
10.一种薄膜型太阳能电池的制造方法，包括：
在衬底上以固定间隔形成多个第一电极；
在所述第一电极上形成第一半导体层；
在所述第一半导体层上以固定间隔形成多个第二电极；
在所述第二电极上形成第二半导体层；
通过从所述第一半导体层和所述第二半导体层中除去预定部分形成接触部分；
以固定间隔形成多个第三电极，其中，各个单体电池中的所述第三电极通过所述接触部分与相应的单体电池中的所述第一电极和相邻的单体电池中的所述第二电极电连接；以及
在所述第三电极的下表面下沉积透明导电层；
在所述第三电极上形成第三半导体层；
在所述第三半导体层上以固定间隔形成多个第四电极；
在所述第四电极上形成第四半导体层；
通过从所述第三半导体层和所述第四半导体层除去预定部分形成接触部分；以及
以固定间隔形成多个第五电极，
其中，各个单体电池中的所述第五电极通过所述接触部分与相应的单体电池的所述第三电极和相邻的单体电池中的所述第四电极电连接，所述接触部分是通过除去所述第三半导体层和所述第四半导体层的所述预定部分而形成的。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在形成所述接触部分之前，在所述第二半导体层上形成透明导电层。
12.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在形成所述接触部分之后，在所述第三电极的下表面下形成透明导电层。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，形成所述多个第三电极的步骤包括：
在包括所述接触部分的所述衬底的整个表面上形成第三电极层；以及
除去所述第三电极层的预定部分。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，除去所述第三电极层的所述预定部分的步骤包括，除去位于所述第三电极层下面的所述第二半导体层的预定部分。
15.根据权利要求8或9所述的方法，其中，形成所述第一半导体层的步骤包括形成PIN结构，形成所述第二半导体层的步骤包括形成NIP结构；或者
形成所述第一半导体层的步骤包括形成所述NIP结构，形成所述第二半导体层的步骤包括所述形成PIN结构。
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