CN102292822A

CN102292822A - 太阳能电池以及制造太阳能电池的方法

Info

Publication number: CN102292822A
Application number: CN2010800061397A
Authority: CN
Inventors: 清水美穗; 齐藤一也; 桥本征典
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2011-12-21
Also published as: KR20110115140A; TW201031002A; JPWO2010087320A1; US20120000512A1; EP2393120A1; WO2010087320A1

Abstract

一种太阳能电池(1)包括：基板(10)；具有可渗透性的第一电极层(12)、光电转换层(13)和第二电极层(14)且被设置在所述基板(10)上的光电转换层(11)；以及至少覆盖所述第二电极层(14)的保护层(20)。保护层(20)包括硅氮化合物。

Description

太阳能电池以及制造太阳能电池的方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池以及一种制造太阳能电池的方法。

背景技术

包括将阳光进行光电转换的光电转换单元的太阳能电池通常具有一个背板。该背板被放在太阳能电池的背侧表面，改善它相对于像下雨、刮风和温度变化之类的户外环境变化的耐用性。所述背板是由堆起来的、在树脂层之间设置有铝箔的板所形成的，或者是由包含氟化物树脂的板形成。另外，所述太阳能电池的背板、光电转换单元和基板整体地由树脂材料，包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或类似材料层叠而成。所述树脂材料的功能除了作为粘接层将背板粘结到所述光电转换单元或者类似结构上之外，还有作为防止水气渗入到所述光电转换单元内的阻挡膜的功能。

在上文所描述的现有技术的密封结构中，光电转换单元简单地被树脂材料密封起来。因此，不能充分地防止水气的渗入。要解决这个问题，专利文献1描述了一种密封结构，其中太阳能电池背侧表面上的电极覆盖有诸如氧化硅或者氧化铝之类的氧化物膜。该氧化物膜被放置在所述背侧表面电极和所述树脂材料之间。

现有技术文献

专利文献：

日本特开No.2001-53305。

发明内容

本发明所要解决的问题

如上文所描述的，当在所述背侧表面电极和所述密封材料之间放置氧化硅膜或者类似的氧化物膜时，与树脂材料堆叠在背侧表面电极上的太阳能电池相比，其阻挡特性得到了改善。但是，在严酷的户外条件下，比如大雨和大风中，难以长时间保持令人满意的耐用性。因此，需要所述密封结构进一步改善其阻挡特性，以经受长时间的使用。

相应地，本发明的一个目的在于提供一种太阳能电池，以及一种制造该进一步改善在户外环境中的耐用性的电池的方法。

解决问题的手段

本发明的太阳能电池包括基板、放置在所述基板上且包括可渗透的第一电极层、光电转换层和第二电极层的光电转换单元、以及至少覆盖所述第二电极层的保护层。所述保护层包含有硅氮化合物。

在这种结构中，所述保护层被布置在密封材料和所述第二电极层之间。覆盖着所述第二电极层的保护层是绝缘的并且含有阻挡特性强的硅氮化合物。因此，即使是将所述电池单元的光电转换单元放置在户外的情况下，也防止了水气之类的渗入。进而，甚至是当出现水气之类渗入时，能防止所述第二电极层漏电。

所述太阳能电池进一步包括覆盖所述保护层的密封材料。在这种情况下，所述保护层被放置在所述第二电极层和所述密封材料之间。

在所述太阳能电池中，所述保护层可含有硅氮化合物。此外，所述保护层可包含含有氢的硅氮化物。

在这种结构中，所述保护层含有对水气或类似物阻挡特性强的硅氮化合物。这进一步改善了其阻挡特性。

在所述太阳能电池中，所述保护层可能含有硅氧氮化物。

在这种结构中，所述保护层含有对水气或类似物阻挡特性强的硅氧氮化物。这进一步改善了其阻挡特性。

在所述太阳能电池中，所述保护层可以具有包括多个不同的膜的堆叠式结构。

在这种结构中，所述保护层具有堆叠式结构，当形成所述保护层时，分多个阶段形成各层。因此，在所述保护层的底层中所形成的针孔在其膜的厚度方向上是不连续的，针孔不大可能在所述厚度方向上增长。这样可以防止针孔使所述阻挡特性变差。

在所述太阳能电池中，所述保护层可能包括堆叠在所述第二电极层上的由无氮化合物形成的中间膜，以及堆叠在所述中间膜上的由硅氮化合物形成的氮化物膜。

在这种结构中，所述保护层使所述中间膜堆在所述第二电极极层上。因此，即使当由硅氮化合物所形成的氮化物膜堆放于其上时，也避免了所述光电转换单元受到不良的影响。相应地，放置所述保护层防止所述光电转换单元的恶化。

在所述太阳能电池中，所述保护层在所述中间膜和所述氮化物膜之间可能包括金属膜或者金属氧化物膜。

在这种结构中，所述保护层包括在所述中间膜和所述氮化物膜之间的金属膜或者金属氧化物膜，从而防止所述光电转换单元的特性恶化。这样进一步改善了所述保护层的阻挡特性。

在所述太阳能电池中，可以将所述光电转换单元放置在所述基板的一个表面上。在这种情况下，所述保护层完全覆盖住在所述基板的一个表面上的所述第一电极层、所述光电转换层和所述第二电极层。所述光电转换单元是电气串联的、放置在所述基板的一个表面上的多个光电转换单元之一。在所述多个光电转换单元中，位于两端的单元分别电气连接到引导线，所述保护层放置成包围所述引导线。优选的是，所述保护层包括由无氮化合物所形成的中间膜，和堆叠在所述中间膜上、由硅氮化合物所形成的氮化物膜。在这种情况下，所述引导线被所述中间膜和所述氮化物膜所包围。

可替换的是，在所述太阳能电池中，所述光电转换单元可以延伸跨越所述基板的两个表面。在这种情况下，所述保护层覆盖住所述基板的至少一个表面上的第二电极层。所述光电转换单元是多个电气串联在一起的、延伸跨过所述基板的两个表面的多个光电转换单元中的一个。在所述多个光电转换单元中，位于两端的所述单元分别电气连接到引导线，并将所述保护层设置成包围所述导线。优选的是，所述保护层包括由无氮化合物所形成的中间膜以及由堆叠在该中间膜上的、由硅氮化物所形成的氮化物膜。在这种情况下，所述引导线被所述中间膜和所述氮化物膜所包围。

一种用于制造本发明的太阳能电池的方法，包括在基板上形成光电转换单元的步骤，其中所述光电转换单元包括可渗透的第一电极层、光电转换层和第二电极层。所述方法还包括形成含有硅氮化合物且通过进行CVD工艺至少覆盖住所述第二电极层的保护层。

在这种方法中，进行CVD工艺，在所述第二电极层上形成所述保护层。所述保护层含有阻挡特性强的硅氮化合物。相应地，高密度的所述保护层是在短时间内形成的。因此，即使当所述太阳能电池的光电转换单元是安装在户外的场合下，其耐雨性也得以改善。因此，提高了所述太阳能电池的长期可靠性。

在所述制造太阳能电池的方法中，所述保护层是通过堆叠多种类型的膜所形成的。

在这种方法中，所述保护层进行多阶段来堆叠所述多种类型的膜。因此，即使是在所述保护层的下层内形成针孔时，该膜缺陷在接下来的膜成形步骤中是不连续的。这样改善了所述保护层的阻挡特性。

在所述用于制造太阳能电池的方法中，所述形成保护层的步骤可以包括堆叠由无氮化合物所形成的膜，以及堆叠含有硅氮化物的膜。在这种情况下，所述形成保护层的步骤在所述堆叠由无氮化合物所形成的膜的步骤和堆叠含有硅氮化合物的膜的步骤之间可以进一步包括堆叠金属膜的步骤。可替换的是，所述形成保护层的步骤可以包括重复多次所述堆叠由无氮化合物所形成的膜的步骤以及堆叠含有硅氮化合物的膜的步骤。

在这种方法中，由于所述膜是由无氮化合物所形成的，即使当由硅氮化合物所形成的氮化物膜堆叠于其上时，也会避免让所述光电转换单元受到不良的影响。另外，当堆叠所述金属膜时，避免了所述光电转换单元的特性恶化，进一步改善了所述保护层的阻挡特性。

在所述制造太阳能电池的方法中，所述形成保护层的步骤包括堆叠含有硅氮化合物的膜以及堆叠金属膜。

本发明的效果

相应地，本发明提供一种太阳能电池，以及一种制造所述太阳能电池的方法，进一步改善了其在户外环境下的耐用性。

附图说明

图1是显示根据第一实施例的太阳能电池模块的主要部分的剖视图；

图2是比较硅氮化合物和硅氧化物的阻挡特性的图；

图3是显示图1的太阳能电池的制造步骤的流程图；

图4显示第二实施例中的太阳能电池模块的主要部分的剖视图；

图5是显示形成有氧化物膜的非晶体硅的光电转换效率图；

图6是显示第三实施例中的太阳能电池模块的主要部分的剖视图；

图7是显示第三实施例中的太阳能电池模块的制造步骤的示意图；

图8是显示在另一个例子中太阳能电池的主要部分的剖视图。

具体实施方式

第一实施例

现在参考图1至图3描述本发明的第一实施例。

图1是显示太阳能电池模块1的主要部分的剖视图。当前实施例的太阳能电池模块1包括由玻璃形成的基板10和在基板10上的多个光电转换单元11(在下文中简单地称作为单元)。每个光电转换单元11包括透明的电极层12、光电转换层13和背侧表面电极层14。所述单元11，彼此被单元隔离槽15隔成条状，电气串联在一起。基板10的尺寸为400mm×500mm。

透明电极层12是由诸如氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO₂)或者氧化铟锡(ITO)之类的透明导电薄膜形成。光电转换层13是由非晶体硅半导体形成，包括，例如p-型层、n-型层和设置在所述p-型层和n-型层之间的i-型层。光电转换层13可以是其中堆叠有不同的波长吸收区域的硅层的多层粘接结构(串接结构)。光电转换层13连接到相邻单元11的透明电极层12。

背侧表面电极层14是由银、铝或类似材料形成。背侧表面电极层14由相邻单元11的透明电极层12引导到相邻单元11的背侧表面电极层14。这样在基板10上形成单元11的串联电路。

保护层20形成于单元11上，覆盖住基板10上的每个单元11。在当前实施例中，保护层20是由硅氮化合物所形成的单层结构。所述硅氮化合物具有令人满意的绝缘属性、高密度和防水气渗入之类的属性。因此，所述硅氮化合物具有优良的阻挡功能，并有保护每个单元11的功能。硅氮化合物(SiNx)、氮氧化硅(SiON)、硅碳氮(SiCN)或者类似物可以用作硅氮化合物。特别的是，优选含有氢的硅氮化合物(SiNx:H)，因为它具有优良的密度且渗水性低。此外优选的是，减少氮氧化硅的氧含量，减少碳氮化硅的碳含量。

现在参考图2来描述硅氮化合物的耐腐蚀性。图2是用湿式蚀刻速率(WER)来展示可以用作当前实施例的保护层20的由SiNx:H形成的保护层和由siON形成的保护层的耐腐蚀性，以及由SiO形成的氧化物的耐腐蚀性。所述膜中的每一个膜是在250℃的温度下形成的，缓冲的(buffered)氢氟酸用于湿式蚀刻。

如图2所示，SiNx:H的蚀刻速率是80nm/分钟，SiON的蚀刻速率是150nm/分钟。这些蚀刻速率明显低于500nm/分钟，这在比较例中是SiO的蚀刻速率。相应地，可以理解，SiNx:H和SiON的耐腐蚀性或者阻挡特性要优于SiO。

密封层21，作为密封材料，形成于阻挡特性强的硅氮化合物所形成的保护层20和所述背板(图中未示)之间。密封层21是由树脂合成物形成，其包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，作为所述背板和保护层20的粘接层。密封层21的功能还有作为从保护层20的上方保护每个单元11的阻挡层。

在单元11中，位于两端的单元11是电能采集单元。在覆盖电能采集单元11的保护层20的预定位置形成通孔22。用于将电能输送到外部的引导线16和17插在通孔22内。用超声波焊接将一根引导线16固定在形成一个电能采集单元11的透明的电极层12上。用超声波焊接将另一根引导线17固定在形成另一个电能采集单元的背侧表面电极层14上。

制造方法

现在参考图3来描述制造太阳能电池单元模块1的方法。太阳能电池模块1是使用由多个设备形成的太阳能电池制造系统(图中未示)所制造的。

当基板10被基板输送设备装载到太阳能电池制造系统中时，首先由基板清洗设备清洗基板10，从基板上除去异物(步骤S1)。

清洗后的基板10作为处理对象基板被输送到透明电极膜成形设备。该透明电极膜成形设备是热CVD设备、溅镀设备之类。透明电极层12由透明电极膜成形设备形成于基板10的主表面上(步骤S2)。

上面形成有透明的电极层12的处理体基板被基板清洗设备清洗，然后被输送到透明电极激光蚀刻设备，将所述透明的电极图案化(步骤S3)。这样将透明的电极层12分成条状。所述包括条状的透明电极层12的处理对象基板由所述清洗设备进行清洗。

接下来，将所述处理对象基板输送到光电转换层形成设备，该设备形成光电转换层13(步骤S4)。这个膜形成设备，是等离子CVD(PECVD)设备，按顺序形成p-型层、i-型层和n-型层，它们是在至少250℃或者比该温度低的温度下，用SiH₄和H₂作为原材料由非晶体硅形成的。这样用所述非晶体硅填满了把透明的电极层12分隔开的槽，将相邻单元11之间的光电转换层13和透明的电极层12连接在一起。

上面已经形成了光电转换层13的处理对象基板被输送到光电转换层激光蚀刻设备，它将光电转换层13进行图案化(步骤S5)。这样在光电转换层13内形成槽，将光电转换层13分成条状。

其中的光电转换层13已经用激光蚀刻过了的处理对象基板被输送到具有溅镀设备的背侧表面电极膜成形设备中。背侧表面电极层14形成于光电转换层13的膜表面上(步骤S6)。在这种情况下，背侧表面电极层14可以具有一种结构，其中掺有锗的GZO膜和Ag膜堆在氧化锌(ZnO)上。当背侧表面电极层14堆在光电转换层13上时，将光电转换层13分开的槽中填满了背侧表面电极层14。这样将相邻单元11之间的背侧表面电极层14和透明电极层12连接起来。

在形成背侧表面电极层14之后，将处理对象基板输送到背侧表面电极激光蚀刻设备，该设备将背侧表面电极层14图案化(步骤S7)。这样将背侧表面电极层14分成条状，用各条分开的透明电极层12、光电转换层13和背侧表面电极层14来形成单元11。在用激光蚀刻完背侧表面电极层14之后清洗所述处理对象基板。

具有分开的单元11的处理对象基板被输送到保护层膜成形设备，该设备形成覆盖每个单元11的保护层20(步骤S8)。这个保护层膜形成设备是PECVD设备或者溅镀设备，虽然比较优选的是PECVD设备。在所述形成保护层20的步骤中，要避免光电转换层13的膜质量下降，需要在光电转换层13的膜成形温度附近形成保护层20(更优选的是小于或等于所述膜成形温度)，或者，具体而言，小于或者等于250℃。当温度超过250℃时，光电转换层13的氢原子逃逸，大大降低了所述膜的质量。在另一方面，当保护层20是在低温下形成的时候，变成原材料的所述原子不能被热激活。这样难以形成高密度的膜。相应地，要在250℃或者更低的温度下形成膜来增加保护层20的密度，在生产效率方面需要使用所述具有高成膜速度的PECVD设备在短时间内厚厚地堆叠硅氮化合物。另外，当保护层20是用所述PECVD设备来形成时，与保护层20是由所述溅镀设备所形成的相比，可以获得的优点比如是能够保持令人满意的覆盖度，以及能够减小膜的应力，甚至当基板的形状是复杂的形状时也是如此。

在这种情况下，可以使用在下文所示的范围内的比例的各种类型的原料气体。

优选的是SiH₄∶NH₃∶N₂O∶N₂∶H₂是1∶0.1至20∶0.1至20∶0.1至50∶0.1至50。特别的是，对于气体流速，优选的是，SiH₄：100至200sccm、NH₃：50至100sccm、N₂O：50至100sccm、N₂：1300至3000sccm、H₂：500至1800sccm。另外，优选的是在50至200Pa的压力下、100℃至250℃的基板温度下以及500至2000W的RF输出，形成50nm至1μm或者更薄的膜。

例如，当用PECVD设备形成硅氮化合物(SiNx:H)的保护层20时，原始气体输送给所述设备的流速是SiH₄：150sccm、NH₃：50sccm、N₂：2000sccm、H₂：1000sccm，在100pa的压力下、100℃至250℃的温度下、1000W的RF输出形成50nm至1μm的膜。另外，当以与前文描述的混合物的方式相同的方式将H₂混合到所述原材料气体中时，所述膜形成空间内的氢离子击打所述正在形成的膜表面并将能量施加到所述膜上被供给能量的元素，使得可以增加保护层20的密度，而不会影响保护层20的成份和属性。

当在上文描述的条件下用氮氧化硅(SiON)形成保护层20时，仅改变所述原料气体的成分，给所述设备输送的成分是SiH₄：150sccm、NH₃：50sccm、N₂O：50sccm、N₂：2000sccm。

当在上文描述的条件下用硅碳氮(SiCN)形成保护层20时，仅改变原料气体的成分，给所述设备输送的成分是SiH₄：150sccm、NH₃：50sccm、CH₄：50sccm、N₂：2000sccm。

所描述的气体流速、基板温度和RF输出是与基板10的大小相对应的，但是当基板10的尺寸改变时可以改变这些参数。特别的是，只要保持每种气体的流速比例，气体流速可以与基板面积成正比地改变。例如，当使用1100mm×1400mm尺寸的基板时，优选的是，所述流速是比上文描述的例子大约大8倍。

硅氮化合物的膜的摩擦系数需要在恒定的范围内。特别的是，当使用具有632.8nm的光源波长的单波长激光测量时，摩擦系数优选的是SiN：1.95至2.30、SiON：1.60至1.85、SiCN：1.9至2.3。当上文描述的摩擦系数在其它范围内时，不能获得化学计算所需要的硅氮化合物，阻挡特性变差。

在完全形成保护层20的膜之后，通过进行膜打磨或者类似的操作除去与所述太阳能电池面板的边缘部分相对应的膜。另外，在将所述处理对象基板装载到所述清洗设备并清洗后，通过超声波焊接，从基板上的两个电能采集单元11的侧边固定住引导线16和17。这样将引导线16和17延伸穿过保护层20，连接到透明电极层12或者背侧表面电极层14。

然后，将由树脂板形成的密封层21和所述背板堆叠在保护层20上，并在副压状态下加热以进行层叠(步骤S11)。这样将包括基板10、电池11和保护层20的太阳能电池模块1与所述背板通过密封层21集成在一起。然后太阳能电池模块1进行发电测试，并被装在面板内，完成太阳能电池产品。

在用这种方式制造的太阳能电池中，保护层20放置在背侧表面电极层14和密封层21之间。因此，与密封层21直接形成于背侧表面电极层14上相比，其阻挡特性得到了改善。此外，通过用具有强阻挡特性的硅氮化合物形成保护层20，保护层20的耐用性增加了。当保护层20的膜形成条件与上述使用PECVD工艺的条件一致时，形成高密度的膜，保护层20的阻挡特性得到改善，而不会降低形成单元11的每个膜的属性。

上文描述的实施例具有下面描述的优点。

(1)在上文描述的实施例中，在背侧表面电极层14和密封层21之间设置至少覆盖住背侧表面电极层14的保护层20，作为在太阳能电池模块1的背侧表面上的密封结构。另外，保护层20是由绝缘的、阻挡特性强的硅氮化合物形成。由于保护层20是通过用高沉积速度的等离子CVD工艺(PECVD工艺)形成，即使当膜的形成是在低温下进行以抑制对光电转换层13的不良影响时，高密度的保护层20也是在短时间内形成。相应地，保护层20改善了在下雨之类的户外环境下、甚至是当由太阳能电池模块1所形成的太阳能电池面板安装在户外的场合下的耐用性。这样增加了太阳能电池长时间的可靠性。

第二实施例

现在参考图4和图5描述本发明的第二实施例。该第二实施例与第一实施例的区别点仅在于保护层20。因此，类似的部分将不再详细叙述。

如图4所示，当前实施例的太阳能电池模块1包括保护层20，其中中间膜25和氮化物膜26按顺序堆叠在背侧表面电极层14上。中间膜25是不含氮的膜，可以用硅氧化物(SiOx)、碳化硅(SiC)、烃膜(CH)、非晶体硅之类形成。中间膜25的厚度小于或者等于500nm。氮化物膜26是以和第一实施例相同的方式用硅氮化合物(在这里是SiNx:H)形成，具有小于或等于500nm的厚度。换句话说，以这种方式形成保护层20，使得整个膜的厚度小于或者等于1μm。

中间膜25增加了氮化物膜26和背侧表面电极层14的粘性，防止氮离子对光电转换层13有负面影响。换句话说，当硅氮化合物是直接形成于背侧表面电极层14上时，在制造过程中，会在所述膜形成空间内产生过多的氮离子，用这样具有过多能量的氮离子辐射背侧表面电极层14，氮离子会穿过背侧表面电极层14，进入到光电转换层13。当氮离子进入到光电转换层13时，在光电转换层13内产生的载流子的输送会受到进入的氮离子的阻挡。当发生这样的现象时，太阳能电池的转化效率会受到负面影响。

图5是显示氮对非晶体硅层的影响图。这个图显示的是具有非晶体硅层的样本A的光电转换效率，具有暴露到N₂等离子体30秒的非晶体硅层的样本B的光电转换效率，以及具有由SiO所形成的、20nm的氧化物膜的样本C的光电转换系数，其中所述氧化物膜是在非晶体硅层上、从氧化物膜侧暴露到N₂等离子体30秒。样本A至样本C具有相同的面积。在当前实施例中，这些光电转换效率与所述太阳能电池的光电转换效率并不对应。

样本A的光电转换效率是9.8％，而样本B的光电转换效率是7.5％，低于样本A。相反，样本C，其中中间膜25是由SiO形成，具有9.7％的光电转换效率，与样本A的效率基本上相同。相应地，从这个结果明显看出，由SiO所形成的中间膜25抑制了光电转换层13的腐蚀。

此外，保护层20是包括中间膜25和氮化物膜26的堆叠式结构。当形成中间膜25时，这样抑制了膜诸如针孔之类缺陷的增长。更具体而言，保护层20的膜成形步骤被分成形成中间膜25的步骤和形成氮化物膜26的步骤。当形成中间膜25时，这样中止了针孔的增长。一旦形成针孔，所述针孔有在厚度方向增大的趋势。但是，当形成中间膜25时，这样的两层结构在针孔之处降低了形成延伸穿过氮化物膜26的针孔的可能性。相应地，水气不大可能渗透穿过针孔，从而改善了保护层20的阻挡特性。

现在将描述当前实施例的制造过程。当前实施例的制造过程与所述第一实施例的制造过程的不同点仅在于保护层20的膜形成步骤。其它步骤都相同。

在当前实施例的保护层20的膜形成过程中，首先用PEVCD设备形成中间膜25，以覆盖住每个单元11。当中间膜25是硅氧化物时，用SiH₄和N₂O作为原料气体，膜25是用PECVD装置、在小于或者等于250℃的温度下形成的。当中间膜25是碳化硅时，可以用二甲基甲硅烷作为原料气体，在小于或者等于250℃的低温下形成膜25。另外，当中间膜25是烃膜时，膜25是用所述PECVD装置使用甲烷气体、乙烷气体、丙烷气体、乙炔气体、乙烯气体之类作为原料气体形成。

在形成中间膜25之后，在中间膜25的膜表面上形成由硅氮化合物(SiNx:H)所形成的氮化物膜26。这种条件下的条件与上文描述的条件类似。

用这种方式，通过形成保护层20为中间膜25和氮氧化物膜26这样的两层结构，保护层20具有强的阻挡特性，而不会使光电转换层13的属性变差。

相应地，除了所述第一实施例的优点之外，所述第二实施例具有下列优点。

(2)在所述第二实施例中，保护层20是包括中间膜25和氮化物膜26的堆叠式结构。因此，氮化物膜26被设置在氮化物膜26和光电转换层13之间。这样防止了氮使光电转换层13的属性变差。此外，由于有所述堆叠式结构，在保护层20的下层(中间膜25)内所形成的针孔容易在膜的厚度方向间断开，针孔不大可能在所述厚度方向生长。这样避免了针孔使所述阻挡特性变差。

第三实施例

现在参考图6和图7描述本发明的第三实施例。第三实施例和第一实施例的区别点仅在于保护层20的结构。因此，类似的部分将不再详细叙述。

如图6所示，当前实施例的太阳能电池模块1包括具有中间层25、金属膜27和氮化物膜26的三层结构，按顺序叠放在背侧表面电极层14上。以与第二实施例相同的方式，中间膜25是由不含氮的膜(SiO)形成。金属膜27是由铝形成，设置在中间膜25和氮化物膜26之间，降低渗水性，进一步改善阻挡特性。以与第一实施例相同的方式，氮化物膜26是由硅氮化合物形成(在这里，SiNx:H)。这样形成当前实施例的保护层20，使得其整体厚度小于或者等于1μm。

现在描述当前实施例的制造过程。当前实施例的制造过程与所述第一实施例的制造过程的区别点仅在于保护层20的膜形成步骤(步骤S8)。其它步骤相同。

当前实施例的保护层20的膜形成步骤中，首先用PECVD设备形成由SiOx形成的中间膜25，以覆盖住每个单元11。用SiH₄和N₂O作为原材料气体，在小于或等于250℃的温度下形成所述膜。

另外，如图7所示，金属膜27是用溅镀设备形成的。在这里，引导线16和17插入于其中的插入部分27A和27B是通过用具有屏蔽部分50A和50B的掩模50覆盖所述处理对象基板而形成的，屏蔽部分50A和50B形成于和引导线16和17的固定部分相对应的位置。插入部分27A和27B比引导线16和17的直径大，使得当穿过保护层20固定引导线16和17时，它们不接触金属膜27。

在形成金属膜27之后，在金属膜27的膜表面上形成硅氮化合物的氮化物膜26，它是由硅氮化合物(SiNx:H)形成的。在这种情况下的条件与上文描述的条件类似。这样用保护层20(氮化物膜26)覆盖住在金属膜27内的插入部分27A和27B的侧表面。引导线16和17在被氮化物膜26和中间膜25包围的状态下，固定在透明的电极层12或者背侧表面电极层14上。

在中间膜25和氮化物膜26之间设置具有较大阻挡特性的金属膜27进一步改善了保护层20的阻挡特性。

相应地，除了所述第一实施例的优点之外，所述第三实施例具有下列优点。

(3)在所述第三实施例中，保护层20具有三层结构，其中中间膜25、金属膜27和氮化物膜26按顺序堆叠。相应地，设置中间膜25防止光电转换层13受到不良影响，而改善了金属膜27和氮化物膜26的阻挡特性。

可以对上述实施例进行如下修改。

形成透明的光电层12、光电转换层13和背侧表面电极层14的每个步骤，以及固定引导线16和17的步骤不局限于前面提到的方法，可以做些改变。

由硅氧氮化物形成的氮化物膜(保护层20)可以由具有SiH₄、NH₃、CO₂和N₂的气体成分的原材料气体形成。使用这样的原材料气体形成硅氮化合物的SiOCN膜。

在上文描述的每个实施例中，在将背侧表面电极层14图案化之后，堆上保护层20。但是，保护层20也可以在将背侧表面电极层14图案化之前堆上。在这种情况下，用激光蚀刻保护层20和背侧表面电极层14，将背侧表面电极层14分割成条。

在所述第二实施例中，在中间膜25上堆叠由硅氮化物(SiNx:H)形成的氮化物膜26。但是，氮化物膜26可以由硅氮化合物(SiNx、SiON、SiCN等等)形成，而不是由SiNx:H形成。

在所述第二实施例中，在背侧表面电极层14上形成包括中间膜25和氮化物膜26的层。但是，可以重复形成具有中间膜25和氮化物膜26的多个层。在这种情况下，中间膜25堆叠在氮化物膜26上。因此，碳化氮容易进入到形成于氮化物膜26内的针孔中，阻止了所述针孔的生长。

在所述第三实施例中，金属膜27可以是铝的氧化物膜或者类似的金属氧化物膜。这样的金属氧化物膜还改善了保护层20的阻挡特性。

在上面描述的每个实施例中使用PECVD工艺。但是，可以使用诸如热CVD工艺之类的其它CVD工艺。

保护层20可以是一种第一氮化物膜和第二氮化物膜堆叠在一起的两层结构，所述第一氮化物膜使用硅氮化物，所述第二氮化物膜使用和所述第一氮化物膜不同的硅氮化合物。可替换的是，可以堆叠多个氮混合层，每一层具有第一氮化物膜和第二氮化物膜的两层结构。换句话说，可以获得第一氮化物膜、第二氮化物膜、第一氮化物膜等等之类的堆叠式结构。这样的结构还改善了太阳能电池模块1的阻挡特性。

保护层20可以是由硅氮化合物形成的氮化物膜和由铝之类形成的金属膜所构成的两层结构。在这种情况下，氮化物膜形成于背侧表面电极层14的表面上，金属膜形成于所述氮化物膜之上。可以将多个混合层堆起来，每一层包括氮化物膜和金属膜。换句话说，可以获得由氮化物膜、金属膜、氮化物膜等等之类构成的堆叠式结构。这样的结构还改善了太阳能电池模块1的阻挡特性。

在上述每个实施例中，可以用玻璃基板而不是用所述背板来密封太阳能电池模块1的背侧表面。

在上面每个实施例中，保护层20形成于太阳能电池模块1中，在太阳能电池模块1中，在玻璃基板上形成包括透明的电极层12、由非晶体硅形成的光电转换层13和背侧表面电极层14在内的各个单元11。但是，所述太阳能电池模块1可以具有其它已知的结构。例如，如图8所示，保护层20可以形成于太阳能电池模块1内，其中，使用由塑料形成的弹性膜30作为基板。例如，膜30是由诸如聚酰亚胺之类的耐热塑料形成。预先形成延伸穿过膜30的电流采集孔31和串行连接孔32。金属电极33、光电转换层34和透明电极35堆叠于膜30的表面30A上。透明电极35穿过串行连接孔32连接到设置在膜30的背侧表面30B上的背侧电极36。金属电极33穿过电流采集孔31连接到背侧电极36上。保护层20形成于背侧电极36上，覆盖住背侧电极36。保护层20可以应用于上文描述的每个结构。另外，保护层20由EVA之类形成的密封层21所覆盖。当不用金属时，可以形成保护层20和密封层21，以便从透明电极35覆盖住整个表面30A。在这个例子中，透明电极35对应于第一电极层，背侧电极36对应于第二电极层，保护层20设置在背侧电极36和密封材料21之间，以至少覆盖住背侧电极36。在这样的使用膜作为基板的太阳能电池模块1中，上文描述的每个实施例中保护层20的设置改善了阻挡特性。

Claims

1.一种太阳能电池，包括：

基板；

设置在所述基板上的光电转换单元，并且所述光电转换单元包括可渗透的第一电极层、光电转换层和第二电极层；以及

至少覆盖所述第二电极层的保护层；

其中所述保护层包含有硅氮化合物。

2.根据权利要求1的太阳能电池，其进一步包括覆盖所述保护层的密封材料，其中所述保护层被设置在所述第二电极层和所述密封材料之间。

3.根据权利要求1的太阳能电池，其中所述保护层含有硅氮化合物。

4.根据权利要求1的太阳能电池，其中所述保护层含有硅氧氮化物。

5.根据权利要求1的太阳能电池，其中所述保护层包含含有氢的硅氮化合物。

6.根据权利要求1至5任意一项权利要求的太阳能电池，其中所述的保护层具有包括多个不同的膜的堆叠式结构。

7.根据权利要求6的太阳能电池，其中所述保护层包括堆叠在所述第二电极层上的由无氮化合物形成的中间膜，以及堆叠在所述中间膜上的由硅氮化合物形成的氮化物膜。

8.根据权利要求7的太阳能电池，其中所述保护层包括在所述中间膜和所述氮化物膜之间的金属膜或者金属氧化物膜。

9.根据权利要求1的太阳能电池，其中所述光电转换单元设置在所述基板的一个表面上，所述保护层完全覆盖住所述基板的一个表面上的所述第一电极层、所述光电转换层以及所述第二电极层。

10.根据权利要求9的太阳能电池，其中：

所述光电转换单元是多个电气串联在一起的、设置在所述基板的一个表面上的多个光电转换单元中的一个；以及

在所述多个光电转换单元中，位于两端的单元分别电连接到引导线，所述保护层设置成包围所述引导线。

11.根据权利要求10的太阳能电池，其中：

所述保护层包括由无氮化合物形成的中间膜以及由堆叠在所述中间膜上的硅氮化物形成的氮化物膜；以及

所述引导线被所述中间膜和所述氮化物膜包围。

12.根据权利要求1的太阳能电池，其中所述光电转化单元延伸跨过所述基板的两个表面，所述保护层覆盖住在所述基板的至少一个表面上的所述第二电极层。

13.根据权利要求12的太阳能电池，其中：

所述光电转换单元是电气串联在一起且延伸跨过所述基板的两个表面的多个光电转换单元中的一个；以及

在所述多个光电转换单元中，位于两端的所述单元分别电连接至引导线上，所述保护层被设置成包围所述引导线。

14.根据权利要求13的太阳能电池，其中：

所述引导线是被所述中间膜和所述氮化物膜包围。

15.一种制造太阳能电池的方法，包括步骤：

在基板上形成光电转换单元，其中该光电转换单元包括可渗透的第一电极层、光电转换层和第二电极层；以及

形成含有硅氮化合物且通过执行CVD工艺至少覆盖所述第二电极层的保护层。

16.根据权利要求15的制造太阳能电池的方法，其中所述形成保护层的步骤包括通过堆叠多种类型的膜形成所述保护层。

17.根据权利要求16的制造太阳能电池的方法，其中所述形成保护层的步骤包括：

堆叠由无氮化合物所形成的膜；以及

堆叠含硅氮化合物的膜。

18.根据权利要求17的制造太阳能电池的方法，其中所述形成保护层的步骤进一步包括在堆叠由无氮化合物形成的膜的步骤和堆叠含有硅氮化物的膜的步骤之间堆叠金属膜的步骤。

19.根据权利要求17的制造太阳能电池的方法，其中所述形成保护层的步骤包括重复多次所述堆叠由无氮化合物所形成的膜的步骤和所述堆叠含硅氮化合物的膜的步骤。

20.根据权利要求16的制造太阳能电池的方法，其中所述形成保护层的步骤包括：

堆叠含有硅氮化合物的膜；以及

堆叠金属膜。