[发明专利]薄膜太阳能电池模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，更明确地说，是涉及一种薄膜太阳能电池模块及其制造方法。

背景技术

太阳能是近年来最重要的可用能源之一。光电装置，即太阳能电池，已引起极大的关注，其能根据光电效应将太阳辐射转换成电能。太阳能电池通过几乎无限的太阳能来供电，不需要补充化石燃料，因此已被应用于卫星、太空及移动通信。鉴于节能、有效利用资源及防止环境污染的需求日益增加，太阳能电池已成为一种富有吸引力的能量产生装置。

可以在硅(Si)晶片上制造太阳能电池。然而，与通过公知方法(例如，化石燃料燃烧发电厂)发电相比，使用晶片型太阳能电池发电的成本相对较高。为了使太阳能电池在经济上更可行并降低成本，已经开发了薄膜生长技术，用于沉积高品质的吸光半导体材料。利用薄膜沉积方法在大面积基板上生长太阳能电池或太阳能电池模块，其有利地实现了具有成本效益的制造，并允许多样化的模块化设计。但是，该些薄膜沉积方法在整个大面积基板上的薄膜厚度可能有偏差，并且可能不利地导致不合需要的电特征。

图1A是说明相对于电池位置的薄膜厚度比率的示意图。薄膜厚度比率指特定位置的半导体薄膜厚度与沿一定方向的某一位置的半导体薄膜最大厚度的比率，例如沿沉积有半导体薄膜的基板的长度方向。半导体薄膜通常是形成于化学气相沉积(“CVD”)机台的反应室中。由于反应气体一般并非均匀分布于反应室中，所以半导体薄膜并非均匀形成于基板上，因此存在薄膜厚度偏差，其可能达到最大厚度的20％。参照图1A，基于简化的目的，以曲线绘制沿基板长度方向的不同位置的薄膜厚度比率。然而，所属技术领域的技术人员应了解，实际半导体薄膜厚度分布或表面拓扑比图1A所示的示意曲线所表示者更为复杂。

图1B为公知太阳能电池模块10的示意俯视图。参照图1B，太阳能电池模块10包括多个形成于基板11上的电池12-1。上述多个电池12-1(其均具有宽度“w”和长度“L’”)相互电性串联连接。在理想情况下，若不考虑薄膜厚度分布，上述多个电池12-1的每一者均提供约1.4V(伏特)的开路电压(V_OC)，以及约每平方厘米13毫安(mA/cm²)的短路电流密度(J_SC)。假定w与L’分别为1cm与50cm，则理想太阳能电池提供约0.65A的电流。由于理想太阳能电池为串联连接，因此理想太阳能电池模块提供14V(＝1.4Vx10)的电压及0.65A的电流。然而，在实际实施方案中，由于存在薄膜厚度分布，各个电池的短路电流密度并非相同。如图所示，与薄膜厚度比率1、0.95、0.9、0.85及0.8对应的电池短路电流密度分别为13、12.4、11.7、11.1及10.4(mA/cm²)。而且，上述电池所提供的电流分别为0.65、0.62、0.59、0.56及0.52(A)。因此，太阳能电池模块10提供了14V的电压及0.52A的电流，与理想的太阳能电池模块相比，其转换效率不利地降低了20％。

因此，最好是具有一种能利用薄膜厚度分布来提高转换效率的太阳能电池模块。而且，最好是具有一种制造此类太阳能电池模块的方法。

发明内容

本发明的实施例可提供一种能够将太阳辐射转换成电能的装置，其包括基板以及形成于该基板上的多个电池，该多个电池的每一者均包括至少一薄膜层并且其尺寸取决于能够形成该至少一薄膜层的机台的薄膜厚度分布。

本发明的实施例也可提供一种能够将太阳辐射转换成电能的装置，其包括一基板以及形成于该基板上的N个电池，上述电池的宽度分别为W₁至W_N，N为整数，上述宽度W₁至W_N的每一者均实质上与薄膜厚度比率R₁至R_N中的一个对应薄膜厚度比率成反比，其中，根据能够在上述N个电池上形成至少一薄膜层的机台的薄膜厚度分布来决定上述薄膜厚度比率R₁至R_N。

本发明的某些实施例也可提供一种用于制造能够将太阳辐射转换成电能的装置的方法，该方法包括提供基板；在该基板上形成第一组电池，包括在能够沉积薄膜的机台中形成上述多个电池的至少一薄膜层；自该机台获得与该基板上的薄膜厚度分布有关的信息；根据该薄膜厚度分布决定与上述多个电池对应的一组薄膜厚度比率；以及根据该组薄膜厚度比率来形成第二组电池，以使该第二组电池的每一者的宽度实质上与该组薄膜厚度比率中的一个对应薄膜厚度比率成反比。