[发明专利]透光型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(photovoltaic)模块及其制造方法，且特别涉及一种透光型薄膜太阳能电池模块及其制造方法。 

背景技术

太阳能是一种具有永不耗尽且无污染的能源，在解决目前石化能源所面临的污染与短缺的问题时，一直是最受瞩目的焦点。其中，又以太阳能电池(solar cell)可直接将太阳能转换为电能，而成为目前相当重要的研究课题。 

目前，在太阳能电池市场中，使用单晶硅与多晶硅的电池约占百分的九十以上。但是，这些太阳能电池需使用厚度约150微米至350微米的硅芯片作为材料，其成本较高。再者，由于太阳能电池的原材料采用高品质的硅晶锭，近年来因使用量的明显成长，已日渐不足。因此，薄膜太阳能电池(thinfilm solar cell)的研发乃成为新的发展方向。而且，薄膜太阳能电池具有低成本、容易大面积生产，且模块化工艺简单等优点。 

请参照图1，其是绘示已知一种薄膜太阳能电池模块的示意图。薄膜太阳能电池模块150包括玻璃基板152、透明电极154、光电转换层156以及金属电极158。其中，透明电极154配置于玻璃基板152上。光电转换层156是以对应透明电极154位置偏移一距离的方式配置于透明电极154上。另外，金属电极158是以对应光电转换层156位置偏移一距离的方式配置于光电转换层156上，且与下方的透明电极154接触。在薄膜太阳能电池模块150中，光电转换层通常是由p型半导体、本征(intrinsic)半导体、n型半导体堆叠形成p-i-n的结构，光线由玻璃基板152下方入射进来，透过光电转换层156吸收产生电子及空穴对，经由内建电场将电子与空穴对分离而形成电压与电流，再经由导线传输至负载使用。为了提升电池的效率，已知薄膜太阳能电池模块150会将透明电极154的表面制成金字塔形(pyramid)结构或粗纹化(textured)结构(未绘示)，以减少光的反射量。光电转换层通常使用非晶(amorphous)硅薄膜，但因为其能隙通常介于1.7至1.8eV之间，只能吸收波 长小于800nm的太阳光，为了增加光的利用，通常会再堆叠一层微晶(micro-crystalline or nano-crystalline)硅薄膜，形成p-i-n/p-i-n的堆叠型(tandem)太阳能电池，微晶硅的能隙通常介于1.1至1.2eV之间，可以吸收波长小于1100nm的太阳光。 

早期，太阳能电池的造价昂贵且制作不易，而仅能应用于太空等特殊领域中。现今，太阳能电池的应用已可扩展至一般的民宅、高楼建筑，甚至露营车、移动式小冰箱，都可以利用它可转换太阳光为电能的特性普遍地随处运用。但是在一些特定应用上面，硅晶片太阳能电池并不适合，例如需有透光性的玻璃帷幕，与其他太阳能电池结合建筑物(building integratedphotovoltaic，BIPV)的应用。透光型薄膜太阳能电池(thin film solar cell ofsee-through type)在这些应用当中具有节能与美观等优点，且更符合人性居住的需求。 

目前，在一些美国专利上已有披露关于透光型薄膜太阳能电池及其制造方法的相关技术。 

在美国专利第6,858,461号(US 6,858,461 B2)中，提出一种部分透明的太阳能电池模块(“PARTIALLY TRANSPARENT PHOTOVOLATICMODULES”)。如图2所示，太阳能电池模块110包括透明基板114、透明导电层118、背面电极122以及位于透明导电层118与金属电极122之间的光电转换层。同样地，光线会由透明基板114下方照射进去。在此太阳能电池模块110中，会利用激光切割(laser scribing)方式移除部分金属电极122与光电转换层，而形成至少一条沟槽(groove)140，以使太阳能电池模块110可达到部分透光的目的。但是，由于激光切割方法是在高温下进行，因此容易使金属电极122产生金属颗粒或熔融而堆积在沟槽内部，造成上、下电极短路(short)；或者非晶硅光电转换层于高温下在沟槽侧壁产生再结晶，形成低阻值的微晶硅，使得漏电流增加，进而影响工艺成品率(yield)与太阳电池的效率。另一方面，在透明导电层118表面通常会制成金字塔型结构或粗纹化表面结构，以提升电池的效率，如此当光线由透明基板114下方照射进去时会产生散射，以致使透光率未能有效提高。