[发明专利]太阳能电池的制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年3月4日提交的美国临时专利申请61/068,020的优先权，在此引入其内容作为参考。

背景技术

不断升高的油价已经提高了开发经济划算的可再生能源的重要性。全世界正在进行重要的努力以开发经济划算的太阳能电池从而获得太阳能。目前，为了使太阳能电池经济划算，必须以远低于$1/瓦的成本制造传统太阳能电池源。

目前的太阳能技术可大致分为晶体硅和薄膜技术。大约90％的太阳能电池由硅(单晶硅或多晶硅)制造。晶体硅(c-Si)已经在大多数太阳能电池中用作吸光半导体，虽然它是相对较差的光吸收体并且需要相当厚度(数百微米)的材料。尽管如此，这被证明是方便的，因为它给出具有良好效率(13-18％，理论最大值的一半到三分之二)的稳定的太阳能电池组件，并且使用从微电子工业的知识库中发展的工艺技术。硅太阳能电池非常昂贵，制造成本为$3.50/瓦以上。制造是成熟的，但不能带来成本降低。

第二代太阳能电池技术基于薄膜。主要的薄膜技术为非晶硅、铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉(CdTe)。由铜铟镓二硒(CIGS)吸收体制成的薄膜太阳能电池有希望实现10-12％的高转换效率。与那些通过其它薄膜技术获得的效率相比，CIGS太阳能电池的创纪录的高效率(19.9％NREL)是迄今为止最高的。这些破纪录的小面积器件已经采用资本密集并且非常昂贵的真空蒸发技术制造。许多公司(Honda、Showa Shell、Wurth Solar、Nanosolar、Miasole等)正在开发在玻璃基板和柔性基板上的CIGS太阳能电池。但是，在大面积基板上制造均匀组合物的CIGS薄膜是非常有挑战性的。这部分是由于沉积化学和必要的后续反应化学以形成CIGS。这个限制也影响到通常相当低的工艺产率。由于这些限制，蒸发技术的实施在CIGS太阳能电池的大规模、低成本的商业生产上并不成功。CdTe并不经受那些限制，其可在单步法中形成。

国家可再生能源实验室(NREL)已经证实CdTe太阳能电池具有16.5％的效率。有时通过在3毫米厚玻璃基板上沉积CdTe来制造CdTe太阳能电池，再用另一3毫米盖玻片对其进行封装。这是缓慢且昂贵的制造方法。此外，这些CdTe太阳能电池还是非常重的，不能用于住宅屋顶的应用(太阳能工业的最大市场部分之一)中。因而需要柔性CdTe太阳能电池的有效制造方法。

发明内容

在一个具体实施方案中，公开了用于制造光伏器件的方法，该方法包括提供包括一定长度柔性箔的基板，形成一组包括在一部分基板上的光伏器件的多层，其中所述多层的至少一个层包括吸收体层，所述吸收体层包括至少一种II-VI族、I-III-VI族和IV族化合物。在一个具体实施方案中，所述一组多层包括电极层、吸收体层、窗口层和TCO层。在一个具体实施方案中，所述基板可以是透明的或者可选地可以由金属制得且为不透明的。在一个具体实施方案中，使用能够被加热或冷却的至少一个涂布鼓，将柔性箔连续移动经过能够形成一层的至少一个沉积源。在一个具体实施方案中，基板在自由跨距结构中连续移动经过能够形成一层的至少一个沉积源。可以结合鼓和自由跨距移动。所述长度的柔性箔可以具有第一面和与第一面相对的第二面，并且形成一组多层包括在第一面和第二面上形成至少一个层。在本发明的一个具体实施方案中，当连续移动基板经过能够形成一层的至少一个沉积源时，可以基本上同时形成电极层、吸收体层、窗口层和TCO层，或者，在另一具体实施方案中，当连续移动基板经过能够形成一层的至少一个沉积源时在基板上形成电极层，在电极层之后形成吸收体层，在吸收体层之后形成窗口层，以及在吸收体层之后形成TCO层。CIGS和相关材料(如CIS、CIGSe)为I-III-VI族材料的实例。非晶硅、微晶硅、微结晶硅和晶体硅为IV族材料的实例。在此还公开了用于制造光伏器件的装置，所述装置包括用于提供包括一定长度柔性箔的基板的供应室、第一、第二和第三室(其中每个室独立地包括至少一个沉积源)，以及用于传送所述长度的柔性箔经过至少一个沉积源的部件，和用于控制每个沉积源的部件。存在能够被加热或冷却的至少一个涂布鼓。可选地或另外地，所述第一、第二或第三室的至少一个室包括在自由跨距结构中用于传送所述长度的柔性箔经过至少一个沉积源的部件。此外，柔性箔可以包括第一面和相对的第二面，且至少一个室具有位于第一面和/或第二面上的至少一个沉积源。本发明设想通过上述方法和/或装置制造的光伏器件。