[发明专利]旁路二极管与薄膜太阳能模块的单片集成

说明书

技术领域

本发明一般涉及薄膜太阳能模块，且更特定来说，涉及其中集成有旁路二极管的薄膜太阳能模块。

背景技术

太阳能模块一般由许多太阳能电池构成。太阳能电池通常作为二极管来建立模型，所述二极管通过变为正向偏置且在电池上建立电压来响应于照明。为了供应较大功率，太阳能电池通常串联连接。

图1展示具有太阳能电池串的常规薄膜太阳能模块。太阳能模块70′包括衬底10、第一导电层21、半导体层31、第二导电层41，以及两个触点51和52，其中第一导电层21和第二导电层41分别充当前部电极和后部电极。太阳能模块70′中的太阳能电池包括半导体层31、第一导电层21和第二导电层41，其中半导体层31被第一导电层21和第二导电层41夹住。半导体层31中的每一者具有由n掺杂区和p掺杂区形成的p-n结。或者，半导体层31中的每一者可包含由p掺杂区、本征半导体区和n掺杂区形成的p-i-n结。两个触点51和52分别为形成于连接到一个太阳能电池的半导体层31中的p掺杂区的后部电极上的p触点，和形成于连接到另一太阳能电池的半导体层31中的n掺杂区的后部电极上的n触点。两个触点51和52经形成以用于连接到负载(未图示)。半导体层31中的p-n结串联连接，其意味着一个半导体层31中的n掺杂区(p掺杂区)通过电极电连接到邻近的半导体层31中的p掺杂区(n掺杂区)。太阳能模块的结构是通过半导体制造的标准工艺来实现，所述标准工艺是此项技术中已知的且在说明书中不再详细描述。

在薄膜太阳能模块的制造期间，执行称为“边缘隔离”的工艺来隔离边缘部分与太阳能模块的主体。经隔离的边缘部分(如图1所示，在隔离沟槽43的外侧的部分)通常具有非所要的性质，使得需要使其与所述太阳能电池串隔离且因此在常规太阳能模块中被浪费掉。有时候切割并丢弃太阳能模块的边缘部分。

如图1所示，除了所述串中的最后一个太阳能电池(图1中在右侧的太阳能电池)之外，太阳能电池中的任一者的后部电极连接到邻近的太阳能电池的前部电极。通过该配置，当连接到负载(未图示)时，太阳能模块70′中的内部电流沿着图1中的虚线流动。应注意，归因于通过标准工艺制造的结构，半导体层31中在p触点下方的p-n结并不充当太阳能电池，且在太阳能模块70′中是非功能性p-n结。通常，半导体层31中的非功能性p-n结在常规太阳能模块中被浪费掉。

为了保护太阳能模块不被损坏，通常在太阳能模块上连接旁路二极管。常规上，为了确保被遮挡的或有故障的太阳能模块不成为太阳能系统的瓶颈，每一模块通常伴有外部连接的旁路二极管。然而，外部连接的旁路二极管给太阳能模块增加了不合意的成本。

因此，需要提供一种其中以单片方式集成有旁路二极管的太阳能模块，使得模块中不需要外部连接的二极管或额外的离散二极管。

发明内容

在一个方面中，提供一种其中以单片方式集成有旁路二极管的太阳能模块。所述太阳能模块包括：衬底；多个第一导电层，其形成于所述衬底上；多个半导体层，其形成于所述第一导电层上，其中所述多个半导体层各自包括p-n结，且其中所述p-n结串联电连接；多个第二导电层，其形成于所述半导体层上；第一触点和第二触点，其连接到所述第二导电层中的两者，其中在所述第一触点与所述第二触点之间电耦合的所述p-n结充当太阳能电池串，且所述p-n结的其余部分中的一者充当所述旁路二极管；以及导体，其以反并联方式将所述太阳能电池串连接到所述旁路二极管。

在另一方面中，提供一种形成其中以单片方式集成有旁路二极管的太阳能模块的方法。所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成多个第一导电层；在所述第一导电层上形成多个半导体层，其中所述多个半导体层各自包括p-n结，且其中所述p-n结串联电连接；在所述半导体层上形成多个第二导电层；形成连接到所述第二导电层中的两者的第一触点和第二触点，其中在所述第一触点与所述第二触点之间电耦合的所述p-n结充当太阳能电池串，且所述p-n结的其余部分中的一者充当所述旁路二极管；以及提供导体，所述导体以反并联方式将所述太阳能电池串连接到所述旁路二极管。

附图说明

图1是说明常规薄膜太阳能模块的侧视横截面图；

图2是展示太阳能电池组合件以反并联方式连接到旁路二极管的示意性电路；

图3是展示太阳能电池串与集成旁路二极管之间的连接的侧视横截面图；

图4到图8是说明根据本发明的实施例的太阳能模块的制造工艺的侧视横截面图；

图9是根据本发明的实施例的太阳能模块的俯视图。