[发明专利]用于制造透明导电氧化物多层的方法

说明书

技术领域

光伏装置或太阳能电池是将光能转换为电能的装置。目前，薄膜太阳能电池因其在低成本的大规模制造中具有巨大的潜力而尤为重要。本公开内容解决了ZnO前触点和后触点制造中的问题以增强激光边缘隔离(Edge Isolation by Laser)工艺(EIL)并改善模块功率。

定义

在本发明意义下的加工包括作用于基底的任何化学、物理或者机械效应。

在本发明意义下的基底是在加工装置中待处理的组件、部件或工件。基底包括但不局限于矩形、正方形或圆形的平板状部件。在一个优选实施方案中，本发明基本上解决了尺寸＞1m²的平面基底，如薄玻璃板。

真空处理或者真空处理系统或装置包括用于在低于环境大气压力的压力下处理基底的至少一个外壳。

CVD化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition)是一种允许在经加热的基底上沉积层的公知技术。常见的液态或气态前体材料被供应到工艺系统，在该处所述前体的热反应导致所述层沉积。LPCVD是低压CVD的常用术语。

DEZ-二乙基锌是用于在真空处理设备中制造TCO层的前体材料。

TCO代表透明导电氧化物，因此TCO层是透明导电层。

在本公开内容中，对于在真空处理设备中沉积的膜，无论是CVD、LPCVD、等离子体增强CVD(PECVD)或PVD(物理气相沉积)，都可互换地使用术语层、涂层、沉积物和膜。

太阳能电池或光伏电池(PV电池)是能够凭借光电效应将光(基本上太阳光)直接转化成电能的电力组件。

薄膜太阳能电池一般意义上包括在支撑基底上的通过半导体化合物的薄膜沉积产生并且夹在两个电极或电极层之间的至少一个p-i-n结。p-i-n结或薄膜光电转换单元包括夹在p-掺杂半导体化合物层与n-掺杂半导体化合物层之间的本征半导体化合物层。术语本征可以理解为是非有意掺杂的。

术语薄膜表示通过如PEVCD、CVD、PVD或其类似的工艺使所述层沉积为薄层或膜。薄层基本上意指厚度为10μm或更小、尤其是小于2μm的层。

发明背景

图1示出了本领域已知的串结(tandem-junction)硅薄膜太阳能电池。这种薄膜太阳能电池50通常包括相继堆叠在基底41上的第一电极或前电极42、一个或多个半导体薄膜p-i-n结(52-54、51、44-46、43)、以及第二电极或后电极47。每个p-i-n结51、43或薄膜光电转换单元包括夹在p型层52、44与n型层54、46(p型＝正掺杂，n型＝负掺杂)之间的i型层53、45。本文中的基本上本征应理解为是非有意掺杂的或基本上不表现出所得掺杂的。光电转换主要在该i型层中发生，因此也称之为吸收层。

根据i型层53、45的晶体分数(结晶度)，太阳能电池或光电(转换)装置的特征为非晶(a-Si，53)太阳能电池或者微晶(μc-Si，45)太阳能电池，与相邻p层和n层的结晶性的种类无关。通常在本领域中，微晶层被理解为包括非常大分数的非晶基体中晶体硅(所谓的微晶)的层。p-i-n结的堆叠体被称为串结或三结光伏电池。如图1所示，非晶和微晶p-i-n结的组合也被称为非晶/微晶叠层电池(micromorph tandem cell)。

本领域已知的缺点

用于制造商用薄膜硅光伏模块的工艺应使模块功率最大化并且同时使制造成本最小化。

薄膜硅模块的制造包括几个步骤。通常，作为第一步骤，将TCO层作为前电极42施加到玻璃基底41上，随后将硅层(52-54)施加到玻璃基底41(或相当的材料)上。该涂层步骤影响面板61的整个表面(图2)。然而该面板61包括带有光伏有源层的有源区62以及串联和/或并联电连接的电池63。为了确保电绝缘，每个模块或面板61的边缘区64需要清除掉所有的TCO和硅层。在该步骤之后，可以层压模块以保护其免受气候影响。因而，边缘区提供了针对不利地影响有源区62中的敏感有源电池63的环境影响的屏障。

换句话说，对完成的太阳能模块的周围框架或外壳的适当电绝缘是必需的。因此，边缘隔离工艺在确保符合安全条例和降低层压后水分渗入到有源层中起着关键的作用。

边缘隔离的一种方法包括通过使用磨料(例如通过喷砂或类似技术)机械地去除边缘区64中的层。其主要缺点在于破坏了基底表面(微裂纹、变粗糙)。

或者，可以通过使用激光束去除TCO和硅层。基于激光应用的工艺具有几个优点：

·不破坏或弱化基底表面。(表面的加工更温和)