薄膜太阳能电池的制作方法

1.本发明有关一种薄膜太阳能电池，尤其涉及一种多通孔传导路径的薄膜太阳能电池。


背景技术：

2.太阳能电池中，薄膜太阳能电池主要材料轻薄，所以较省材料，但是其光电转换效率低，若能提高其光电转换效率，则凭借其低成本的优势条件，必能增加其经济价值。
3.传统的薄膜太阳能电池，如p-i-n型的硅薄膜太阳能电池，其工艺及制作非常精细，所以传统太阳能电池从玻璃基板开始要非常平整，到达绝对平坦，否则无法制作及加工，因此，通常都需要以玻璃做为基板，但是该种玻璃基板非一般玻璃材料，其生产工艺麻烦，而面积越大，技术要求越高，因此价格昂贵，而且易碎。另外，玻璃基板的刚硬特性是太阳能电池无法制成挠性的主要原因，而也因为不具有挠曲性，因此安装场所固定，不适合使用在需要曲面的地方，而且无法抗强风、大雨或海浪等外力，这些外力易使该太阳能电池玻璃基板破裂受损而无法使用，因此其运用受到限制。
4.参考文献：中国台湾发明专利公开201140860号及中国台湾发明专利公开201032332号。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本技术发明人提出一种薄膜太阳能电池，中国台湾公开201916393号，舍弃了玻璃基板的使用，并采用不锈钢箔片做为背接导电材料，由不锈钢箔片做为太阳能电池的背接导电材料可以解决前述问题，让太阳能电池具有挠性，且不会有采用玻璃基板破裂的问题，因此可以应用在需要曲面的地方，且受外力时可以挠曲变形也不会影响其功能。但该种薄膜太阳能电池只能使用在非晶硅的硅薄膜半导体，而非晶硅的硅薄膜半导体匹配材料为铝，而铝却无法与其他半导体匹配，因此，该种太阳能电池结构无法使用在其他半导体上而受限制。
6.本发明在提供一种薄膜太阳能电池结构，能使用多种的半导体材料。而本发明的薄膜太阳能电池，包括下列叠层及构件：一镜面材料层；一接触导电层，层叠在该镜面材料层上面；一np型半导体下层，层叠在该接触导电层上面；一np型半导体上层，层叠在该np型半导体下层上面；一绝缘层，层叠在该镜面材料层下面；一透明导电层，层叠在该np型半导体上层上面；一导电基板，该导电基板层叠在绝缘层的底面；多个穿孔，该每一个穿孔贯穿该镜面材料层、该接触导电层及该np型半导体下层；多个绝缘体，该绝缘体设于该穿孔中，该绝缘体上接np型半导体上层，下接该绝缘层，该绝缘体具有中通孔；以及多个导电体，每一个导电体分别设于各绝缘体的中通孔内，该每一个导电体上端连接该透明导电层，下端则连接该导电基板。
7.上述的薄膜太阳能电池，其中，该透明导电层包括一第一层及一第二层，该第一层通过溅镀或蒸着将材料层叠在np型半导体上层上，该第二层通过水浴法(cbd)将材料层叠
在第一层上，以及形成该导电体。
8.上述的薄膜太阳能电池，其中，该np型半导体下层为p型半导体材料，使用铜铟镓硒(cigs)，该接触导电层为钼(mo)，该np型半导体上层为n型半导体材料，使用硫化镉(cds)。
9.上述的薄膜太阳能电池，其中，该np型半导体下层为p型半导体材料，使用鍗化镉(cdte)，该接触导电层为碳或氧化锡，该np型半导体上层为n型半导体材料，使用硫化镉(cds)。
10.上述的薄膜太阳能电池，其中，该np型半导体上层、该绝缘体及该绝缘层为同一材料。
11.上述的薄膜太阳能电池，其中，该np型半导体上层、该绝缘体及该绝缘层材料为硫化镉(cds)。
12.上述的薄膜太阳能电池，其中，该np型半导体下层、该接触导电层及该镜面材料层间的侧边具有绝缘侧边。
13.上述的薄膜太阳能电池，其中，该镜面材料层采用导电或非导电材料。
14.上述的薄膜太阳能电池，其中，该镜面材料层选自塑胶材料、石头纸或不锈钢材料。
15.上述的薄膜太阳能电池，其中，该透明导电层的材料选自氧化锌(zno)、铟锡氧化物(ito)、氟掺杂的氧化锡(fto)、锑的氧化锡(ato)、铱锡氧化物膜(irtof)及二氧化锡(sno2)。
16.上述的薄膜太阳能电池，其中，该透明导电层为氧化锌(zno)，该中通孔延伸到透明导电层而贯穿该透明导电层，该导电体则填满该中通孔，该导电体为银胶。
17.通过本发明的薄膜太阳能电池结构，除了可以让太阳能电池具有挠性而可以挠曲变形不会影响其功能，可以应用在需要曲面的地方外，本发明的结构可以选择不同接触导电层材料及np型半导体下层材料的匹配组合，因此可适用多种半导体材料，应用的选择性广。
附图说明
18.图1本发明薄膜太阳能电池第一实施例的外观图；图2ａ是图1的2ａ－2ａ剖面线图，其中只表示一个穿孔；图2ｂ图1的2ｂ－2ｂ剖面线图；图3ａ
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图3f为第一实施例的工艺步骤图；图4本发明薄膜太阳能电池另一实施例的一剖面图；图5本发明薄膜太阳能电池另一实施例的一剖面图；图6本发明薄膜太阳能电池另一实施例的一剖面图；图7本发明薄膜太阳能电池另一实施例的一剖面图。
19.附图标记说明薄膜太阳能电池100ꢀ
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镜面材料层10接触导电层20ꢀꢀꢀꢀ
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np型半导体下层30穿孔40ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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np型半导体上层50
绝缘层60ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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绝缘体80透明导电层70ꢀꢀꢀꢀ
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导电基板90导电体73ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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端子91、92中通孔74ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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中通孔81第一层71ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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第二层72绝缘边61。
具体实施方式
20.为便于对本发明的特征与其特点有更进一步的了解，现列举以下较佳的实施例并配合说明书附图说明如下：以下实施例中，图1的穿孔40有多个，为了简便说明，图2
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图7中的穿孔40仅绘制一个示例。请参阅图1、图2ａ及图2ｂ所示，本发明薄膜太阳能电池100的一较佳实施例， 其包括一镜面材料层10、一接触导电层20、一np型半导体下层30、多个穿孔40、一np型半导体上层50、一绝缘层60、多个绝缘体80、一透明导电层70、一导电基板90、多个导电体73等叠层及构件所构成。
21.请参阅图3a
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图3f所示，为本发明薄膜太阳能电池100一实施例的工艺步骤图，在图3a中，显示了该镜面材料层10，该镜面材料层的表面光滑，到达镜面效果，该镜面材料层的材料可以采用导电材料或非导电材料，非导电材料如塑胶材料或石头纸，塑胶材料如聚酰亚胺(polyimide)做成的膜，导电材料如不锈钢材料，本实施例采用不锈钢材料，其较佳厚度介于0.01
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0.5mm的箔片，其结合面具有光滑镜面，材料可选用不锈钢300系列及400系列，300系列如304、310、316及321等，400系列如410、420及430等。
22.在一实施例中，该接触导电层20主要做为镜面材料层10与np型半导体下层30的匹配材料，例如，采用钼(mo)、碳、氧化锡等金属或非金属导电材料。
23.在一实施例中，该np型半导体下层30为p型半导体材料，使用铜铟镓硒(cigs)，该接触导电层20为钼(mo)。
24.在另一实施例中，该np型半导体下层30为p型半导体材料，使用鍗化镉 (cdte)，该接触导电层20为碳或氧化锡。
25.请参阅图3d所示，在前述的镜面材料层10、该接触导电层20及该np型半导体下层30贯穿有多个穿孔40，可采用雷射钻孔、冲床冲孔等传统的方法钻孔。
26.请参阅图3e所示，在一实施例中，在该np型半导体下层30的上面层叠有一层该np型半导体上层50，在该镜面材料层10的下面层叠有该一层绝缘层60，以及在该每一个穿孔40中设有该些绝缘体80，而在一实施例的方法中，采用化学水浴法，将图3d的半成品，利用化学水浴法将np型半导体材料，例如硫化镉(cds)层膜在该np型半导体下层30上面、该镜面材料层10的下面及该穿孔40的内表面，使绝缘体80具有一个中通孔81，每一个中通孔81则贯穿该np型半导体上层50、该绝缘体80及该绝缘层60。由于半导体材料本身就绝缘，因此，该绝缘体80及该绝缘层60可以采用与该np型半导体上层50同样材料，也就是本实施例中的硫化镉(cds)，而在一次的化学水浴法工艺上完成。因此，在图3e中，也可以看到由同一材料将两侧边都包覆起来，形成绝缘边61，以将该np型半导体下层30、该接触导电层20及该镜面材料层10的侧边绝缘。
27.请参阅图3f所示，在一实施例中，在该np型半导体上层50的上面，层叠至少一层的透明导电层70，以及在该绝缘层60的底面，层叠有一层导电基板90，以及在每一个绝缘体80的中通孔81中设有导电体73，该每一个导电体73的上端连接该透明导电层70，下端则连接该导电基板90，使该透明导电层70及该导电基板90形成电性连接，而该导电体73则借着绝缘体80与接触导电层20及该镜面材料层10绝缘。
28.请参阅图4所示，在一实施例中，本发明的透明导电层70包括有一第一层71及一第二层72，该第一层71通过溅镀或蒸着方式将材料层叠在np型半导体上层50上，该第二层72通过化学水浴法(cbd)将材料层叠在该第一层71上，并同时在该中通孔81的内表面形成该导电体73，在一个步骤中完成导电体73及该第二层72的工艺。
29.在一实施例中，该透明导电层70的第一层71、第二层72及该导电体73可以选用氧化锌(zno)、铟锡氧化物(ito)、氟掺杂的氧化锡(fto)、锑的氧化锡(ato)、铱锡氧化物膜(irtof)及二氧化锡(sno2)等。
30.在一实施例中，该导电基板90则采用导电材料如铝、铁、铜、锰、不锈钢等金属或合金材料。而导电基板90采用粘着方式层叠在该绝缘层60的底面，粘着剂选用硅酸钠(na2sio3)。
31.通过上述的构成，获得薄膜太阳能电池100，其中，由np型半导体下层30及np型半导体上层50所产生的正、负电荷由透明导电层70及镜面材料层10，或透明导电层70及接触导电层20所收集，透明导电层70所收集的电荷通过导电体73传递到导电基板90，从导电基板90及镜面材料层10(或接触导电层20)所设的端子91、92引出电荷，以提供电能(请参第2ａ图)。
32.以上实施例中，该np型半导体下层30为为p型半导体材料，而np型半导体上层50为n型半导体材料，而在另一实施例中，该np型半导体下层30为为n型半导体材料，而np型半导体上层50为p型半导体材料，实施方式相同，于此则不再说明。
33.在前述实施例中，图2ａ及图4所示，该导电体73具有一中通孔74，实务上导电体73也可以是实心，请参阅图5、图6所示，利用在前述化学水浴法的工艺中将中通孔74填满，直到透明导电层70没有中通孔74，成为一平面。请参图7所示，在另一实施例中，该透明导电层70通过溅镀或蒸着方式将材料层叠在np型半导体上层50上，该中通孔81延伸到透明导电层70并贯穿该透明导电层70，并在该中通孔81中填入该导电体73，本实施例的导电体73则采用与透明导电层70不同的材料，一实施例中，该导电体73采用导电胶为银胶，而透明导电层70采用氧化锌(zno)。其他部份与前一实施例相同，于此则不再赘述。
34.以上所述，仅为本发明所提供的较佳实施例而已，并非用以限制本发明的实施范围，凡本领域技术人员根据本发明所为的均等变化，皆应属本发明所保护的范围。