[其他]增加有效面积的光电池

说明书

一个改进的大面积光电器件（９０）包含许多电连接的较小面积电池（９２）。每个较小面积电池有一个横向安置的汇流条（８０）并以部分重迭的关系排列起来，因此，某电池的汇流条处在部分覆盖它的相邻电池衬底的下面。所得到的大面积器件的表面没有哪部分被汇流条所遮盖，从而使生产光电功率的有效面积为最大。

现在，能够用辉光放电或汽相沉积的方法制备大面积复盖并具有良好电特性的薄膜非晶硅（或锗）的合金。非晶硅合金能够在高容量、连续处理的设备中多层地沉积在大面积的衬底上，从而制成太阳能电池。已公开了这样的连续处理设备，例如：美国专利4，400，409所介绍的制造P型掺杂硅薄膜的方法及由此而制作的器件，以及美国专利4，410，588所介绍的非晶态太阳能电池的连续沉积和绝缘系统与方法。照这些专利中所公开的，衬底可能要连续地通过一系列的沉积室，在每个沉积室中沉积一种专门的半导体材料。在制作P-i-n类型结构的太阳能电池时，一个小室用来沉积P型非晶硅合金，第二个小室用来沉极本征非晶硅合金，而第三个小室则用于沉积n型非晶硅合金。

我们希望用较小面积的电池构成大面积的组件。所得组件的表面面积可以做得非常大，以产生大功率。用互相串联和/或并联连接的电池装配成组件，这组件的电压和电流特性可以容易地选择来使它的输出功率适合于专门的应用。我们可以仅仅选择效率较高的电池装配成组件，从而可以使组件的效率最高。

大面积光电池需要一个电流收集系统，通常称之为汇流条格栅（bus-grid）系统，用来收集光电流并将这电流传送到收集点上，如象该器件的终端。汇流条格栅系统一般是由诸如金属条或者导电油墨或导电涂料那样的高导电材料以某种图形构成的。用于构成汇流条格栅系统的各种材料是不透光的，因而遮住了处于它下面的那部分光电池的光。由于遮光造成的损耗降低了组件的性能。

在单晶半导体光电组件中，刚性的半导体晶片如同瓦片那样部分重迭起来，从而盖住了汇流条，从而防止了遮光。见Myer发表的美国专利3，369，939和Baron发表的美国专利3，459，597。在本发明中，在大面积软性非晶态半导体组件中，减少了汇流条格栅结构的遮光作用，从而改善了组件的性能。汇流条的遮光作用是借助于软性非晶态半导体电池的瓦片状连接来消除的。相邻的电池在电气上互相串联是容易做到的，因为非晶态薄膜的横向电阻防止了电池因互连而引起的短路。

按照本发明的大面积光电组件包含许多电气上互相连接的较小面积的光电池。每个较小面积的电池有一块衬底，它至少包含一个导电的底面电极区，在衬底上有一块光敏半导体，与底面电极区电连接，在半导体块上还至少有一个透明的顶部电极条。每个较小面积的电池包含一个分布在靠近端头的导电的汇流条，用来将较小面积电池产生的电流传送到收集点去。较小面积的光电池象瓦片那样部分重迭地排列，因此，为了把电池互相连接成为组件，至少把一个电池的汇流条放在相邻电池的衬底下面。为此，汇流条不安置在接收光的表面，因此大面积光电组件的整个表面对于产生电功率而言都是有效的。汇流条可以卷绕在较小面积的电池上，既与衬底接触又与顶部电极接触，并且由通过半导体块的焊点固定就位。半导体块高的横向电阻避免了电池的短路。较小面积的电池可以用铜带进一步连接起来，该铜带被连接到相邻小面积电池的汇流条和底面电极或顶部电极上。串联的电连接也可以用导电粘合剂将一个较小电池的汇流条粘附到复盖在上面的相邻电池的导电衬底上的办法来实现。

图1是本发明使用的一个串联光电器件的局部横截面视图。

图2是多个小室沉积装置的示意图，这些小室可以用来制备图1所示的串联光电池。

图3是大面积光电组件现有技术的顶视图。

图4A描绘了小面积光电池，它可以按照本发明组合成一个大面积的组件。

图4B描绘了另一个小面积光电池，它可以按照本发明组合成一个大面积的组件。

图5A是按照本发明的大面积组件实施例的顶视图。

图5B是图5A光电组件的横截面图。

图5C是图5A光电组件的部分横截面图，示出了较小面积电池的电连接。