[发明专利]光伏薄层太阳能模块以及用于制造这种薄层太阳能模块的方法

说明书

本发明涉及一种光伏薄层太阳能模块，尤其具有黄铜矿或锌黄锡矿半导体吸收层的薄层太阳能模块。在玻璃衬底（2）上有后电极层（4）、传导性势垒层（6）、欧姆接触层（8）、半导体吸收层（10）、缓冲层（12，14）和前电极层（22）。在该模块内薄层太阳能电池的串联在根据本发明的制造方法中通过以下方式来实现，即在完全施加该薄层太阳能模块的层（4，6，8，10，12，14，22）之后才引入分离沟槽（16，20，24）。分离沟槽（16）用绝缘材料（18）填充。接着分离沟槽（20）用高导电性材料填充，并且导电桥（28）被安置用以把一个太阳能电池的前电极层（22）与相邻太阳能电池的后电极（4，6，8）串行地电连接。通过根据本发明的方法，电池和模块规格设计能够在宽的范围上也在大量制造中被改变，并且分离沟槽中的腐蚀能够通过施加半导体吸收层被避免。

技术领域

本发明涉及光伏薄层太阳能模块以及用于制造这种薄层太阳能模块的方法。

背景技术

光伏太阳能模块是早已公知的，并且也是商业上可获得的。合适的太阳能模块一方面包括结晶和非晶硅太阳能模块，并且另一方面包括所谓的薄层太阳能模块。这种薄层太阳能模块例如基于使用所谓黄铜矿半导体吸收层、例如Cu(In,Ga)(Se,S)系统，并且是复杂的多层系统。在这些薄层太阳能模块的情况下，在玻璃衬底上通常放有钼后电极层。在一种方法变型方案中，该钼后电极层被配备有包含铜和铟以及必要时镓的前体金属薄层，并接着在存在硫化氢和/或硒化氢情况下在提高的温度下被转变成所谓的CIS或CIGS系统。在另一方法变型方案中，代替硒化氢和硫化氢也可以采用元素硒蒸汽和硫蒸汽。这种薄层太阳能模块的制造从而是多阶段的过程，其中由于众多相互影响，每个方法阶段必须小心地与随后的方法阶段相协调。在选择和纯化在每个层处要采用的材料时还需要特别注意。由设备技术上决定地，大规模地制成其模块规格超过1.2mX0.5m大小的薄层太阳能模块经常是不可能或仅能非常难地实现。迄今在各个制造阶段中要应用的温度和反应条件下也不能排除多层系统的各个层的成分、掺杂物或杂质的沾污（Kontamination）或相互扩散。利用该后电极层的选择和制造方式，已经可以影响薄层太阳能电池的效率。例如该后电极层应该拥有高的横向传导能力，以确保损耗少的串联。从衬底和/或半导体吸收层迁移出的物质也应该不影响后电极层或半导体吸收层的质量和功能。除此之外，该后电极层的材料还必须与衬底和位于其上的层的热膨胀特性有良好的匹配，以避免微小裂纹。最后在衬底表面上的附着还应该满足所有常见的使用要求。虽然可以通过采用特别纯的后电极材料来达到良好的效率，然而随此经常出现过分高的生产成本。另外，前述的迁移或者尤其扩散现象在通常的生产条件下经常导致后电极材料的显著污染。例如被引入到半导体吸收层中的掺杂物可以通过前述的扩散而扩散到后电极中，并由此在该半导体吸收层中变得缺乏。结果是所完成的太阳能模块的明显较低的效率。甚至在关注所有的方法优化和材料优化时，仍总是强烈地局限于为销售所设置的薄层太阳能模块的最终设计。

按照DE 44 42 824 C1，通过对黄铜矿半导体吸收层用来自钠、钾和锂组中的元素以10¹⁴至10¹⁶原子/cm²剂量来掺杂并同时在衬底和半导体吸收层之间设置扩散阻挡层，应该获得具有在形态上良好构造的吸收层和良好效率的太阳能电池。可替换地，只要应该放弃扩散阻挡层，那么就建议采用无碱衬底。