專利名稱：具有內(nèi)置旁路二極管的光伏模塊和用于制造具有內(nèi)置旁路二極管的光伏模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及光伏裝置。一些已知光伏裝置包括具有硅的薄膜的活性部分的薄膜太陽能模塊。入射在模塊上的光進(jìn)入活性硅膜。如果光由硅膜吸收，則光能夠在硅中產(chǎn)生電子和空穴。電子和空穴用于產(chǎn)生可從模塊汲取并且施加到外部電負(fù)載的電勢和/或電流。
背景技術(shù)：
光中的光子激勵硅膜中的電子并且使得電子與硅膜中的原子分離。為了使得光子激勵電子并且使得電子與膜中的原子分離，光子必須具有超過硅膜中的能帶隙的能量。光子的能量與入射在膜上的光的波長有關(guān)。因此，基于膜的能帶隙和光的波長由硅膜吸收光。一些已知光伏裝置包括級聯(lián)層堆疊，該級聯(lián)層堆疊包括兩組或更多組硅膜，該兩組或更多組硅膜以一組在另一組之上的方式沉積并且位于下電極與上電極之間。不同組膜可以具有不同的能帶隙。通過提供具有不同能帶隙的不同的膜可以增加裝置的效率，這是由于更多波長的入射光能夠被裝置吸收。例如，第一組膜的能帶隙可以大于第二組膜的能帶隙。具有與超過第一組膜的能帶隙的能量關(guān)聯(lián)的波長的一些光由第一組膜進(jìn)行吸收以產(chǎn)生電子空穴對。具有與沒有超過第一組膜的能帶隙的能量關(guān)聯(lián)的波長的一些光穿過第一組膜而不會產(chǎn)生電子空穴對。如果第二組膜具有較低的能帶隙，則穿過第一組膜的該光的至少一部分可由第二組膜進(jìn)行吸收。為了提供具有不同能帶隙的不同組膜，硅膜可以與鍺進(jìn)行合金以改變膜的能帶隙。然而，將膜與鍺進(jìn)行合金會降低能夠用于制造的沉積率。另外，與沒有鍺的情況相比，與鍺進(jìn)行合金的硅更傾向于出現(xiàn)光誘導(dǎo)退化。此外，用于沉積硅鍺合金的鍺烷源氣體成本聞而且危險。作為將硅膜與鍺進(jìn)行合金的替代，能夠通過將硅膜沉積為微晶硅膜以替代非晶硅膜降低光伏裝置中的硅膜的能帶隙。非晶硅膜的能帶隙通常大于在微晶狀態(tài)下沉積的硅膜。一些已知光伏裝置包括具有與微晶硅膜進(jìn)行串行堆疊的非晶硅膜的半導(dǎo)體層堆疊。在這些裝置中，非晶硅膜以相對小厚度進(jìn)行沉積以降低結(jié)中的載流子輸運(yùn)相關(guān)的損耗。例如，非晶硅膜可以以小厚度進(jìn)行沉積以減少通過入射光從硅原子激勵的電子和空穴的量并且在到達(dá)頂電極或底電極之前與其它硅原子或其它電子和空穴復(fù)合。沒有到達(dá)電極的電子和空穴不對由光伏裝置產(chǎn)生的電壓或電流作貢獻(xiàn)。然而，由于非晶硅結(jié)的厚度減小，所以非晶硅結(jié)吸收較少光并且硅膜中的光電流的流動下降。結(jié)果，將入射光轉(zhuǎn)換成電流的光伏裝置的效率受到裝置堆疊中的非晶硅結(jié)的限制。在具有相對薄的非晶硅膜的某些光伏裝置中，具有活性非晶硅膜的裝置中的光伏電池的表面區(qū)域相對于電池的非活性區(qū)域可能減少?；钚詤^(qū)域包括將入射光轉(zhuǎn)換成電的硅膜，而無活性或非活性區(qū)域包括電池的不存在硅膜或者不將入射光轉(zhuǎn)換成電的部分。通過相對于裝置中的非活性區(qū)域增加裝置中的光伏電池的活性區(qū)域可以增大由光伏裝置產(chǎn)生的電能。例如，增加具有活性非晶硅膜的單片集成薄膜光伏模塊中的電池的寬度增加暴露于太陽光的模塊中的活性光伏材料的比例或百分比。隨著活性光伏材料的比例增加，由裝置產(chǎn)生的總光電流可能增加。增加電池的寬度還增加了裝置的透光電極的大小或面積。透光電極是傳導(dǎo)在電池中產(chǎn)生的電子或空穴以產(chǎn)生裝置的電壓或電流的電極。隨著透光電極的大小或面積增加，透光電極的電阻(R)也增加。通過透光電極的電流(I)也可能增加。由于通過透光電極的電流和透光電極的電阻增加，光伏裝置中的能耗(例如I2R損耗)增加。由于能耗增加，光伏裝置變得低效并且該裝置產(chǎn)生較少功率。因此，在單片集成薄膜光伏裝置中，在裝置中的活性光伏材料的比例與在裝置的透明導(dǎo)電電極中產(chǎn)生的能耗之間存在平衡。在一些已知的光伏裝置中，光伏電池以電氣方式彼此串聯(lián)耦合。如果光伏電池之一被反向偏置，則光伏電池的串聯(lián)連接可具有損壞裝置的風(fēng)險。例如，當(dāng)幾個串聯(lián)連接的電池之一被遮擋住入射光(例如，“遮擋電池”)而相鄰的電池暴露于光(例如，“照射電池”)時，一些已知的光伏電池被損壞或破壞。照射電池在遮擋電池的相對側(cè)產(chǎn)生電流，并在遮擋電池上引起電壓電勢。如果該電壓電勢相對較大，則遮擋電池可能變熱并被損壞。例如，遮擋電池可起火或燃燒，并引起裝置的故障或毀壞。一些已知的光伏裝置包括接合到光伏電池的旁路二極管。旁路二極管允許電流繞過遮擋電池。例如,原本將會在遮擋電池的相對側(cè)建立的電壓電勢穿過照射電池之間的旁路二極管，并繞過遮擋電池。這些旁路二極管可與電池分開地形成，然后在電池形成之后與電池耦合。例如，旁路二極管可在電池和/或在其上形成電池的襯底下方接合到電池。提供這些旁路二極管需要另外的裝備、處理步驟和/或部件。例如，可能需要另外的制造裝備和/或處理以形成和/或耦合旁路二極管。另外的部件可被添加到已知電池以提供旁路二極管。把更多的部件添加到電池可能降低電池的效率和/或提供電池的增加的故障率。需要將入射光轉(zhuǎn)換成電流的效率增加和/或能耗降低的光伏裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實(shí)施例中，一種光伏裝置包括:襯底；下電極層和上電極層，布置在襯底上方；和半導(dǎo)體層，布置在下電極層和上電極層之間，半導(dǎo)體層吸收入射光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子，其中半導(dǎo)體層包括內(nèi)置旁路二極管，該內(nèi)置旁路二極管在下電極層和上電極層之間延伸并與下電極層和上電極層耦合，當(dāng)在下電極層和上電極層之間施加反向偏置時，旁路二極管允許電流流過旁路二極管。在另一實(shí)施例中，一種用于制造光伏裝置的方法包括:把下電極層沉積在襯底上方，把半導(dǎo)體層沉積在下電極層上方，并且把上電極層沉積在半導(dǎo)體層上方，半導(dǎo)體層構(gòu)造為吸收入射光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子；以及增加下電極層和上電極層之間的半導(dǎo)體層中的結(jié)晶度或摻雜物的擴(kuò)散中的至少一種以形成內(nèi)置旁路二極管，該旁路二極管構(gòu)造為當(dāng)在下電極層和上電極層之間施加反向偏置時允許電流流過旁路二極管。在另一實(shí)施例中，一種光伏裝置包括襯底和多個以電氣方式耦合的光伏電池，所述光伏電池沿入射光被光伏電池接收的方向布置在襯底上方，光伏電池基于由光伏電池接收的光產(chǎn)生電流，每個光伏電池包括:下電極層和上電極層，布置在襯底上方；和半導(dǎo)體層，布置在下電極層和上電極層之間，半導(dǎo)體層吸收光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子，其中至少一個光伏電池的半導(dǎo)體層包括內(nèi)置旁路二極管，該內(nèi)置旁路二極管在至少一個光伏電池的下電極層和上電極層之間延伸并與下電極層和上電極層耦合，當(dāng)所述至少一個光伏電池被反向偏置時，旁路二極管允許電流通過旁路二極管在鄰近的光伏電池之間流動。


圖1是根據(jù)一個實(shí)施例的光伏電池的示意圖。圖2示意性示出了根據(jù)一個實(shí)施例的圖1所示的模板層中的結(jié)構(gòu)。圖3示意性示出了根據(jù)另一個實(shí)施例的圖1所示的模板層中的結(jié)構(gòu)。圖4示意性示出了根據(jù)另一個實(shí)施例的圖1所示的模板層中的結(jié)構(gòu)。圖5是根據(jù)一個實(shí)施例的光伏裝置的示意圖和該裝置的放大圖。圖6是根據(jù)一個實(shí)施例的用于制造光伏裝置的處理的流程圖。圖7是根據(jù)另一實(shí)施例的光伏裝置的示意圖和該裝置的放大圖。圖8是根據(jù)一個實(shí)施例的劃片系統(tǒng)的透視圖。圖9是根據(jù)一個實(shí)施例的圖8中示出的劃片系統(tǒng)的透視圖。圖10是根據(jù)一個實(shí)施例的沿圖9中的線10-10獲得的光伏裝置的剖視圖。圖11表示根據(jù)一個實(shí)施例的圖10中示出的旁路二極管的1-V曲線。圖12表示根據(jù)一個實(shí)施例的圖10中示出的旁路二極管的另一 1-V曲線。圖13是用于制造根據(jù)一個實(shí)施例的光伏裝置的處理的流程圖。當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時能夠更好理解上述內(nèi)容以及下面對當(dāng)前描述的技術(shù)的某些實(shí)施例的詳細(xì)描述。為了示出當(dāng)前描述的技術(shù)的目的，附圖中示出了某些實(shí)施例。然而，應(yīng)該明白，當(dāng)前描述的技術(shù)不限于附圖中所示的布置和手段。此外，應(yīng)該明白，附圖中的部件不是按照比例進(jìn)行繪制并且部件之間的相對尺寸不應(yīng)該被解釋或詮釋為要求這些相對尺寸。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)一個實(shí)施例的光伏電池100的示意圖。電池100可以是光伏裝置(諸如，光伏模塊)中的幾個以電氣方式I禹合的電池100之一。電池100包括襯底102和透光覆蓋層104，上活性硅層堆疊106和下活性硅層堆疊108布置在上電極層110和下電極層112或電極110、112之間。上電極層110和下電極層112以及上層堆疊106和下層堆疊108位于襯底102和覆蓋層104之間。電池100是襯底結(jié)構(gòu)光伏電池。例如，在與襯底102相對的覆蓋層104上入射在電池100上的光進(jìn)入到電池100的活性硅層堆疊106、108中并被活性硅層堆疊106、108轉(zhuǎn)換成電勢。光穿過覆蓋層104以及電池100的另外的層和部件而進(jìn)入到上層堆疊106和下層堆疊108。光被上層堆疊106和下層堆疊108吸收。由上層堆疊106和下層堆疊108吸收的入射光中的光子激發(fā)上層堆疊106和下層堆疊108中的電子，并使電子與上層堆疊106和下層堆疊108中的原子分離。當(dāng)電子與原子分離時，產(chǎn)生互補(bǔ)的正電荷或空穴。上層堆疊106和下層堆疊108具有吸收入射光中的波長的光譜的不同部分的不同的能帶隙。電子通過上層堆疊106和下層堆疊108漂移或擴(kuò)散，并在上電極層110和下電極層112之一被收集。在上電極層110或下電極層112的電子的收集產(chǎn)生電池100中的電勢差。電池100中的電壓差可被與在另外的電池(未示出)中產(chǎn)生的電勢差相加。在彼此串聯(lián)耦合的多個電池100中產(chǎn)生的電勢差可被加在一起以增加由電池100產(chǎn)生的總的電勢差。通過相鄰電池100之間的電子的流動產(chǎn)生電流。電流可被從電池100汲取并施加于外部電負(fù)載。在圖1中示意性示出了電池100的部件和層，并且部件和層的形狀、方向或相對大小并非意圖進(jìn)行限制。襯底102位于電池100的底部。襯底102對電池100的其它層和部件提供機(jī)械支撐。襯底102包括或由例如非導(dǎo)電材料的介電材料形成。襯底102可由具有相對低軟化點(diǎn)的電介質(zhì)(例如，軟化點(diǎn)低于大約750攝氏度的一種或多種介電材料)產(chǎn)生。僅僅舉例來講，襯底102可由鈉鈣浮法玻璃、低鐵浮法玻璃或者包括至少10% (重量百分t匕)的氧化鈉(Na2O)的玻璃形成。在另一個例子中，襯底可由另一種類型的玻璃(例如，浮法玻璃或硼硅玻璃)形成。替代地，襯底102由陶瓷(例如，氮化硅(Si3N4)或氧化鋁(礬土或Al2O3))形成。在另一個實(shí)施例中，襯底102由導(dǎo)電材料(例如，金屬)形成。僅僅舉例來講，襯底102可由不銹鋼、鋁或鈦形成。襯底102具有足以在電池100的制造和處理期間機(jī)械支撐電池100的其余層并且同時對電池100提供機(jī)械和熱穩(wěn)定性的厚度。在一個實(shí)施例中，襯底102的厚度至少近似是0.7到5.0毫米。僅僅舉例來講，襯底102可以是近似2毫米厚層的伏法玻璃。替代地，襯底102可以是近似1.1毫米厚層的硼硅玻璃。在另一個實(shí)施例中，襯底102可以是近似
3.3毫米厚層的低鐵或標(biāo)準(zhǔn)浮法玻璃。紋理(textured)模板層114可以沉積在襯底102之上。替代地，模板層114沒有包括在電池100內(nèi)。模板層114是具有受控和預(yù)定的三維紋理的層，該三維紋理對沉積在模板層114上面或上方的電池100中的層和部件中的一個或更多個上應(yīng)用紋理。在一個實(shí)施例中，可以根據(jù)在于2010年4月19日提交的題目為“Photovoltatic Cells And MethodsTo Enhance Light Trapping In Thin Film Silicon”的共同待決美國非臨時專利申請N0.12/762, 880 (“880申請”)中描述的實(shí)施例之一沉積和形成紋理模板層114?！?80”申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。關(guān)于“880”申請，本文描述的模板層114可以類似于“880”申請中描述的模板層136并且包括“880”申請中描述和示出的結(jié)構(gòu)300、400、500中的一個或更多個的陣列?？梢酝ㄟ^模板層114的一個或更多個結(jié)構(gòu)200、300和400 (圖2_4中示出)的形狀和尺寸確定所示出的實(shí)施例中的模板層114的紋理。模板層114沉積在襯底102之上。例如，模板層114可以直接沉積在襯底102上面。圖2示意性示出了根據(jù)一個實(shí)施例的模板層114中的峰結(jié)構(gòu)200。在模板層114中產(chǎn)生峰結(jié)構(gòu)200在模板層114上方的層中應(yīng)用預(yù)定紋理。由于結(jié)構(gòu)200沿模板層114的上表面202表現(xiàn)為尖峰，所以結(jié)構(gòu)200稱作峰結(jié)構(gòu)200。由一個或更多個參數(shù)(包括峰高(Hpk) 204、間距206、過渡形狀208和底部寬度(Wb) 210)定義峰結(jié)構(gòu)200。如圖2所示，峰結(jié)構(gòu)200形成的形狀為隨著與襯底102的距離增加寬度減小。例如，峰結(jié)構(gòu)200的尺寸從位于襯底102處或附近的底部212到多個峰214減小。在圖2的二維視圖中峰結(jié)構(gòu)200表示為三角形，但是還可以是三維的角錐形或圓錐形。峰高(Hpk) 204表示峰214與峰結(jié)構(gòu)200之間的過渡形狀208之間的平均或中間距離。例如，模板層114可以作為近似平坦層沉積到峰214的底部212或者過渡形狀214的區(qū)域。模板層114可以持續(xù)進(jìn)行沉積以形成峰214。底部212或過渡形狀208與峰214之間的距離可以是峰高(Hpk) 204。間距206表示峰結(jié)構(gòu)200的峰214之間的平均或中間距離。間距206在兩個或更多方向上近似相同。例如，間距206可以在與襯底102平行延伸的兩個垂直方向上相同。在另一個實(shí)施例中，間距206可以沿不同方向而不同。替代地，間距206可以表示相鄰峰結(jié)構(gòu)200上的其它相似點(diǎn)之間的平均或中間距離。過渡形狀208是峰結(jié)構(gòu)200之間的模板層114的上表面202的一般形狀。如所示實(shí)施例中所示，過渡形狀208可以采取平“面”的形狀。替代地，當(dāng)從三維角度進(jìn)行觀看時，該平面形狀可以是圓錐形或角錐形。底部寬度(Wb)210是模板層114的峰結(jié)構(gòu)200與底部212之間的界面處橫跨峰結(jié)構(gòu)200的平均或中間距離。底部寬度(Wb)210可以在兩個或更多方向上近似相同。例如，底部寬度(Wb)可以在與襯底102平行延伸的兩個垂直方向上相同。替代地，底部寬度(Wb) 210可以沿不同方向而不同。圖3示出了根據(jù)一個實(shí)施例的模板層114的谷結(jié)構(gòu)300。谷結(jié)構(gòu)300的形狀與圖2所示的峰結(jié)構(gòu)200的形狀不同，但是可以通過在上文中結(jié)合圖2描述的一個或更多個參數(shù)進(jìn)行定義。例如，谷結(jié)構(gòu)300可以由峰高(Hpk) 302、間距304、過渡形狀306和底部寬度(Wb>308進(jìn)行定義。谷結(jié)構(gòu)300形成為從谷結(jié)構(gòu)300的上表面310延伸到模板層114的凹陷或空腔。在圖3的二維視圖中谷結(jié)構(gòu)300顯示為具有拋物線形狀，但是可以具有三維的圓錐形、角錐形或拋物面形狀。在操作中，谷結(jié)構(gòu)300可以與理想拋物線的形狀稍微不同。通常，谷結(jié)構(gòu)300包括從上表面310朝著襯底102向下延伸到模板層114的空腔。谷結(jié)構(gòu)300向下延伸到位于過渡形狀306之間的模板層114的低點(diǎn)312或最低點(diǎn)。峰高(Hpk)302表示上表面310與低點(diǎn)312之間的平均或中間距離。間距304表示谷結(jié)構(gòu)300的相同或共同點(diǎn)之間的平均或中間距離。例如，間距304可以是在谷結(jié)構(gòu)300之間進(jìn)行延伸的過渡形狀306的中點(diǎn)之間的距離。間距304可以在兩個或更多方向上近似相同。例如，間距304可以在與襯底102平行延伸的兩個垂直方向上相同。在另一個實(shí)施例中，間距304可以沿不同方向不同。替代地，間距304可以表示谷結(jié)構(gòu)300的低點(diǎn)312之間的距離。替代地，間距304可以表示相鄰谷結(jié)構(gòu)300上的其它相似點(diǎn)之間的平均或中間距離。過渡形狀306是谷結(jié)構(gòu)300之間的上表面310的一般形狀。如所示實(shí)施例所示，過渡形狀306可以采取平“面”的形式。替代地，當(dāng)從三維角度觀看時，該平面形狀可以是圓錐形或角錐形的。底部寬度(Wb)308表示相鄰谷結(jié)構(gòu)300的低點(diǎn)312之間的平均或中間距離。替代地，底部寬度(Wb) 308可以表示過渡形狀306的中點(diǎn)之間的距離。底部寬度(Wb)308在兩個或更多方向上可以近似相同。例如，底部寬度(Wb) 308可以在與襯底102平行延伸的兩個垂直方向上相同。替代地，底部寬度(Wb) 308可以沿不同方向而不同。圖4示出了根據(jù)一個實(shí)施例的模板層114的圓形結(jié)構(gòu)400。圓形結(jié)構(gòu)400的形狀與圖2所示的峰結(jié)構(gòu)200以及圖3所示的谷結(jié)構(gòu)300的形狀不同，但是可以由在上文中結(jié)合圖2和圖3描述的一個或更多個參數(shù)進(jìn)行定義。例如，圓形結(jié)構(gòu)400可以由峰高(Hpk)402、間距404、過渡形狀406和底部寬度(Wb) 408進(jìn)行定義。圓形結(jié)構(gòu)400形成為從模板層114的底部膜410向上延伸的模板層114的上表面414的凸起。圓形結(jié)構(gòu)400可以具有近似拋物線形狀或圓形形狀。在操作中，圓形結(jié)構(gòu)400可以與理想拋物面的形狀稍微不同。盡管在圖4的二維視圖中圓形結(jié)構(gòu)400表示為拋物面，替代地，圓形結(jié)構(gòu)400可以具有從襯底102向上延伸的三維拋物面、角錐或圓錐的形狀。通常，圓形結(jié)構(gòu)400從底部膜410向上遠(yuǎn)離襯底102向圓形高點(diǎn)412或圓形頂點(diǎn)凸起。峰高(Hpk) 402表示底部膜410與高點(diǎn)412之間的平均或中間距離。間距404表示圓形結(jié)構(gòu)400的相同或共同點(diǎn)之間的平均或中間距離。例如，間距404可以是高點(diǎn)412之間的距離。間距404在兩個或更多方向上可以近似相同。例如，間距404在與襯底102平行延伸的兩個垂直方向上可以相同。替代地，間距404可以沿不同方向而不同。在另一個例子中，間距404可以表示在圓形結(jié)構(gòu)400之間延伸的過渡形狀406的中點(diǎn)之間的距離。替代地，間距404可以表示相鄰圓形結(jié)構(gòu)400上的其它相似點(diǎn)之間的平均或中間距離。過渡形狀406是圓形結(jié)構(gòu)400之間的上表面414的一般形狀。如所示實(shí)施例所示，過渡形狀406可以采取平“面”的形式。替代地，當(dāng)從三維角度觀看時，平面形狀可以是圓錐形或角錐形。底部寬度(Wb)408表示圓形結(jié)構(gòu)400的相對側(cè)上的過渡形狀406之間的平均或中間距離。替代地，底部寬度(Wb) 408可以表示過渡形狀406的中點(diǎn)之間的距離。根據(jù)一個實(shí)施例，結(jié)構(gòu)200、300和400的間距204、302、402和/或底部寬度(Wb)210,308,408 近似?；赑V電池100(圖1所示)是雙結(jié)還是三結(jié)電池100和/或電流限制層在上和/或下層堆疊106、108 (圖1所示)中的哪個半導(dǎo)體膜或?qū)由?，模板?14中的結(jié)構(gòu)200、300、400的參數(shù)可以不同。例如，上和下層堆疊106、108可以包括N-1-P和/或P-1-N摻雜非晶或摻雜微晶硅層的兩個或更多堆疊。上文描述的一個或更多個參數(shù)可以基于N-1-P和/或P-1-N堆疊中的哪個半導(dǎo)體層是電流限制層。例如，N-1-P和/或P-1-N堆疊中的一個或更多個層可以限制當(dāng)光撞擊PV電池100時由PV電池100產(chǎn)生的電流量。結(jié)構(gòu)200、300、400的一個或更多個參數(shù)可以基于電流限制層位于這些層中的哪個上。在一個實(shí)施例中，如果PV電池100 (圖1所示)包括上和/或下層堆疊106、108(圖1所示)中的微晶硅層并且微晶硅層是上和下層堆疊106、108的電流限制層，則微晶硅層下方的模板層114中的結(jié)構(gòu)200、300、400的間距206、304、404可以在近似500與1500納米之間。微晶硅層的能帶隙對應(yīng)于波長在近似500與1500納米之間的紅外光。例如，結(jié)構(gòu)200、300、400可以反射更多波長在500與1500nm之間的紅外光(在間距206、404、504近似匹配這些波長的情況下)。結(jié)構(gòu)200、300、400的過渡形狀208、306、406可以是平面并且底部寬度(Wb)210、308、408 可以是間距 206,304,404 的 60% 到 100%。峰高(Hpk)204、302、402可以在間距206,304,404的25%與75%之間。例如，相對于其它比率，峰高(Hpk) 204、302,402與間距206、304、404的比率可以提供結(jié)構(gòu)200、300、400中的能夠向上和/或下硅層堆疊106、108反射回更多光的散射角。在另一個例子中，如果PV電池100 (圖1所示)包括非晶硅的一個層堆疊106或108以及微晶半導(dǎo)體層的另一個層堆疊106或108，則基于上和下層堆疊106、108的哪個是電流限制堆疊，模板層114的間距206、304、404的范圍可以不同。如果上硅層堆疊106包括微晶N-1-P或P-1-N摻雜半導(dǎo)體層堆疊，下硅層堆疊108包括非晶N-1-P或P-1-N摻雜半導(dǎo)體層堆疊，并且上硅層堆疊106、108是電流限制層，則間距206、304、504可以位于近似500與1500納米之間。與之相較，如果下硅層堆疊108是電流限制層，則間距206、304、404可以近似位于350與IOOOnm之間。返回圖1所示的電池100的討論，可以根據(jù)在“880申請”中描述的一個或更多個實(shí)施例形成模板層114。例如，可以通過在襯底102上沉積非晶硅層然后使用反應(yīng)離子蝕刻穿透位于非晶硅的上表面上的二氧化硅球體對非晶硅進(jìn)行紋理化處理形成模板層114。替代地，可以通過在襯底102上濺射鋁鈦雙份子層然后對模板層114進(jìn)行陽極化形成模板層114。在另一個實(shí)施例中，可以通過使用氣相化學(xué)沉積沉積紋理化氟摻雜氧化錫(SnO2:F)的膜形成模板層?？梢詮膹S家(例如，AsahiGlass Company或Pilkington Glass)獲得模板層114的這些膜中的一個或更多個。在替代實(shí)施例中，可以通過向襯底102施加靜電電荷然后將充電的襯底102置于具有相反帶電粒子的環(huán)境內(nèi)形成模板層114。靜電力將帶電粒子吸向襯底102以形成模板層114。通過在接下來的沉積步驟中將粘合劑“膠”層(未示出)沉積在粒子上或者通過對粒子和襯底102進(jìn)行退火處理，這些粒子接下來永久附接到襯底102。粒子材料的實(shí)例包括多面體陶瓷和鉆石狀材料粒子(例如，碳化硅、氧化鋁、氮化鋁、鉆石和CVD鉆石)。下電極層112沉積在模板層114的上方。下電極層112包括導(dǎo)電反射體層116和導(dǎo)電緩沖層118。反射體層116沉積在模板層114的上方。例如，反射體層116可以直接沉積在模板層114上。反射體層116具有由模板層114規(guī)定的紋理化上表面120。例如，反射體層116可以沉積在模板層114上從而反射體層116包括尺寸和/或形狀與模板層114的結(jié)構(gòu)200、300、400 (圖2到圖4所示)類似的結(jié)構(gòu)(未示出)。反射體層116可以包括或者由例如銀和/或鈦的反射導(dǎo)電材料形成。替代地，反射體層116可以包括或者由鋁或包括銀或鋁的合金形成。反射體層116的厚度近似在100到300納米之間并且可以通過在模板層114上濺射反射體層116的材料進(jìn)行沉積。反射體層116提供導(dǎo)電層和用于將光向上反射到上和下活性硅層堆疊106、108的反射表面。例如，入射在覆蓋層104上并且穿過上和下活性硅層堆疊106、108的光的一部分可以不由上和下活性硅層堆疊106、108進(jìn)行吸收。這部分的光可以從反射體層116反射回上和下層堆疊106、108從而反射的光可由上和/或下層堆疊106、108進(jìn)行吸收。反射體層116的紋理化上表面120增加了經(jīng)由進(jìn)入上和下活性硅層堆疊106、108的光的部分或全部散射吸收或“捕獲”的光的量。峰高(Hpk) 204、302、402、間距206、304、404、過渡形狀208、306、406、和/或底部寬度(Wb)210、308、408 (圖2到圖4所示)可以進(jìn)行變化以增加對于期望或預(yù)定波長范圍的光在上和下層堆疊106、108中被捕獲的光的量。緩沖層118沉積在反射體層116的上方并且可以直接沉積在反射體層116上。緩沖層118提供與下活性硅層堆疊108的電接觸。例如，緩沖層118可以包括或者由透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料形成，該透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料與下層堆疊108中的下活性硅層進(jìn)行電耦合。在一個實(shí)施例中，緩沖層118包括鋁摻雜氧化鋅、氧化鋅和/或氧化銦錫。在一個實(shí)施例中，緩沖層118包括SnO2:F。緩沖層118可以沉積為厚度近似50到500納米，但可以使用不同厚度。在一個實(shí)施例中，緩沖層118產(chǎn)生反射體層116與下活性硅層堆疊108之間的化學(xué)緩沖。例如，緩沖層118能夠防止在電池100的處理和制造過程中反射體層116對下活性硅層堆疊108的化學(xué)侵蝕。緩沖層118阻止或防止下層堆疊108中硅的污染并且可以降低下層堆疊108中的等離子體激元吸收損耗。緩沖層118可以在反射體層116與下活性硅層堆疊108之間提供光緩沖。例如，緩沖層118可以是按一定厚度沉積的透光層，該一定厚度基于從反射體層116反射的預(yù)定波長范圍。緩沖層118的厚度可以允許一定波長的光穿過緩沖層118，從反射體層116反射，返回穿過緩沖層118并且進(jìn)入下層堆疊108。僅僅舉例來講，緩沖層118可以按近似75到80納米的厚度沉積。下活性硅層堆疊108沉積在緩沖層118上方或者直接沉積在緩沖層118上。在一個實(shí)施例中，下層堆疊108以厚度近似I到3毫米進(jìn)行沉積，盡管下層堆疊108可以以不同厚度進(jìn)行沉積。下層堆疊108包括硅的三個子層122、124、126。在一個實(shí)施例中，子層122、124、126分別是η摻雜、本征和ρ摻雜微晶硅膜，可以使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在相對低沉積溫度沉積子層122、124、126。例如，可以在近似160到250攝氏度的范圍內(nèi)的溫度沉積子層122、124、126。在相對低沉積溫度沉積子層122、124、126可以降低摻雜物從一個子層122、124、126到另一個子層122、124、126的互擴(kuò)散。此外，在給定子層122、124、126中使用低沉積溫度可以幫助防止氫分別從上和下層堆疊106、108中的基礎(chǔ)子層(underlying sublayer) 122、124、126 的散發(fā)。替代地，下層堆疊108可以在相對高沉積溫度進(jìn)行沉積。例如，下層堆疊108可以在近似250到350攝氏度的范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行沉積。隨著沉積溫度上升，下層堆疊108中的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的平均顆粒尺寸可能增加并且可以導(dǎo)致下層堆疊108中紅外光的吸收增加。因此，下層堆疊108可以在較高溫度進(jìn)行沉積以增加下層堆疊108中硅晶的平均顆粒尺寸。此夕卜，在較高溫度沉積下層堆疊108可以使得下層堆疊108在接下來的上層堆疊106的沉積期間更加熱穩(wěn)定。如下所述，下層堆疊108的頂子層126可以是ρ摻雜硅膜。在這個實(shí)施例中，下層堆疊108的底和中子層122、124可以在近似250到350攝氏度的范圍內(nèi)的相對高沉積溫度進(jìn)行沉積，而頂子層126在近似150到250攝氏度的范圍內(nèi)的相對低溫度進(jìn)行沉積。替代地，頂子層126可以在至少160攝氏度的溫度進(jìn)行沉積。ρ摻雜子層126可以在低溫進(jìn)行沉積以降低P摻雜頂子層126與本征中子層124之間的互擴(kuò)散量。替代地，ρ摻雜頂子層126在較高沉積溫度(例如，近似250到350攝氏度)進(jìn)行沉積。子層122、124、126可以具有至少近似10納米的平均顆粒尺寸。在另一個實(shí)施例中，子層122、124、126中的平均顆粒尺寸為至少近似20納米。替代地，子層122、124、126的平均顆粒尺寸為至少近似50納米。在另一個實(shí)施例中，平均顆粒尺寸為至少近似100納米?？蛇x擇的是，平均顆粒尺寸可以是至少近似I毫米。子層122、124、126中的平均顆粒尺寸可以通過各種方法進(jìn)行確定。例如，可以使用透射電子顯微鏡(“TEM”)測量平均顆粒尺寸。在這個例子中，獲得子層122、124、126的薄樣本。例如，獲得厚度近似I毫米或更小的子層122、124、126的一個或更多個的樣本。電子束透過該樣本。該電子束可以在整個樣本或樣本的一部分上進(jìn)行光柵化。由于電子穿過樣本，所以電子與樣本的微晶結(jié)構(gòu)相互作用。電子傳播的路徑可由該樣本改變。在電子穿過樣本以后電子被收集并且基于收集的電子產(chǎn)生圖像。該圖像提供了樣本的二維表示。該樣本中的晶體顆?？梢燥@現(xiàn)為與樣本的非晶部分不同?；谶@個圖像，可以測量樣本中的晶體顆粒的尺寸。例如，能夠測量圖像中出現(xiàn)的若干晶體顆粒的表面積并且對其求平均值。這個平均值是獲得樣本的位置處的樣本中的平均晶體顆粒尺寸。例如，該平均值可以是從其獲得樣本的子層122、124、126中的平均晶體顆粒尺寸。底子層122可以是η摻雜娃的微晶層。在一個實(shí)施例中，通過使用氫(H)、娃燒(SiH4)和磷化氫或者三氫化磷(PH3)的源氣組合，在近似2到3托的真空壓力，以近似500到1000瓦特的能量在工作頻率為近似13.56MHz的PECVD室中沉積底子層122。用于沉積底子層122的源氣的比率可以是近似200到300份氫氣比近似I份硅烷比近似0.01份磷化氫。中子層124可以是本征硅的微晶層。例如，中子層124可以包括沒有摻雜或者摻雜濃度低于IO1Vcm3的硅。在一個實(shí)施例中，通過使用氫(H)和硅烷(SiH4)的源氣組合，以近似9到10托的真空壓力，以近似2到4千瓦的能量在工作頻率為近似13.56MHz的PECVD室內(nèi)沉積中子層124。用于沉積中子層124的源氣的比率可以是近似50到65份氫氣比近似I份硅烷。頂子層126可以是ρ摻雜硅的微晶層。替代地，頂子層126可以是P摻雜硅的原始晶體層。在一個實(shí)施例中，通過使用氫(H)、硅烷(SiH4)和三甲基硼(B (CH3) 3，或者TMB)的源氣組合，以近似2到3托的真空壓力，以近似500到1000瓦特的能量在工作頻率為近似
13.56MHz的PECVD內(nèi)沉積頂子層126。用于沉積頂子層126的源氣的比率可以是近似200到300份氫氣比近似I份硅烷比近似0.01份磷化氫。TMB可用于對頂子層126中的硅摻雜硼。與使用不同類型的摻雜物(例如，三氟化硼(BF3)或乙硼烷(B2H6))相比較，使用TMB對頂子層126中的硅進(jìn)行摻雜可以提供更好的熱穩(wěn)定性。例如，與使用三氟化物或乙硼烷相比較，使用TMB摻雜硅可以導(dǎo)致在接下來層的沉積過程中較少硼從頂子層126擴(kuò)散進(jìn)入相鄰層(例如，中子層124)。僅僅舉例來講，在上層堆疊106的沉積過程中，與當(dāng)使用三氟化物或乙硼烷摻雜頂子層126相比較，使用TMB摻雜頂子層126可以導(dǎo)致較少硼擴(kuò)散進(jìn)入中子層 124。在一個實(shí)施例中，三個子層122、124、126形成活性硅層的N-1-P結(jié)或N-1-P堆疊。對于下層堆疊108，三個子層122、124、126具有近似1.1eV的能帶隙。替代地，下層堆疊108可以具有不同的能帶隙。如下所述，下層堆疊108的能帶隙與上層堆疊106的不同。上和下層堆疊106、108的不同能帶隙允許上和下層堆疊106、108吸收不同波長的入射光。在一個實(shí)施例中，中間反射體層128沉積在上層堆疊與下層堆疊106、108之間。例如，中間反射體層128可以直接沉積在下層堆疊108上。替代地，中間反射體層128不包括在電池100中并且上層堆疊106沉積在下層堆疊108上。中間反射體層128將光部分反射入上層堆疊106并且允許一些光穿過中間反射體層128并且進(jìn)入下層堆疊108。例如，中間反射體層128可以將入射在電池100上的光的波長的頻譜的子集向上反射回上層堆疊106。中間反射體層128包括或者由部分反射材料形成。例如，中間反射體層128可以由二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、鋁摻雜氧化鋅(ΑΖ0)、氧化銦錫(ΙΤ0)、摻雜氧化硅或摻雜氮化硅形成。在一個實(shí)施例中，中間反射體層128厚度是近似10到200納米，但是可以使用不同厚度。上活性硅層堆疊106沉積在下活性硅層堆疊108之上。例如，上層堆疊106可以直接沉積在中間反射體層128上或在下層堆疊108上。在一個實(shí)施例中，上層堆疊106以近似200到400納米的厚度沉積，但是，上層堆疊106也可以不同厚度進(jìn)行沉積。上層堆疊106包括硅的三個子層130、132、134。在一個實(shí)施例中，子層130、132、134分別是η摻雜、本征和ρ摻雜非晶硅(a_S1:Η)膜，可以使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在相對高沉積溫度沉積子層130、132、134。例如，子層130、132、134可以在近似185到250攝氏度的溫度下進(jìn)行沉積。在一個實(shí)施例中，子層130、132、134在185到225攝氏度之間的溫度下進(jìn)行沉積。替代地，ρ摻雜子層134可以在比η摻雜和本征子層130、132的沉積溫度低的溫度下沉積。例如，ρ摻雜子層134可以在近似120到200攝氏度的溫度下沉積，而本征和/或η摻雜子層132、130在至少200攝氏度的溫度下沉積。僅僅舉例來講，本征和/或η摻雜子層132、130可以在近似250到350攝氏度的溫度下沉積。在相對低沉積溫度沉積子層130、132、134中的一個或更多個可以降低摻雜物在下層堆疊108中的子層122、124、126之間和/或在上層堆疊106中的子層130、132、134之間的互擴(kuò)散。摻雜物在子層122、124、126中和之間以及在子層130、132、134中和之間的擴(kuò)散可以基于加熱子層122、124、126和130、132、134的溫度。例如，摻雜物在子層122、124、126、130、132、134之間的互擴(kuò)散可以隨著暴露于增加的溫度而增加。使用較低的沉積溫度可以降低在子層122、124、126中和/或在子層130、132、134中的摻雜物的擴(kuò)散量。在給定子層122、124、126、130、132、134中使用較低沉積溫度可以降低氫分別從上和下層堆疊106,108 中的基礎(chǔ)子層 122、124、126、130、132、134 進(jìn)行散發(fā)。在相對較低沉積溫度下沉積子層130、132、134可以增加上層堆疊的能帶隙。替代地，可以在相對高沉積溫度下沉積上層堆疊106。例如，上層堆疊106可以在近似250到350攝氏度的溫度下進(jìn)行沉積。隨著非晶硅的沉積溫度增加，硅的能帶隙下降。例如，在近似250到350攝氏度之間的溫度下以層中相對較少到無鍺作為非晶硅層沉積子層130、132、134可以使得上層堆疊106的能帶隙是至少1.65eV。在一個實(shí)施例中，由硅中鍺含量為0.01%或更小的非晶硅形成的上層堆疊106的能帶隙是1.65到1.80eV。鍺含量可以表示相對于上層堆疊106中的例如硅的其它材料上層堆疊106中的鍺的比例或百分t匕。降低上層堆疊106的能帶隙可以使得子層130、132、134吸收入射光中的波長的頻譜的更大子集并且可以使得由串行電互連的多個電池100產(chǎn)生較大電流?？梢酝ㄟ^測量上層堆疊106的氫含量檢驗(yàn)在相對高沉積溫度下上層堆疊106的沉積。在一個實(shí)施例中，在高于近似250攝氏度的溫度下沉積上層堆疊106的情況下，上層堆疊106的最終氫含量低于近似8% (原子百分比)?？梢允褂枚坞x子質(zhì)譜儀(“SMS”)測量上層堆疊106中的最終氫含量。上層堆疊106的樣本安置到SMS中。然后通過粒子束對樣本進(jìn)行濺射。該粒子束使得從樣本發(fā)射二次離子。使用質(zhì)譜儀收集并分析二次離子。質(zhì)譜儀然后確定樣本的分子組成。質(zhì)譜儀能夠確定樣本中氫的原子百分比。替代地，可以使用傅立葉變換紅外光譜儀(“FTIR”)測量上層堆疊106中的最終氫濃度。在FTIR中，紅外光束然后穿過上層堆疊106的樣本。樣本中的不同分子結(jié)構(gòu)和種類可以不同地吸收紅外光。基于樣本中的不同分子種類的相對濃度，獲得樣本中的分子種類的頻譜。能夠從這個頻譜確定樣本中的氫的原子百分比。替代地，獲得幾個頻譜并且從該頻譜群確定樣本中的氫的原子百分比。如下所述，頂子層134可以是ρ摻雜硅膜。在這個實(shí)施例中，底子層130和中子層132可以在近似250到350攝氏度的范圍內(nèi)的相對高沉積溫度下進(jìn)行沉積，而頂子層134在近似150到200攝氏度的范圍內(nèi)的相對低溫度下進(jìn)行沉積。ρ摻雜頂子層134在低溫下進(jìn)行沉積以降低P摻雜頂子層134與本征中子層132之間的互擴(kuò)散量。低溫沉積ρ摻雜頂子層134可以增加頂子層134的能帶隙和/或使得頂子層134透過更多可見光。底子層130可以是η摻雜硅的非晶層。在一個實(shí)施例中，在工作頻率為近似
13.56MHz的PECVD室內(nèi)，通過使用氫氣(H2)、硅烷(SiH4)和磷化氫或三氫化磷(PH3)的源氣組合，在近似2到3托的真空壓力下以及以近似500到1000瓦特的能量沉積底子層130。用于沉積底子層130的源氣的比率可以是近似200到300份氫氣比近似I份硅烷比近似0.01份磷化氫。中子層132可以是本征硅的非晶層。替代地，中子層132可以是本征硅的多形(polymorphous)層。在一個實(shí)施例中，在工作頻率為近似13.56MHz的PECVD室內(nèi)，通過使用氫(H)和硅烷(SiH4)的源氣組合，在近似I到3托的真空壓力下以及以近似200到400瓦特的能量沉積中子層132。用于沉積中子層132的源氣的比率可以是近似4到12份氫氣比近似I份娃燒。在一個實(shí)施例中，頂子層134是ρ摻雜硅的原始晶體層。替代地，頂子層134可以是P摻雜硅的非晶層。在一個實(shí)施例中，頂子層134在工作頻率為近似13.56MHz的PECVD室內(nèi)，通過使用氫(H)、硅烷(SiH4)和三氟化硼(BF3)、TMB或乙硼烷(B2H6)的源氣組合，在近似2到3托的真空壓力下，以近似500到1000瓦特的能量進(jìn)行沉積。用于沉積頂子層134的源氣的比率可以是近似200到300份氫氣比近似I份硅烷比近似0.1份摻雜氣體。三個子層130、132、134可以形成活性硅層的NIP結(jié)。三個子層130、132、134的能帶隙與下層堆疊108的能帶隙不同。例如，上層堆疊106的能帶隙可以比下層堆疊108的能帶隙大至少約50%。在另一示例中，上層堆疊106的能帶隙可以比下層堆疊108的能帶隙大至少約60%。替代地，上層堆疊106的能帶隙可以比下層堆疊108的能帶隙大至少約40%。上層堆疊106和下層堆疊108的不同能帶隙允許上層堆疊106和下層堆疊108吸收入射光的不同波長并且可以增加電池100將入射光轉(zhuǎn)換成電勢和/或電流的效率。可以使用橢圓光度法測量上和下層堆疊106、108的能帶隙。替代地，外量子效率(EQE)測量可用于獲得上和下層堆疊106、108的能帶隙。通過改變?nèi)肷湓诎雽?dǎo)體層或?qū)佣询B上的光的波長并且測量將入射光子轉(zhuǎn)換成到達(dá)外部電路的電子的層或?qū)佣询B的效率獲得EQE測量?；谠诓煌ㄩL將入射光轉(zhuǎn)換成電子的上和下層堆疊106、108的效率，可以推導(dǎo)出上和下層堆疊106、108的能帶隙。例如，與轉(zhuǎn)換不同能量的光相比較，上和下層堆疊106,108的每個可以更加有效地轉(zhuǎn)換能量大于上和下層堆疊106、108的能帶隙的入射光。上電極層110沉積在上層堆疊106上方。例如，上電極層110可以直接沉積在上層堆疊106上。上電極層110包括或者由導(dǎo)電透光材料形成。例如，上電極層110可由透明導(dǎo)電氧化物形成。這些材料的例子包括氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)、氟摻雜氧化錫(SnO2:F)、錫摻雜氧化銦(ΙΤ0)、二氧化鈦(TiO2)、和/或鋁摻雜氧化鋅(Al:ZnO)。上電極層110可以以各種厚度進(jìn)行沉積。在一些實(shí)施例中，上電極層110的厚度是近似50nm到2毫米。在一個實(shí)施例中，上電極層110由ITO或Al: ZnO的60到90納米厚度層形成。上電極層110可以用作具有在電池100的上電極層110中產(chǎn)生抗反射(AR)效應(yīng)的厚度的導(dǎo)電材料和透光材料。例如，上電極層110可以允許入射光的一個或更多個波長的相對大百分比傳播穿過上電極層110而反射由上電極層110反射并且遠(yuǎn)離電池100的活性層的光的波長的相對小百分比。僅僅舉例來講，上電極層110可以反射入射光中的一個或更多個波長的5%或更少。在另一個例子中，上電極層110可以反射光的近似3%或更少。在另一個實(shí)施例中，上電極層110可以反射光的近似2%或更少遠(yuǎn)離層堆疊106、108、110。在另一個例子中，上電極層110可以反射光的近似0.5%或更少?？梢哉{(diào)整上電極層110的厚度以增加傳播穿過上電極層110并且向下進(jìn)入上和下層堆疊106、108的入射光的量。盡管相對薄上電極層110的薄層電阻相對高，諸如近似20到50歐姆每平方(Ω/ □)，但是可以通過減小上電極層110的寬度補(bǔ)償上電極層110的相對高的薄片電阻(如下所述)。粘合層136沉積在上電極層110之上。例如，粘合層136可以直接沉積在上電極層110上。替代地，粘合劑層144不包括在電池100中。粘合層136將覆蓋層104固定到上電極層110。粘合層136可以防止?jié)駳馇秩腚姵?00。例如，粘合層136可以包括諸如聚乙烯醇縮丁醛(“PVB”)、沙林或乙烯醋酸乙烯(“EVA”)共聚物的材料。覆蓋層104安置在粘合層136的上方。替代地，覆蓋層104安置在上電極層110上面。覆蓋層104包括或者由透光材料形成。在一個實(shí)施例中，覆蓋層104是一片鋼化玻璃。在覆蓋層104中使用鋼化玻璃可以幫助保護(hù)電池100防止受到物理損害。例如，鋼化玻璃覆蓋層104可以幫助保護(hù)電池100防止受到冰雹和其它環(huán)境損害。在另一個實(shí)施例中，覆蓋層104是一片鈉鈣玻璃、低鐵鋼化玻璃、或者低鐵退火玻璃。使用高透明低鐵玻璃覆蓋層104能夠提高硅層堆疊106、108的透光率?？蛇x擇的是，AR涂層(未示出)可以設(shè)置在覆蓋層104的頂部上。圖5是根據(jù)一個實(shí)施例的光伏裝置500和裝置500的放大視圖502的示意圖。裝置500包括彼此串行電耦合的多個光伏電池504。電池504可與電池100 (圖1所示)類似。例如，每個電池504可以具有上和下層堆疊106、108 (例如，圖1所示)的級聯(lián)布置，每個層堆疊吸收光的波長的頻譜的不同子集。圖1的示意性圖示可以是沿圖5中的線1-1的截面視圖。裝置500可以包括彼此串行電耦合的許多電池504。僅僅舉例來講，裝置500可以具有彼此串行電連接的25個、50個或100個或更多電池504。每個最外面的電池504還可以與多個導(dǎo)線506、508之一進(jìn)行電連接。導(dǎo)線506、508在裝置500的相對端510、512之間進(jìn)行延伸。導(dǎo)線506、508與外部電負(fù)載542連接。由裝置500產(chǎn)生的電流應(yīng)用到外部負(fù)載 542。
如上所述,每個電池504包括幾層。例如,每個電池504包括與襯底102 (圖1所示)類似的襯底512、與下電極層112 (圖1所示)類似的下電極層514、級聯(lián)硅層堆疊516、與上電極層110 (圖1所示)類似的上電極層518、與粘合層136 (圖1所示)類似的粘合層520和與覆蓋層104 (圖1所示)類似的覆蓋層522。級聯(lián)硅層堆疊516包括每個吸收或捕獲入射在裝置500上的光的波長的頻譜的不同子集的活性硅層的上、下堆疊。例如，級聯(lián)層堆疊516可以包括與上活性硅層堆疊106 (圖1所示)類似的上層堆疊、與下活性硅層堆疊108 (圖1所示)類似的下層堆疊。級聯(lián)層堆疊516中的上和下層堆疊可以通過與中間反射體層128 (圖1所示)類似的中間反射體層彼此分離。一個電池504的上電極層518與相鄰或鄰接電池100中的下電極層514進(jìn)行電耦合。如上所述，電子和空穴在上和下電極層518和514處的收集在每個電池504中產(chǎn)生電壓差。電池504中的電壓差可以沿裝置500中的多個電池504相加。電子和空穴流過一個電池504中的上和下電極層518和514到達(dá)相鄰電池504中的相對電極層518和514。例如，如果當(dāng)光撞擊級聯(lián)層堆疊516時第一電池504中的電子流到下電極層514，則電子流過第一電池504的下電極層514到達(dá)與第一電池504相鄰的第二電池504中的上電極層518。類似的是，如果空穴流到第一電池504中的上電極層518，則空穴從第一電池504中的上電極層518流到第二電池504中的下電極層514。通過電子和空穴流過上和下電極層518和514產(chǎn)生電流和電壓。該電流應(yīng)用到外部負(fù)載542。裝置500可以是與在于2009年9月29日提交的題目為“Monolithically-1ntegrated Solar Module”的共同待決美國非臨時申請 N0.12/569, 510(“510申請”)中描述的實(shí)施例的一個或更多個類似的單片集成太陽能電池模塊?！?10申請”的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。例如，為了產(chǎn)生裝置500中的下和上電極層514和518以及級聯(lián)層堆疊516的形狀，裝置500可以被加工成在“510申請”中描述的單片集成模塊。在一個實(shí)施例中，去除下電極層514的部分以產(chǎn)生下分離間隙524?？梢栽谙码姌O層514上使用圖形化技術(shù)去除下電極層514的部分。例如，在下電極層514中劃線下分離間隙524的激光可用于產(chǎn)生下分離間隙524。在去除下電極層514的部分以產(chǎn)生下分離間隙524以后，下電極層514的其余部分被布置為在與放大視圖502的平面垂直的方向上延伸的線性條帶。級聯(lián)層堆疊516沉積在下電極層514上從而使得級聯(lián)層堆疊516填充下分離間隙524中的空間(volume)。級聯(lián)層堆疊516然后暴露給聚焦能束(例如，激光束)以去除級聯(lián)層堆疊516的部分并且在級聯(lián)層堆疊516中產(chǎn)生層間間隙526。層間間隙526使相鄰電池504的級聯(lián)層堆疊516分離。在去除級聯(lián)層堆疊516的部分以產(chǎn)生層間間隙526以后，級聯(lián)層堆疊516的其余部分被布置為在與放大視圖502的平面垂直的方向上延伸的線性條帶。上電極層518沉積在層間間隙526中的級聯(lián)層堆疊516上和下電極層514上。在一個實(shí)施例中，可以通過基于進(jìn)行調(diào)整或調(diào)諧以產(chǎn)生抗反射效果的厚度沉積相對薄上電極層518增加裝置500的轉(zhuǎn)換效率。例如，上電極層518的厚度538可以進(jìn)行調(diào)整以增加透過上電極層518并且進(jìn)入級聯(lián)層堆疊516的可見光的量。透過上電極層518的可見光的量可以基于入射光的波長和上電極層518的厚度而不同。上電極層518的一個厚度可以使得一個波長的更多光傳播通過上電極層518 (與其它波長的光相比)。僅僅舉例來講，上電極層518可以沉積為近似60到90納米的厚度。
在增加由PV裝置500產(chǎn)生的總功率方面，由薄上電極層518提供的抗反射效果引起的增加電力輸出能夠足以即便不全部克服至少部分克服在上電極層518中發(fā)生的能耗。例如，由于上電極層518的電阻，由電池504產(chǎn)生的光電流的一些I2R損耗可能出現(xiàn)在相對薄的上電極層518中。但是，由于上電極層518的厚度基于入射光的波長，增加穿過上電極層518的入射光的量可以導(dǎo)致產(chǎn)生的光電流量增加。由于穿過上電極層518的光的量增加可以導(dǎo)致光電流量增加。光電流量增加可以克服或者至少部分補(bǔ)償與薄上電極層518的相對聞薄片電阻關(guān)聯(lián)的I2R能耗。僅僅舉例來講，在級聯(lián)層堆疊516中具有串行堆疊的一個非晶硅結(jié)層堆疊和一個微晶硅結(jié)的電池504中，能夠?qū)崿F(xiàn)近似1.25到1.5伏的范圍內(nèi)的輸出電壓和近似每平方厘米10到15毫安培的范圍內(nèi)的電流密度。即使在上電極層具有相對高薄層電阻的情況下，電池504的薄上電極層518中的I2R損耗可以足夠小以使得可以增加電池504的寬度540。例如，電池504的寬度540可以增加到與近似0.4到I厘米那么大(即使上電極層518的薄片電阻為至少10歐姆每平方，例如，薄片電阻為至少近似15到30歐姆每平方)。由于能夠在裝置500中控制電池504的寬度540，所以無需在薄上電極層518的頂上使用或添加導(dǎo)電柵格就可以降低上電極層518中的I2R能耗。去除上電極層518的多個部分以產(chǎn)生上分離間隙528。上分離間隙528使相鄰電池504中的上電極層518的多個部分電氣分離。可以通過將上電極層518暴露到例如激光的聚焦能束產(chǎn)生上分離間隙528。聚焦能束可以局部增加與上分離間隙528鄰近的級聯(lián)層堆疊516的結(jié)晶度。例如，通過暴露于聚焦能束可以增加在上電極層518與下電極層514之間延伸的垂直部分530中的級聯(lián)層堆疊516的結(jié)晶比例。此外，聚焦能束可能使得摻雜物在級聯(lián)層堆疊516內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散。級聯(lián)層堆疊516的垂直部分530設(shè)置在上電極層518與下電極層514之間以及在上電極層518的左邊沿534的下方。如圖5所示，上電極層518中的每個間隙528由相鄰電池504中的上電極層518的左邊沿534和相對右邊沿536進(jìn)行約束?？梢酝ㄟ^各種方法確定級聯(lián)層堆疊516和垂直部分530的結(jié)晶比例。例如，拉曼光譜能夠用于獲得多層堆疊516和垂直部分530中的非晶材料與結(jié)晶材料的相對空間的比較。例如，尋求檢查的級聯(lián)層堆疊516和垂直部分530中的一個或更多個能夠暴露給來自激光器的單色光?；诩壜?lián)層堆疊516和垂直部分530的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，單色光可以被散射。當(dāng)光被散射時，光的頻率(和波長)發(fā)生變化。例如，散射光的頻率能夠漂移。測量并分析散射光的頻率?；谏⑸涔獾念l率的強(qiáng)度和/或漂移，能夠確定被檢查的級聯(lián)層堆疊516和垂直部分530的非晶和結(jié)晶材料的相對空間?；谶@些相對空間，可以測量被檢查的級聯(lián)層堆疊516和垂直部分530中的結(jié)晶比例。如果檢查了級聯(lián)層堆疊516和垂直部分530的幾個樣本，則結(jié)晶比例可以是幾個測量的結(jié)晶比例的平均值。在另一個例子中，能夠獲得級聯(lián)層堆疊516和垂直部分530的一個或更多個TEM圖像以確定級聯(lián)層堆疊516和垂直部分530的結(jié)晶比例。獲得被檢查的級聯(lián)層堆疊516和垂直部分530的一個或更多個片斷。針對每個TEM圖像測量每個TEM圖像中表示結(jié)晶材料的表面積的百分比。然后可以對TEM圖像中的結(jié)晶材料的百分比進(jìn)行平均以確定被檢查的級聯(lián)層堆疊516和垂直部分530中的結(jié)晶比例。在一個實(shí)施例中，相對于級聯(lián)層堆疊516的其余部分，垂直部分530的增加的結(jié)晶度和/或擴(kuò)散形成內(nèi)置旁路二極管532，該旁路二極管532在圖5所示的附圖中垂直延伸穿過多層堆疊516的厚度。例如，垂直部分530中級聯(lián)層堆疊516的結(jié)晶比例和/或互擴(kuò)散可以大于級聯(lián)層堆疊516的其余部分中的結(jié)晶比例和/或互擴(kuò)散。通過控制聚焦能束的能量和脈沖持續(xù)時間，能夠穿過各個電池504形成內(nèi)置旁路二極管532而不會在各個電池504中產(chǎn)生電短路。內(nèi)置旁路二極管532在裝置500中產(chǎn)生穿過電池504的電旁路。在沒有內(nèi)置旁路二極管532的情況下,在一個電池504被遮光或不再暴露于光而其它電池504繼續(xù)暴露于光的情況下，這一個電池504可能由于暴露的電池504產(chǎn)生的電勢變?yōu)榉聪蚱?。例如，由暴露于光的電?04產(chǎn)生的電勢可以在被遮光的電池504的上和下電極層518和514處跨越被遮光的電池504建立。結(jié)果，被遮光的電池504的溫度可能升高，并且如果被遮光的電池504的溫度顯著升高，則被遮光的電池504會受到永久性損壞和/或燒毀。另外，沒有內(nèi)置旁路二極管532的被遮光的電池504可以防止由整個裝置500產(chǎn)生電勢或電流。通過內(nèi)置旁路二極管532,由暴露于光的電池504產(chǎn)生的電勢可以通過在被遮光的電池504的上分離間隙528的邊沿處形成的旁路二極管532繞過被遮光的電池504。當(dāng)被遮光的電池504受到反向偏置時，級聯(lián)層堆疊516的部分530的增加的結(jié)晶度和/或級聯(lián)層堆疊516中的部分530與上電極層518之間的互擴(kuò)散提供電流流過的路徑。例如，由于旁路二極管532的電阻特性在反向偏置之下低于大部分被遮光的電池504，所以整個被遮光的電池504的反向偏置可以通過旁路二極管532消散?？梢酝ㄟ^比較遮光個別電池504之前和之后裝置500的電輸出確定內(nèi)置旁路二極管532的存在。例如，可以照射裝置500并且測量由裝置500產(chǎn)生的電勢。一個或更多個電池504可被遮光而其余電池504被照射。通過將導(dǎo)線506和508連接在一起，裝置500可能會短路。裝置500然后可以在預(yù)定時間(例如，I小時)內(nèi)暴露于光。被遮光的電池504與未被遮光的電池504然后再次受到照射并且測量由裝置500產(chǎn)生的電勢。如果在電池504的遮光之前和之后的電勢彼此在近似100毫伏的范圍內(nèi)，則裝置500可能包括內(nèi)置旁路二極管532。替代地，如果在電池504的遮光以后的電勢比電池504的遮光之前的電勢低近似200到1500毫伏，則裝置500可能沒有包括內(nèi)置旁路二極管532。在另一個實(shí)施例中，可以通過電探測電池504確定針對特定電池504的內(nèi)置旁路二極管的存在。如果當(dāng)電池504受到反向偏置時電池504展示了可逆非永久二極管擊穿(在無照射的情況下)，則電池504包括內(nèi)置旁路二極管532。例如，如果當(dāng)跨越電池504的上和下電極層514和518施加近似_5到-8伏特的反向偏壓時電池504展示泄漏電流大于近似每平方厘米10毫安(在無照射的情況下)，則電池504包括內(nèi)置旁路二極管532。圖6是制造根據(jù)一個實(shí)施例的光伏裝置的處理過程600的流程圖。在602中，提供襯底。例如，可以提供例如襯底102 (圖1所示)的襯底。在604中，模板層沉積在襯底上。例如，模板層114 (圖1所示)可以沉積在襯底102上。替代地，處理過程600的流程可以沿路徑606繞過604從而沒有模板層包括在光伏裝置中。在608中，下電極層沉積在模板層或襯底上。例如，下電極層112 (圖1所示)可以沉積在模板層114或襯底102上。在610中，去除下電極層的多個部分以使裝置中的每個電池的下電極層分離。如上所述，可以使用例如激光束的聚焦能束去除下電極層的多個部分。在612中，沉積下活性硅層堆疊。例如，下層堆疊108 (圖1所示)可以沉積在下電極層112 (圖1所示)上。在614中，中間反射體層沉積在下層堆疊的上方。例如，中間反射體層128 (圖1所示)可以沉積在下層堆疊106上。替代地，處理過程600的流程沿路徑616繞過在614中的中間反射體層的沉積。在618中，在中間反射體層或下層堆疊的上方沉積上活性硅層堆疊。例如，在一個實(shí)施例中，上層堆疊106 (圖1所示)沉積在中間反射體層128上。替代地，上層堆疊106可以沉積在下層堆疊108上。在620中，在裝置中的相鄰電池之間去除上和下層堆疊的多個部分。例如，如上所述，可以在相鄰電池504 (圖5所示)之間去除上、和下層堆疊106、108 (圖1所示)的部分。在622中，上電極層沉積在上和下層堆疊的上方。例如，上電極層110 (圖1所示)可以沉積在上和下層堆疊106、108的上方。在624中，去除上電極層的多個部分。例如，去除上電極層110的多個部分以使得裝置500 (圖5所示)中的相鄰電池504的上電極層110互相分離。如上所述，去除上電極層110的多個部分可以導(dǎo)致在上層堆疊106中形成內(nèi)置旁路二極管。在626中，導(dǎo)線與裝置中的最外面的電池進(jìn)行電連接。例如，導(dǎo)線506和508(圖5所示)可以與裝置500 (圖5所示)中的最外面的電池504 (圖5所示)進(jìn)行電耦合。在628中，粘合層沉積在上電極層的上方。例如，粘合層136 (圖1所示)可以沉積在上電極層110(圖1所示)的上方。在630中，覆蓋層粘到粘合層。例如，覆蓋層104 (圖1所示)可以通過粘合層136與電池100 (圖1所示)的基礎(chǔ)層和部件進(jìn)行接合。在632中，接線盒安裝到該裝置。例如，被構(gòu)造為將電勢和/或電流從裝置500傳遞到一個或更多個連接器的接線盒可以安裝到裝置500并且與裝置500電耦合。圖7是根據(jù)另一實(shí)施例的光伏裝置700的示意圖和該裝置700的放大圖702。裝置700包括以電氣方式彼此串聯(lián)耦合的多個光伏電池704。電池704可類似于電池100和/或電池504(圖1和5中示出)。例如，每個電池704可具有活性半導(dǎo)體層或結(jié)的上層堆疊106和下層堆疊108(圖1中示出)的級聯(lián)布置，每個活性半導(dǎo)體層或結(jié)吸收光的波長的光譜的不同部分。替代地，每個電池704可包括吸收光的單一半導(dǎo)體層或結(jié)。圖1中示出的示意性表示可以是沿圖7中的線1-1的剖視圖。裝置700可包括以電氣方式彼此串聯(lián)耦合的許多電池704。僅作為例子，裝置700可具有彼此串聯(lián)連接的二十五個、五十個或一百個或更多的電池704。每個最外面的電池704還可以以電氣方式與多個引線706、708之一連接。引線706、708可類似于引線506、508(圖1中示出)，并在裝置700的相對端710、712之間沿平行于裝置700的長度方向724的方向延伸。引線706、708沿裝置700的寬度方向726彼此分開，從而引線706、708沿裝置700的相對側(cè)728、730延伸。引線706、708與外部電負(fù)載702連接。由裝置500產(chǎn)生的電流被施加于外部負(fù)載542。電池704包括沿光伏裝置700的沉積方向732堆疊在彼此上或堆疊在彼此上方的幾層。沉積方向732可代表光伏裝置700的各種層或部件沉積的方向和/或光被接收到光伏裝置700中的方向。在表示的實(shí)施例中，這些層包括襯底712、下電極層714、半導(dǎo)體層716、上電極層718、粘合層720和覆蓋層722。襯底712可類似于襯底102(圖1中示出)和/或襯底512(圖5中示出)。下電極層714可類似于下電極層112(圖1中示出)和/或下電極層514(圖5中示出)。半導(dǎo)體層716可類似于串聯(lián)硅層堆疊516(圖5中示出)。替代地，半導(dǎo)體層716可包括與層堆疊516不同的數(shù)量的層或結(jié)，和/或由與層堆疊516不同的半導(dǎo)體材料形成。上電極層718可類似于上電極層110(圖1中示出)和/或上電極層518 (圖5中示出)。粘合層720可類似于粘合層136 (圖1中示出)和/或粘合層520 (圖5中示出)。覆蓋層722可類似于覆蓋層104(圖1中示出)和/或覆蓋層522(圖5中示出)。類似于裝置500(圖5中示出)，裝置700可以是單片集成的太陽能模塊，類似于在‘510申請中描述的一個或多個實(shí)施例。例如，為了產(chǎn)生下電極層714和上電極層718以及半導(dǎo)體層716的形狀，裝置700可被制造為如‘510申請中所述的單片集成的模塊。在一個實(shí)施例中，下電極層714的多個部分被去除以產(chǎn)生下電極層714中的下分離空隙724。在下電極層714上使用制圖技術(shù)可去除下電極層714的多個部分。下分離空隙724能夠把下電極層714分成在電氣方面彼此分離或隔離的部分，下電極層714的每個部分存在于不同的電池704中。例如，激光器可用于產(chǎn)生下分離空隙724。在表示的實(shí)施例中，在去除下電極層714的多個部分以產(chǎn)生下分離空隙724之后，下電極層714的剩余部分排列為在平行于長度方向724的方向上延伸的直線條帶。半導(dǎo)體層716沉積在下電極層714上方，從而半導(dǎo)體層716填充下分離空隙724中的空間，如圖7中所示。半導(dǎo)體層堆疊716可隨后被劃片或蝕刻以產(chǎn)生層間分離空隙736。通過使半導(dǎo)體層堆疊716暴露于聚焦能量束(諸如，激光束)，能夠形成層間分離空隙736。激光可具有與光伏裝置716的一個或多個其它層或部件相比由半導(dǎo)體層堆疊716更多地吸收的波長。例如，激光可具有355或1064納米的波長。激光去除半導(dǎo)體層堆疊716的多個部分以把半導(dǎo)體層堆疊716分成彼此分離的部分，半導(dǎo)體層堆疊716的每個部分存在于不同的電池704中。在表不的實(shí)施例中,在去除半導(dǎo)體層堆疊716的多個部分以產(chǎn)生層間分離空隙736之后，半導(dǎo)體層堆疊716的剩余部分排列為在平行于長度方向724的方向上延伸的直線條帶。上電極層718沉積在半導(dǎo)體層716上方，并在層間空隙736中沉積在下電極層714上。在一個實(shí)施例中，上電極層718的厚度尺寸738基于由裝置700接收的入射光的一種或多種波長。例如，沿平行于沉積方向732的方向測量的上電極層718的厚度尺寸738可基于由半導(dǎo)體層716吸收的波長。在一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體層716可包括吸收入射光的各種波長的具有一種或多種能帶隙的一個或多個薄膜。結(jié)果，厚度尺寸738可基于半導(dǎo)體層716的帶隙。上電極層718可沉積在半導(dǎo)體層716上方，從而上電極層718填充層間分離空隙736中的空間，如圖7中所示。上電極層718能夠隨后被劃片或蝕刻以產(chǎn)生上分離空隙740。通過使上電極層718暴露于聚焦能量束(諸如，激光束)，能夠形成上分離空隙740。激光去除上電極層718的多個部分以把上電極層718分成彼此分離的部分，上電極層718的每個部分存在于不同的電池704中。在表示的實(shí)施例中，在去除上電極層718的多個部分以產(chǎn)生上分離空隙740之后,上電極層718的剩余部分排列為在平行于長度方向724的方向上延伸的直線條帶。粘合層720和覆蓋層722可隨后布置在上電極層718上方，如圖7中所示。圖8是根據(jù)一個實(shí)施例的用于產(chǎn)生光伏裝置700中的分離空隙734、736、740(圖7中不出)中的Iv或多個的劃片系統(tǒng)800的透視圖。劃片系統(tǒng)800包括能源802和控制豐旲塊804。能源802提供聚焦能量束806以去除下電極層714、半導(dǎo)體層716和/或上電極層718中的一個或多個的多個部分。在一個實(shí)施例中，能源802是激光源，該激光源朝著光伏裝置700發(fā)射激光束作為聚焦能量束806?？刂颇K804是能夠控制能源802的裝置。例如，控制模塊804可以是基于計算機(jī)處理器的裝置，該裝置接收來自操作員的用于打開或關(guān)閉能源802的輸入和/或使能源802或光伏裝置700中的至少一個相對于另一個移動。在圖8中，劃片系統(tǒng)800被顯示為去除上電極層718的多個部分以產(chǎn)生上分離空隙740。為了產(chǎn)生上分離空隙740，能源802發(fā)射聚焦能量束806，并且能源802或光伏裝置700中的至少一個相對于彼此移動。例如，傳送裝置或其它裝置可相對于能源802移動光伏裝置700。當(dāng)光伏裝置700和/或能源802相對于彼此移動時，能源802可連續(xù)地發(fā)射聚焦能量束806。在能源802發(fā)射能量束804的同時的能源802和/或光伏裝置700的移動能夠在上電極層718中形成連續(xù)的劃片線808。劃片線808形成圖7和8中示出的上分離空隙740。劃片線808被稱為“連續(xù)”，因?yàn)樵谝粋€實(shí)施例中，劃片線808沿至少一個方向是細(xì)長的。例如，劃片線808可沿基本上平行于長度方向724的方向從光伏裝置的背側(cè)712延伸到光伏裝置700的前側(cè)710。替代地，連續(xù)的劃片線808可以是細(xì)長的，并在兩側(cè)710、712之間和/或沿不同方向延伸較小的距離。在另一實(shí)施例中，劃片線808可以是非連續(xù)的。例如，劃片線808可以不從一側(cè)710延伸到另一側(cè)712，或者可以不在一個方向上比在一個或多個其它方向上更加細(xì)長。圖9是根據(jù)一個實(shí)施例的圖8中示出的劃片系統(tǒng)800的透視圖。如上所述，劃片系統(tǒng)800在圖8中被顯示為產(chǎn)生形成上電極層718中的上分離空隙740的連續(xù)的劃片線808。劃片系統(tǒng)800在圖9中被顯示為發(fā)射聚焦能量束900 (諸如，激光)以產(chǎn)生離散的劃片標(biāo)記902。類似于劃片線808，當(dāng)能源802朝著光伏裝置700引導(dǎo)能量束900時，形成劃片標(biāo)記902。用于形成連續(xù)的劃片線808和離散的劃片標(biāo)記902的聚焦能量束806、900(圖8和9中示出)的波長或能量可彼此相同或不同。在圖9中，劃片系統(tǒng)800被顯示為露出光伏裝置700的離散的并且分離的區(qū)域以產(chǎn)生離散的劃片標(biāo)記902。例如，能源802可朝著光伏裝置700引導(dǎo)能量束900，而能源802和/或光伏裝置700并不相對于彼此移動。能源802把能量束900引導(dǎo)到劃片線808內(nèi)的位置。例如，能量束806(圖8中示出)可去除劃片線808內(nèi)的上電極層718，并露出劃片線808內(nèi)的半導(dǎo)體層716的直線條帶。劃片系統(tǒng)800能夠隨后朝著一個或多個位置引導(dǎo)能量束900以形成劃片標(biāo)記902。在一個實(shí)施例中，能源802朝著光伏裝置700引導(dǎo)能量束900以形成第一劃片標(biāo)記902，然后能源802或光伏裝置700中的一個或多個相對于彼此移動，能源802朝著光伏裝置700引導(dǎo)能量束900以形成第二劃片標(biāo)記902，等等，以形成圖9中示出劃片標(biāo)記902。劃片標(biāo)記902被稱為“離散”，因?yàn)樵谝粋€實(shí)施例中，劃片標(biāo)記902沿平行于長度方向724的方向彼此分離。例如，與沿長度方向724連續(xù)并且細(xì)長的劃片線808相比，劃片標(biāo)記902沿長度方向724不是連續(xù)或細(xì)長的，并且沿長度方向724彼此分離。在另一例子中，劃片線808沿平行于寬度方向726的方向彼此分離并且沿長度方向724是細(xì)長的，而劃片標(biāo)記902沿垂直的長度方向724和寬度方向726都彼此分離。在表示的實(shí)施例中，劃片線808是連續(xù)的，因?yàn)閯澠€808定義鄰近的光伏電池704的外邊緣。例如，劃片線808位于沿光伏裝置700的寬度方向726彼此相鄰的光伏電池704(諸如，光伏電池704A和704B)之間。在一個實(shí)施例中，單一劃片線808分離鄰近的光伏電池704。相反地，多個劃片標(biāo)記902可位于鄰近的光伏電池704之間。例如，在表示的實(shí)施例中，五個劃片標(biāo)記902位于光伏電池704A、704B之間。替代地，多個劃片線808和/或單一劃片標(biāo)記902可分離鄰近的光伏電池704。圖8和9中示出的劃片線808和劃片標(biāo)記902的數(shù)量被提供作為說明性例子，而非意圖限制這里公開的所有實(shí)施例。能量束900在劃片標(biāo)記902和/或在劃片標(biāo)記902附近增加半導(dǎo)體層716的結(jié)晶度。能量束900可局部地增加半導(dǎo)體層716中的結(jié)晶材料的水平、量、百分比或分?jǐn)?shù)。例如，能量束900可局部地把位于劃片標(biāo)記902下方的半導(dǎo)體層716中的非晶半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)換成多晶材料、微晶材料或原生結(jié)晶材料。能量束900可通過加熱半導(dǎo)體層716并由此使半導(dǎo)體層716中的半導(dǎo)體材料的結(jié)晶度增加來增加半導(dǎo)體層716的結(jié)晶度。半導(dǎo)體層716的結(jié)晶度可在以下的空間中增加:該空間大體上從在半導(dǎo)體層716的露出的上表面904的劃片標(biāo)記902延伸到在半導(dǎo)體層716和位于半導(dǎo)體層716下方的層(諸如，下電極層716)之間的下界面906。能量束900可在大體上從在上表面904的劃片標(biāo)記902延伸到下界面906的空間中引起半導(dǎo)體層716內(nèi)的摻雜物的擴(kuò)散。例如，半導(dǎo)體層716可包括半導(dǎo)體膜的一個或多個NIP或PIN結(jié)或堆疊。在一個實(shí)施例中，能量束900加熱NIP或PIN結(jié)，并引起結(jié)中的η型和/或P型摻雜物擴(kuò)散到結(jié)的本征層或膜中。圖10是根據(jù)一個實(shí)施例的沿圖9中的線10-10獲得的光伏裝置700的剖視圖。如上所述，在劃片線808內(nèi)朝著半導(dǎo)體層716引導(dǎo)的聚焦能量束900 (圖9中示出)增加半導(dǎo)體層716的結(jié)晶度和/或半導(dǎo)體層716內(nèi)的摻雜物的擴(kuò)散。半導(dǎo)體層716內(nèi)的結(jié)晶度和/或摻雜物的擴(kuò)散的增加通常發(fā)生在局部區(qū)域1000中，局部區(qū)域1000沿沉積方向732從在半導(dǎo)體層716的上表面904的劃片標(biāo)記902向下延伸到半導(dǎo)體層716的下界面906。在表示的實(shí)施例中，由于在局部區(qū)域1000中以及在上分離空隙740周圍的半導(dǎo)體層716的增加的熱量，局部區(qū)域1000沿至少寬度方向726稍微比劃片標(biāo)記902、劃片線808和上分離空隙740寬。相反地，局部區(qū)域1000可具有與劃片標(biāo)記902、劃片線808和/或上分離空隙740相同的寬度，或比劃片標(biāo)記902、劃片線808和/或上分離空隙740窄的寬度。與位于局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716的空間相比，局部區(qū)域1000具有更大的量、分?jǐn)?shù)或百分比的結(jié)晶度。例如，局部區(qū)域1000中的多晶材料、微晶材料或原生結(jié)晶材料的量、分?jǐn)?shù)或百分比可以比位于局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716的空間中的相同材料的量、分?jǐn)?shù)或百分比大5%、10%、15%、20%、25%、35%、50%或75%。半導(dǎo)體層716的局部區(qū)域1000內(nèi)的摻雜物的擴(kuò)散可大于位于局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716的空間內(nèi)的摻雜物的擴(kuò)散。例如，半導(dǎo)體層716的局部區(qū)域1000中的NIP和/或PIN結(jié)的本征層中的η型和/或P型摻雜物的量可以是位于局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716的空間中的NIP和/或PIN結(jié)的本征層中的η型和/或ρ型摻雜物的量的10倍、100倍或1000倍或更大的倍數(shù)。通過各種方法可確定局部區(qū)域1000的結(jié)晶度。例如，Raman光譜學(xué)能夠用于獲得局部區(qū)域1000和位于局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716的空間中的非結(jié)晶材料與結(jié)晶材料的相對空間。在一個實(shí)施例中，激光被引導(dǎo)到位于局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716的空間中，并且相同或類似波長的另一激光被引導(dǎo)到局部區(qū)域1000中。激光可具有比聚焦能量束806、900 (圖8和9中示出)少的能量，從而激光不會顯著增加半導(dǎo)體層716或局部區(qū)域1000的結(jié)晶度?；谖挥诰植繀^(qū)域1000的外面以及在局部區(qū)域1000內(nèi)的空間的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，單色激光可被散射。當(dāng)激光被散射時，激光的頻率(和波長)改變。例如，散射的光的頻率能夠移動。測量并分析散射的光的頻率?；谏⑸涞墓獾膹?qiáng)度和/或頻率的移動，可確定位于局部區(qū)域1000外面以及位于局部區(qū)域1000里面的半導(dǎo)體層716的非晶材料和結(jié)晶材料的相對空間?；诜蔷Р牧虾徒Y(jié)晶材料的這些相對空間，可測量半導(dǎo)體層716和局部區(qū)域1000的結(jié)晶分?jǐn)?shù)或百分比。在另一例子中，能夠獲得局部區(qū)域1000的樣本和位于局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716的樣本的一個或多個TEM圖像以確定半導(dǎo)體層716和局部區(qū)域1000的結(jié)晶分?jǐn)?shù)。例如，可獲得正在檢查的半導(dǎo)體層716和局部區(qū)域1000的一個或多個切片，并且可獲得樣本的TEM圖像。針對每個TEM圖像，測量代表結(jié)晶材料的每個TEM圖像中的表面積的百分比。TEM圖像中的結(jié)晶材料的百分比能夠隨后被求平均值以確定半導(dǎo)體層716和局部區(qū)域1000中的結(jié)晶分?jǐn)?shù)或百分比。半導(dǎo)體層716的局部區(qū)域1000內(nèi)的增加的結(jié)晶度和/或摻雜物的擴(kuò)散形成半導(dǎo)體層716中的內(nèi)置旁路二極管102。旁路二極管1002被示意性地顯示在圖10中的半導(dǎo)體層716的局部區(qū)域1000之一中。旁路二極管1002在鄰近的光伏電池704的上電極層718和下電極層714之間延伸，并以電氣方式與鄰近的光伏電池704中的上電極層718和下電極層714耦合。在鄰近的光伏電池704之間沒有內(nèi)置旁路二極管1002的情況下，位于被照射的光伏電池704之間并以電氣方式與被照射的光伏電池704串聯(lián)耦合的遮擋光伏電池704可被由被照射的電池704產(chǎn)生的電勢反向偏置。例如，在圖10中，示意性地表示的旁路二極管1002位于光伏電池704B中。旁路二極管1002在光伏電池704B的下電極層714和上電極層718之間延伸，并與光伏電池704B中的下電極層714和上電極層718耦合。旁路二極管1002提供電流流動的路徑，以便當(dāng)光伏電池704B被反向偏置時繞過光伏電池704B。例如，旁路二極管1002提供電流從鄰近的光伏電池704A流動到另一鄰近的光伏電池704C的路徑，該路徑不延伸穿過光伏電池704B的半導(dǎo)體層716。在操作中，如果光伏電池704B被遮擋而光伏電池704A、704C被照射，則在光伏電池704B上能夠產(chǎn)生反向偏置。例如，光伏電池704B的下電極層714以電氣方式與光伏電池704A的上電極層718耦合，并且光伏電池704B的上電極層718以電氣方式與光伏電池704C的下電極層714耦合。結(jié)果，在光伏電池704A、704C中產(chǎn)生的電流在光伏電池704B的上電極層718和下電極層714之間產(chǎn)生反向偏置電壓。旁路二極管1002具有這樣的擊穿電壓，g卩，當(dāng)旁路二極管1002上的反向偏置超過該擊穿電壓時，旁路二極管1002變得導(dǎo)電并允許反向偏置流過旁路二極管1002。與位于局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716的空間相比，旁路二極管1002允許電流以更低的反向偏置電壓流過局部區(qū)域1000。例如，局部區(qū)域1000中的增加的結(jié)晶度和/或摻雜物的擴(kuò)散提供這樣的路徑:與位于光伏電池704內(nèi)的局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716相比，該路徑在反向偏置下具有更低的電阻特性。在一個例子中，如果旁路二極管1002上的反向偏置超過旁路二極管1002的擊穿電壓，則電流可在光伏電池704B內(nèi)經(jīng)旁路二極管1002從下電極層714流動到上電極層718(反之亦然)。結(jié)果，光伏電池704B允許由被照射的光伏電池704A、704C引起的反向偏置繞過光伏電池704B的半導(dǎo)體層716并在光伏電池704B的上電極層718和下電極層714之間流動。由此能夠保護(hù)光伏電池704B免于燒毀或被反向偏置損壞。此外，因?yàn)檎趽豕夥姵卦究赡茏璧K從裝置提取在光伏裝置中產(chǎn)生的電流，所以當(dāng)一個或多個光伏電池704被遮擋而其它光伏電池704被照射時，旁路二極管1002可允許光伏裝置700繼續(xù)產(chǎn)生電流以便為外部負(fù)載702 (圖7中示出)供電。通過比較在遮擋單個電池704之前和之后的光伏裝置700的電輸出，可確定旁路二極管1002和/或局部區(qū)域1000的存在。例如，光伏裝置700可被照射，并且測量由光伏裝置700產(chǎn)生的電流(稱為“遮擋前電流”)。然后，一個或多個光伏電池704可被遮擋住光，而其余光伏電池704被照射。通過使引線706、708(圖7中示出)以電氣方式彼此耦合，光伏裝置700隨后可被短路。光伏裝置700隨后在預(yù)定時間段(諸如，一個小時)期間暴露于光。以前被遮擋的光伏電池704以及其它以前被照射的光伏電池704被照射,并且再次測量由光伏裝置700產(chǎn)生的電流(稱為“遮擋后電流”)。如果遮擋前電流和遮擋后電流在彼此的預(yù)定閾值(諸如，100毫伏)內(nèi)，則光伏裝置700可包括一個或多個內(nèi)置旁路二極管1002和/或局部區(qū)域1000。相反地，如果遮擋前電流和遮擋后電流不在彼此的預(yù)定閾值內(nèi)，則光伏裝置700可能不包括旁路二極管1002和/或局部區(qū)域1000。替代地，預(yù)定閾值可以是不同的量，諸如10毫伏、1000毫伏等。在另一實(shí)施例中，如果遮擋后電流比遮擋前電流低大約200到1500毫伏，則光伏裝置700可不包括旁路二極管1002和/或局部區(qū)域1000。通過以電氣方式探測光伏電池704，可確定一個或多個光伏電池704中的旁路二極管1002的存在。如果當(dāng)在沒有照射的情況下光伏電池704被反向偏置時光伏電池704表現(xiàn)出可逆的非永久的二極管擊穿，則光伏電池704可包括旁路二極管1002。例如，如果當(dāng)在沒有照射光伏電池704的情況下在光伏電池704的上電極層718和下電極層714上施加大約-5到-8伏特的反向偏置時光伏電池704表現(xiàn)出大于大約每平方厘米10毫安的漏電流，則光伏電池704可包括旁路二極管1002和/或局部區(qū)域1000。在另一實(shí)施例中，通過聚焦能量束806(圖8中示出)可形成半導(dǎo)體層716中的局部區(qū)域1000，聚焦能量束806還用于形成劃片線808。例如，在鄰近的光伏電池704之間的上電極層718中切割劃片線808的聚焦能量束806可以是皮秒激光器，該皮秒激光器朝著光伏裝置700發(fā)射激光的脈沖以提供劃片線808。皮秒激光器脈沖可充分地加熱半導(dǎo)體層716的空間以形成局部區(qū)域1000。局部區(qū)域1000可包括位于劃片線808下方并且位于半導(dǎo)體層716的上表面904和界面906之間的半導(dǎo)體層716的空間。替代于離散的局部區(qū)域1000，類似于劃片線808，通過能量束806形成的局部區(qū)域1000可以是連續(xù)的和/或細(xì)長的。另外的聚焦能量束(諸如，能量束900(圖9中示出))可被引導(dǎo)到半導(dǎo)體層716以進(jìn)一步增加局部區(qū)域1000內(nèi)的結(jié)晶度和/或摻雜物的相互擴(kuò)散。圖11表示根據(jù)一個實(shí)施例的在半導(dǎo)體層716(圖7中示出)暴露于初始聚焦能量束806(圖8中示出)之后形成的旁路二極管1002(圖10中示出)的1-V曲線1100。沿代表在旁路二極管1002上施加的電壓或偏置的水平軸1102和代表流過旁路二極管1002的電流的垂直軸1104顯示1-V曲線1100。1-V曲線1100代表按照在旁路二極管1002上施加的各種電壓或偏置(V)經(jīng)過旁路二極管1002的電流(I)之間的關(guān)系。
在一個實(shí)施例中，1-V曲線1100代表在半導(dǎo)體層716 (圖7中示出)暴露于初始聚焦能量束806(圖8中示出)之后但在使半導(dǎo)體層716暴露于隨后的聚焦能量束900(圖9中示出)之前流過旁路二極管1002(圖10中示出)的電流(I)和由鄰近的光伏電池704 (圖7中示出)在旁路二極管1002上施加的反向偏置(V)之間的關(guān)系。如圖11中所示，1-V曲線1100未顯示旁路二極管1002的反向擊穿電壓。例如，當(dāng)在旁路二極管1002上施加的反向偏置變得越來越負(fù)時，I;曲線1100通常變得更加平坦并與水平軸1102接近于平行關(guān)系。盡管芳路二極管1002可在相對較大的反向偏置(V)具有擊穿電壓,但光伏電池704內(nèi)的旁路二極管1002和/或半導(dǎo)體層716可能在旁路二極管1002到達(dá)擊穿電壓之前燒毀。例如，在旁路二極管1002上的反向偏置可能太大，并引起旁路二極管1002變熱并在到達(dá)擊穿電壓之前燒毀。旁路二極管1002可能具有相對較大的擊穿電壓或者不具有擊穿電壓，因?yàn)榫植繀^(qū)域1000(圖10中示出)中的結(jié)晶度和/或摻雜物相互擴(kuò)散可能太低。結(jié)果，當(dāng)相對較大的反向偏置被施加于旁路二極管1002時，通過初始聚焦能量束900形成的旁路二極管1002可能不能允許電流流過旁路二極管1002以繞過半導(dǎo)體層716。圖12表示根據(jù)一個實(shí)施例的在半導(dǎo)體層716(圖7中示出)暴露于初始聚焦能量束806和隨后的聚焦能量束900 (圖8和9中示出)之后形成的旁路二極管1002 (圖10中示出)的1-V曲線1200。類似于1-V曲線1100(圖11中示出)，沿代表在旁路二極管1002上施加的電壓或偏置的水平軸1202和代表流過旁路二極管1002的電流的垂直軸1204顯示1-V曲線1200。在一個實(shí)施例中，1-V曲線1200代表在半導(dǎo)體層716 (圖7中示出)暴露于初始聚焦能量束806和隨后的聚焦能量束900(圖8和9中示出)之后流過旁路二極管1002(圖10中示出)的電流(I)和由鄰近的光伏電池704 (圖7中示出)在旁路二極管1002上施加的反向偏置(V)之間的關(guān)系。如圖12中所示，1-V曲線1200具有反向擊穿電壓1206。反向擊穿電壓1206代表當(dāng)1-V曲線1200變得更加垂直時在旁路二極管1002上施加的反向偏置。例如，對于反向偏置(V)的相對較小的增加，流過旁路二極管1002的電流(I)增加相對較大的量。當(dāng)在旁路二極管1002上的反向偏置(V)變得更加負(fù)時，能夠流過旁路二極管1002的電流(I)能夠顯著增加并繞過包括旁路二極管1002的半導(dǎo)體層716。在使半導(dǎo)體層716暴露于初始能量束806和隨后的能量束900之后，旁路二極管1002可具有更小的擊穿電壓1206，當(dāng)更小的反向偏置被施加于旁路二極管1002時，該擊穿電壓1206允許電流流過旁路二極管1002以繞過半導(dǎo)體層716。例如，與位于局部區(qū)域1000的外面的半導(dǎo)體層716的空間相比，包括旁路二極管1002的局部區(qū)域1000可具有更小的擊穿電壓1206。圖13是用于制造根據(jù)一個實(shí)施例的光伏裝置的處理1300的流程圖。處理1300可用于提供光伏裝置100、500或700(圖1、5和7中示出)中的一個或多個。在1302，提供襯底。例如，可提供襯底，諸如襯底102(圖1中示出)、襯底512 (圖5中示出)和/或襯底712 (圖7中示出)。在1304，在襯底上方沉積模板層。例如，模板層134(圖1中示出)可沉積在襯底102、512、712(圖1、5和7中示出)上。替代地，不提供模板層。在1306，在模板層或襯底上方沉積下電極層。例如，下電極層132、514或714(圖1、5和7中示出)可直接沉積在模板層134(圖1中示出)上，直接沉積在襯底102、512或712 (圖1、5和7中示出)上，或者沉積在沉積在模板層134或襯底102、512、712上的某一其它層或膜上。在1308，下電極層的多個部分被去除。例如，可在下電極層132、514或714(圖
1、5和7中示出)中切割劃片線，諸如劃片線808(圖8中示出)。劃片線把下電極層132、514、714分成分離的部分，每個部分位于不同的光伏裝置100、504、704(圖1、5和7中示出)中。在一個實(shí)施例中，通過使下電極層132、514、714暴露于聚焦能量束(諸如，來自能源802(圖8中示出)的聚焦能量束806 (圖8中示出))，去除下電極層132、514、714的多個部分。替代地，使用不同的處理(諸如，化學(xué)蝕刻)可去除多個部分。在1310，在下電極層上方沉積半導(dǎo)體層。例如，一個或多個半導(dǎo)體層或膜可沉積在下電極層132、514、714(圖1、5和7中示出)上方以形成半導(dǎo)體層堆疊108或516(圖1和5中示出)，或形成半導(dǎo)體層716(圖7中示出)。如上所述，沉積在下電極層132、514、714上方的半導(dǎo)體層可包括堆疊在彼此上方或堆疊在彼此上(諸如，按照上述級聯(lián)布置堆疊)的一個或多個NIP或PIN結(jié)。在1312，半導(dǎo)體層的多個部分被去除。例如，可在半導(dǎo)體層堆疊108或516 (圖1和5中示出)中切割劃片線，諸如劃片線808(圖8中示出)。劃片線把半導(dǎo)體層堆疊108、516或半導(dǎo)體層716分成分離的部分，每個部分位于不同的光伏裝置100、504、704(圖1、5和7中示出)中。在一個實(shí)施例中，通過使半導(dǎo)體層堆疊108、516或半導(dǎo)體層716暴露于聚焦能量束(諸如，來自能源802 (圖8中示出)的聚焦能量束806 (圖8中示出))，去除半導(dǎo)體層堆疊108、516或半導(dǎo)體層716的多個部分。替代地，可使用不同的處理(諸如，化學(xué)蝕刻)去除多個部分。在1314，在半導(dǎo)體層上方沉積上電極層。例如，上電極層130、518或718(圖1、5和7中示出)可沉積在在1312沉積的半導(dǎo)體層上方。在1316，上電極層的多個部分被去除。例如，可在上電極層130、518或718(圖1、5和7中示出)中切割劃片線，諸如劃片線808(圖8中示出)。劃片線把上電極層130、518或718分成分離的部分，每個部分位于不同的光伏裝置100、504、704(圖1、5和7中示出)中。在一個實(shí)施例中，通過使上電極層130、518或718暴露于聚焦能量束(諸如，來自能源802(圖8中示出)的聚焦能量束806 (圖8中示出))，去除上電極層130、518或718的多個部分。替代地，可使用不同的處理(諸如，化學(xué)蝕刻)去除多個部分。在1318，增加在1310沉積的半導(dǎo)體層內(nèi)的結(jié)晶度和/或摻雜物的相互擴(kuò)散?？稍陔x散的區(qū)域(諸如，半導(dǎo)體層堆疊108或516(圖1和5中示出)或半導(dǎo)體層716(圖7中示出)的局部區(qū)域1000(圖10中示出))中增加結(jié)晶度和/或摻雜物的相互擴(kuò)散。在一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體層堆疊108或516或半導(dǎo)體層716中的結(jié)晶度和/或摻雜物的相互擴(kuò)散形成內(nèi)置旁路二極管，諸如旁路二極管1002(圖10中示出)。在1320，導(dǎo)電引線被以電氣方式接合到光伏裝置中的最外面的光伏電池。例如，引線506、508和/或引線706、708(圖5和7中示出)可以以電氣方式沿光伏裝置500或700(圖5和7中示出)的兩側(cè)728、730與最外面的光伏電池504、704(圖5和7中示出)耦合。引線506、508之一或引線706、708之一能夠與最外面的光伏電池504、704之一的上電極層518、718(圖5和7中示出)接合，而引線506、508中的另一個或引線706、708中的另一個接合到下電極層514、714(圖5和7中示出)。在1322，粘合層沉積在上電極層上方。例如，粘合層136、520或720(圖1、5和7中示出)可沉積在上電極層130、514或714(圖1、5和7中示出)上方。在1324，覆蓋層被固定到粘合層。例如，覆蓋層104、522或722(圖1、5和7中示出)可接合到粘合層136、520或720 (圖1、5和7中示出)。覆蓋層可以是透光的以允許入射光進(jìn)入到光伏裝置100、500、700(圖1、5和7中示出)中。在1326，接線盒被安裝到該裝置。例如，構(gòu)造為傳送來自光伏裝置100、500、700(圖1、5和7中示出)的電勢和/或電流的接線盒可接合到光伏裝置100、500、700，并以電氣方式與引線506、508和/或引線706、708(圖5和7中示出)耦合。接線盒可構(gòu)造為容納連接器或線纜或者與連接器或線纜匹配，所述連接器或線纜把由光伏裝置100、500、700產(chǎn)生的電流引導(dǎo)到外部負(fù)載542、702(圖5和7中示出)。在一個實(shí)施例中，一種光伏裝置包括:襯底；下電極層和上電極層，布置在襯底上方；和半導(dǎo)體層，布置在下電極層和上電極層之間，半導(dǎo)體層吸收入射光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子，其中半導(dǎo)體層包括內(nèi)置旁路二極管，該內(nèi)置旁路二極管在下電極層和上電極層之間延伸并與下電極層和上電極層耦合，當(dāng)在下電極層和上電極層之間施加反向偏置時，旁路二極管允許電流流過旁路二極管。在另一方面，旁路二極管從半導(dǎo)體層的上表面延伸到半導(dǎo)體層的相對界面。在另一方面，旁路二極管布置在上電極層和下電極層之間的半導(dǎo)體層內(nèi)。在另一方面，半導(dǎo)體層的包括旁路二極管的局部區(qū)域具有比半導(dǎo)體層的位于該局部區(qū)域的外面的空間大的結(jié)晶度。在另一方面，旁路二極管具有比半導(dǎo)體層的其它空間小的擊穿電壓。在另一方面，旁路二極管從下電極層沿光被接收到半導(dǎo)體層中的方向延伸穿過半導(dǎo)體層到劃片線，所述劃片線位于半導(dǎo)體層上方并把上電極層分成多個部分。在另一方面，旁路二極管允許電流流過旁路二極管而非流過半導(dǎo)體層。在另一實(shí)施例中，一種用于制造光伏裝置的方法包括:把下電極層沉積在襯底上方，把半導(dǎo)體層沉積在下電極層上方，并且把上電極層沉積在半導(dǎo)體層上方，半導(dǎo)體層構(gòu)造為吸收入射光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子；以及增加下電極層和上電極層之間的半導(dǎo)體層中的結(jié)晶度或摻雜物的擴(kuò)散中的至少一種以形成內(nèi)置旁路二極管，該旁路二極管構(gòu)造為當(dāng)在下電極層和上電極層之間施加反向偏置時允許電流流過旁路二極管。在另一方面，該增加操作包括:使半導(dǎo)體層暴露于聚焦能量束。在另一方面，該增加操作包括:使半導(dǎo)體層暴露于聚焦能量束，該聚焦能量束還把上電極層分成多個分尚的部分。在另一方面，該增加操作包括:在上電極層中形成劃片線，并把聚焦能量束引導(dǎo)到劃片線內(nèi)的半導(dǎo)體層中。在另一方面，劃片線形成為把上電極層分成多個部分的細(xì)長線，并且聚焦能量束被引導(dǎo)到半導(dǎo)體層上彼此分隔開的分離的劃片標(biāo)記。在另一方面，該增加操作包括:使半導(dǎo)體層暴露于多個激光。在另一方面，該增加操作包括:使半導(dǎo)體層暴露于初始聚焦能量束，以及使半導(dǎo)體層暴露于隨后的聚焦能量束，所述初始聚焦能量束增加半導(dǎo)體層的局部區(qū)域中的結(jié)晶度或摻雜物的擴(kuò)散中的至少一種，所述隨后的聚焦能量束進(jìn)一步增加該局部區(qū)域中的結(jié)晶度或摻雜物的擴(kuò)散中的至少一種。
在另一方面，該增加操作包括:通過使半導(dǎo)體層暴露于第一聚焦能量束在半導(dǎo)體層中形成旁路二極管，并且通過使半導(dǎo)體層暴露于第二聚焦能量束降低旁路二極管的反向擊穿電壓。在另一實(shí)施例中，一種光伏裝置包括襯底和多個以電氣方式耦合的光伏電池，所述光伏電池沿入射光被光伏電池接收的方向布置在襯底上方，光伏電池基于由光伏電池接收的光產(chǎn)生電流，每個光伏電池包括:下電極層和上電極層，布置在襯底上方；和半導(dǎo)體層，布置在下電極層和上電極層之間，半導(dǎo)體層吸收光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子，其中至少一個光伏電池的半導(dǎo)體層包括內(nèi)置旁路二極管，該內(nèi)置旁路二極管在至少一個光伏電池的下電極層和上電極層之間延伸并與下電極層和上電極層耦合，當(dāng)所述至少一個光伏電池被反向偏置時，旁路二極管允許電流通過旁路二極管在鄰近的光伏電池之間流動。在另一方面，旁路二極管布置在所述至少一個光伏電池的在上電極層和下電極層之間的半導(dǎo)體層內(nèi)。在另一方面，所述至少一個光伏電池的半導(dǎo)體層的包括旁路二極管的局部區(qū)域具有比位于該局部區(qū)域的外面的半導(dǎo)體層的區(qū)域大的結(jié)晶度。在另一方面，光伏電池的上電極層被劃片線分割，旁路二極管從劃片線延伸到所述至少一個光伏電池中的半導(dǎo)體層的下電極層。在另一方面，旁路二極管允許電流流過旁路二極管而非流過所述至少一個光伏電池的半導(dǎo)體層。應(yīng)該明白，以上描述是示意性的而非限制性的。例如，上述的實(shí)施例(和/或它的方面)可以用于進(jìn)行彼此組合。此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變動以適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)的特定情況或材料。本文所述的材料的尺寸、類型、各種部件的方向以及各種部件的數(shù)目和位置意圖定義某些實(shí)施例的參數(shù)并且絕非進(jìn)行限制并且僅僅是實(shí)例實(shí)施例。當(dāng)回顧以上描述時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將`清楚權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的許多其它實(shí)施例和變型。因此，應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求及其等同物的全范圍確定本發(fā)明的范圍。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“在其中”用作對應(yīng)術(shù)語“包含”和“其中”的普通英文等同物。此外，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等等僅僅用作標(biāo)記，并非意圖對它們的對象施加數(shù)字要求。另外，下面權(quán)利要求的限制沒有按照裝置加功能形式進(jìn)行書寫并且并非基于35U.S.C.ξ 112第六段進(jìn)行解釋，除非以及直到這些權(quán)利要求限定清楚地使用在功能描述后的短語“……的裝置”，而缺乏進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種光伏裝置，包括: 襯底； 下電極層和上電極層，布置在襯底上方；和 半導(dǎo)體層，布置在下電極層和上電極層之間，半導(dǎo)體層吸收入射光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子，其中半導(dǎo)體層包括內(nèi)置旁路二極管，該內(nèi)置旁路二極管在下電極層和上電極層之間延伸并與下電極層和上電極層耦合，當(dāng)在下電極層和上電極層之間施加反向偏置時，旁路二極管允許電流流過旁路二極管。
2.如權(quán)利要求1所述的光伏裝置，其中所述旁路二極管從半導(dǎo)體層的上表面延伸到半導(dǎo)體層的相對界面。
3.如權(quán)利要求1所述的光伏裝置，其中所述旁路二極管布置在上電極層和下電極層之間的半導(dǎo)體層內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所 述的光伏裝置，其中半導(dǎo)體層的包括旁路二極管的局部區(qū)域具有比半導(dǎo)體層的位于該局部區(qū)域的外面的空間大的結(jié)晶度。
5.如權(quán)利要求1所述的光伏裝置，其中所述旁路二極管具有比半導(dǎo)體層的其它空間小的擊穿電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的光伏裝置，其中所述旁路二極管從下電極層沿光被接收到半導(dǎo)體層中的方向延伸穿過半導(dǎo)體層到劃片線，所述劃片線位于半導(dǎo)體層上方并把上電極層分成多個部分。
7.如權(quán)利要求1所述的光伏裝置，其中所述旁路二極管允許電流流過旁路二極管而非流過半導(dǎo)體層。
8.一種用于制造光伏裝置的方法，該方法包括: 把下電極層沉積在襯底上方，把半導(dǎo)體層沉積在下電極層上方，并且把上電極層沉積在半導(dǎo)體層上方，半導(dǎo)體層構(gòu)造為吸收入射光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子；以及 增加下電極層和上電極層之間的半導(dǎo)體層中的結(jié)晶度或摻雜物的擴(kuò)散中的至少一種以形成內(nèi)置旁路二極管，該旁路二極管構(gòu)造為當(dāng)在下電極層和上電極層之間施加反向偏置時允許電流流過旁路二極管。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中增加操作包括:使半導(dǎo)體層暴露于聚焦能量束。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中增加操作包括:使半導(dǎo)體層暴露于聚焦能量束，該聚焦能量束還把上電極層分成多個分離的部分。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中增加操作包括:在上電極層中形成劃片線，并把聚焦能量束引導(dǎo)到劃片線內(nèi)的半導(dǎo)體層中。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述劃片線形成為把上電極層分成多個部分的細(xì)長線，并且聚焦能量束被引導(dǎo)到半導(dǎo)體層上彼此分隔開的分離的劃片標(biāo)記。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中增加操作包括:使半導(dǎo)體層暴露于多種激光。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中增加操作包括:使半導(dǎo)體層暴露于初始聚焦能量束，以及使半導(dǎo)體層暴露于隨后的聚焦能量束，所述初始聚焦能量束增加半導(dǎo)體層的局部區(qū)域中的結(jié)晶度或摻雜物的擴(kuò)散中的至少一種，所述隨后的聚焦能量束進(jìn)一步增加該局部區(qū)域中的結(jié)晶度或摻雜物的擴(kuò)散中的至少一種。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其中增加操作包括:通過使半導(dǎo)體層暴露于第一聚焦能量束在半導(dǎo)體層中形成旁路二極管，并且通過使半導(dǎo)體層暴露于第二聚焦能量束降低旁路二極管的反向擊穿電壓。
16.一種光伏裝置，包括: 襯底；和 多個以電氣方式耦合的光伏電池，沿入射光被光伏電池接收的方向布置在襯底上方，光伏電池基于由光伏電池接收的光產(chǎn)生電流,每個光伏電池包括: 下電極層和上電極層，布置在襯底上方；和 半導(dǎo)體層，布置在下電極層和上電極層之間，半導(dǎo)體層吸收 光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子， 其中至少一個光伏電池的半導(dǎo)體層包括內(nèi)置旁路二極管，該內(nèi)置旁路二極管在至少一個光伏電池的下電極層和上電極層之間延伸并與該至少一個光伏電池的下電極層和上電極層耦合，當(dāng)所述至少一個光伏電池被反向偏置時，旁路二極管允許電流通過旁路二極管在鄰近的光伏電池之間流動。
17.如權(quán)利要求16所述的光伏裝置，其中所述旁路二極管布置在所述至少一個光伏電池的在上電極層和下電極層之間的半導(dǎo)體層內(nèi)。
18.如權(quán)利要求16所述 的光伏裝置，其中所述至少一個光伏電池的半導(dǎo)體層的包括旁路二極管的局部區(qū)域具有比位于該局部區(qū)域的外面的半導(dǎo)體層的區(qū)域大的結(jié)晶度。
19.如權(quán)利要求16所述的光伏裝置，其中所述光伏電池的上電極層被劃片線分割，旁路二極管從劃片線延伸到所述至少一個光伏電池中的半導(dǎo)體層的下電極層。
20.如權(quán)利要求16所述的光伏裝置，其中所述旁路二極管允許電流流過旁路二極管而非流過所述至少一個光伏電池的半導(dǎo)體層。
全文摘要
一種光伏裝置包括襯底；下電極層和上電極層，布置在襯底上方；和半導(dǎo)體層，布置在下電極層和上電極層之間，半導(dǎo)體層吸收入射光以從半導(dǎo)體層激發(fā)電子，其中半導(dǎo)體層包括內(nèi)置旁路二極管，內(nèi)置旁路二極管在下電極層和上電極層之間延伸并與下電極層和上電極層耦合，當(dāng)在下電極層和上電極層上施加反向偏置時，旁路二極管允許電流流過旁路二極管。
文檔編號H01L31/18GK103155173SQ201180049073
公開日2013年6月12日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者K·考克力, G·哈森, J·斯特芬斯 申請人:薄膜硅公司