CN101128941A - 具有复合导电基底的光电子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光电子装置模块、阵列光电子装置模块和光电子装置模块的制造方法。该装置模块使用起始基底制成，该起始基底具有夹在由挠性块体导体制成的底部电极和导电底板之间的绝缘层。活性层位于底部电极和透明导电层之间。透明导电层和底板之间的一个或多个电接触件形成为穿过透明导电层、活性层、挠性块体导体和绝缘层。电接触件与活性层、底部电极和绝缘层电隔离。

Description

具有复合导电基底的光电子结构
技术领域
本发明涉及光电子装置，更具体而言，涉及例如太阳能电池的光电子装置的批量制造。
背景技术
光电子装置能够将辐射能转换成电能，或反过来。这些装置通常包括夹在两个电极之间的活性层，这两个电极有时候被称为前电极和后电极，其中至少一个电极通常是透明的。该活性层通常包括一种或多种半导体材料。在发光装置例如发光二极管(LED)中，施加到两个电极之间的电压会导致电流流过该活性层。该电流导致该活性层发光。在光致电压装置例如太阳能电池中，该活性层从光吸收能量，然后将该能量转换成电能，该电能表现为两个电极之间的电压和/或电流。大规模这样的太阳能电池的阵列具有取代依靠矿物燃料的燃烧的传统发电厂的潜力。然而，为了让太阳能电池成为对传统发电的具有成本效率的取代方式，每瓦特发电量的成本必须比当前电网费用有竞争力。当前来看，要实现该目标还存在大量技术挑战。
大多数传统太阳能电池依靠硅基半导体。在典型的硅基太阳能电池中，在p型硅层上沉积n型硅层(有时候被称为发射极层)。邻近p型层和n型层之间的结吸收的辐射产生电子和空穴。电子被接触n型层的电极收集，而空穴被接触p型层的电极收集。由于光线必须到达该结，所以至少一个电极必须至少部分透明。许多当前的太阳能电池设计采用例如氧化铟锡(ITO)的透明导电氧化物(TCO)作为透明电极。
与现有太阳能制造技术中的另一个问题是，单个光电子装置仅能够产生比较小的电压。因此，通常需要将若干个装置串联电连接以获得较高电压，从而可以利用与高压、低电流操作(例如，利用比较高的电压经电路的功率传输，它减小在利用比较高的电流经电路进行功率传输期间会发生的电阻性损耗)相关联的有效性。
之前已经开发出若干种设计来将太阳能电池互连成模块。例如，早期光致电压模块制造者试图采用“叠瓦式排列(shingline)”方案来互连太阳能电池，其中一个电池的底部放置在下一个电池的顶缘，这类似于在房顶上摆放瓦。不幸的是，焊料和硅晶片材料不兼容。硅和焊料之间不同的热膨胀系数和晶片的刚度导致焊料接点随温度循环而过早损坏。
串联互连光电子装置的另一个问题源自与透明电极中采用的TCO关联的高电阻率。该高电阻率限制了串联连接的单个电池的尺寸。为了承载从一个电池到下一个电池的电流，透明电极通常会增补形成在TCO层上的总线和指状件(finger)的导电格栅(grid)。然而，该指状件和总线产生遮蔽，从而减小电池的总体效率。为了减小因电阻和遮蔽导致的效率损耗，电池必须相对小。因此，必须将大量小电池连接在一起，这需要在电池之间设置大量互连和更大空间。制造大量小电池的阵列相对较难且昂贵。而且，利用挠性太阳能模块，叠瓦式排列也不可取，因为大量瓦的互连相对较复杂、耗时且耗劳力，因此在模块安装过程中会增加成本。
为了克服该缺陷，已利用电隔离导电接触件开发光电子装置，其中该电隔离导电接触件按照以下线路经过电池：从透明“前”电极、经活性层和“后”电极、到位于后电极下面的电隔离电极。美国专利3,903,427公开了一种在硅基太阳能电池中使用这种接触件的示例。虽然该技术没有减小电阻性损耗以及能够改进太阳能电池装置的总体效率，但是硅基太阳能电池的成本依然偏高，这是因为在制造电池时采用真空处理技术，以及采用厚的单晶体硅晶片的成本偏高。
这导致太阳能电池研究者和制造者开发不同类型的太阳能电池，以使得和传统的硅基太阳能电池相比，可以以更加低廉的成本和更大的规模制造太阳能电池。这种太阳能电池的示例包括：具有包括硅(例如，用于无定形、微晶体或多晶体硅电池)、有机低聚物或聚合物(用于有机太阳能电池)、双分子层或穿插层(interpenetrating)或无机和有机材料(用于混合有机/无机太阳能电池)、液体或凝胶基电解质中的染色敏化氧化钛纳米颗粒(用于Graetzel电池)、铜铟镓硒(用于CIG太阳能电池)的活性吸收剂层的电池；其活性层包括CdSe、CdTe及上述的组合物的电池，其中活性材料以包括但是不限于下述形式的若干形式的任一形式存在：块体(bulk)材料、微颗粒、纳米颗粒或量子点。许多这些类型的电池能够构造在挠性基底(例如，不锈钢箔片)上。虽然能够在非真空环境中制造这些类型的活性层，但是电池内和电池间电连接通常需要真空沉积一个或多个金属导电层。
例如，图6A示出现有技术太阳能电池阵列600的一部分。该阵列600构造在挠性绝缘基底602上。穿过基底602形成串联互连孔604，以及例如通过溅射工艺，在基底的前表面和孔的侧壁上沉积底部电极层606。然后在选定位置穿过底部电极和基底形成集电孔608，接着在底部电极606的上方以及串联互连孔604和集电孔608的侧壁沉积一个或多个半导体层610。然后利用覆盖串联互连孔604的遮蔽掩模沉积透明导体层612。然后在基底602的后侧上沉积第二金属层614，从而经集电孔与透明导体层612电接触，并经串联互连孔在电池之间提供串联互连。在该前侧和后侧上的激光划片616、618将整体装置分离成各个电池。
图6B示出另一种现有技术阵列620，它是阵列600的变型。阵列620也构造在挠性绝缘基底622上。穿过基底622形成串联互连孔624，以及例如通过溅射工艺，在基底622的前后表面和孔624的侧壁上沉积底部电极层626。然后在选定位置穿过底部电极和基底形成集电孔628，接着在前侧的底部电极626的上方以及串联互连孔624和集电孔628和侧壁的上沉积一个或多个半导体层630和透明导电层632。然后利用覆盖除集电孔628之外的其它所有部分的遮蔽掩模，在基底622的后侧上沉积第二金属层634，从而与透明导体层632电接触。在该前侧和后侧上的激光划片636、638将整体装置分离成各个电池。
如图6A-6B所示制造太阳能电池阵列具有两个重大缺陷。首先，通过溅射工艺沉积金属层，而溅射工艺属于真空技术。在大规模滚动式(roll-to-roll)制造环境下，实施真空技术相对较慢、困难且昂贵。第二，制造过程产生整体阵列，并且不可能为了产量(yield)对各个电池进行分类。这意味着，仅仅很少的坏电池能够损坏该阵列，因此增加成本。此外，制造过程对于孔的形态和尺寸非常敏感。由于从前到后的导电沿孔的侧壁进行，即使将孔做大也不能增加足够的导电率。因此，存在窄的瓶颈(process window)，它能够增加制造成本并减小有用装置的产量。而且，虽然对于无定形硅半导体层采用真空沉积符合实际，但是对于基于例如铜、铟、镓和硒或硫的组合物的高效太阳能电池(有时候也称为“CIGS电池”)而言是不符合实际的。为了沉积CIGS层，必须按照精确控制的比率来沉积三种或四种元素。这就极难利用真空沉积过程来实现。
因此，在本领域中需要一种克服上述缺陷的光电子装置结构以及用于制造这种电池的对应方法。
附图说明
通过结合附图考察下面的具体实施方式部分，能够容易地理解本发明的讲述内容，其中：
图1A是根据本发明的实施例的光电子装置的阵列的一部分的垂直截面示意图；
图1B是图1A的阵列的平面示意图；
图1C-1E是用于图解图1A-1B所示类型的光电子装置的替换轨迹图形的平面示意图；
图2是用于说明根据本发明的实施例的光电子装置阵列的制造过程的一系列示意图；
图3是用于说明根据本发明的替换实施例的光电子装置阵列的制造过程的分解示意图；
图4A是用于说明根据本发明的另一个替换实施例的光电子装置阵列的制造过程的分解示意图；
图4B是示出图4A的阵列的一部分的截面示意图；
图5A-5I是用于说明根据本发明的实施例的电接触件的形成过程的截面示意图；
图6A是根据现有技术的太阳能电池阵列的一部分的截面示意图；
图6B是根据现有技术的替换太阳能电池阵列的一部分的截面示意图。
具体实施方式
虽然为了便于清楚说明而在下面的具体描述中包含了许多具体细节，但是本领域技术人员将会理解，对于下面这些细节的许多变型和改变都落入本发明的范围内。因此，下述本发明的示例性实施例是在不破坏本发明的通用性也不对本发明施加任何限制的情况下陈述的。
图1A-1B示出根据本发明的实施例的光电子装置的阵列100。在一些实施例中，可以考虑在光电子装置阵列100中进行串联互连。阵列100包括第一装置模块101和第二装置模块111。这些装置模块101、111可以是光致电压装置，例如太阳能电池，或者发光装置，例如发光二极管。在优选实施例中，装置模块101、111是太阳能电池。第一和第二装置模块101、111连接到绝缘载体基底103，绝缘载体基底103可以由例如大约50微米厚的塑料材料制成，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。该载体基底103可以进而连接到更厚的结构隔板105，以便于将阵列100安装到例如屋顶的户外位置，结构隔板105例如由热塑性聚烯烃(TPO)或三元乙丙橡胶(EPDM)之类的聚合屋顶隔板材料制成。
可以从包含层叠在一起的若干层的较长片上截取大约4英寸长12英寸宽的装置模块101、111。每个装置模块101、111通常包括接触到底部电极104、114的装置层102、112和位于底部电极104、114和导电底板108、118之间的绝缘层106、116。应当理解的是，在本发明的一些实施例中，底板108、118可以描述为后侧顶部电极108、118。底部电极104、114；绝缘层106、116和底板108、118构成基底S1、S2，装置层102、112形成在基底S1、S2上。
与通过在绝缘基底上沉积薄金属层来形成基底的现有技术的电池不同，本发明的实施例采用基于挠性块体导电材料比如箔片的基底S1、S2。虽然例如箔片的块体材料厚于现有技术的真空沉积金属层，但是它们更加廉价，更容易获得并且更易于加工。优选地，至少底部电极104、114由金属箔片例如铝箔片制成。此外，可以采用铜、不锈钢、钛、钼或其它合适的金属箔片。作为示例，底部电极104、114和底板108、118可以由大约1微米至大约200微米厚的铝箔片制成，优选为大约25微米至大约100微米厚；绝缘层106、116可以由大约1微米至大约200微米厚的塑料箔片材料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，优选为大约10微米至大约50微米厚。在一个实施例中，除了其它以外，底部电极104、114；绝缘层106、116和底板108、118层叠在一起，形成起始基底S1、S2。虽然底部电极104、114和底板108、118都可以使用箔片制作，但是还可以采用绝缘层106、116的背面上的网栅作为底板。利用导电墨水或涂料可以将这种格栅印制到绝缘层106、116的背面上。其中，合适的导电墨水或涂料的一个示例是Dow CorningPI-2000高导电银墨水，它可从密歇根州米德兰市(midland michigan)的Dow Corning公司获得。Dow Corning是密歇根州米德兰市的Dow Corning公司的注册商标。而且，通过阳极氧化用作底部电极104、114和/或底板108、118的箔片的表面，或者通过本领域公知的喷涂、涂层或印刷技术涂敷绝缘涂层，来形成绝缘层106、116。
装置层102、112通常包括设置在透明导电层109和底部电极104之间的活性层107。作为示例，装置层102、112可以是大约2微米厚。至少第一装置101包括透明导电层109和底板108之间的一个或多个电接触件120。电接触件120形成为穿过透明导电层109、活性层107、底部电极104和绝缘层106。电接触件120提供透明导电层109和底板108之间的导电路径。电接触件120与活性层107、底部电极104和绝缘层106电隔离。
接触件120均可以包括穿过活性层107、透明导电层109、底部电极104和绝缘层106的通孔。每个通孔的直径可以是大约0.1毫米至大约1.5毫米，优选为0.5毫米至大约1毫米。通过冲孔或钻孔，例如通过机械、激光或电子束钻孔，或者通过这些工艺的组合，来形成上述通孔。绝缘材料122涂敷到通孔的侧壁，从而通过绝缘材料122形成到底板108的通道。绝缘材料122的厚度可以为大约1微米至大约200微米，优选为大约10微米至大约200微米。
绝缘材料122应当优选为至少10微米厚，以确保完全覆盖它后面暴露的导电表面。可以通过多种印刷工艺，包括例如经环形喷嘴进行喷墨印刷或散布，来形成绝缘材料122。由导电材料制成的插塞124至少部分填充该通道，并在透明导电层109和底板108之间形成电接触。可以类似地印刷该导电材料。合适的材料和方法例如是焊料喷墨印刷(被称为“焊料喷射(solderjet)”，它由德克萨斯州普莱诺市(Plano，Texas)的Microfab公司制造，该公司售卖用于该目的的设备)。如果时间允许随后进行溶剂去除和固化，则还可以采用本领域公知用于电子封装的导电粘接材料的印刷。插塞124可以具有大约5微米至大约500微米的直径，优选为大约25微米至大约100微米之间。
作为非限制性示例，在其它实施例中，装置层102、112可以为大约2微米厚，底部电极104、114可以由大约100微米厚的铝箔片制成；绝缘层106、116可以由塑料材料制成，例如大约25微米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；以及后侧顶部电极108、118可以由大约25微米厚的铝箔片形成。装置层102、112可以包括设置在透明导电层109和底部电极104之间的活性层107。在该实施例中，至少第一装置101包括透明导电层109和后侧顶部电极108之间的一个或多个电接触件120。电接触件120形成为穿过透明导电层109、活性层107、底部电极104和绝缘层106。电接触件120提供透明导电层109和后侧顶部电极108之间的导电路径。电接触件120与活性层107、底部电极104和绝缘层106电隔离。
可以通过利用其它界面形成工艺例如超声波焊接来协助形成导电插塞124和基底108之间的良好接触。一种有用的工艺示例是形成金柱块(stud bump)，例如在2003年10月1日的“SemiconductorInternational(半导体国际)”中由作者J.Jay Wimer发表的“3-D ChipScale with Lead-Free Process(具有无铅过程的3D芯片刻度)”中得以描述，通过引用将该文章并入这里。可以在该柱块的顶部印刷普通焊料或导电墨水或粘接剂。
在形成通孔的过程中，避免顶部电极109和底部电极104之间的短接是重要的。因此，通过激光烧蚀靠近通孔唇缘(lip)的少量材料，即数微米深和数微米宽，可以有利地补充例如钻孔或冲孔的机械切除工艺。此外，可以采用化学蚀刻工艺来去除直径比通孔略大的透明导体。可以例如通过利用喷墨印刷或刻版印花在合适位置印刷蚀刻剂滴，来定位蚀刻。
避免短路的另一种方法是，在沉积透明导电层109之前，在活性层107的顶部沉积绝缘材料的薄层。该绝缘层优选为几微米厚，可以是1至100微米的范围。由于它仅在形成通孔的区域上(以及略微超过通孔边界的区域)进行沉积，因此它的出现不会干扰光电子装置的运行。在本发明的一些实施例中，该层可以类似于2004年3月25日提交的、授予Karl Pichler的美国专利申请序号No.10/810,072中所述的结构，通过引用将该美国专利并入这里。当通过该结构钻出或冲孔出孔时，在透明导电层109和底部电极104之间存在绝缘层，与这些层以及机械切除工艺的精度相比，该绝缘层相对较厚，因此不会出现短路。
用于该层的材料可以是任何方便的绝缘体，优选为能够数字(例如喷墨)印刷的绝缘体。热塑性聚合物例如尼龙PA6(熔点(m.p.)223摄氏度)、乙缩醛(m.p.165摄氏度)、PBT(结构类似于PET，只是用丁基替代了乙基)(m.p.217摄氏度)、以及聚丙烯(m.p.165摄氏度)都是这些绝缘体的示例，但是上述示例均不是可用材料的穷举列表。这些材料还可以用于绝缘层122。虽然喷墨印刷是形成绝缘体岛的理想方法，但是印刷或沉积的其它方法(包括传统光刻法)也落入本发明的范围内。
在形成通孔的过程中，在至少两个初始隔离部件中构造光电子装置是有用的，其中一个初始隔离部件由绝缘层106、底部电极104和它上方的层102构成，而第二个初始隔离部件由底板108构成。在通过复合结构106/104/102形成通孔之后且填充通孔之前，将这两个部件层叠在一起。在形成该叠层和通孔之后，将底板108层叠到该复合物，以及如上所述填充通孔。
虽然喷射印刷焊料或导电粘接剂包括用于形成导电通孔插塞124的有用材料，但是也可以通过机械装置来形成该插塞。因此，例如，合适直径的导线可以设置在该通孔中，被迫接触到底板108，以及在期望高度切除，从而形成插塞124，这类似于形成金柱块。备选地，可以通过机器人臂将该尺寸的预形成销插入到该孔中。这种销或导线可以被固定就位，并通过在设置销之前印刷非常薄的导电粘接剂层，以辅助或确保它们到基底的电连接。通过这种方式，消除了导电粘接剂的厚插塞的干燥时间长的问题。该销上面可以设置有略微冲孔到底板108中的端梢或锯齿，这进一步有助于接触。这种销可以设置有已经存在的绝缘，如同绝缘导线或涂层导线那样(例如，通过蒸气沉积或氧化)。在涂敷绝缘材料之前，可以将它们设置在通孔中，从而更易于导入该材料。
如果该销由适当硬度的金属制成，且具有略微锥形的端梢，则它可以用于在冲孔步骤中形成通孔。替代采用冲孔或钻孔工艺，将该销插入到复合物106/104/102中，插入深度为使得该端梢刚好穿透底部；然后，当基底108层叠到该复合物时，该端梢略微穿过其中，以及形成良好接触。例如通过引导通过销刚好适配的管道的机械压力或空气压力，这些销可以插入到未冲孔基底中。
在与导电材料124电接触的透明导电层109上，设置例如由铝、镍或银制成的一个或多个导电轨迹126。如图1B所示，轨迹126互连多个接触件120，从而减小总的薄层电阻。作为示例，接触件120彼此之间的间距大约为1厘米，其中轨迹126将每个接触件与最靠近的接触件连接，或者在某些情况下与其周围的透明导体连接。优选地，选择轨迹126的数量、宽度和间距，以使得接触件120和轨迹126覆盖小于装置模块101的表面的大约1％。轨迹126的宽度可以在大约1微米至大约200微米之间，优选为大约5微米至大约50微米之间。轨迹126的中心间距为大约0.1毫米至大约10毫米之间，优选为大约0.5毫米至大约2毫米之间。更宽的导线需要更大的间隔来避免过量遮蔽损耗。可以采用轨迹126的多种图形或取向，只要这些线彼此大致等距即可(例如，在因数2以内(to within a factor of two))。在图1C中示出从接触件120散开的轨迹126的替换图形。在如图1D所示的另一个替换图形中，轨迹126形成“分水岭”图形，其中从接触件120辐射出较粗轨迹，从较粗轨迹又分支出较细轨迹126。在图1E所示的另一个替换图形中，轨迹126形成从接触件120散开的矩形图形。连接到每个接触件的轨迹126的数量可以大于或小于图1E所示的数量。一些实施例具有再多一个、再多两个、再多三个等等。图1B、1C、1D和1E所示的示例中所示的轨迹图形仅用于示例，而不限制在本发明的实施例中采用的其它可能轨迹图形。注意到，由于导电底板108、118承载从一个装置模块到下一个装置模块的电流，所以导电轨迹126可以包括“指状件”而避免粗“总线”。这减小了因总线导致的遮蔽量，并且还为装置阵列100提供了更为美观的外观。
在由相对厚、高导电率、挠性块体导体底部电极104、114和底板108、118构成的基底S1、S2上构造装置模块101、111，以及穿过透明导电层109、活性层130、底部电极104、114和绝缘层106、116形成隔离的电接触件120，使得装置模块101、111相对较大。因此，阵列100可以由比现有技术阵列需要更少串联互连的更少装置模块构成。例如，装置模块101、111可以为大约1厘米至大约30厘米长，大约1厘米至大约30厘米宽。还可以根据需要制成更小的电池(例如，长度小于1厘米和/或宽度小于1厘米)。
注意到，由于底板108、118承载从一个装置模块到下一个装置模块的电流，所以不必像现有技术那样使得轨迹126的图形包含粗总线。相反，轨迹126的图形仅需要提供足够导电的“指状件”来承载电流至接触件120即可。在没有总线的情况下，暴露更大部分的活性层102、112，这会增大效率。此外，没有总线的轨迹126的图形可以更加美观。
通过回切第二装置模块的底板118和绝缘层116以暴露底部电极114的一部分，可以实现第一装置模块101的底板108和第二装置模块111的底部电极114之间的电接触。图1B示出用于回切底板118和绝缘层116的一种方式的示例。具体而言，在绝缘层116的边缘形成凹槽117。凹槽117和底板118中的类似却略大的凹槽119对准。凹槽117、119对准暴露了第二装置模块111的底部电极114的一部分。
可以通过不同方式在第一装置模块101的底板108和第二装置模块111的底部电极114的暴露部分之间实现电接触。例如，如图1A所示，可以在载体基底103的一部分上方以对准凹槽117、119的图形设置薄导电层128。
该薄导电层可以例如是导电(填充)聚合物或银墨水。该导电层可以极薄，例如大约1微米厚。用于测定薄导电层128的最小厚度的通用标准是在该层中耗散的部分功率(fractional power)p＝(J/V)ρ(L0 2/d)大约是10-5或更小，其中J是电流密度，V是电压，L0是薄导电层128的长度(约为第一和第二装置模块之间间隙的宽度)，而ρ和d分别是薄导电层128的电阻率和厚度。通过数字示例的方式，对于许多应用场合，(J/V)约为0.06A/Vcm2。如果L0＝400微米＝0.04厘米，则p约等于10-4(ρ/d)。因此，即使电阻率ρ约为10-5欧姆厘米(大约比良好块体导体小十倍)，d也可以是大约1微米(10-4厘米)厚。因此，大多数任何可能厚度的相对电阻性聚合物导体也可以运用。
第一装置模块101可以附接到载体基底103，以使得底板108与薄导电层128电接触，而留下一部分薄导电层128被暴露。然后在薄导电层128的暴露部分和第二装置模块111的底部电极114的暴露部分之间实现电接触。例如，在薄导电层128上和底部电极114的暴露部分对准的位置，设置导电材料129(例如，更导电的粘接剂)的凸块。该导电材料129的凸块足够高，从而当第二装置模块111附接到载体基底时可以接触到底部电极114的暴露部分。可以选择凹槽117、119的尺寸，以使得薄导电层128基本上不可能接触到第二装置模块111的底板118，这种接触是不希望发生的。例如，底部电极114的边缘可以相对于绝缘层116回切，回切量CB1大约为400微米。底板118可以相对于绝缘层116回切，回切量CB2远远大于CB1。
装置层102、112优选为能够大规模制造的类型，例如能够在卷到卷(roll to roll)加工系统中大规模制造。有大量不同类型的装置结构可以用于装置层102、112。作为示例，而不丧失通用性，图1A中的插图示出装置层102中的CIGS活性层107和相关层的结构。作为示例，活性层107可以包括基于包含IB、IIIA和VIA族元素的材料的吸收剂层130。优选地，吸收剂层130包括铜(Cu)作为IB族元素、镓(Ga)和/或铟(In)和/或铝作为IIIA族元素，以及硒(Se)和/或硫(S)作为VIA族元素。在于2001年7月31日授予Eberspacher等人的美国专利6268014以及Bulent Basol等人提交的、2004年11月4日公开的美国专利申请公开号No.US2004-0219730A1中公开了这些材料(有时候称为CIGS材料)的示例，通过引用将这些美国专利结合于此。窗层132通常用作吸收剂层130和透明导电层109之间的连接配合部。作为示例，窗层132可以包括硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)或者硒化锌(ZnSe)或这些化合物的两种或更多种的组合。可以例如通过化学浴槽沉积或化学表面沉积来沉积这些材料的层达大约50纳米至大约100纳米的厚度。不同于底部电极的金属的接触层134可以设置在底部电极104和吸收剂层130之间，以抑制金属从底部电极104的扩散。例如，如果底部电极104由铝制成，则接触层134可以是钼层。
虽然为了示例描述了CIGS太阳能电池，但是本领域技术人员会意识到，串联互连技术的实施例可以应用于几乎所有类型的太阳能电池结构。这种太阳能电池的示例包括但不限于：基于无定形硅的电池、Graetzel电池结构(其中，利用电荷转移染料单层涂敷由几纳米大小的二氧化钛颗粒构成的光学透明膜，以为集光而敏化该膜)、具有无机多孔半导体模板其中由有机半导体材料填充孔的纳米结构层(例如，参见美国专利申请公开号US2005-0121068A1，通过引用将该专利申请结合于此)、聚合物/混合物电池结构、有机染料、和/或C60分子和/或其它小分子、微晶硅电池结构、随机设置的纳米杆和/或散布在有机基质中的无机材料的四角锥体、量子点基电池、或者上述的组合。而且，这里所述的串联互连技术的实施例可以用于除太阳能电池之外的光电子装置。
可替换地，光电子装置101、111可以是发光装置，例如有机发光二极管(OLED)。OLED的示例包括基于发光聚合物(LEP)的装置。在这种情况下，活性层107可以包括聚-3，4-亚乙二氧基-噻吩(poly(3，4)Ethylendioxythiophene)：聚磺苯乙烯(PEDOT:PSS)，它可以通过例如湿涂敷等工艺在底部电极104、114上沉积到通常为50至200纳米之间的厚度，然后进行烘烤以去除水分。PEDOT:PSS可以从德国莱沃库森(Leverkusen，Germany)的拜耳(bayer)公司获得。然后将聚芴(polyfluorene)基LEP沉积在PEDOT:PSS层上(通过例如湿涂敷)达大约60-70纳米的厚度。合适的聚芴基LEP可以从Dow ChemicalsCompany(Dow化学品)公司获得。
透明导电层109可以例如是透明导电氧化物(TCO)，比如氧化锌(ZnO)或掺杂有铝的氧化锌(ZnO:Al)，它可以利用多种方法来沉积，包括但不限于溅射、蒸镀、CBD、电镀、CVD、PVD、ALD等等。可替换地，透明导电层109可以包括透明导电聚合层，例如掺杂的PEDOT(聚-3，4- -亚乙二氧基-噻吩)的透明层，它可以通过旋涂、浸渍或喷涂等工艺来沉积。PSS:PEDOT是基于由二醚桥接的噻吩杂环(heterocyclic thiophene ring bridged by a diether)的掺杂导电聚合物。掺杂有聚磺苯乙烯(poly(styrenesulfonate))(PSS)的PEDOT的水分散体可以由马萨诸塞州牛顿市的H.C.Starck生产的、商标为BaytronP的产品获得。Baytron是德国莱沃库森的Bayer Aktiengesellschaft(下文称为拜耳公司)公司的注册商标。除了其导电特性之外，PSS:PEDOT还可以用作平面化层，这可以改进装置性能。使用PEDOT的一个潜在缺陷在于典型涂层的酸特性，这可以作为使PEDOT可以化学攻击太阳能电池中的其它材料、与之发生反应或者使其退化的原因。可以通过阴离子交换过程来去除PEDOT中的酸性成分。无酸性的PEDOT可以从市场上买到。此外，可以从卡罗拉多州的Wheat Ridge的TDA材料购买到类似材料，例如OligotronTM和AedotronTM。
可以利用可固化聚合物环氧树脂例如硅烷来填充第一装置模块101和第二装置模块111之间的间隙。可选的密封层(未示出)可以覆盖阵列100，以提供环境抵抗性，例如，防止暴露于水或空气。该密封层还可以吸收紫外光，从而保护下面的层。合适的密封层材料的例子包括一个或多个含氟聚合物层，例如THV(例如，Dyneon的THV220氟化三元共聚物，即四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的氟化热塑性(fluorothermoplastic)聚合物)、Tefzel(DuPont)、Tefdel、乙烯基醋酸乙烯脂(EVA，ethylene vinyl acetate)、热塑性塑料、聚酰亚胺、聚酰胺、塑料与玻璃的纳米叠层复合物(例如，在被共同转让的、BrianSagar和Martin Roscheisen的、题为“INORGANIC/ORGANICHYBRID NANOLAMINATE BARRIER FILM(无机/有机混杂纳米叠层势垒膜)”的共同未决美国专利申请公开US2005-0095422A1中所述的势垒膜，通过引用将该美国专利申请结合于此)，以及上述材料的组合。
有许多种用于制造根据本发明的实施例的互连装置的不同方法。例如，图2示出一种这样的方法。在该方法中，该装置构造在连续装置片材202上，该连续装置片材包括底部电极和透明导电层之间的活性层，例如，如上参照图1A-1B所述。装置片材202还被图案化形成具有接触件203，类似于图1A所示的接触件120。可以通过如上所述的导电轨迹(未示出)来电连接接触件203。绝缘层204和底板206还构造成连续片材。在图2所示的示例中，已经回切了绝缘层204，以例如形成和底板层206中的类似凹槽207对准的凹槽205。底板层206中的凹槽大于绝缘层204中的凹槽。装置片材202、绝缘层204和底板层层叠在一起，形成叠层208，其中绝缘层204位于装置片材202和底板206之间。然后沿与凹槽205、207交叉的虚线将叠层208切成两个或更多个装置模块A、B。然后在载体基底211上设置导电粘接剂210(例如，导电聚合物或银墨水)的图形。模块粘附到载体基底211上。导电粘接剂210的更大区域212与模块A的底板206电接触。导电粘接剂210的指状件214从该更大区域212伸出。指状件214和模块B的凹槽205、207对准。可以在指状件214上设置额外的导电粘接剂，以便于经凹槽205、207与模块B的底部电极电接触。优选地，指状件214窄于底板206的凹槽207，从而导电粘接剂210不会与模块B的底板206不期望地电接触。
在图2所示的实施例中，装置片材、绝缘层和底板在切成各个模块之前层叠在一起。在替换实施例中，首先切割这些层，然后再装配成模块(例如，通过层叠)。例如，如图3所示，第一和第二装置模块A’、B’可以分别由预切装置层302A、302B；绝缘层304A、304B和底板306A、306B分别层叠形成。每个装置层302A、302B包括透明导电层和底部电极之间的活性层。至少一个装置层302A包括上述类型的电接触件303A(和可选的导电轨迹)。
在该示例中，通过简单地使得模块B的底板层306B短于绝缘层304B，使得绝缘层304B向外伸出底板层306B的边缘，从而回切模块B的底板层306B。类似地，通过使得绝缘层304B短于装置层302B，或者更具体而言，短于装置层302B的底部电极，从而回切绝缘层304B。在将预切层层叠在一起形成模块A’、B’之后，这些模块附接到载体基底308，以及在模块A’的底板306A和模块B’的装置层302B的底部电极之间进行电连接。在图3所示的示例中，通过导电粘接剂310以突出部分312进行连接，该突出部分接触到底部电极，同时避免不必要地接触到模块B’的底板306B。
图4A-4B示出图3所示方法的变型，它减少了导电粘接剂的利用量。第一和第二模块A”、B”由预切装置层402A、402B；绝缘层404A、404B和底板层406A、406B装配而成，然后附接到载体基底408。隔离的电接触件403A穿过装置层402A、底部电极405A和绝缘层406A实现电接触，如图4B所示。模块B”的绝缘层404B和底板406B的前缘相对于装置层402B被回切，如上参照图3所述。然而，为了便于电接触，模块A”的底板406A的后缘延伸超过装置层402A和绝缘层404A的后缘。因此，模块B”的装置层402B与模块A”的底板406A重叠。底板406A的暴露部分407A上的导电粘接剂的脊状部412与装置层402B的底部电极405B的暴露部分电接触，如图4B所示。
在上述方法的优选实施例中，可以例如如上所述构造各个模块，然后按领域分类。例如，可以测试两个或更多个装置模块的一个或多个性能特性，例如光电子效率、开路电压、短路电流、填充系数等等。满足或超过性能特性的验收标准的装置模块可以用于阵列中，而那些不满足验收标准的则被弃用。验收标准的示例包括光电子效率或开路电压的门限值或可接受范围。通过单独对装置模块进行分类并将它们形成为阵列，可以比整体构造装置阵列获得更高的产量。
在对透明导电层和底板之间的电接触件120的讨论中，形成通孔，它涂敷有绝缘材料以及填充有导电材料。在替换实施例中，利用底部电极的一部分作为电接触件的一部分，可以实现到透明导电层和底板之间的连接。图5A-5H示出如何实现这一点的示例。具体而言，开始时的结构为结构500(如图5A所示)，它具有透明导电层502(例如，Al:ZnO，i:ZnO)、活性层504(例如，CIGS)、底部电极506(例如，100umAl)、绝缘层508(例如，50um PET)、以及底板510(例如，25um Al)。优选地，底板510是薄铝带的形式，利用绝缘粘接剂作为绝缘层508将它叠层到底部电极506。这能够大大简化制造过程并减小材料成本。
在如图5B所示的一个或多个位置，在底部电极506和底板之间实现电连接部512。例如，利用激光焊接，穿过绝缘层508形成点焊。通过在单个步骤中进行电连接来使得该过程有吸引力。可替换地，通过钻出穿过底板510和绝缘层508至底部电极的盲孔，然后利用导电材料例如焊料或导电粘接剂来填充该盲孔，来形成电连接部512。
如图5C所示，在电连接部512的周围形成闭环(例如，圆圈)形式的沟槽514。该闭环沟槽514切割穿过透明导电层502、活性层504和底部电极506，到达底板510。沟槽514将底部电极506、活性层504和透明导电层502的一部分与结构500的其它部分隔离。可以采用例如激光加工的技术来形成沟槽514。如果利用一个激光束进行激光焊接形成电连接部512，并且利用第二激光束形成沟槽514，这两个激光束可以从结构500的相反两侧彼此预对准。在两束激光预对准的情况下，可以在单个步骤中形成电连接部512和沟槽514，从而增强总体加工速度。
形成隔离沟槽的过程会导致透明导电层502和底部电极506之间的电短路511、517。为了电隔离形成在沟槽514的外侧壁513上的不期望的短路511，穿过透明导电层和活性层至底部电极506形成隔离沟槽516，如图5D所示。隔离沟槽516围绕闭环沟槽514，并且使该沟槽的外侧壁513上的短路511与结构500的其它部分电隔离。利用激光刻划工艺形成隔离沟槽516。较小厚度的被刻划的材料可以减小因形成隔离沟槽516导致的不期望的短路的可能性。
注意到，并非透明导电层502和底部电极506之间的所有短路都是不期望的。沿沟槽514的内侧壁515的电短路517可以提供到电连接部512的期望电路径的一部分。如果存在足够多的期望短路，则可以实现如图5E-5F所示的电接触件。首先，绝缘材料518沉积到闭环沟槽514和隔离沟槽516中，例如，沉积成中间有孔的“圆环形”图形，如图5E所示。接着，在结构500中包括由沟槽514围绕的隔离部分和非隔离部分的那些部分上方，沉积导电指状件520，如图5F所示。可以以使得提供足够平面化的表面以便适用于形成导电指状件520的方式沉积绝缘材料518。然后在沟槽514外部的非隔离部分中的透明导电层502和底板510之间，经指状件520、隔离部分内的透明导电层、沟槽514的内侧壁上的电短路517、沟槽514内部的底部电极506的部分和电连接部512，形成电接触。
此外，如果短路517没有提供足够的电接触，则钻孔和填充过程可以提供指状件520和底部电极506的隔离部分之间的电接触。在图5G-5I所示的替换实施例中，当绝缘材料518’如图5G所示沉积时，该绝缘材料518’覆盖该隔离部分。覆盖隔离部分的绝缘材料518’可以例如通过激光加工或例如钻孔或冲孔的机械过程来去除，同时去除透明导电层502和活性层504的对应部分，从而经开口519暴露底部电极506，如图5H所示。导电材料520’形成导电指状件，如上所述。该导电材料经开口519接触到暴露的底部电极506，并实现如图5I所示的期望电接触。注意到，参照图5A-5I的上述技术可以有多种变型。例如，在一些实施例中，在形成闭环沟槽以及利用绝缘材料将其填充之后实现电连接部512是可取的。用于形成电接触的上述过程具有若干优点。加工步骤得以简化。更加容易沉积绝缘层，而不用担心会覆盖底板。该过程产生用于沉积指状件520、520’的平坦表面。经激光焊接，可以在底部电极506和底板510之间获得可靠的电接触。而且，可以隔离电短路，而不会危及100％产量。
本发明的实施例便于相对较低成本地制造串联连接光电子装置的大规模阵列。还可以串联连接更大规模的装置，这是因为经穿过装置模块层的接触件获得底板和透明导电层之间的连接从而使得薄层电阻减小。导电轨迹还可以进一步减小薄层电阻。可以利用更少的连接来排列更大的装置。
虽然为了清楚说明，这里所述的示例示出了仅仅两个串联连接的光电子装置模块，但是可以理解的是，可以根据本发明的实施例来连接三个或更多个这种装置模块。
提供这里所讨论或引用的公开文献仅仅只是为了列出在本申请的提交日之前的现有技术公开内容。这里的任何内容都不应解释为承认本发明没有资格先于先前发明的这一公开。而且，提供的公开文献的日期可能不同于实际公开日期，这需要独立验证。这里涉及的所有公开文献都通过引用结合于此，以公开和描述了和这些公开文献引述的结构和/或方法相关的内容。例如，2005年1月20日提交的美国专利申请No.11/039053以及2005年8月16日提交的美国专利申请No.11/207157为所有目的而被通过引用完全结合于此。
虽然上述内容对本发明的优选实施例进行了完整描述，但是可以进行多种改变、变型和等价。因此，本发明的范围不应当参照上述描述来确定，而是应当参照所附权利要求及其等同物的全部范围来确定。这里所述的任何特征，无论是否优选，都可以和这里所述的任何其它特征相结合，无论这些该其它特征是否优选。在下面的权利要求中，不定冠词“一个”(“a”或“an”)是指该冠词后的一个或多个该部件的数量，除非有特别声明。权利要求不应当理解为包括装置加功能的限定，除非在给定权利要求中采用短语“用于......的装置”来明确陈述这种限定。

Claims (126)

1.一种光电子装置模块，包括：
起始基底，该起始基底具有由挠性块体导体制成的底部电极、绝缘层和导电底板，其中绝缘层夹在底部电极和底板之间；
活性层和透明导电层，它们设置为使得活性层位于底部电极和透明导电层之间；
透明导电层和底板之间的一个或多个电接触件，所述电接触件形成为穿过透明导电层、活性层、挠性块体导体和绝缘层，其中电接触件与活性层、底部电极和绝缘层电隔离。
2.根据权利要求1所述的装置模块，其中该挠性块体导体是第一金属箔片。
3.根据权利要求2所述的装置模块，其中该第一金属箔片是铝箔片。
4.根据权利要求2所述的装置模块，其中该第一金属箔片的厚度为大约1微米至大约200微米之间。
5.根据权利要求4所述的装置模块，其中该第一金属箔片的厚度为大约25微米至大约50微米之间。
6.根据权利要求2所述的装置模块，其中该底板是导电格栅。
7.根据权利要求2所述的装置模块，其中该绝缘层是第一金属箔片的阳极化表面。
8.根据权利要求2所述的装置模块，其中该底板是第二金属箔片。
9.根据权利要求8所述的装置模块，其中该绝缘层层叠在第一和第二金属箔片之间。
10.根据权利要求8所述的装置模块，其中该绝缘层由塑料箔片制成。
11.根据权利要求10所述的装置模块，其中该塑料箔片的厚度为大约1微米至大约200微米之间。
12.根据权利要求11所述的装置模块，其中该塑料箔片的厚度为大约10微米至大约50微米之间。
13.根据权利要求8所述的装置模块，其中该第二金属箔片的厚度为大约1微米至大约200微米之间。
14.根据权利要求13所述的装置模块，其中该第二金属箔片的厚度为大约25微米至大约50微米之间。
15.根据权利要求8所述的装置模块，其中该绝缘层是第一和/或第二金属箔片的阳极化表面。
16.根据权利要求1所述的装置模块，其中该透明导电层和该底板之间的所述一个或多个电接触件包括：
通孔，该通孔形成为穿过第一装置模块的该透明导电层、该活性层、该挠性块体导体和该绝缘层；
绝缘材料，该绝缘材料涂敷到该通孔的侧壁，以使得形成穿过该透明导电层、该活性层、该挠性块体导体和该绝缘层到达该底板的通道；
插塞，该插塞由导电材料制成，其至少基本上填充该通道，并且在该透明导电层和该底板之间形成电接触。
17.根据权利要求16所述的装置模块，其中该通孔的直径为大约0.1毫米至大约1.5毫米之间。
18.根据权利要求17所述的装置模块，其中该通孔的直径为大约0.5毫米至大约1毫米之间。
19.根据权利要求17所述的装置模块，其中该绝缘材料沿该通孔侧壁的厚度为大约1微米至大约200微米之间。
20.根据权利要求19所述的装置模块，其中该绝缘材料沿该通孔侧壁的厚度为大约10微米至大约100微米之间。
21.根据权利要求20所述的装置模块，其中该插塞的直径为大约5微米至大约500微米之间。
22.根据权利要求21所述的装置模块，其中该插塞的直径为大约25微米至大约100微米之间。
23.根据权利要求16所述的装置模块，其中相邻通孔之间的间距为大约0.2厘米至大约2厘米之间。
24.根据权利要求16所述的装置模块，还包括设置在该透明导电层上并与该插塞电接触的一个或多个导电轨迹。
25.根据权利要求24所述的装置模块，其中该一个或多个导电轨迹使彼此相邻近的两个或更多个电接触件电连接。
26.根据权利要求25所述的装置模块，其中该导电轨迹形成其中轨迹从一个或多个电接触件向外辐射的图形。
27.根据权利要求26所述的装置模块，其中该导电轨迹产生分支而形成“分水岭”图形。
28.根据权利要求24所述的装置模块，其中该导电轨迹在每个电接触件周围形成图形。
29.根据权利要求1所述的装置模块，其中该一个或多个电接触件包括闭环沟槽，该闭环沟槽围绕该透明导电层、活性层和底部电极的一部分。
30.根据权利要求29所述的装置模块，其中一个或多个电接触件还包括设置在该闭环沟槽中的绝缘材料。
31.根据权利要求1所述的装置模块，其中一个或多个电接触件包括：闭环沟槽，该闭环沟槽形成为穿过第一装置模块的该透明导电层、活性层和底部电极到达该绝缘层，该沟槽隔离该透明导电层、活性层和底部电极的一部分，该隔离部分由该沟槽来设定界限；
设置在该闭环沟槽中的电绝缘材料；
该隔离部分的该透明导电层和该隔离部分的该底部电极之间的电连接部；
设置在该透明导电层的一个或多个部分上方的一个或多个导电指状件，其中该一个或多个部分包括该隔离部分；以及
在该导电指状件和该隔离部分的该底部电极之间形成电接触；以及
在该隔离部分的底部电极和该底板之间穿过该绝缘层的电连接部。
32.根据权利要求31所述的装置模块，还包括隔离沟槽，该隔离沟槽形成为穿过该透明导电层和该活性层到达该底部电极，其中该隔离沟槽围绕该闭环沟槽。
33.根据权利要求1所述的装置模块，还包括绝缘载体基底，其中该底板附接到该载体基底。
34.根据权利要求33所述的装置模块，还包括由聚合屋顶隔板材料制成的结构隔板，其中该载体基底附接到该结构隔板。
35.根据权利要求34所述的装置模块，其中该聚合屋顶隔板材料是热塑性聚烯烃(TPO)或三元乙丙橡胶(EPDM)。
36.根据权利要求1所述的装置模块，其中该活性层是光致电压活性层。
37.根据权利要求36所述的装置模块，其中该光致电压活性层基于以下一种或多种：基于包含IB、IIIA和VIA族元素的材料的吸收剂层、掺杂或未掺杂的硅、掺杂或未掺杂的微晶或多晶硅、掺杂或未掺杂的无定形硅、CdTe、CdSe、Graetzel电池结构、具有无机多孔模板并由掺杂或未掺杂的有机材料填充孔的纳米结构层、聚合物/混合物电池结构、低聚(oligimeric)吸收剂、有机染料、C60和/或其它小分子、微晶硅电池结构、随机设置的纳米杆和/或散布在有机基质中的无机材料的四角锥体、量子点基电池、或者上述的组合。
38.根据权利要求1所述的装置模块，其中该活性层是发光装置活性层。
39.根据权利要求38所述的装置模块，其中该发光装置活性层是有机发光二极管活性层。
40.根据权利要求39所述的装置模块，其中该有机发光二极管活性层是基于发光聚合物的活性层。
41.根据权利要求1所述的装置模块，其中该装置模块的长度为大约1厘米至大约30厘米之间，宽度为大约1厘米至大约30厘米之间。
42.一种串联互连光电子装置模块阵列，包括：
第一装置模块和第二装置模块，其中每个装置模块包括起始基底，该起始基底具有：a)由挠性块体导体制成的底部电极，b)绝缘层，以及c)导电底板，其中该绝缘层夹在该底部电极和该底板之间；
活性层和透明导电层，它们设置成使得该活性层位于该底部电极和该透明导电层之间；
该透明导电层和该底板之间的一个或多个电接触件，该电接触件形成为穿过该透明导电层、该活性层、该挠性块体导体和该绝缘层，其中该电接触件与该活性层、该底部电极和该绝缘层电隔离。
43.根据权利要求42所述的阵列，其中该挠性块体导体是第一金属箔片。
44.根据权利要求43所述的阵列，其中该绝缘层是该第一金属箔片的阳极化表面。
45.根据权利要求43所述的阵列，其中该第一金属箔片是铝箔片、不锈钢箔片、铜箔片、钛箔片或钼箔片。
46.根据权利要求43所述的阵列，其中该第一金属箔片的厚度为大约1微米至大约200微米之间。
47.根据权利要求46所述的阵列，其中该第一金属箔片的厚度为大约25微米至大约50微米之间。
48.根据权利要求43所述的阵列，其中该底板是导电格栅。
49.根据权利要求43所述的阵列，其中该底板是第二金属箔片。
50.根据权利要求49所述的阵列，其中该绝缘层是第一和/或第二金属箔片的阳极化表面。
51.根据权利要求49所述的阵列，其中该绝缘层层叠在第一和第二金属箔片之间。
52.根据权利要求43所述的阵列，其中该绝缘层由塑料箔片制成。
53.根据权利要求52所述的阵列，其中该塑料箔片的厚度为大约1微米至大约200微米之间。
54.根据权利要求53所述的阵列，其中该塑料箔片的厚度为大约10微米至大约50微米之间。
55.根据权利要求49所述的阵列，其中该第二金属箔片的厚度为大约1微米至大约200微米之间。
56.根据权利要求46所述的阵列，其中该第二金属箔片的厚度为大约25微米至大约50微米之间。
57.根据权利要求42所述的阵列，其中该透明导电层和该底板之间的该一个或多个电接触件包括：
通孔，该通孔形成为穿过第一装置模块的该透明导电层、该活性层、该挠性块体导体和该绝缘层；
绝缘材料，该绝缘材料涂敷到该通孔的侧壁，以使得形成穿过该透明导电层到达该底板的通道；
插塞，该插塞由导电材料制成，其至少基本上填充该通道，并在该透明导电层和该底板之间形成电接触。
58.根据权利要求57所述的阵列，其中该通孔的直径为大约0.1毫米至大约1.5毫米之间。
59.根据权利要求58所述的阵列，其中该通孔的直径为大约0.5毫米至大约1毫米之间。
60.根据权利要求58所述的装置模块，其中该绝缘材料的厚度为大约1微米至200微米之间。
61.根据权利要求60所述的装置模块，其中该绝缘材料的厚度为大约10微米至大约200微米之间。
62.根据权利要求57所述的装置模块，其中该插塞的直径为大约5微米至大约500微米之间。
63.根据权利要求62所述的装置模块，其中该插塞的直径为大约25微米至大约100微米之间。
64.根据权利要求57所述的阵列，其中相邻通孔之间的间距为大约0.2厘米至大约2厘米之间。
65.根据权利要求57所述的阵列，还包括设置在该透明导电层中并与该插塞电接触的一个或多个导电轨迹。
66.根据权利要求57所述的阵列，其中该一个或多个导电轨迹使彼此相邻近的两个或更多个电接触件电连接。
67.根据权利要求66所述的阵列，其中该导电轨迹形成其中轨迹从一个或多个电接触件向外辐射的图形。
68.根据权利要求67所述的阵列，其中该导电轨迹产生分支而形成“分水岭”图形。
69.根据权利要求42所述的阵列，其中该第一装置模块的该底板电连接到第二装置模块的该底部电极。
70.根据权利要求69所述的阵列，其中该第二装置模块的该底板的一部分被回切，从而暴露出该第二装置模块的该绝缘层的一部分；其中该绝缘层的该暴露部分被至少部分回切，以暴露出该第二装置模块的该底部电极的一部分，其中该阵列还包括第一装置模块的该底板和第二装置模块的该底部电极的该暴露部分之间的电接触件。
71.根据权利要求70所述的阵列，其中第一装置模块的该底板和第二装置模块的该底部电极的暴露部分之间的该电接触件包括导电粘合剂层，该导电粘接剂层设置在载体基底的靠近第一装置模块的后侧顶部电极的那部分上方，其中该第一装置模块附接到该载体基底，以使得该第一装置模块的该底板与该导电粘接剂电接触，同时留下该导电粘接剂的暴露部分，其中该第二装置模块的该底部电极的该暴露部分与该导电粘接剂的该暴露部分电接触。
72.根据权利要求42所述的阵列，还包括绝缘载体基底，其中该第一和第二装置模块附接到该载体基底。
73.根据权利要求70所述的装置模块，还包括由聚合屋顶隔板材料制成的结构隔板，其中该载体基底附接到该结构隔板。
74.一种制造光电子装置模块的方法，包括以下步骤：
形成起始基底，该起始基底具有由挠性块体导体制成的底部电极、绝缘层和导电底板，其中绝缘层夹在底部电极和底板之间；
形成活性层和透明导电层，使得活性层位于底部电极和透明导电层之间；
形成透明导电层和底板之间的一个或多个电接触件，这些电接触件穿过透明导电层、活性层、挠性块体导体和绝缘层；以及
使该电接触件与活性层、底部电极和绝缘层电隔离。
75.根据权利要求74所述的方法，其中形成起始基底的步骤包括在第一和第二金属箔片之间层叠塑料箔片。
76.根据权利要求75所述的方法，其中第一和第二金属箔片中的至少一个是铝箔片。
77.根据权利要求74所述的方法，其中形成如权利要求54所述的两个或更多个装置模块。
78.根据权利要求77所述的方法，还包括以下步骤：测试该两个或更多个装置模块的一个或多个性能特性；以及在两个或更多个装置模块的阵列中采用满足该一个或多个性能特性的验收标准的一个或多个装置模块。
79.一种制造串联互连光电子装置模块阵列的方法，其中每个装置模块包括设置在底部电极和透明导电层之间的活性层，该方法包括以下步骤：
在第一装置模块的底部电极和第一装置模块的后侧顶部电极之间设置绝缘层；
形成一个或多个电接触件，这些电接触件穿过第一装置模块的透明导电层、活性层、底部电极和绝缘层，从而在该透明导电层和该后侧顶部电极之间实现电接触；
回切第二装置模块的后侧顶部电极的一部分，以暴露绝缘层的一部分；
至少部分回切第二装置模块的该绝缘层的一部分，以暴露第二装置模块的该底部电极的一部分；
将该第一和第二装置模块附接到绝缘载体基底；以及
在该第一装置模块的后侧顶部电极和该第二装置模块的该底部电极的该暴露部分之间实现电接触。
80.根据权利要求79所述的方法，其中在该第一装置模块的后侧顶部电极和该第二装置模块的该底部电极的该暴露部分之间实现电接触的步骤包括在绝缘载体基底的一部分上方设置导电粘接剂层；
将第一装置模块附接到该载体基底，以使得该后侧顶部电极与该导电粘接剂电接触，同时留下该导电粘接剂的暴露部分；以及
在该导电粘接剂的该暴露部分和第二装置模块的该底部电极的该暴露部分之间实现电接触。
81.根据权利要求80所述的方法，其中在该导电粘接剂的该暴露部分和该底部电极的该暴露部分之间实现电接触的步骤包括在导电粘接剂层上与第二装置模块的该底部电极的该暴露部分对准的位置设置导电粘接剂凸块，其中该凸块足够高，从而当该第二装置模块附接到该载体基底时该凸块足以接触到该底部电极的该暴露部分。
82.根据权利要求79所述的方法，其中回切该第二装置模块的该后侧顶部电极的一部分的步骤包括在第二装置模块的该后侧顶部电极的边缘中形成一个或多个凹槽。
83.根据权利要求82所述的方法，其中至少部分回切第二装置模块的该绝缘层的一部分的步骤包括在靠近该后侧顶部电极的边缘的绝缘层的边缘中形成一个或多个凹槽。
84.根据权利要求83所述的方法，其中绝缘层和后侧顶部电极中的凹槽至少部分重叠。
85.根据权利要求84所述的方法，其中该后侧顶部电极的凹槽大于该绝缘层中的凹槽。
86.根据权利要求79所述的方法，其中回切第二装置模块的该绝缘层的一部分的步骤包括使得该绝缘层短于第二装置模块的其它部分，以使得该底部电极的部分延伸超过该绝缘层的边缘。
87.根据权利要求86所述的方法，其中回切该后侧顶部电极的一部分的步骤包括使得该后侧顶部电极短于该绝缘层，以使得该绝缘层的部分延伸超过该后侧顶部电极的边缘。
88.根据权利要求79所述的方法，其中第一和第二光电子装置模块是光致电压装置模块。
89.根据权利要求79所述的方法，还包括将该一个或多个电接触件与该活性层、该底部电极和该绝缘层电隔离。
90.根据权利要求79所述的方法，其中在第一装置模块的底部电极和后侧顶部电极之间设置绝缘层的步骤包括将绝缘层层叠到该后侧顶部电极以形成叠层；以及将该叠层附接到第一装置模块，其中该绝缘层位于该底部电极和该后侧顶部电极之间。
91.根据权利要求90所述的方法，其中在将绝缘层层叠到该后侧顶部电极之前进行回切绝缘层和回切后侧顶部电极层的步骤。
92.根据权利要求91所述的方法，其中将绝缘层层叠到该后侧顶部电极以形成叠层的步骤包括在将绝缘层层叠到后侧顶部电极之后将该叠层切割成所需长度。
93.根据权利要求91所述的方法，其中将绝缘层层叠到该后侧顶部电极以形成叠层的步骤包括在将绝缘层层叠到后侧顶部电极之前将该绝缘材料和后侧顶部电极切割成所需长度。
94.根据权利要求79所述的方法，其中形成一个或多个电接触件的步骤包括避免后侧顶部电极和底部电极之间短路连接。
95.根据权利要求94所述的方法，其中避免短路连接的步骤包括利用激光烧蚀去除靠近通孔唇缘的少量材料来补充机械切割工艺。
96.根据权利要求94所述的方法，其中避免短路连接的步骤包括利用化学蚀刻去除靠近通孔唇缘的少量材料来补充机械切割工艺。
97.根据权利要求94所述的方法，其中避免短路连接的步骤包括：在形成该透明导电层之前，在活性层的顶部上靠近要形成通孔的区域沉积绝缘材料的薄层。
98.根据权利要求97所述的方法，其中该薄绝缘层的厚度范围为大约1微米至大约100微米。
99.根据权利要求80所述的方法，其中形成一个或多个电接触件的步骤包括形成穿过第一装置模块的该活性层、透明导电层和绝缘层的一个或多个通孔；
利用绝缘材料涂敷通孔的侧壁，以使得形成经该绝缘材料到达第一装置模块的后侧顶部电极的通道；
利用导电材料至少部分填充该通道，以形成插塞，该插塞实现第一装置模块的透明导电层和后侧顶部电极之间的电接触。
100.根据权利要求99所述的方法，其中形成通孔的步骤包括在形成通孔之后但填充通孔之前，形成其中底部电极设置在绝缘层和活性层之间的复合结构，并将该复合结构层叠到后侧顶部电极。
101.根据权利要求80所述的方法，其中在第一装置模块的底部电极和第一装置模块的后侧顶部电极之间设置绝缘层的步骤包括：利用电绝缘粘接剂将铝带层叠到底部电极，从而该铝带用作该后侧顶部电极，而该绝缘粘接剂用作该绝缘层。
102.根据权利要求80所述的方法，其中形成该一个或多个电隔离的电接触件的步骤包括以下步骤：
形成闭环沟槽，该闭环沟槽穿过第一装置模块的该透明导电层、活性层和底部电极至绝缘层，从而形成该透明导电层、活性层和底部电极的隔离部分，该隔离部分由沟槽来设定界限；
在该闭环沟槽中设置电绝缘材料；
将该隔离部分的透明导电层电连接到该隔离部分的底部电极；
在透明导电层的一个或多个部分上方形成导电指状件，其中该一个或多个部分包括该隔离部分；以及在该导电指状件和该隔离部分的底部电极之间实现电接触；
穿过绝缘层在该隔离部分的底部电极和该后侧顶部电极层之间形成电连接部。
103.根据权利要求102所述的方法，其中在第一装置模块的底部电极和第一装置模块的后侧顶部电极之间设置绝缘层的步骤包括：利用电绝缘粘接剂将铝带层叠到底部电极，从而该铝带用作该后侧顶部电极，而该绝缘粘接剂用作该绝缘层。
104.根据权利要求102所述的方法，还包括刻划穿过透明导电层和活性层到底部电极，从而形成围绕该闭环沟槽的隔离沟槽。
105.根据权利要求102所述的方法，其中在形成该闭环沟槽之前穿过绝缘层在隔离部分的底部电极和后侧顶部电极层之间形成电连接部。
106.根据权利要求102所述的方法，其中在形成该闭环沟槽之后穿过绝缘层在隔离部分的底部电极和后侧顶部电极层之间形成电连接部。
107.根据权利要求102所述的方法，其中形成该闭环沟槽和形成电连接部的步骤包括：相对于第二激光束对准第一激光束；利用第一激光束形成闭环沟槽；以及利用第二激光束形成穿过绝缘层在隔离部分的底部电极和后侧顶部电极层之间的焊接。
108.根据权利要求102所述的方法，其中电连接隔离部分的透明导电层和隔离部分的底部电极的步骤包括：在形成闭环沟槽期间，形成隔离部分的透明导电层和隔离部分的底部电极之间的短路。
109.根据权利要求102所述的方法，其中电连接隔离部分的透明导电层和隔离部分的底部电极的步骤包括：在形成导电指状件之前，形成穿过隔离部分的透明导电层和活性层的开口。
110.一种串联互连光电子装置模块阵列，包括：
绝缘载体基底；
附接到该载体基底的第一装置模块和第二装置模块，其中每个装置模块包括设置在底部电极和透明导电层之间的活性层和设置在底部电极和后侧顶部电极之间的绝缘层；
该透明导电层和该后侧顶部电极之间的一个或多个电接触件，该电接触件形成为穿过该透明导电层、该活性层、该底部电极和该绝缘层，其中该电接触件与该活性层、该底部电极和该绝缘层电隔离；并且
其中该第二装置模块的该后侧顶部电极的一部分被回切，从而暴露出该第二装置模块的该绝缘层的一部分；
其中该绝缘层的该暴露部分被至少部分回切，以暴露出该第二装置模块的该底部电极的一部分；以及
第一装置模块的该后侧顶部电极和第二装置模块的该底部电极的该暴露部分之间的电接触件。
111.根据权利要求110所述的阵列，其中第一和/或第二装置模块的活性层是光致电压活性层。
112.根据权利要求110所述的阵列，其中第一装置模块的该后侧顶部电极和第二装置模块的该底部电极的该暴露部分之间的电接触件包括设置在载体基底的靠近第一装置模块的后侧顶部电极的那一部分上方的导电粘接剂层，其中第一装置模块附接到载体基底，以使得该后侧顶部电极与该导电粘接剂电接触，同时留下该导电粘接剂的暴露部分，其中第二装置模块的底部电极的暴露部分与该导电粘接剂的暴露部分电接触。
113.根据权利要求112所述的阵列，其中该光致电压活性层基于以下一种或多种：基于包含IB、IIIA和VIA族元素的材料的吸收剂层、掺杂或未掺杂的硅、掺杂或未掺杂的微晶或多晶硅、掺杂或未掺杂的无定形硅、CdTe、CdSe、Graetzel电池结构、具有无机多孔模板并由掺杂或未掺杂的有机材料填充孔的纳米结构层、聚合物/混合物电池结构、低聚(oligimeric)吸收剂、有机染料、C60和/或其它小分子、微晶硅电池结构、随机设置的纳米杆和/或散布在有机基质中的无机材料的四角锥体、量子点基电池、或者上述的组合。
114.根据权利要求110所述的阵列，其中一个或多个电接触件包括穿过第一装置模块的该活性层、该透明导电层和该绝缘层的通孔；
涂敷该通孔的侧壁的绝缘材料，使得形成穿过该绝缘材料到达第一装置模块的后侧顶部电极的通道；
插塞，该插塞由导电材料制成，其至少基本上填充该通道，并在第一装置模块的该透明导电层和该后侧顶部电极之间形成电接触。
115.根据权利要求114所述的阵列，还包括设置在透明导电层上并与该插塞电接触的一个或多个导电轨迹。
116.根据权利要求114所述的阵列，其中该一个或多个导电轨迹使彼此相邻近的两个或更多个电接触件电连接。
117.根据权利要求110所述的阵列，其中该一个或多个电接触件包括闭环沟槽，该闭环沟槽围绕该透明导电层、活性层和底部电极的一部分。
118.根据权利要求117所述的阵列，其中一个或多个电接触件还包括绝缘材料。
119.根据权利要求110所述的阵列，其中一个或多个电接触件包括：闭环沟槽，该闭环沟槽形成为穿过第一装置模块的该透明导电层、活性层和底部电极到达该绝缘层，该沟槽隔离该透明导电层、活性层和底部电极的一部分，该隔离部分由该沟槽来设定界限；
设置在该闭环沟槽中的电绝缘材料；
该隔离部分的该透明导电层和该隔离部分的该底部电极之间的电连接部；
设置在该透明导电层的一个或多个部分上方的一个或多个导电指状件，其中该一个或多个部分包括该隔离部分；以及
在该导电指状件和该隔离部分的该底部电极之间实现电接触；以及
该隔离部分的底部电极和该后侧顶部电极之间穿过该绝缘层的电连接部。
120.根据权利要求119所述的阵列，还包括隔离沟槽，该隔离沟槽形成为穿过该透明导电层和该活性层到达该底部电极，其中该隔离沟槽围绕该闭环沟槽。
121.根据权利要求110所述的阵列，还包括结构隔板，其中该载体基底附接到由聚合屋顶隔板材料制成的该结构隔板。
122.根据权利要求121所述的阵列，其中该聚合屋顶隔板材料是热塑性聚烯烃(TPO)或三元乙丙橡胶(EPDM)。
123.根据权利要求110所述的阵列，其中第一和第二光电子装置是发光装置。
124.根据权利要求123所述的阵列，其中该发光装置是有机发光二极管。
125.根据权利要求124所述的阵列，其中该有机发光二极管是基于发光聚合物的装置。
126.一种光电子装置模块，包括：
起始基底，该起始基底具有底部电极、绝缘层和导电底板，其中绝缘层夹在底部电极和底板之间；
活性层和透明导电层，它们设置成活性层位于底部电极和透明导电层之间；
透明导电层和底板之间的一个或多个电接触件，所述电接触件形成为穿过透明导电层、活性层和绝缘层，其中该电接触件与活性层、底部电极和绝缘层电隔离。
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