一種薄膜太陽能電池的激光刻蝕方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池刻蝕技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，特別涉及一種薄膜太陽能電池的激光刻蝕方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的不斷發(fā)展，能源的緊缺成為中國乃至世界各國家發(fā)展的主要問題，而化石能源的資源的有限性和開發(fā)利用帶來的環(huán)境問題嚴重制約著經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。可再生能源的開發(fā)利用顯得優(yōu)為重要。光伏發(fā)電正是一種利用可再生資源太陽能的技術(shù)，它利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。它具有安全可靠、無噪聲、低污染等優(yōu)點。而非晶硅薄膜太陽能電池除了具有原材料豐富、省材、低能耗、便于大面積連續(xù)生產(chǎn)、自動化程度高、生產(chǎn)效率高、無毒、無污染和能量返回期短的特性夕卜，還具有弱光響應(yīng)好的特性，非晶硅材料的吸收系數(shù)在整個可見光范圍內(nèi)、幾乎比單晶硅大一個數(shù)量級，其本征吸收系數(shù)高達15CnT1,使得非晶硅太陽能電池其在理論上和實際使用中都對低光強有較好的適應(yīng)，在散射光的條件(日出日落、多云、霧霾等)下，仍然能保持一定強度的發(fā)電能力。而且非晶硅薄膜太陽能電池因其本身具有透光性，可以根據(jù)建筑設(shè)計要求進行調(diào)整在外觀設(shè)計上可配合各種藝術(shù)或美學設(shè)計，使薄膜太陽能電池更適合光伏建筑一體(BIPV)系統(tǒng)，它是薄膜太陽能電池的一項重要的應(yīng)用，如何更好地利用非晶硅薄膜太陽能電池的這些特性，既可以發(fā)電又可以作為建筑幕墻顯得非常重要。
[0003]如圖1aUbUdP Id所示，非晶硅薄膜太陽能電池是以玻璃I’為基板，在玻璃共鍍有三層膜:前電極2’，a-si或u-si半導(dǎo)體層3’和背電極4’。傳統(tǒng)的制作過程是清洗前玻璃，沉積前電極2’，清洗鍍有透明導(dǎo)電氧化物薄膜(前電極)玻璃，再進行激光刻蝕(Pl)前電極，形成多個子電池；沉積半導(dǎo)體層3’，再激光刻蝕(P2);沉積背電極4’，再激光刻蝕(P3)，最后再清邊(圖中Id中的Q)，電極引出、測試、封裝等，完成了對非晶硅薄膜太陽能電池的加工。但是這種方法所加工出的太陽能電池僅具有電池發(fā)電的功能而不具有透光的性能，即不能滿足光伏建筑一體(BIPV)系統(tǒng)的需求。因此有必要設(shè)計一種新的加工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種既具有電池發(fā)電功能又具有透光性的薄膜太陽能電池的激光刻蝕方法及裝置。
[0005]為了解決以上提出的問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種薄膜太陽能電池的激光刻蝕方法，包括以下步驟，
[0007]步驟S1.形成薄膜太陽能電池的步驟，所述薄膜太陽能電池包括玻璃基板、前電極、半導(dǎo)體層和背電極；
[0008]步驟S2.采用波長為532nm的激光透過玻璃基板和前電極后對半導(dǎo)體層和背電極進行激光刻蝕。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例:所述薄膜太陽能電池為非晶硅薄膜太陽能電池或碲化鎘CdTe薄膜太陽能電池。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例:在所述步驟S2中，所述激光垂直于薄膜太陽能電池的表面進行激光刻蝕加工。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例:在所述步驟S2中，所述激光在半導(dǎo)體層和背電極上刻蝕多條依次排列的線條。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例:在所述步驟S2中，所述激光的功率為2-3W，頻率為5-30KHZ，刻蝕速度為800-1500mm/s，并且激光刻蝕的線條寬度為100-200 μ m。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例:所述步驟SI具體包括以下步驟，
[0014]步驟Sll.采用磁控濺射的方法在玻璃基板上沉積透明導(dǎo)電膜，形成前電極；
[0015]步驟S12.采用激光的方法對前電極進行絕緣刻蝕，形成多個子電池；
[0016]步驟S13.采用等離子體增強化學氣相沉積的方法在前電極上沉淀多層薄膜，形成半導(dǎo)體層；
[0017]步驟S14.采用激光的方法對半導(dǎo)體層進行絕緣刻蝕；
[0018]步驟S15.采用物理氣相沉積的方法在半導(dǎo)體層上鍍有至少一層金屬材料，形成背電極；
[0019]步驟S16.采用激光的方法對背電極進行絕緣刻蝕，形成內(nèi)部串聯(lián)集成電路，完成對薄膜太陽能電池的加工。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例:在所述步驟Sll之前還包括對玻璃基板進行清洗和烘干的步驟；并且在所述步驟S12和S13之間還包括對前電極的表面及刻蝕后的槽內(nèi)進行清洗的步驟。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例:在所述步驟S16后還包括，
[0022]步驟S17.對非晶硅薄膜太陽能電池進行激光清邊的步驟。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例:所述步驟Sll中的前電極的厚度為lOOOnm，所述步驟S13中的半導(dǎo)體層厚度為1.511111，所述步驟515中的背電極厚度為l.0ym。
[0024]本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)上述的薄膜太陽能電池的激光刻蝕方法的裝置，包括，
[0025]成型機，用于形成具有玻璃基板、前電極、半導(dǎo)體層和背電極的薄膜太陽能電池；
[0026]以及與成型機對應(yīng)的激光機，用于發(fā)出一波長為532nm的激光透過玻璃基板和前電極后對半導(dǎo)體層和背電極進行激光刻蝕。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0028]1、本發(fā)明采用波長為532nm的激光透過玻璃基板和前電極后對半導(dǎo)體層和背電極進行激光刻蝕，形成了多個線條，使薄膜太陽能電池既具有電池的發(fā)電功能又具有透光性，滿足了光伏建筑一體(BIPV)系統(tǒng)的需求；
[0029]2、本發(fā)明采用激光的非接觸式加工，加工出的產(chǎn)品穩(wěn)定、靈活、多樣，并且可以大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用；
[0030]3、本發(fā)明采用的激光刻線邊緣光滑且無邊緣突起，有利于后續(xù)的封裝；
[0031]4、本發(fā)明在激光刻線后的底部無殘渣，不會造成電池的短路，也不會影響電池的轉(zhuǎn)化效率；
[0032]5、本發(fā)明在激光加工中，工藝參數(shù)范圍廣，調(diào)焦靈活，操作簡單。
【附圖說明】
[0033]圖1中l(wèi)a、lb、lc和Id為本現(xiàn)有技術(shù)中的非晶硅薄膜太陽能電池的生產(chǎn)流程圖。
[0034]圖2中2a為本發(fā)明的薄膜太陽能電池的激光刻蝕方法所刻蝕的表面的結(jié)構(gòu)圖，圖2b為圖2a中A處的放大圖，圖2c為所刻蝕的薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖3為本發(fā)明的薄膜太陽能電池的激光刻蝕方法的流程圖。
[0036]圖4為本發(fā)明圖3中步驟SI的具體流程圖。
【具體實施方式】
[0037]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0038]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。
[0039]圖3和圖4所示為本發(fā)明提供的一種薄膜太陽能電池的激光刻蝕方法，并請同時參閱圖2的薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)圖，該激光刻蝕方法包括:
[0040]第一步S1:形成薄膜太陽能電池的步驟，所述的薄膜太陽能電池包括玻璃基板1、前電極2、半導(dǎo)體層3和背電極4 (圖2c所示)，具體包括以下的幾個步驟:
[0041]1、首先利用半導(dǎo)體行業(yè)常用清潔劑，清洗1.3mXl.1m的超白浮法玻璃基板1，去除基板I表面的有機污潰、灰塵，用純凈水沖洗干凈并烘干。
[0042]2、步驟S11，采用磁控濺射的方法在玻璃基板I上沉積透明導(dǎo)電膜，形成厚度為100nm左右的前電極2 ；
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