專利名稱：太陽能電池組件及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池制備技術，尤其涉及一種太陽能電池組件及其制備方法。
背景技術：
太陽能電池具有原料來源廣泛、無毒、材料厚度薄、生產過程能耗低和大面積生產 等特點，可大幅降低太陽能電池成本。目前，為了使太陽能電池達到最佳的電壓和電流，通常采用將多個太陽能電池串 聯(lián)起來形成太陽能電池組件的集成技術。圖1是現(xiàn)有技術的太陽能電池組件的結構示意圖，圖2是圖1所示太陽能電池組 件的電路示意圖。從圖1和圖2中可以看出，該太陽能電池組件，通過第一道激光劃線3、 第二道激光劃線4和第三道激光劃線5，將多個太陽能電池20串聯(lián)在一起，即相鄰的太陽 能電池20的負極和正極通過內部電阻R相連，太陽能電池組件的總電壓V·等于每個太陽 能電池20電壓V的總和。相當于在透明基板1上形成了多個太陽能電池20陣列，組成整 體的太陽能電池組件。圖3為圖1所示太陽能電池組件的局部結構示意圖，從圖3中可以 看出，每個太陽能電池20包括透明導電膜201、太陽能電池層202和金屬背電極203，透明 導電膜201作為太陽能電池20的正極，金屬背電極203作為負極。其中第一道激光劃線3 中填充有太陽能電池層202的材料，起到斷開相鄰太陽能電池20的正極的作用，第二道激 光劃線4中填充有金屬背電極203的材料，且連通至相鄰太陽能電池20的透明導電膜201， 起到將一個太陽能電池20的負極連接到另一個相鄰的太陽能電池20的正極的作用，第三 道激光劃線5中沒有填充物質，起到斷開相鄰太陽能電池20的負極以及太陽能電池層202 的作用。在形成太陽能電池組件之后，將一根負極電極引線8連接于太陽能電池組件一端 部太陽能電池20的金屬背電極203，將一根正極電極引線7連接于另一端部的太陽能電池 20的透明導電膜201，從而使多個太陽能電池20串聯(lián)起來。當上述太陽能電池組件包括η個單結太陽能電池時，總電壓Vsra為各個單結太陽 能電池的電壓V1之和，即Vsum = IiXVp當上述太陽能電池組件包括相互串聯(lián)的η個雙結疊 層太陽能電池時，總電壓Vsum為各個雙結疊層太陽能電池的電壓V2之和，即Vsra = η XV20 同樣地，當上述太陽能電池組件包括相互串聯(lián)的η個三結疊層太陽能電池時，總電壓Vsum為 各個三結疊層太陽能電池的電壓V3之和，即Vsra = IiXV3。但是，發(fā)明人在進行本發(fā)明的研究過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中存在如下缺陷在制造 太陽能電池組件時，為了在“死區(qū)面積”和“電阻”之間找到一個平衡，設定面積的太陽能電 池組件一般形成固定數(shù)量的太陽能電池。例如，對于2. 6mX 2. 2m的單結硅薄膜太陽能電池 組件，其一般包含260個非晶硅單結太陽能電池；對于1. 4mX 1. Im的雙結疊層硅薄膜太陽 能電池組件，其一般包含140個非晶硅/微晶硅雙結疊層太陽能電池；對于1. 4mX 1. Im的 三結疊層硅薄膜太陽能電池組件，其一般包含140個非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅三結疊層 太陽能電池。單個太陽能電池的電壓一般是固定的，所以，太陽能電池組件的總電壓也是固定的。例如上述的260個電池構成的單結硅薄膜太陽能電池組件的總電壓約達到208V ；上 述雙結疊層太陽能電池組件的總電壓可達到196V ；上述三結疊層非晶硅/非晶硅鍺/微晶 硅三結疊層太陽能電池組件的總電壓可達到觀抓。由于采用上述串聯(lián)方式的一定面積的太 陽能電池組件具有固定的電壓和電流值，因此無法靈活地獲得所期望的電壓和電流值；如 果將具有如此高的電壓的太陽能電池組件暴露在外部環(huán)境，則造成很大的安全隱患；并且 現(xiàn)有的逆變器不能適用于更大面積的具有高電壓的電池組件。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種太陽能電池組件及其制備方法，以便獲得具有所期望的 電壓和電流值的太陽能電池組件。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種太陽能電池組件，包括多個太陽能電池， 每個所述太陽能電池包括依次疊設的透明導電膜、太陽能電池層和金屬背電極，相鄰的所 述太陽能電池通過激光劃刻工藝相互串聯(lián)，其中，還包括至少一條第四道激光劃線，所述第四道激光劃線貫通所述金屬背電極、太陽能電 池層和透明導電膜，斷開相鄰的所述太陽能電池，形成至少兩個獨立的電池單元，所述電池 單元由串聯(lián)的所述太陽能電池構成。本發(fā)明實施例還提供一種太陽能電池組件的制備方法，包括在透明基板上依次沉 積透明導電膜材料層、太陽能電池材料層和金屬背電極材料層，并通過激光劃刻工藝形成 相互串聯(lián)的多個太陽能電池，其中，還包括在形成的所述太陽能電池組件上，進行第四次激光劃刻，切割貫通所述金屬背電 極材料層、太陽能電池材料層和透明導電膜材料層，斷開相鄰的所述太陽能電池，形成至少 兩個獨立的電池單元，所述電池單元由串聯(lián)的所述太陽能電池構成。由以上技術方案可知，本發(fā)明在由相互串聯(lián)的太陽能電池組成的電池組件上，形 成第四道激光劃線，將太陽能電池組件分割成多個獨立的電池單元，使每個電池單元包括 規(guī)定數(shù)量的串聯(lián)的太陽能電池，從而通過改變電池單元的數(shù)量以及各個電池單元之間的連 接方式，能獲得滿足所需要的工作電壓以及電流的太陽能電池組件，使該太陽能電池組件 滿足現(xiàn)有的逆變器規(guī)格，同時保證了安全性。



202-太陽能電池層3-第一道激光劃線5-第三道激光劃線7-正極電極引線71-第一電極引線R-內部電阻
203-金屬背電極 4-第二道激光劃線 6-第四道激光劃線 8-負極電極引線 81-第二電極引線 V-太陽能電池電壓
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一本實施例提供一種太陽能電池組件，圖4為本發(fā)明實施例一提供的太陽能電池組 件的結構示意圖，圖5為圖4所示太陽能電池組件的電路示意圖。從圖4和圖5中可以看 出，該太陽能電池組件包括形成在透明基板1上的多個太陽能電池20，每個太陽能電池20 包括依次疊設的透明導電膜201、太陽能電池層202和金屬背電極203，相鄰的太陽能電池 20通過激光劃刻工藝相互串聯(lián)，即可以通過第一道激光劃線3、第二道激光劃線4和第三道 激光劃線5來實現(xiàn)。其中，還包括至少一條第四道激光劃線6，該第四道激光劃線6貫通 金屬背電極203、太陽能電池層202和透明導電膜201，斷開相鄰的太陽能電池20，形成至少 兩個獨立的電池單元2，每個電池單元2由串聯(lián)的太陽能電池20構成。本發(fā)明通過第四道激光劃線，將太陽能電池組件分割成多個獨立的電池單元，使 每個電池單元包括規(guī)定數(shù)量的串聯(lián)的太陽能電池，從而通過改變電池單元的數(shù)量以及各個 電池單元之間的連接方式，能獲得滿足所需要的工作電壓以及電流的太陽能電池組件，使 該太陽能電池組件滿足現(xiàn)有的逆變器規(guī)格，同時保證了安全性。在本發(fā)明中，一個太陽能電池組件中電池單元2的數(shù)量可以根據(jù)所要獲得的工作 電壓和電流來靈活地設定，并且多個電池單元2之間的連接方式可以采用并聯(lián)或串并聯(lián)， 例如，在圖5中將每個電池單元2都并聯(lián)起來，使獲得的電池組件的總電壓為一個電池單元 2的電壓?；蛘呖梢詫㈦姵貑卧獌蓛刹⒙?lián)后再串聯(lián)起來，從而使獲得的電池組件的總電壓為 兩個電池單元的電壓之和。當然，還可以根據(jù)實際需要靈活地連接各個電池單元獲取不同 的電壓和電流值。如圖4和圖5所示，為實現(xiàn)并聯(lián)，太陽能電池組件可以包括第一電極引線71，連 接在至少兩個電池單元2的透明導電膜201之間；第二電極引線81，連接在至少兩個電池 單元2的金屬背電極203之間。通過第一電極引線71可以將至少兩個電池單元2的正極 連接起來，通過第二電極引線81可以將至少兩個電池單元2的負極連接起來，從而達到把 兩個或兩個以上的電池單元2并聯(lián)起來的目的。上述太陽能電池可以是單結太陽能電池或多結疊層太陽能電池，采用單結太陽能 電池時，可以是非晶硅太陽能電池、微晶硅太陽能電池或納米硅太陽能電池；采用多結疊層
6太陽能電池時，可以是非晶硅/微晶硅雙結疊層太陽能電池、非晶硅/非晶硅鍺/微晶硅三 結疊層太陽能電池或納米硅/非晶硅鍺/微晶硅三結疊層太陽能電池。在本發(fā)明中，太陽 能電池的種類并不限于如上所述，可根據(jù)具體情況還可以采用其它太陽能電池，如多元化 合物太陽能電池。如圖6所示，在本實施例中，相鄰太陽能電池20的透明導電膜201通過第一道激 光劃線3斷開，位于透明導電膜201上的太陽能電池層202的材料填充在第一道激光劃線3 的貫通孔中；相鄰太陽能電池20的太陽能電池層202通過第二道激光劃線4斷開，位于太 陽能電池層202上的金屬背電極203的材料填充在第二道激光劃線4的貫通孔中，且第二 道激光劃線4貫通孔中的金屬背電極203的材料連接至相鄰太陽能電池20的透明導電膜 201，即實現(xiàn)了相鄰太陽能電池20正極和負極的連接；相鄰的太陽能電池20的金屬背電極 203和太陽能電池層202通過第三道激光劃線5相互斷開，第三道激光劃線5位于第二道激 光劃4線背離第一道激光劃線3的一側。因此，在一個電池單元2中，通過第二道激光劃線 4，將一個太陽能電池20的作為負極的金屬背電極203與相鄰的太陽能電池20的作為正極 的透明導電膜201連接起來，從而實現(xiàn)一個電池單元2中多個太陽能電池20的串聯(lián)。實施例二本實施例提供一種太陽能電池組件的制備方法，圖7為本發(fā)明實施例二提供的太 陽能電池組件的制備方法的流程圖，該太陽能電池組件的制備方法，包括在透明基板上依 次沉積透明導電膜材料層、太陽能電池材料層和金屬背電極材料層，并通過激光劃刻工藝 形成相互串聯(lián)的多個太陽能電池的步驟10，并且還包括以下步驟20 在形成的太陽能電池組件上，進行第四次激光劃刻，切割貫通金屬背電極材料層、 太陽能電池材料層和透明導電膜材料層，斷開相鄰的太陽能電池，形成至少兩個獨立的電 池單元，電池單元由串聯(lián)的太陽能電池構成。本發(fā)明通過第四次激光劃刻，將太陽能電池組件分割成多個獨立的電池單元，使 每個電池單元包括規(guī)定數(shù)量的串聯(lián)的太陽能電池，從而通過改變電池單元的數(shù)量以及各個 電池單元之間的連接方式，能獲得滿足所需要的工作電壓以及電流的太陽能電池組件，使 該太陽能電池組件滿足現(xiàn)有的逆變器規(guī)格，同時保證了安全性。在上述方案的基礎上，在進行第四次激光劃刻時，可以采用波長為1064nm的激光 進行第四次激光劃刻，由此能完整地切割透明導電膜材料層、太陽能電池材料層和金屬背 電極材料層。并且，進行第四次激光劃刻之后還可以包括如下步驟將第一電極引線，連接 在至少兩個電池單元的透明導電膜之間；將第二電極引線，連接在至少兩個電池單元的金 屬背電極之間。通過第一電極引線可以將至少兩個電池單元的正極連接起來，通過第二電 極引線可以將至少兩個電池單元的負極連接起來，從而達到把兩個或兩個以上的電池單元 并聯(lián)起來的目的。上述在透明基板上依次沉積透明導電膜材料層、太陽能電池材料層和金屬背電極 材料層，并通過激光劃刻工藝形成相互串聯(lián)的多個太陽能電池的流程具體可以包括以下步 驟在透明基板上沉積透明導電膜材料層；采用激光劃刻工藝，在透明導電膜材料層中劃刻第一道激光劃線，形成包括多塊 透明導電膜的圖案；
在形成上述圖案的透明基板上沉積太陽能電池材料層，太陽能電池材料填充在第 一道激光劃線的貫通孔中，以斷開相鄰透明導電膜的電連接；采用激光劃刻工藝，在太陽能電池材料層中劃刻第二道激光劃線，形成包括多塊 太陽能電池層的圖案，第二道激光劃線與第一道激光劃線之間錯開，以便每塊太陽能電池 層與兩塊相鄰的透明導電膜相交疊；在形成上述圖案的透明基板上沉積金屬背電極材料層，金屬背電極材料填充在第 二道激光劃線的貫通孔中以連接透明導電膜；采用激光劃刻工藝，在金屬背電極材料層和太陽能電池層中劃刻第三道激光劃 線，第三道激光劃線形成于第二道激光劃線背離第一道激光劃線的一側。本發(fā)明所提供的制備方法可以用于制備本發(fā)明所提供的太陽能電池組件，其結構 可參見圖4和圖6所示。上述第一道激光劃線的貫通孔中填充有半導體性質的太陽能電池材料，因此起到 斷開相鄰太陽能電池的正極的作用；由于第二道激光劃線的貫通孔中填充有具有導電性 的金屬背電極材料，因此第二道激光劃線起到連接相鄰太陽能電池之間的負極與正極的作 用；而第三道激光劃線中沒有填充物質，因此起到斷開相鄰太陽能電池之間的負極以及太 陽能電池層的作用，從而可以使相鄰的太陽能電池之間串聯(lián)起來。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡 管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精 神和范圍。
權利要求
1.一種太陽能電池組件，包括多個太陽能電池，每個所述太陽能電池包括依次疊設的 透明導電膜、太陽能電池層和金屬背電極，相鄰的所述太陽能電池通過激光劃刻工藝相互 串聯(lián)，其特征在于，還包括至少一條第四道激光劃線，所述第四道激光劃線貫通所述金屬背電極、太陽能電池層 和透明導電膜，斷開相鄰的所述太陽能電池，形成至少兩個獨立的電池單元，所述電池單元 由串聯(lián)的所述太陽能電池構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池組件，其特征在于，還包括第一電極引線，連接在至少兩個所述電池單元的透明導電膜之間；第二電極引線，連接在至少兩個所述電池單元的金屬背電極之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池組件，其特征在于所述太陽能電池為單結太陽能電池或多結疊層太陽能電池。
4.根據(jù)權利要求3所述的太陽能電池組件，其特征在于所述單結太陽能電池為非晶硅太陽能電池、微晶硅太陽能電池或納米硅太陽能電池。
5.根據(jù)權利要求3所述的太陽能電池組件，其特征在于所述多結疊層太陽能電池為非晶硅/微晶硅雙結疊層太陽能電池、非晶硅/非晶硅鍺 /微晶硅三結疊層太陽能電池或納米硅/非晶硅鍺/微晶硅三結疊層太陽能電池。
6.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池組件，其特征在于相鄰所述太陽能電池的透明導電膜通過第一道激光劃線斷開，位于所述透明導電膜上 的太陽能電池層的材料填充在第一道激光劃線的貫通孔中；相鄰所述太陽能電池的太陽能電池層通過第二道激光劃線斷開，位于所述太陽能電池 層上的金屬背電極的材料填充在第二道激光劃線的貫通孔中，且所述第二道激光劃線貫通 孔中的金屬背電極的材料連接至相鄰太陽能電池的透明導電膜；相鄰的所述太陽能電池的金屬背電極和太陽能電池層通過第三道激光劃線相互斷開， 第三道激光劃線位于所述第二道激光劃線背離第一道激光劃線的一側。
7.一種太陽能電池組件的制備方法，包括在透明基板上依次沉積透明導電膜材料層、 太陽能電池材料層和金屬背電極材料層，并通過激光劃刻工藝形成相互串聯(lián)的多個太陽能 電池，其特征在于，還包括在形成的所述太陽能電池組件上，進行第四次激光劃刻，切割貫通所述金屬背電極材 料層、太陽能電池材料層和透明導電膜材料層，斷開相鄰的所述太陽能電池，形成至少兩個 獨立的電池單元，所述電池單元由串聯(lián)的所述太陽能電池構成。
8.根據(jù)權利要求7所述的太陽能電池組件的制備方法，其特征在于，所述進行第四次 激光劃刻的步驟包括采用波長為1064納米的激光，進行第四次激光劃刻。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的太陽能電池組件的制備方法，其特征在于，所述進行第四 次激光劃刻的步驟之后還包括將第一電極引線，連接在至少兩個所述電池單元的透明導電膜之間；將第二電極引線，連接在至少兩個所述電池單元的金屬背電極之間。
10.根據(jù)權利要求7或8所述的太陽能電池組件的制備方法，其特征在于，在透明基板 上依次沉積透明導電膜材料層、太陽能電池材料層和金屬背電極材料層，并通過激光劃刻工藝形成相互串聯(lián)的多個太陽能電池的流程包括 在透明基板上沉積所述透明導電膜材料層；采用激光劃刻工藝，在所述透明導電膜材料層中劃刻第一道激光劃線，形成包括多塊 透明導電膜的圖案；在形成上述圖案的所述透明基板上沉積所述太陽能電池材料層，所述太陽能電池材料 填充在第一道激光劃線的貫通孔中；采用激光劃刻工藝，在所述太陽能電池材料層中劃刻第二道激光劃線，形成包括多塊 太陽能電池層的圖案，所述第二道激光劃線與所述第一道激光劃線之間錯開，以便每塊所 述太陽能電池層與兩塊相鄰的透明導電膜相交疊；在形成上述圖案的所述透明基板上沉積所述金屬背電極材料層，所述金屬背電極材料 填充在第二道激光劃線的貫通孔中以連接透明導電膜；采用激光劃刻工藝，在所述金屬背電極材料層和太陽能電池層中劃刻第三道激光劃 線，所述第三道激光劃線形成于所述第二道激光劃線背離第一道激光劃線的一側。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能電池組件及其制備方法，該太陽能電池組件包括多個太陽能電池，每個太陽能電池包括依次疊設的透明導電膜、太陽能電池層和金屬背電極，相鄰的太陽能電池通過激光劃刻工藝相互串聯(lián)，其中，還包括至少一條第四道激光劃線，第四道激光劃線貫通金屬背電極、太陽能電池層和透明導電膜，斷開相鄰的太陽能電池，形成至少兩個獨立的電池單元，電池單元由串聯(lián)的太陽能電池構成。本發(fā)明通過第四道激光劃線，將太陽能電池組件分割成多個獨立的電池單元，使每個電池單元包括規(guī)定數(shù)量的串聯(lián)的太陽能電池，從而能獲得所需要的工作電壓以及電流。
文檔編號H01L31/042GK102117815SQ201010033930
公開日2011年7月6日 申請日期2010年1月6日 優(yōu)先權日2010年1月6日
發(fā)明者宋行賓, 李貴君, 韓曉艷 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方能源科技有限公司