專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型創(chuàng)造涉及一種內(nèi)部并聯(lián)低電壓輸出的硅基薄膜太陽(yáng)能電池及制備方法，屬于太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景 硅基薄膜太陽(yáng)能電池是光伏行業(yè)里被認(rèn)為是極具潛力的光伏電池器件。硅基薄膜材料作為一種光電功能轉(zhuǎn)換材料的研究歷史可以一直追溯到20世紀(jì)60年代末，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)通訊實(shí)驗(yàn)室用輝光放電法制得了氫化非晶硅(a-Si:H)薄膜，發(fā)現(xiàn)了非晶硅薄膜的摻雜效應(yīng)。1975年Dundee大學(xué)的W. E. Spear等成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)非晶硅薄膜的改進(jìn)和替位式摻雜，發(fā)現(xiàn)了氫的飽和懸掛鍵的作用以及非晶硅薄膜優(yōu)越的光敏性能。1976年，美國(guó)RCA的D. E.Carlson等研制出了 p-i_n結(jié)構(gòu)非晶娃薄膜器件,光電能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到2. 4%,由此掀起了對(duì)非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的研究熱潮。1980年，Carlson等人將非晶硅電池器件的轉(zhuǎn)換效率提升至8%，標(biāo)志著達(dá)到了可用于生產(chǎn)的技術(shù)水平，成為最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的薄膜電池。隨著近三十年來(lái)的研究發(fā)展，非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到10%以上，目前全世界有數(shù)十所大學(xué)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和公司從事硅基薄膜太陽(yáng)能電池的研究，其產(chǎn)業(yè)化技術(shù)正日趨成熟。硅基薄膜太陽(yáng)能電池與傳統(tǒng)晶硅電池相比有成本低、弱光性能好、柔韌性強(qiáng)、生產(chǎn)能耗少、污染少等優(yōu)點(diǎn)。然而，在光伏市場(chǎng)上，目前多晶硅以及單晶硅太陽(yáng)能電池組件仍是主流。因此，在并網(wǎng)和離網(wǎng)市場(chǎng)，配合太陽(yáng)能電池組件工作的逆變器、蓄電池等光伏系統(tǒng)設(shè)備的規(guī)格大都是基于塊狀晶硅太陽(yáng)能電池或組件系列。晶硅電池的開(kāi)路電壓在70V以下，而硅基薄膜電池或組件在100V以上(非晶/微晶疊層組件的開(kāi)路電壓甚至是在130V以上)。將針對(duì)晶硅組件低電壓特性設(shè)計(jì)的逆變器等系統(tǒng)應(yīng)用于較高電壓的硅基薄膜電池組件上，勢(shì)必會(huì)增加系統(tǒng)成本。因而，發(fā)展低電壓硅基薄膜電池組件是目前薄膜光伏電池市場(chǎng)上的一個(gè)趨勢(shì)。硅基薄膜電池開(kāi)路電壓較高是非晶硅薄膜材料本身以及電池組件的生產(chǎn)方式所決定。一方面，非晶硅材料比晶硅材料具有較低的自由載流子密度和電導(dǎo)率，短路電流密度也低于晶硅電池組件。所以對(duì)于相同的輸出功率，非晶硅薄膜電池需要更高的開(kāi)路電壓來(lái)彌補(bǔ)較低的短路電流。另一方面在生產(chǎn)過(guò)程中，非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池由激光刻劃，將整塊電池芯板(通常稱(chēng)沒(méi)封裝的電池為芯板或芯片)分割成具有數(shù)十或上百個(gè)具有一定寬度的單元電池節(jié)，其串聯(lián)后組成一個(gè)硅基薄膜電池(通常封裝后為電池組件)。這樣，整個(gè)電池組件的輸出開(kāi)路電壓是各個(gè)單元電池節(jié)開(kāi)路電壓之和。申請(qǐng)?zhí)枮?5104992. 5的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種內(nèi)聯(lián)式集成型非晶硅太陽(yáng)能電池,通過(guò)激光刻劃將不同單元電池節(jié)內(nèi)部串聯(lián)起來(lái)。為了能夠降低硅基薄膜太陽(yáng)能電池的輸出電壓，將電池板分成數(shù)個(gè)區(qū)域，匯流并聯(lián)輸出。申請(qǐng)?zhí)枮?01010502031. 9的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利“一種高功率低電壓硅基薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法”公開(kāi)了一種將電池分區(qū)域，匯流并聯(lián)連接的低電壓硅基薄膜太陽(yáng)能電池。雖實(shí)現(xiàn)了低電壓，但在背電極上通過(guò)焊接導(dǎo)電帶，將其共用陽(yáng)極(陰極)并聯(lián)，使背電極導(dǎo)電帶排布變得較復(fù)雜和厚度增加(導(dǎo)電帶與下面絕緣帶加起來(lái)總厚度一般在0. 3mm以上)，會(huì)增加電池后序?qū)訅汗に嚪庋b難度。若導(dǎo)電帶排布相互交叉，形成回路死區(qū)，則在后序?qū)訅汗に囍腥菀仔纬蓺馀輾堄啵绊懏a(chǎn)品耐候性能，無(wú)法通過(guò)濕漏等電性能測(cè)試，造成不良品、次品。試驗(yàn)證明并聯(lián)區(qū)域越多，導(dǎo)電帶排布越復(fù)雜，三個(gè)以上的區(qū)域進(jìn)行并聯(lián)，背電極上的導(dǎo)電帶排布基本上不可避免地會(huì)出現(xiàn)回路死區(qū)。采用基于導(dǎo)電帶連接的外部并聯(lián)結(jié)構(gòu)，增加了封裝工藝的難度和相應(yīng)生產(chǎn)成本
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，將電池芯板分區(qū)域，將不同區(qū)域內(nèi)的單元電池并聯(lián)，以獲得硅基薄膜太陽(yáng)能電池大功率低電壓輸出特性。本實(shí)用新型的另一目的，避免因并聯(lián)出現(xiàn)的回路死區(qū)、回路交叉等，避免和減少導(dǎo)電帶引發(fā)的后續(xù)工藝中氣泡殘余，以增加硅基薄膜太陽(yáng)能電池組件的耐候性。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型任務(wù)，所提出的技術(shù)解決方案是基于硅基薄膜太陽(yáng)能電池PIN結(jié)各單元電池節(jié)內(nèi)部串聯(lián)形成的電池組件結(jié)構(gòu)，其特征在于絕緣襯底的透明導(dǎo)電膜上設(shè)置前電極導(dǎo)電區(qū)域，包括前電極導(dǎo)電區(qū)域內(nèi)單元電池節(jié)相同極性的共用電極和前電極預(yù)埋絕緣線，還包括預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜連接各單元電池組件前電極導(dǎo)電區(qū)域形成內(nèi)部并聯(lián)輸出。由激光橫向刻劃線垂直于縱向分布的前電極區(qū)域內(nèi)的第一溝道的上下兩端，分別為前電極的頂端預(yù)埋絕緣線和底端預(yù)埋絕緣線，該絕緣線在前電極區(qū)域的共用電極區(qū)域有缺口，該缺口覆蓋有前電極透明導(dǎo)電膜層。所說(shuō)的前電極區(qū)域的共用電極將整個(gè)前電極透明導(dǎo)電膜分成多個(gè)并聯(lián)區(qū)域，該并聯(lián)區(qū)域由預(yù)埋絕緣線外透明電導(dǎo)膜連接形成并聯(lián)；以上所說(shuō)的預(yù)埋絕緣線垂直于激光刻劃光電轉(zhuǎn)換層形成的第二溝道，該溝道與預(yù)埋絕緣線之間由一定間隙。預(yù)埋絕緣線與第二溝道的位置不會(huì)產(chǎn)生交叉。激光刻劃背電極形成的第三溝道，沿著垂直于第三溝道方向，對(duì)應(yīng)前電極預(yù)埋絕緣線位置分別刻除背電極和光電轉(zhuǎn)換膜層的一條絕緣線，選擇一對(duì)正負(fù)共用電極以及由第二溝道與背電極連接，形成光電性能輸出。本實(shí)用新型實(shí)施過(guò)程中產(chǎn)生的積極效果主要表現(xiàn)在通過(guò)激光對(duì)前電極透明導(dǎo)電膜區(qū)域進(jìn)行刻劃，直接實(shí)現(xiàn)薄膜太陽(yáng)能電池組件分區(qū)的內(nèi)部并聯(lián)，形成低電壓高功率輸出。制備電池芯板對(duì)并聯(lián)的區(qū)域數(shù)目沒(méi)有限制，各不同區(qū)域的內(nèi)部并聯(lián)已在前電極激光刻劃的過(guò)程中形成。最后輸出功率信號(hào)，只要選擇一對(duì)不同極性的共用電極到接線盒，無(wú)需復(fù)雜的導(dǎo)電帶，避免了回路死區(qū)的形成。便于后部封裝控制層壓工藝，以保障產(chǎn)品的耐候性。這是導(dǎo)電帶外部并聯(lián)不可能實(shí)現(xiàn)的。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型內(nèi)部并聯(lián)低電壓硅基薄膜太陽(yáng)能電池組件的工作原理圖I (a)、是本實(shí)用新型的前電極激光刻劃示意圖。

圖1(b)、是相對(duì)比于圖1(a)中前電極激光刻劃示意圖的內(nèi)部并聯(lián)電路示意圖。圖2、是本實(shí)用新型光電轉(zhuǎn)換層激光刻線示意圖。[0016]圖3、是本實(shí)用新型背電極激光刻線以及組件絕緣線示意圖。圖4、是本實(shí)用新型的內(nèi)部并聯(lián)低電壓組件的新版剖視圖。圖5、是本實(shí)用新型中實(shí)施例2的前電極激光刻劃示意圖。圖6、本實(shí)用新型中實(shí)施例3的前電極激光刻劃示意圖。共用電極將整個(gè)單元電池組件分成不同的區(qū)域；相同極性的共用電極通過(guò)前電極預(yù)埋絕緣線外的透明電極內(nèi)部連接，將各單元電池組件分布在不同區(qū)域形成內(nèi)部并聯(lián)輸出，在組件的各區(qū)域內(nèi)，激光刻劃第一溝道、第二溝道、第三溝道將各區(qū)域內(nèi)的單元電池節(jié)串聯(lián)起來(lái)；不同的組件區(qū)域內(nèi)，第一溝道、第二溝道、第三溝道的位置順序不同；第二溝道不與前電極預(yù)埋絕緣線位置交叉；僅選擇一對(duì)不同極性的共用電極，連接接線盒，形成光電性能輸出。排布來(lái)實(shí)現(xiàn)組件分區(qū)域的外部并聯(lián)；這樣，由于避免了導(dǎo)電帶回路死區(qū)的形成，組件在后部封裝階段，更易于控制層壓工藝，提高了產(chǎn)品的耐候性。同時(shí)采用內(nèi)部并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，對(duì)并聯(lián)的區(qū)域數(shù)目沒(méi)有限制，甚至可以實(shí)現(xiàn)所有單元電池節(jié)的內(nèi)部并聯(lián)，這也是采用導(dǎo)電帶外部并聯(lián)的方式所不可能實(shí)現(xiàn)的。圖1(a)其中I為傳統(tǒng)的前電極激光刻線槽，即第一溝道，刻除將前電極透明導(dǎo)電膜，將整個(gè)電池芯板劃分成若干單元電池節(jié)；2，4，7，9為四個(gè)選定的共用電極區(qū)域；3和8分別為頂端和底端前電極預(yù)埋絕緣線，頂端前電極預(yù)埋絕緣線3在共用電極區(qū)域7和9處留有缺口。共用電極區(qū)域7和9分別通過(guò)頂端前電極預(yù)埋絕緣線3外的透明導(dǎo)電膜5連接起來(lái)，為共用陰極輸出。同樣地，底端前電極預(yù)埋絕緣線8在共用電極區(qū)域2和4處留有缺口，因此，共用電極區(qū)域2和4即通過(guò)底端預(yù)埋絕緣線8外的透明導(dǎo)電膜6連接起來(lái)，為共用陽(yáng)極輸出。這樣，共用電極2，4，7，9實(shí)際上將整個(gè)電池芯板劃分成三個(gè)區(qū)域，或認(rèn)為三個(gè)子電池串，單個(gè)子電池串通過(guò)相互連接的共用電極，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部并聯(lián)輸出，其輸出的開(kāi)路電壓相當(dāng)于常規(guī)輸出的三分之一，而其輸出的短路電流則相當(dāng)于常規(guī)輸出的三倍。圖I (b)其中四個(gè)電路節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)四個(gè)共用電極2，4，7，9。這個(gè)四個(gè)共用電極將整個(gè)組件分成三個(gè)電池串。共用電極2和4通過(guò)底端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜連接，相當(dāng)于將三個(gè)電池串的陽(yáng)極連接起來(lái)；同時(shí)共用電極7和9通過(guò)頂端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜連接，相當(dāng)于將三個(gè)子電池串的陰極連接起來(lái)，形成內(nèi)部并聯(lián)輸出；由圖1(b)可以看出，這種內(nèi)部并聯(lián)的結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，除了需要通過(guò)前電極刻劃實(shí)現(xiàn)共用電極的連接，同時(shí)三個(gè)區(qū)域的電池串的正負(fù)極必須首尾相連，也即是三個(gè)電池串的正負(fù)極排布方向依次相反。圖2、是本實(shí)用新型光電轉(zhuǎn)換層激光刻線示意圖。圖中10為光電轉(zhuǎn)換層激光刻線槽，即第二溝道，激光將光電轉(zhuǎn)換膜層刻除掉。圖中虛線表示圖1(a)中前電極預(yù)埋絕緣線3和8的位置。本實(shí)用新型中第二溝道的線槽與傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換層的線槽不同，區(qū)別在于本實(shí)用新型中的第二溝道長(zhǎng)度要略短于圖1(a)中的第一溝道1，同時(shí)第二溝道的兩端的位置不能與前電極預(yù)埋絕緣線3和8位置交叉，第二溝道的頂端距離頂端前電極預(yù)埋絕緣線
1-3_，第二溝道的底端距離底端前電極預(yù)埋絕緣線1-3_。這樣，在沉積背電極的時(shí)候，就避免了背電極與前電極預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜直接接觸，降低了電池內(nèi)部微短路的幾率，提高了并聯(lián)電阻，對(duì)整個(gè)電池的性能輸出是有益的。同時(shí)，本實(shí)用新型中的第二溝道與第一溝道的相對(duì)位置，在不同區(qū)域依次相反。在圖1(a)中共用電極2和共用電極7之間的電池區(qū)域，第二溝道在第一溝道的右側(cè)；在共用電極7和共用電極4之間的電池區(qū)域，第二溝道在第一溝道的左側(cè)；在共用電極4與共用電極9之間的電池區(qū)域，第二溝道在第一溝道的右側(cè)。圖3、是本實(shí)用新型背電極激光刻線以及絕緣線示意圖。圖中11為背電極激光刻線槽，即第三溝道。圖中12和13分別為頂部芯板絕緣線和底部芯板絕緣線，其位置分別與圖I中的頂端預(yù)埋絕 緣線3、底端預(yù)埋絕緣線8重合，且絕緣線12和13的激光刻線寬度(線寬)略寬于預(yù)埋絕緣線3和8的激光刻線寬度，這樣可以避免前電極激光刻線邊緣的毛刺與背電極接觸，降低電池區(qū)域微短路的幾率。本實(shí)用新型中第三溝道11與絕緣線12、13交叉，同時(shí)第三溝道與第一、二溝道的位置排列順序在不同的三個(gè)不同的組件區(qū)域依次相反。圖4、是本實(shí)用新型的內(nèi)部并聯(lián)低電壓組件的剖視圖。圖中14是透明絕緣襯底，可以為玻璃、柔性PET等；15是前電極，可以為摻氟的氧化錫薄膜(FT0)、氧化銦錫薄膜(ITO)、摻鋁的氧化鋅薄膜(AZO)、摻硼的氧化鋅薄膜(BZO)等；16是光電轉(zhuǎn)換層，可以為非晶硅單結(jié)結(jié)構(gòu)，也可以為非晶/微晶疊層結(jié)構(gòu)；17是背電極，可以為氧化鋅與金屬的復(fù)合背電極，也可以為氧化鋅背電極；18是導(dǎo)電連接處，將并聯(lián)后的電池組件光電性能通過(guò)接線盒輸出。圖4中的2，4，7，9分別對(duì)應(yīng)于圖I (a)中的共用電極2，4，7，9。組件通過(guò)共用電極2,4, 7，9以及前電極預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜5和6形成各區(qū)域電池串的內(nèi)部并聯(lián)，在電池芯板制備完成后，通過(guò)與共用電極連接的相鄰單元電池節(jié)的背電極(如圖4中導(dǎo)電帶18或19所連接的背電極)，將組件的光電性能輸出。圖5、是本實(shí)用新型中實(shí)施例2的前電極激光刻劃示意圖。圖中20為前電極激光刻線槽，即第一溝道，將電池芯板分成若干單元電池節(jié)。在導(dǎo)電膜區(qū)域內(nèi)等間距選擇21，23，25，27，29，30作為共用電極，將整個(gè)芯板分成五個(gè)區(qū)域。其中21，23，25為共用陽(yáng)極，27，29，30為共用陰極。圖中22和28分別為頂端預(yù)埋絕緣線和底端預(yù)埋絕緣線。頂端預(yù)埋絕緣線22在共用電極27，29，30處留有缺口 ；底端預(yù)埋絕緣線28在共用電極21，23，25處留有缺口。這樣，共用電極21，23，25即通過(guò)底端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜26連接起來(lái)；共用電極27，29，30即通過(guò)頂端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜24連接起來(lái)，最終形成內(nèi)部并聯(lián)輸出。圖6、本實(shí)用新型中實(shí)施例3的前電極激光刻劃示意圖。圖中31為前電極激光刻線槽，即第一溝道，將電池芯板分成若干單元電池節(jié)。在該芯板區(qū)域內(nèi)等間距選擇32，34，35作為共用電極，將整個(gè)電池分成兩個(gè)區(qū)域。其中32，35為共用陽(yáng)極，34為共用陰極。圖中33和37分別為頂端預(yù)埋絕緣線和底端預(yù)埋絕緣線。底端預(yù)埋絕緣線37在共用電極32，35處留有缺口 ；頂端預(yù)埋絕緣線33不留缺口。這樣，共用電極32，35即通過(guò)底端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜36連接起來(lái)；與共用電極34最終形成內(nèi)部并聯(lián)輸出。結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型內(nèi)部并聯(lián)的低電壓硅基薄膜太陽(yáng)能電池組件的制備方法和步驟如下見(jiàn)圖4，清洗絕緣襯底以浮法玻璃、超白玻璃、高硅氧玻璃或者其他透明絕緣材料做絕緣襯底，透明絕緣襯底14經(jīng)磨邊、倒角及粗清洗。通過(guò)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)AOI檢測(cè)玻璃表面潔凈程度以及內(nèi)部氣泡或劃痕殘余；沉積透明導(dǎo)電膜前電極在透明絕緣襯底14上通過(guò)磁控濺射PVD或氣相沉積CVD方式沉積摻氟的氧化錫薄膜(FTO)、氧化銦錫薄膜(ITO)、摻鋁的氧化鋅薄膜(AZO)、摻硼的氧化鋅薄膜(BZO)等透明導(dǎo)電膜作為前電極15 ；[0032]見(jiàn)圖1(a)精細(xì)清洗導(dǎo)電襯底將帶有透明導(dǎo)電膜透明導(dǎo)電玻璃進(jìn)行精細(xì)清洗，去除表面沉積顆粒。[0033]激光刻劃前電極圖形采用紅外波段(1064nm)的激光或紫外波段(355nm)的激光，刻劃前電極第一溝道I，該溝道兩端分別距離襯底頂端和底邊邊緣16mm-20mm ；預(yù)埋絕緣線距離頂端邊緣和底端邊緣18_23mm處分別刻劃頂端和底端預(yù)埋絕緣線3、8，線寬為40-80 Um0其中，頂端預(yù)埋絕緣線3在共用電極7與共用電極9處有3_5_寬的缺口 ；底端預(yù)埋絕緣線8在共用電極2和共用電極4處有3-5_寬的缺口。共用電極7和9通過(guò)頂端絕緣線3外的透明導(dǎo)電膜5連接并聯(lián)，共用電極2和4則通過(guò)底端絕緣線外8的透明導(dǎo)電膜6連接并聯(lián)。見(jiàn)圖2，刻劃光電轉(zhuǎn)換膜層采用532nm波長(zhǎng)激光刻除電轉(zhuǎn)換膜層，形成第二溝道10，第二溝道10兩端分別距離頂端預(yù)埋絕緣線3和底端預(yù)埋絕緣線垂直距離為2-3mm。第二溝道10的位置，在共用電極2，4，7，9的不同區(qū)域內(nèi)，依次緊鄰第一溝道I的右側(cè)和左側(cè)。前電極上的非晶硅(p-i-n)、微晶硅(p-i-n)或者單結(jié)非晶硅(p-i_n)薄膜層，作為光電轉(zhuǎn)換膜層16。見(jiàn)圖3，刻劃背電極采用532nm波長(zhǎng)激光刻除背電極導(dǎo)電膜形成第三溝道11，激光功率<300mW，激光刻劃不會(huì)損傷前電極導(dǎo)電膜層。第三溝道11與預(yù)埋絕緣線12和13交叉，且穿過(guò)整個(gè)電池區(qū)域。第三溝道11的位置，在被共用電極2，4，7，9分出的不同區(qū)域內(nèi)，依次緊鄰第二溝道10的右側(cè)和左側(cè)。在垂直于第三溝道11的位置的頂端和底端，刻除背電極膜層、光電轉(zhuǎn)換膜層、前電極膜層，頂部絕緣線12和底部芯板絕緣線13，線寬為130-200 Um0采用532nm激光，控制功率300mW以下，頻率為25_40Hz，不損傷前電極，去除光電功能轉(zhuǎn)換層以及背電極。背電極在光電轉(zhuǎn)換層上，采用濺射或化學(xué)氣相沉積形成透明導(dǎo)電膜背電極或者金屬?gòu)?fù)合背電極17。在后部封裝工序中，分別選擇與共用電極2和共用電9，通過(guò)第二溝道10連接背電極，作為組件輸出的正、負(fù)極，焊接兩條導(dǎo)電帶18和19，連接接線盒輸出光電性能。激光清邊寬度為13_15mm，激光刻除襯底上沉積膜層，形成第四溝道，用熱熔丁基膠作為邊部封裝膠，其涂覆寬度為10-12mm。組件封裝，采用EVA或PVB以及半鋼化背板玻璃作為媒介，進(jìn)行層壓封裝。最后進(jìn)行性能測(cè)試，分等級(jí)包裝入庫(kù)。至此，具有內(nèi)部并聯(lián)結(jié)構(gòu)的低電壓硅基薄膜太陽(yáng)能電池組件制備完畢。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I見(jiàn)圖1(a)、圖2、圖3、圖4，本實(shí)施例采用高透過(guò)率超白玻璃作為透明絕緣襯底14，摻硼氧化鋅(BZO)薄膜作為前電極，非晶硅p-i-n結(jié)構(gòu)薄膜作為光電功能轉(zhuǎn)換層，摻鋁氧化鋅與鋁復(fù)合導(dǎo)電膜(AZ0+A1)作為背電極，整個(gè)組件區(qū)域由四條共用電極劃分為三個(gè)區(qū)域，內(nèi)部電極并聯(lián)匯流輸出。制備如下I.見(jiàn)圖4，選用3. 2mm厚度的超白玻璃作為透明絕緣襯底14，經(jīng)過(guò)超聲清洗以及AOI表面顆粒度的檢測(cè)，送入金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備MOCVD中，采用硼烷、二乙基鋅、去離子水以及氫氣作為反應(yīng)媒介，沉積摻硼氧化鋅薄膜，厚度在I. 3-1. 7 ym，作為前電極15 ；[0043] 2.圖1(a)，BZO鍍膜玻璃經(jīng)過(guò)精清洗，去除表面沉積顆粒，溫度降低至50攝氏度以下，采用355nm紫外激光，所示的第一溝道I，兩端距離玻璃襯底頂端和底端邊緣各17mm。激光功率2-3W，頻率130KHz，刻劃速度80m/min。在組件區(qū)域內(nèi)等間距地選擇四條共用電極2，4，7，9，采用355nm紫外激光，分別在距離襯底頂端和底端邊緣各19mm處刻劃兩條預(yù)埋絕緣線3和8，線寬為35-45 u m,刻劃速度80m/min。頂端預(yù)埋絕緣線3在共用電極7和9處留有5mm缺口，底端預(yù)埋絕緣線8在共用電極2和4處留有5mm缺口。共用電極2和4作為共用陽(yáng)極，通過(guò)底端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜6連接，共用電極7和9作為共用陰極，通過(guò)頂端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜5并聯(lián)連接。3.見(jiàn)圖2在透明導(dǎo)電膜上沉積非晶硅p-i-n單結(jié)結(jié)構(gòu)，作為光電功能轉(zhuǎn)換層16，P層厚度10-50nm，i層厚度700-800nm，n層厚度50_100nm。采用523nm波長(zhǎng)的激光，刻劃第二溝道10。第二溝道10兩端分別與預(yù)埋絕緣線3和8距離2mm。見(jiàn)圖4，在共用電極2和7之間,第二溝道10緊鄰第一溝道I右側(cè)；在共用電極7和4之間,第二溝道10緊鄰第一溝道I左側(cè)；在共用電極4和9之間，第二溝道10緊鄰第一溝道I右側(cè)。激光IOOmW,頻率35Hz，刻劃速度90m/min，線寬30 y m。4.見(jiàn)圖3、圖4，在光電功能轉(zhuǎn)換層16之上，采用磁控濺射的方法依次沉積50nm摻鋁氧化鋅以及150nm金屬Al導(dǎo)電膜作為背電極17。采用532nm激光，刻劃第三溝道11。第三溝道11與預(yù)埋絕緣線位置交叉，且穿過(guò)整個(gè)組件區(qū)域。如圖4，在共用電極2和7之間，第三溝道11緊鄰第二溝道10右側(cè)；在共用電極7和4之間，第三溝道11緊鄰第二溝道10左側(cè)；在共用電極4和9之間，第三溝道11緊鄰第二溝道10右側(cè)。激光功率280mW，頻率 25kHz，刻劃速度 80m/min，線寬 35-40 u m。5.見(jiàn)圖3，在與前電極預(yù)埋絕緣線相同的位置，采用532nm激光刻劃兩條絕緣線12和13，去除光電功能轉(zhuǎn)換層以及背電極，不損傷前電極。激光功率300mW，頻率25kHz，刻劃速度80m/min，線寬130 y m。6.如圖4所示，選擇與共用電極2連接的背電極作為陽(yáng)極，選擇與共用電極9連接的背電極作為組件陰極。焊接兩條導(dǎo)電帶18和19，連接線盒。7.激光清邊寬度15mm，采用熱熔丁基膠作為邊封膠，涂覆寬度13mm。裁切EVA膜，采用半鋼化背板玻璃，經(jīng)過(guò)層壓封裝、測(cè)試分類(lèi)，最后包裝入庫(kù)。制備完成。實(shí)施例2見(jiàn)圖5，本實(shí)施例采用高透過(guò)率超白玻璃作為透明絕緣襯底14，摻硼氧化鋅(BZO)薄膜作為前電極，非晶硅P-i-n結(jié)構(gòu)薄膜作為光電功能轉(zhuǎn)換層，摻硼氧化鋅導(dǎo)電膜(BZO)作為背電極，如圖5，整個(gè)組件區(qū)域由六條共用電極劃分為五個(gè)區(qū)域，內(nèi)部并聯(lián)輸出。制備如下I.選用4mm厚度的超白玻璃作為透明絕緣襯底14，經(jīng)過(guò)超聲清洗以及AOI表面顆粒度的檢測(cè)，送入金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備MOCVD中，采用硼烷、二乙基鋅、去離子水以及氫氣作為反應(yīng)媒介，沉積摻硼氧化鋅薄膜，厚度在I. 9iim,作為前電極15 ；2. BZO鍍膜玻璃經(jīng)過(guò)精清洗，去除表面沉積顆粒，溫度降低至50攝氏度以下，采用355nm紫外激光，刻劃如圖5所示的第一溝道20，兩端距離玻璃襯底頂端和底端邊緣各19mm。激光功率3W，頻率125KHz，刻劃速度90m/min。在組件區(qū)域內(nèi)等間距地選擇六條共用電極21，23，25，27，29，30，將整個(gè)芯板劃分成五個(gè)區(qū)域。采用355nm紫外激光，分別在距離襯底頂端和底端邊緣各21mm處刻劃兩條預(yù)埋絕緣線3和8，線寬為45 ii m，刻劃速度85m/min。如圖5，頂端預(yù)埋絕緣線22在共用電極21，23，25處留有5mm缺口，底端預(yù)埋絕緣線28在共用電極27，29，30處留有5mm缺口。共用電極21，23，25作共用陽(yáng)極，通過(guò)底端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜26連接并聯(lián)，共用電極27，29，30作共用陰極，通過(guò)頂端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜24連接并聯(lián)。這樣，六條共用電極將芯板劃分成的五個(gè)區(qū)域即通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)電膜并聯(lián)起來(lái)，在芯板沉積完畢，即可形成更低電壓輸出。3.在透明導(dǎo)電膜上沉積非晶硅p-i-n單結(jié)結(jié)構(gòu)，作為光電功能轉(zhuǎn)換層。采用523nm波長(zhǎng)的激光，刻劃第二溝道。第二溝道兩端分別與預(yù)埋絕緣線22和28距離I. 5mm，在共用電極21和27之間，第二溝道緊鄰第一溝道20右側(cè)；在共 用電極27和23之間，第二溝道緊鄰第一溝道20左側(cè)；在共用電極23和29之間，第二溝道緊鄰第一溝道20右側(cè)；在共用電極29和25之間，第二溝道緊鄰第一溝道20左側(cè)；在共用電極25和30之間,第二溝道緊鄰第一溝道20右側(cè)。激光90mW，頻率45Hz，刻劃速度85m/min，線寬35 u m。4.在光電功能轉(zhuǎn)換層16之上，MOCVD的方法依次沉積I. 6 U m厚度摻硼氧化鋅BZO作為背電極17。采用532nm激光，刻劃第三溝道。第三溝道與預(yù)埋絕緣線位置交叉，且穿過(guò)整個(gè)組件區(qū)域。在共用電極21和27之間，第三溝道緊鄰第二溝道右側(cè)；在共用電極27和23之間，第三溝道緊鄰第二溝道左側(cè)；在共用電極23和29之間，第三溝道緊鄰第二溝道20右側(cè)；在共用電極29和25之間，第三溝道緊鄰第二溝道左側(cè)；在共用電極25和30之間，第三溝道緊鄰第二溝道右側(cè)。激光功率300mW，頻率30kHz，刻劃速度100m/min，線寬45 u m。5.在與預(yù)埋絕緣線相同的位置，采用532nm激光刻劃兩條芯板絕緣線，去除光電功能轉(zhuǎn)換層以及背電極，不損傷前電極。激光功率280mW，頻率35kHz，刻劃速度100m/min，線寬145 u m。6.選擇與共用電極21連接的背電極作為組件陽(yáng)極，選擇與共用電極30連接的背電極作為組件陰極。焊接兩條導(dǎo)電帶，連接接線盒。7.激光清邊寬度17mm，采用熱熔丁基膠作為邊封膠，涂覆寬度15mm。裁切EVA膜，采用半鋼化背板玻璃，經(jīng)過(guò)層壓封裝、測(cè)試分類(lèi)，最后包裝入庫(kù)。制備完成。實(shí)施例3見(jiàn)圖6，本實(shí)施例采用高透過(guò)率超白玻璃作為透明絕緣襯底14，摻硼氧化鋅(BZO)薄膜作為前電極，非晶硅/微晶硅疊層結(jié)構(gòu)薄膜作為光電功能轉(zhuǎn)換層，摻硼氧化鋅導(dǎo)電膜(BZO)作為背電極，如圖6整個(gè)組件區(qū)域由三條共用電極劃分為兩個(gè)區(qū)域，內(nèi)部并聯(lián)輸出。制備如下I.選用3. 2mm厚度的超白玻璃作為透明絕緣襯底14，經(jīng)過(guò)超聲清洗以及AOI表面顆粒度的檢測(cè)，送入金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備MOCVD中，采用硼烷、二乙基鋅、去離子水以及氫氣作為反應(yīng)媒介，沉積摻硼氧化鋅薄膜，厚度在I. 4iim,作為前電極15 ；2. BZO鍍膜玻璃經(jīng)過(guò)精清洗，去除表面沉積顆粒，溫度降低至50攝氏度以下，采用355nm紫外激光，刻劃如圖5所示的第一溝道31，兩端距離玻璃襯底頂端和底端邊緣各17mm。激光功率I. 5W，頻率120KHz，刻劃速度75m/min。如圖6所示，在組件區(qū)域內(nèi)等間距地選擇三條共用電極32，34，35，將整個(gè)組件劃分成兩個(gè)區(qū)域。采用355nm紫外激光，分別在距離襯底頂端和底端邊緣各19mm處刻劃兩條預(yù)埋絕緣線33和37，線寬為35 y m,刻劃速度75m/min。如圖6，底端預(yù)埋絕緣線37在共用電極32，35處留有5mm缺口，頂端預(yù)埋絕緣線33不留缺口。共用電極32，35作為共用陽(yáng)極，通過(guò)底端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜36連接，共用電極34作為共用陰極。這樣，三條共用電極將組件劃分成的兩個(gè)區(qū)域即通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)電膜并聯(lián)起來(lái)，在組件芯板沉積完畢，即可形成低電壓輸出。3.在透明導(dǎo)電膜上沉積非晶硅/微晶硅疊層結(jié)構(gòu)，作為光電功能轉(zhuǎn)換層。采用523nm波長(zhǎng)的激光，刻劃第二溝道。第二溝道兩端分別與預(yù)埋絕緣線33和37距離2mm，在共用電極32和34之間，第二溝道緊鄰第一溝道31右側(cè)；在共用電極34和35之間，第二溝道緊鄰第一溝道31左側(cè)。激光功率IOOmW,頻率55Hz，刻劃速度95m/min，線寬40iim。4.在光電功能轉(zhuǎn)換層16之上，用MOCVD的方法依次沉積I. 5 y m厚度摻硼氧化鋅BZO作為背電極17。采用532nm激光，刻劃第三溝道。第三溝道與預(yù)埋絕緣線位置交叉，且穿過(guò)整個(gè)組件區(qū)域。在共用電極32和34之間，第三溝道緊鄰第二溝道右側(cè)；在共用電極34和35之間，第三溝道緊鄰第二溝道左側(cè)。激光功率290mW，頻率25kHz，刻劃速度90m/min，線寬40 Um05.在與預(yù)埋絕緣線相同的位置，采用532nm激光刻劃兩條芯板絕緣線，去除光電功能轉(zhuǎn)換層以及背電極，不損傷前電極。激光功率290mW，頻率40kHz，刻劃速度100m/min，線寬150 Um06.選擇與共用電極32連接的背電極作為組件陽(yáng)極，選擇與共用電極34連接的背電極作為組件陰極。焊接兩條導(dǎo)電帶，連接接線盒。7.激光清邊寬度15mm，采用熱熔丁基膠作為邊封膠，涂覆寬度13mm。裁切EVA膜，采用半鋼化背板玻璃，經(jīng)過(guò)層壓封裝、測(cè)試分類(lèi)，最后包裝入庫(kù)。制備完成。本實(shí)用新型中的關(guān)鍵技術(shù)是采用激光刻線的方式，刻劃前電極頂端和底端預(yù)埋絕緣線時(shí)，在相應(yīng)的共用電極處留有缺口，使得相應(yīng)的共用電極通過(guò)預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜內(nèi)部連接起來(lái)，這樣，在電池芯板制備完成時(shí)，被共用電極分成的不同區(qū)域內(nèi)的電池串通過(guò)透明導(dǎo)電膜形成內(nèi)部并聯(lián)結(jié)構(gòu)。既實(shí)現(xiàn)了硅基薄膜太陽(yáng)能電池組件的高效率低電壓輸出，同時(shí)也避免了基于背電極復(fù)雜導(dǎo)電帶排布連接的外部并聯(lián)方式所帶來(lái)的后部封裝問(wèn)題。而且，采用本實(shí)用新型的內(nèi)部并聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)任意數(shù)目區(qū)域的并聯(lián)，而不會(huì)增加后部封裝困難。
權(quán)利要求1.一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，基于硅基薄膜太陽(yáng)能電池PIN結(jié)各單元電池節(jié)內(nèi)部串聯(lián)形成的電池組件結(jié)構(gòu)，包括前電極及第一溝道和PIN結(jié)內(nèi)部串聯(lián)結(jié)構(gòu)的第二、第三溝道，其特征在于還包括前電極區(qū)域內(nèi)的單元電池節(jié)，相同極性的共用電極和前電極預(yù)埋絕緣線及絕緣線之間的缺口，所述共用電極將整個(gè)前電極透明導(dǎo)電膜分成多個(gè)并聯(lián)區(qū)域，該并聯(lián)區(qū)域由預(yù)埋絕緣線外透明電導(dǎo)膜連接形成內(nèi)部并聯(lián)、匯流及電壓輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的預(yù)埋絕緣線垂直于縱向分布的前電極第一溝道的上下兩端，分別為前電極的頂端預(yù)埋絕緣線和底端預(yù)埋絕緣線，該絕緣線在前電極共用電極區(qū)域有缺口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于由預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜連接各前電極區(qū)域內(nèi)單元電池節(jié)構(gòu)成內(nèi)部并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的 前電極預(yù)埋絕緣線橫向分布并垂直于激光刻劃光電轉(zhuǎn)換層形成的第二溝道的兩端，該溝道與預(yù)埋絕緣線之間有間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的前電極預(yù)埋絕緣線分別對(duì)應(yīng)于激光刻除背電極和光電轉(zhuǎn)換膜層的絕緣線第四溝道，第四溝道垂直于第三溝道。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的內(nèi)部并聯(lián)匯流及電壓輸出，是由一對(duì)正負(fù)共用電極以及由第二溝道與背電極連接所形成的光電性能輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的相同極性的共用電極，各單元電池組件分布在不同區(qū)域內(nèi)，由前電極預(yù)埋絕緣線外的透明電極內(nèi)部連接，并形成內(nèi)部并聯(lián)匯集電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的共用電極是將激光刻劃的第一溝道、第二溝道、第三溝道串聯(lián)的單元電池節(jié)分區(qū)，形成內(nèi)部并聯(lián)連接至接線盒。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的預(yù)埋絕緣線包括頂端前電極預(yù)埋絕緣線，及底端前電極預(yù)埋絕緣線在共用電極區(qū)域留有缺□。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的共用電極包括由頂端預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜連接形的共用陰極輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的共用陽(yáng)極，由前電極底端的預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜連接形成內(nèi)部并聯(lián)的陽(yáng)極輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所說(shuō)的激光刻除光電轉(zhuǎn)換膜層的第二溝道短于激光刻除前電極第一溝道，第二溝道的兩端的位置與前電極預(yù)埋絕緣線位置未形成交叉。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種低壓大電流硅基薄膜太陽(yáng)能電池，屬于太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域。主要技術(shù)特征前電極區(qū)域內(nèi)的單元電池節(jié)，相同極性的共用電極和前電極預(yù)埋絕緣線及絕緣線之間的缺口，由預(yù)埋絕緣線外的透明導(dǎo)電膜連接各前電極區(qū)域內(nèi)單元電池節(jié)構(gòu)成內(nèi)部并聯(lián)、匯流及電壓輸出。本實(shí)用新型的積極效果，通過(guò)激光對(duì)前電極透明導(dǎo)電膜區(qū)域進(jìn)行刻劃，直接實(shí)現(xiàn)薄膜太陽(yáng)能電池組件分區(qū)的內(nèi)部并聯(lián)，形成低電壓高功率輸出。便于后部封裝控制層壓工藝，以保障產(chǎn)品的耐候性。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK202363469SQ20112051186
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者孫曉宇, 李毅 申請(qǐng)人:深圳市創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司