CN100559614C - 薄膜太阳电池模块及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜太阳电池模块及其加工方法，该模块被切线槽分割成若干模块单元，在每个模块单元的向光导电膜上设置引出电极，该引出电极两端与下一个模块电源的背光导电膜连接；其加工方法为在衬底上镀好背光导电膜、发电层和向光导电膜之后，在向光导电膜上设置若干引出电极后；或者在衬底上依次设置引出电极、向光导电膜、发电层和背光导电膜后，再用划线机切割模块形成若干模块单元，使得每个模块单元拥有一个引出电极，每个单元的引出电极与下一个单元的背光导电膜连接，最后封装成电池模块。本发明减少了工艺时间，大大简化了工艺步骤，减少了多次划线和清洗会对电池造成的污染，同时其具有加工设备成本低、模块发电量的损耗低、产品重量轻、电池的规格参数设计的自由度高等优点。

Description

薄膜太阳电池模块及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种薄膜太阳电池模块及其加工方法。

背景技术

薄膜太阳能电池以用料省，成本低，应用广泛等特点成为目前最有前景的新型太阳能电池，已成为当今世界光伏技术研究开发工作的重点项目、热点课题。其类型包括硅基薄膜太阳能电池、CdTe碲化镉系薄膜大阳能电池、CIS铜铟硒系薄膜太阳能电池等若干个品种，这些不同类型的薄膜电池虽然结构并不相同，但一般可以归纳为：衬底、导电层、发电层及导电层依次分布的结构，其中发电层包括缓冲层10和半导体吸收层9。

将薄膜太阳能电池模块化时，需将前一片电池的背光导电膜与后一片电池的向光导电膜相连接，串联并封装成为电池模块。

现在市场上大部分的薄膜太阳能电池的单元是把一面的电极用(透明)导电膜与另一方的(透明)导电膜电极用划线法把它们串联起来的(见图1的集成式)，或把太阳电池裁成细长的单元，在这些细长的单元上印上栅网式的金属电极4，然后用金属线5把正负极连接(见图2的栅网式)。前一种方法一般用于玻璃基板的薄膜型太阳电池，也可以用于柔性基板的薄膜型太阳电池；后一种方法多用于可弯曲的柔性衬底太阳电池的集成。

上述第一种的划线法的制作过程为：在衬底上镀完底层导电薄膜后，用激光或金刚石划线机进行等距离薄膜切断划线，形成第一切线槽1，使其互相绝缘。接着镀半导体发电层，即缓冲层10和半导体吸收层9，然后用激光或金刚石划线机对发电层进行等距离的薄膜切断划线，形成第二切线槽2。所述第二切线槽2邻近第一切线槽1设置。然后再镀上向光导电膜，并用划线机于靠近第二切线槽2的位置对向光导电膜、发电层进行划线，形成第三切线槽3。其中第三切线槽3与第一切线槽1分别位于第二切线槽2的两侧。这样，每个单元的电池被串联并集成化。最后把最边上的电极引出即可。

该种划线法工艺步骤复杂，每次镀完膜之后要将衬底从真空状态中取出进行划线，且需要进行三步划线，加长了工艺时间；同时，该方法需要用到激光及机械式划线机，对其划线精度要求极高，设备的价格也昂贵，在柔性材料上划线的难度也很高；另外，为了降低阻抗而加大各单元的宽度，在镀透明导电膜时，要求膜的厚度较厚，导致入射光强度的损失较大。

上述第二种的栅网式的方法与晶体硅集成化使用的方法相似，在电池的各层完成之后，将金属电极4印刷在每个单元上方的导电薄膜上，再把每个单元的电极串联在一起。这种模块的集成方法自动化费用大：因为每个单元的集成所造成的空间的损失较大，在最后封装时，需要两枚基材把模块进行封装，导致成本提高，增加产品重量。同时其对于高电压、低电流的设计相对比较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄膜太阳电池模块及其加工方法，减少了工艺时间，大大简化了工艺步骤，减少了多次划线和清洗会对电池造成的污染，同时其具有加工设备成本低、模块发电量的损耗低、产品重量轻、电池的规格参数设计的自由度高等优点。

本发明的技术方案是：

一种薄膜太阳电池模块，包括设于衬底上的背光导电膜和向光导电膜、以及夹设在背光导电膜和向光导电膜之间的发电层，所述电池模块由若干切断向光导电膜、发电层以及背光导电膜的切线槽分隔成若干模块单元，所述衬底于模块单元两端方向向外延伸有伸出部，所述背光导电膜向外延伸有覆盖于部分伸出部上的突出部，所述每个模块单元的向光导电膜上设有引出电极，所述引出电极两端与下一个模块单元的两个突出部连接，电池模块的首个模块单元的突出部上设有第一外接导体，电池模块最后一个模块单元的引出电极两端与第二外接导体相连。

一种薄膜太阳电池模块的加工方法，包括以下步骤：

1)在衬底上，利用掩膜蒸发或溅射制成背光导电膜，所述背光导电膜两侧设有若干等距离分布的缺槽和缺槽之间的突出部；

2)在所述背光导电膜镀发电层，所述缺槽和突出部露出于发电层外；

3)在所述发电层上镀向光导电膜；

4)在所述向光导电膜上制备若干两端与下一个突出部连接的引出电极；

5)再进行激光或机械划线，将向光导电膜、发电层以及背光导电膜切断形成的切线槽，切线槽将电池模块分隔成若干独立的模块单元，每个模块单元两端各包含一个突出部；

6)最后于电池模块的首个模块单元的突出部和末个模块单元的引出电极两端分别设置第一外接导体和第二外接导体，再封装形成电池模块。

一种薄膜太阳电池模块的加工方法，包括以下步骤：

1)在衬底上制备若干平行设置的引出电极，每个引出电极两端朝向下一个引出电极设置；

2)再在衬底上镀覆盖引出电极的向光导电膜，所述引出电极两端露出于向光导电膜外；

3)在向光导电膜上镀制发电层；

4)再利用掩膜蒸发或溅射在发电层上制成背光导电膜，所述背光导电膜两侧设有若干伸出于发电层外并覆盖在上一个引出电极的两端上突出部；

5)再进行激光或机械划线，将向光导电膜、发电层以及背光导电膜切断形成的切线槽，切线槽将电池模块分隔成若干独立的模块单元，每个模块单元两端各包含一个突出部；

6)最后于电池模块的首个模块单元的突出部和末个模块单元的引出电极两端分别设置第一外接导体和第二外接导体，再封装形成电池模块。

本发明进一步的技术方案是：

一种薄膜太阳电池模块，包括设于衬底上的背光导电膜和向光导电膜、以及夹设在背光导电膜和向光导电膜之间的发电层，所述电池模块由若干切断向光导电膜、发电层以及背光导电膜的切线槽分隔成若干模块单元，所述衬底于模块单元两端方向向外延伸有伸出部，所述背光导电膜向外延伸有覆盖于部分伸出部上的突出部，所述每个模块单元的向光导电膜上设有引出电极，所述引出电极两端与下一个模块单元的两个突出部连接，电池模块的首个模块单元的突出部上设有第一外接导体，电池模块最后一个模块单元的引出电极两端与第二外接导体相连。

所述衬底与背光导电膜的背光侧贴合固定，所述引出电极两端连接在下一个模块单元的两个突出部的向光侧上。

所述衬底为透明衬底，所述透明衬底与向光导电膜的向光侧贴合固定，所述引出电极夹设于衬底和向光导电膜之间，所述引出电极两端夹设在下一个模块单元的两个突出部和衬底的伸出部之间。

所述突出部为背光导电膜邻近上一个模块单元的部分向两端延伸而成，所述引出电极于向光导电膜上向模块单元两端延伸至该模块单元突出部旁的衬底上，再延伸至下一个模块单元的突出部与突出部连接。

所述切线槽等距离平行设置。

一种薄膜太阳电池模块的加工方法，包括以下步骤：

1)在衬底上，利用掩膜蒸发或溅射制成背光导电膜，所述背光导电膜两侧设有若干等距离分布的缺槽和缺槽之间的突出部；

2)在所述背光导电膜镀发电层，所述缺槽和突出部露出于发电层外；

3)在所述发电层上镀向光导电膜；

4)在所述向光导电膜上制备若干两端与下一个突出部连接的引出电极；

5)再进行激光或机械划线，将向光导电膜、发电层以及背光导电膜切断形成的切线槽，切线槽将电池模块分隔成若干独立的模块单元，每个模块单元两端各包含一个突出部；

6)最后于电池模块的首个模块单元的突出部和末个模块单元的引出电极两端分别设置第一外接导体和第二外接导体，再封装形成电池模块。

所述步骤1)中背光导电膜采用掩膜图形制备。

所述步骤4)和步骤5)的加工顺序可以颠倒。

一种薄膜太阳电池模块的加工方法，包括以下步骤：

1)在衬底上制备若干平行设置的引出电极，每个引出电极两端朝向下一个引出电极设置；

2)再在衬底上镀覆盖引出电极的向光导电膜，所述引出电极两端露出于向光导电膜外；

3)在向光导电膜上镀制发电层；

4)再利用掩膜蒸发或溅射在发电层上制成背光导电膜，所述背光导电膜两侧设有若干伸出于发电层外并覆盖在上一个引出电极的两端上突出部；

5)再进行激光或机械划线，将向光导电膜、发电层以及背光导电膜切断形成的切线槽，切线槽将电池模块分隔成若干独立的模块单元，每个模块单元两端各包含一个突出部；

6)最后于电池模块的首个模块单元的突出部和末个模块单元的引出电极两端分别设置第一外接导体和第二外接导体，再封装形成电池模块。

所述步骤4)中背光导电膜采用掩膜图形制备。

本发明优点是：

1.本发明撇开了原有复杂的划线技术，可以直接在镀底部导电膜后镀半导体吸收膜及缓冲膜，不必将基板反复从真空状态中取出，使制备薄膜电池的生产线进行连续化的生产操作，减少了工艺时间，大大简化了工艺步骤。

2.本发明整个电池生产的工艺过程始终保持在真空状态下完成，减少了多次划线和清洗会对电池造成的污染。

3.本发明把现有技术的集成式连接方法的三道高精度划线工程减少为只有一道精度不高的划线，无需精度高的昂贵设备，减少加工设备成本；同时减少了吸收层面积的损耗从而减低了整个模块发电量的损耗，减小导电膜的阻抗，并增加了电池输出电压，电流，外形尺寸等设计自由度。

4.本发明与现有技术的栅网式连接方法相比具有一定的集成性，在模块化时接拼简单，既可设计成高电压，低电流，也可设计成低电压，高电流的效果；有较大的范围设计输出电压的调节。

5.在封装时，本发明要比栅网式方法少用一块封装基板，减轻了产品的重量。

附图说明

图1为集成式的薄膜太阳能电池连接结构示意图；

图2为栅网式的薄膜太阳能电池连接结构示意图；

图3为本发明具体实施例一的俯视图；

图4为本发明具体实施例一的立体结构示意图；

图5为本发明具体实施例一的使用状态剖视示意图；

图6为本发明具体实施例一的加工工艺流程图；

图7为本发明具体实施例一电池模块的外接导体与汇流导线的连接图；

图8为本发明具体实施例一多枚电池模块的连接示意图；

图9为本发明具体实施例二的立体结构示意图；

图10为本发明具体实施例二的使用状态剖视示意图。

其中：1第一切线槽；2第二切线槽；3第三切线槽；4金属电极；5金属线；6衬底；7背光导电膜；8向光导电膜；9半导体吸收层；10缓冲层；11切线槽；12模块单元；13伸出部；14突出部；15第一外接导体；16第二外接导体；17引出电极；18缺槽；19发电层；20汇流导线；21光线。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：

具体实施例一

如图3至图5所示，一种薄膜太阳电池模块，包括衬底6、衬底6上的背光导电膜7、背光导电膜7上的发电层19、以及发电层19上的透明向光导电膜8，光线21从向光导电膜8方向向下照射，其中衬底6可以为柔性衬底或玻璃之类的硬性衬底，所述电池模块由若干切断向光导电膜8、发电层19以及背光导电膜7的切线槽11分隔成若干模块单元12，所述衬底6于模块单元12两端方向向外延伸有伸出部13，所述背光导电膜7向外延伸有部分覆盖于伸出部13上的突出部14，所述每个模块单元12的向光导电膜8上设有引出电极17，所述引出电极17两端与下一个模块单元12的两个突出部14连接，电池模块的首个模块单元12的突出部14上设有第一外接导体15，电池模块最后一个模块单元12的引出电极17两端与第二外接导体16相连。

所述突出部14为背光导电膜7邻近上一个模块单元12的部分向两端延伸而成，所述引出电极17于向光导电膜8上向模块单元12两端延伸至该模块单元12突出部14旁的衬底6上，再延伸至下一个模块单元12的突出部14上与突出部14连接。引出电极17为印刷、蒸镀或溅镀在模块上的。

该引出电极17的宽度、高度与模块电源的面积有联系，模块单元的面积越大，则引出电极17的宽度与高度就越大，即模块单元的面积越大，引出电极17的电阻就越小。引出电极17分布在向光导电膜7上的部分可以为单根导体，也可以为如图9所示的梳状结构导体。

所述第二外接导体16于衬底6上与引出电极17连接。

所述切线槽11等距离平行设置。

所述发电层19包括半导体吸收层9和缓冲层10。

如图6所示，一种上述薄膜太阳电池模块的加工方法，包括以下步骤：

1)在衬底6(图6a)上，利用掩膜蒸发或溅射制成背光导电膜7，所述背光导电膜7两侧设有若干等距离分布的缺槽18和缺槽18之间的突出部14，如图6b所示；

2)在所述背光导电膜7镀发电层19，所述缺槽18和突出部14位于发电层19外侧，如图6c所示；

3)在所述发电层19上制备向光导电膜8，如图6c所示；

4)用印刷、蒸发或溅射镀制的方法在所述向光导电膜8上制备若干两端与下一个突出部14连接的引出电极17，如图6d所示；；

5)再进行激光或机械划线，用激光或金刚石划线机沿突出部14的一条侧边将向光导电膜8、发电层19以及背光导电膜7切断形成的切线槽11，切线槽11将电池模块分隔成若干独立的模块单元12，每个模块单元12两端各包含一个突出部14，如图6e所示；

6)最后于电池模块的首个模块单元12的突出部14和末个模块单元12的引出电极17两端分别设置第一外接导体15和第二外接导体16，如图6f所示，再用EVA封接完后，把外接导体接到接线盒内，完成了电池模块的制作。

其中步骤4)和步骤5)的顺序可以更换。

所述步骤1)中背光导电膜7采用掩膜图形制备。

所述步骤2)中所述发电层19包括半导体吸收层9和缓冲层10。

如图7所示，每个电池模块的第一、第二外接导体分别与正、负汇流导线20焊接后引出。

如图8所示，多枚电池模块可以连接成更大的电池模块，把多枚电池模块组件两端的第一、第二外接导体分别与正、负两根汇流导线20焊接后引出。

具体实施例二

如图9和图10所示，一种薄膜太阳电池模块，包括设于透明衬底6上引出电极17、覆盖衬底6上并将引出电极17夹在二者之间的向光导电膜8、向光导电膜8上的发电层19以及发电层19上的背光导电膜7，如图6所示，光线21从衬底6方向照射过来，则此时衬底6为透明的衬底。所述电池模块由若干切断向光导电膜8、发电层19以及背光导电膜7的切线槽11分隔成若干模块单元12，所述衬底6于模块单元12两端方向向外延伸有伸出部13，所述背光导电膜7向外延伸有覆盖于部分伸出部13上的突出部14，所述引出电极17两端夹设在下一个模块单元12的两个突出部14与伸出部13之间，连接，电池模块的首个模块单元12的突出部14上设有第一外接导体15，电池模块最后一个模块单元12的引出电极17两端与第二外接导体16相连。

所述突出部14为背光导电膜7邻近上一个模块单元12的部分向两端延伸而成，所述引出电极17于向光导电膜8上向模块单元12两端延伸至该模块单元12突出部14旁的衬底6上，再延伸至下一个模块单元12的突出部14与突出部14连接。

所述切线槽11等距离平行设置。

一种上述薄膜太阳电池模块的加工方法，包括以下步骤：

1)在衬底6上制备若干平行设置的引出电极17，每个引出电极17两端朝向下一个引出电极17设置；

2)再在衬底6上镀覆盖引出电极17的向光导电膜8，所述引出电极17两端露出于向光导电膜8外；

3)在向光导电膜8上镀制发电层19；

4)再利用掩膜蒸发或溅射在发电层19上制成背光导电膜7，所述背光导电膜7两侧设有若干伸出于发电层19外并覆盖在上一个引出电极17的两端上突出部14；

5)再进行激光或机械划线，将向光导电膜8、发电层19以及背光导电膜7切断形成的切线槽11，切线槽11将电池模块分隔成若干独立的模块单元12，每个模块单元12两端各包含一个突出部14；

6)最后于电池模块的首个模块单元12的突出部14和末个模块单元12的引出电极17两端分别设置第一外接导体15和第二外接导体16，再封装形成电池模块。

所述步骤4)中背光导电膜7采用掩膜图形制备。

本发明减少了工艺时间，大大简化了工艺步骤，减少了多次划线和清洗会对电池造成的污染，同时其具有加工设备成本低、模块发电量的损耗低、产品重量轻、电池的规格参数设计的自由度高等优点。

Claims (5)

1.一种薄膜太阳电池模块，包括设于衬底(6)上的背光导电膜(7)和向光导电膜(8)、以及夹设在背光导电膜(7)和向光导电膜(8)之间的发电层(19)，其特征在于：所述电池模块由若干切断向光导电膜(8)、发电层(19)以及背光导电膜(7)的切线槽(11)分隔成若干模块单元(12)，所述衬底(6)于模块单元(12)两端方向向外延伸有伸出部(13)，所述背光导电膜(7)向外延伸有覆盖于部分伸出部(13)上的突出部(14)，所述每个模块单元(12)的向光导电膜(8)上设有引出电极(17)，所述引出电极(17)两端与下一个模块单元(12)的两个突出部(14)连接，电池模块的首个模块单元(12)的突出部(14)上设有第一外接导体(15)，电池模块最后一个模块单元(12)的引出电极(17)两端与第二外接导体(16)相连；所述衬底(6)为透明衬底，所述透明衬底与向光导电膜(8)的向光侧贴合固定，所述引出电极(17)夹设于衬底(6)和向光导电膜(8)之间，所述引出电极(17)两端夹设在下一个模块单元(12)的两个突出部(14)和衬底(6)的伸出部(13)之间。

2.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池模块，其特征在于：所述突出部(14)为背光导电膜(7)邻近上一个模块单元(12)的部分向两端延伸而成，所述引出电极(17)于向光导电膜(8)上向模块单元(12)两端延伸至该模块单元(12)突出部(14)旁的衬底(6)上，再延伸至下一个模块单元(12)的突出部(14)并与该下一个模块单元的突出部(14)连接。

3.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池模块，其特征在于：所述切线槽(11)等距离平行设置。

4.一种权利要求1所述的薄膜太阳电池模块的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在衬底(6)上制备若干平行设置的引出电极(17)，每个引出电极(17)两端朝向下一个引出电极(17)设置；

2)再在衬底(6)上镀覆盖引出电极(17)的向光导电膜(8)，所述引出电极(17)两端露出于向光导电膜(8)外；

3)在所述向光导电膜(8)上镀制发电层(19)；

4)再利用掩膜蒸发或溅射在发电层(19)上制成背光导电膜(7)，所述背光导电膜(7)两侧设有若干伸出于发电层(19)外并覆盖在上一个引出电极(17)的两端上的突出部(14)；

5)再进行激光或机械划线，将向光导电膜(8)、发电层(19)以及背光导电膜(7)切断形成的切线槽(11)，切线槽(11)将电池模块分隔成若干独立的模块单元(12)，每个模块单元(12)两端各包含一个突出部(14)；

6)最后于电池模块的首个模块单元(12)的突出部(14)和末个模块单元(12)的引出电极(17)两端分别设置第一外接导体(15)和第二外接导体(16)，再封装形成电池模块。

5.根据权利要求4所述的薄膜太阳电池模块的加工方法，其特征在于：所述步骤4)中背光导电膜(7)采用掩膜图形制备。

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