CN101308883A - 一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法 - Google Patents

一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法 Download PDF

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邵明
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Abstract

本发明公开了一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法，制造过程如下：(1)用红激光刻划机在超薄导电玻璃膜面刻划透明电极隔离沟道，形成各个相互绝缘的非晶硅太阳能电池透明电极；(2)经过真空镀膜，在上述超薄导电玻璃表面沉积P－I－N结构非晶硅层；(3)用绿激光刻划机在上述非晶硅膜表面刻划穿透上述非晶硅层的隔离沟道，使上述透明电极从此隔离沟道中裸露出来；(4)然后经过丝印机在非晶硅层表面丝印导电油墨形成相互绝缘隔离的背电极，各背电极分别通过上述非晶硅层的隔离沟道渗入与对应的上述透明电极电连接；(5)然后在背电极上丝印上保护漆、导电铜浆和字符。本发明不仅能降低产品的生产成本，而且能够简化生产流程，并有助于提高产品的电性能。

Description

一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法
技术领域
本发明公开了一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法，属于太阳能电池领域。
背景技术
目前，非晶硅太阳能电池生产厂家通用的做法是：(1)用清洗机清洗溅射有导电膜的600A0的超薄导电玻璃，(2)在丝印机台面上丝印耐酸油墨，(3)再将其放至烤箱中在温度为120℃的温度下烘烤10分钟后，等温度下降到45℃后取出，(4)再经过蚀刻机用酸性溶液腐蚀来获得蚀刻线条，酸性溶液的浓度为6.4-6.7mol，(5)再通过碱性溶液洗掉耐酸油墨的生产工艺来获得蚀刻线条的导电玻璃，碱性溶液的浓度为1.8-2.2mol，(6)再经过真空镀膜，在玻璃表面沉积P-I-N结构非晶硅层，(7)再经过绿激光刻划机刻划激光线，激光束调节频率为2-30KHZ，激光波长为532nm，功率为15-50W，划片速度为80-150mm/s，(8)然后经过丝印机在玻璃基板表面丝印导电油墨、保护漆、导电铜浆和字符，(9)最后通过切割机将整张玻璃按产品的尺寸切成小片，经过测试、包装即得到了所生产的产品。此种用丝印蚀刻透明电极来生产弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法消耗的原材料较多，增加了对废料的综合处理支出，并且在整体的工艺上过于繁琐，需要使用较多的人力，从而增加了产品的制造成本，而且在一定程度上影响了产品的电性能。
发明内容
为了克服现有传统工艺上的缺陷和不足，本发明提供一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法，该发明不仅能降低产品的生产成本，而且能够简化生产流程，并有助于提高产品的电性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法，通过如下步骤实现：
(1)用红激光刻划机在超薄导电玻璃膜面刻划透明电极隔离沟道，形成各个相互绝缘的非晶硅太阳能电池透明电极；
(2)经过真空镀膜，在上述超薄导电玻璃表面沉积P-I-N结构非晶硅层；
(3)用绿激光刻划机在上述非晶硅膜表面刻划穿透上述非晶硅层的隔离沟道，使上述透明电极从此隔离沟道中裸露出来；
(4)然后经过丝印机在非晶硅层表面丝印导电油墨形成相互绝缘隔离的背电极，各背电极分别通过上述非晶硅层的隔离沟道渗入与对应的上述透明电极电连接；
(5)然后在背电极上丝印上保护漆、导电铜浆和字符；
在进行上述步骤(1)前用清洗机清洗上述超薄导电玻璃。
在上述步骤(6)后通过切割机将整张玻璃按产品的尺寸切成小片，经过测试、包装即得到了所生产的产品。
上述红激光刻划机的激光束调节频率为2-30KHZ，激光波长为1064nm，功率为15-50W，划片速度为80-150mm/s。
采用上述方案后，本发明一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法的有益效果是，由于激光刻划的线条的宽度(0.04mm-0.1mm)相比传统的丝印蚀刻的线条宽度(0.25-0.35mm)更细，这样在产品的设计上就能够增加非晶硅层的受光面积，从而提高产品的电性能。而且，激光刻划的方式省去了酸腐蚀工艺步骤，降低了产品的原材料损耗和简化了生产工艺。而且采用导电油墨作为背电极，电性能稳定，降低了生产成本。通过本发明方法制得的弱光型非晶硅太阳能电池在电性能上将具有明显的优势，并且通过此方法制造的产品的电性能的提高，也提升了产品良品率，从而降低产品的制造成本，有利于提高产品的竞争力。
附图说明
图1为实施例一和实施例二中导电玻璃的结构示意图。
图2为实施例一中导电玻璃刻划出透明电极的结构示意图。
图3为实施例一中导电玻璃表面沉积P-I-N结构非晶硅层的剖示图。
图4为实施例一中非晶硅层上丝印背电极的剖示图。
图5为实施例二中导电玻璃刻划出透明电极的结构示意图。
图6为实施例二中P-I-N结构非晶硅层的结构示意图。
图7为实施例二中背电极的结构示意图。
图8为实施例二的整体结构放大示意图。
具体实施方式
以下通过具体的实施方式对本发明进行更详细的描述：
实施例一：
本发明一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法，实施例一为生产产品型号为N8527的内联弱光型非晶硅太阳能电池的方法。
如图1所示，本实施例所用的导电玻璃，包括玻璃基板1和氧化铟锡透明导电膜2，玻璃基板1为厚度为1.1mm的超薄ITO导电玻璃，其外型尺寸为长406.4mm，宽355.6mm，厚1.1mm。该玻璃基板1的表面上溅射沉积一层厚度为600A0的氧化铟锡透明导电膜2。
首先，先将导电玻璃经过清洗机清洗干净，在红激光刻划机的程序上进行设置，如图2所示，用红激光刻划机将该超薄ITO导电玻璃的透明导电膜2刻划成由六个长方形的非晶硅太阳能电池透明电极21，各个单元的透明电极21之间有经过激光刻划后留下的透明电极沟道22，从而使各个单元的透明电极21完全隔开，线条间的阻值大于20兆欧，保证了可靠的电气绝缘并保证各单元电极间电气绝缘，此即为激光刻划透明电极的过程。红激光刻划机的激光束调节频率为2-30KHZ，激光波长为1064nm，功率为15-50W，划片速度为80-150mm/s。
再在经上述处理过的导电玻璃经过真空室采用辉光放电的方法在其表面沉积厚度为0.5um的P-I-N结构的非晶硅层3，具体步骤如下：
把上述经过激光刻划透明电极的导电玻璃，装置于真空夹具中，放入烤箱中预热至200℃，完成后再将装有导电玻璃的夹具放进沉积室内。再将真空镀膜沉积室抽高真空至3.0×10-4Pa，然后充入浓度为99.999％的氮气置换真空室内残留的气体。
PECVD沉积室抽高真空至3.0×10-4Pa后，充入沉积电池P层所需的工作气体硅烷SiH4、甲烷CH4、硼烷B2H6和氢气H2体积比为1∶1∶0.02∶0.5的混合气体，在沉积温度为170-180℃，压力为80-120Pa下，以13.75MHZ的射频频率、80W的放电功率进行辉光放电，沉积厚度为200A0的P层。
PEVCD沉积室抽高真空至3.0×10-4Pa，再充入沉积I层所需的工作气体硅烷SiH4和氢气H2体积比为1∶0.5的混合气体，在沉积室温度为240-250℃，压力为100-130Pa下，以13.75MHZ的射频频率、130W的放电功率进行辉光放电，在已经沉积P层上再沉积厚度为1200A0的I层。
PEVCD沉积室抽高真空至3.0×10-4Pa，再充入沉积N层所需的工作气体硅烷SiH4和磷烷PH3和氢气H2体积比为1∶1∶0.02∶0.5的混合气体，在沉积室温度为240-250℃，压力为115-125Pa下，以13.75MHZ的射频频率、150W的放电功率进行辉光放电，在已经沉积I层上再沉积厚度为300A0的N层，从而形成如图3所示的非晶硅层3。
如图3所示，用绿激光刻划机在非晶硅层3表面刻划与透明电极沟道22同一方向上相平行的且相互错开的穿透非晶硅层3的隔离沟道31，此隔离沟道31宽度为0.1mm，并裸露出透明电极21。
然后采用丝印的方法在非晶硅层3上丝印导电油墨，然后放至烤箱中烘烤，在温度为130℃下烘烤45分钟，使其固化在非晶硅层3上形成如图4所示的背电极4，每个背电极4为长方形，经过丝印使其覆盖在非晶硅层3上。背电极4通过隔离沟道41分隔成七个，保证了可靠的电气绝缘，最右边窄条形的背电极4主要是为电池引出正极，其他六个为长方形，隔离沟道41与隔离沟道31相互错开，使得背电极4覆盖渗入所有的非晶硅层3的隔离沟道31内与透明电极21相接触，使各个透明电极21分别对应与各个背电极4相串联。最左边的背电极4引出电池的负极。
然后再在其上丝印保护漆，后同样放至烤箱中烘烤，在温度为100℃下烘烤15分钟，使其固化在玻璃基板上，然后再丝印字符，在温度为100℃下烘烤15分钟，使其固化在玻璃基板上，最后丝印导电铜浆，放至在烤箱中，在温度为180℃下烘烤20分钟，使其固化在玻璃基板上，引出电极就得到了所要生产的成品。
最后再用玻璃切割机，将玻璃按产品尺寸进行切割，进而掰成小片，经过测试和包装即得到了所生产的产品。
实施例二：
本发明的实施例二为生产产品型号为W5514的外联弱光型非晶硅太阳能电池的方法。
本实施例中的导电玻璃仍为实施例一所用的导电玻璃，如图1所示，包括玻璃基板1和氧化铟锡透明导电膜2，玻璃基板1为厚度为1.1mm的超薄ITO导电玻璃，其外型尺寸为长406.4mm，宽355.6mm，厚1.1mm。该玻璃基板1的表面上溅射沉积一层厚度为600A0的氧化铟锡透明导电膜2。
首先，先将该导电玻璃经过清洗机清洗干净，然后，在红激光刻划机的程序上进行设置，用红激光刻划机将该透明导电膜2刻划成如图5所示的五个非晶硅太阳能电池透明电极23，各个单元的透明电极23之间有经过激光刻划后留下的隔离沟道24，从而使各个单元的透明电极23完全隔开，保证了可靠的电气绝缘并保证各单元透明电极23间电气绝缘，此即为激光刻划透明电极的过程。隔离沟道24呈折线形，将透明电极23分成连接区域231和有效面积区域232。
再在经上述处理过的导电玻璃经过真空室采用辉光放电的方法在其表面沉积厚度为0.5um的P-I-N结构的非晶硅层5，具体步骤如实施例一所述。并用绿激光刻划机在非晶硅层5上横向刻出一条隔离沟道51(如图6所示)，隔离沟道51的位置与透明电极23的连接区域231相对应。隔离沟道51宽度小于等于0.1mm，隔离沟道51内完全裸露出透明电极23，用以实现与导电油墨的连接。
然后采用丝印的方法在非晶硅层5上丝印导电油墨，形成背电极6，如图7、8所示，背电极6与透明电极23相对应设置，同样设有连接区域61和有效面积区域62，背电极6的连接区域61的相应部位渗入非晶硅层的隔离沟道51内与透明电极23的连接区域231电连接而得到外联弱光型非晶硅太阳能电池。最右边的背电极6为电池的负极，最左边的背电极为电池的正极。
然后再在其上丝印保护漆、字符，在丝印上铜浆引出电极，最后在用玻璃切割机，将玻璃按产品尺寸进行切割，进而掰成小片，经过测试和包装即得到了所生产的产品。

Claims (4)

1、一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：通过如下步骤实现：
(1)用红激光刻划机在超薄导电玻璃膜面刻划透明电极隔离沟道，形成各个相互绝缘的非晶硅太阳能电池透明电极；
(2)经过真空镀膜，在上述超薄导电玻璃表面沉积P-I-N结构非晶硅层；
(3)用绿激光刻划机在上述非晶硅膜表面刻划穿透上述非晶硅层的隔离沟道，使上述透明电极从此隔离沟道中裸露出来；
(4)然后经过丝印机在非晶硅层表面丝印导电油墨形成相互绝缘隔离的背电极，各背电极分别通过上述非晶硅层的隔离沟道渗入与对应的上述透明电极电连接；
(5)然后在背电极上丝印上保护漆、导电铜浆和字符。
2、根据权利要求1所述的一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：在进行上述步骤(1)前用清洗机清洗上述超薄导电玻璃。
3、根据权利要求1所述的一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：在上述步骤(6)后通过切割机将整张玻璃按产品的尺寸切成小片，经过测试、包装即得到了所生产的产品。
4、根据权利要求1所述的一种用激光刻划透明电极的弱光型非晶硅太阳能电池的制造方法，其特征在于：上述红激光刻划机的激光束调节频率为2-30KHZ，激光波长为1064nm，功率为15-50W，划片速度为80-150mm/s。
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