CN101740658A - 薄膜太阳能电池的制备方法及薄膜太阳能电池 - Google Patents

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徐亚伟
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Abstract

本发明公开了一种薄膜太阳能电池的制备方法及薄膜太阳能电池，首先在玻璃、塑料、不锈钢或陶瓷等衬底材料上通过制绒或固定绒面形模具的方法形成陷光结构；然后在陷光结构上依次制备透明前电极、吸收层、背电极等。去掉了TCO膜的制绒步骤，能够有效避免TCO制绒工艺的复杂性，降低工艺复杂度以及生产成本，有利于实现薄膜太阳能电池的低成本、工业化生产。可以用于制备硅基薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池或铜铟镓锡薄膜太阳能电池等。

Description

薄膜太阳能电池的制备方法及薄膜太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池制作工艺，尤其涉及一种薄膜太阳能电池的制备方法及薄膜太阳能电池。
背景技术
目前，太阳能电池的种类很多，主要有硅太阳能电池(包括单晶硅和多晶硅太阳能电池)和薄膜太阳能电池等。其中，薄膜太阳能电池主要包括硅基薄膜太阳能电池、CdTe(碲化镉)太阳能电池、CuInGaSn(铜铟镓锡)太阳能电池等，根据不同的沉积温度，它们可以沉积在玻璃、塑料、不锈钢、陶瓷等表面上。
如图1所示，现有技术中的薄膜太阳能电池主要包括玻璃(或塑料、不锈钢、陶瓷等)衬底1，透明前电极(TCO膜)2，pin吸收层3和背电极4。
现有技术中，通过在TCO膜上制备陷光结构5，以增加入射光的光程，提高吸收层材料的光学吸收能力，其制备薄膜太阳能电池的主要工艺流程如下：
玻璃清洗、烘干→沉积TCO膜(磁控溅射法)→激光划线1→湿法腐蚀制绒(制备陷光结构)→TCO玻璃清洗、烘干→沉积吸收层pin→激光划线2→背电极沉积→激光划线3→封装→测试分档。
上述现有技术至少存在以下缺点：
上述方案在TCO膜上制备陷光结构，工艺复杂，大面积均匀性很难控制，而且成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、容易控制、生产成本低的薄膜太阳能电池的制备方法及薄膜太阳能电池。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的薄膜太阳能电池的制备方法，包括步骤：
首先，在衬底材料上制备陷光结构；
然后，在所述陷光结构上依次制备透明前电极、吸收层、背电极。
本发明的上述的薄膜太阳能电池的制备方法制备的薄膜太阳能电池，包括衬底、透明前电极、吸收层、背电极，所述的衬底与所述透明前电极之间设有陷光结构。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的薄膜太阳能电池的制备方法及薄膜太阳能电池，由于在衬底材料上制备陷光结构，去掉了透明前电极的制绒步骤，能够有效避免透明前电极制绒工艺的复杂性，工艺简单、容易控制、生产成本低。
附图说明
图1为现有技术中的薄膜太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明的薄膜太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
本发明的薄膜太阳能电池的制备方法，其较佳的具体实施方式是，包括步骤：
首先，在衬底材料上制备陷光结构；
然后，在陷光结构上依次制备透明前电极、吸收层、背电极等。
在衬底材料上制备陷光结构包括两种方法：
一种是在衬底上制绒，形成陷光结构；另一种是在衬底材料上固定绒面形模具，形成陷光结构。其中，在衬底上制绒的方法可以用酸溶液或其它的溶液腐蚀的方法制绒，也可以用其它的方法，如等离子体加工的方法制绒等。
上述所用的绒面形模具材料可以具备与TCO膜良好的匹配性，特别具备耐等离子体轰击的能力，在后续工艺过程中不会污染TCO膜和吸收层。
如在玻璃材料的衬底上制绒可以用0.4～0.6％的氢氟酸溶液，可以是0.5％的氢氟酸溶液对玻璃材料的衬底进行腐蚀。
本发明的薄膜太阳能电池的制备方法可以用于制备硅基薄膜太阳能电池或碲化镉薄膜太阳能电池或铜铟镓锡薄膜太阳能电池，也可以用于制备其它的薄膜太阳能电池。
本发明的制备薄膜太阳能电池的方法，直接在衬底材料上制备陷光结构，去掉了透明前电极的制绒步骤，能够有效避免透明前电极制绒工艺的复杂性，能够有效降低工艺复杂度以及生产成本。
具体实施例，包括步骤：
步骤1、将清洗干净的玻璃用酸制绒，可以放入0.5％氢氟酸溶液中或采用涂敷方法将氢氟酸溶液涂于玻璃表面，保持一定时间，清洗，烘干，形成绒面玻璃；
步骤2、在绒面玻璃表面采用磁控溅射方法或者其他方法沉积SiO2和TCO膜(透明导电膜)，膜厚度大约400-2500nm，方块电阻控制在15欧姆以下，透光率大于85％；
步骤3、第一次激光划线：在TCO薄膜上切出隔离线，激光为绿色；
步骤4、清洗、烘干，进入吸收层沉积室，生长吸收层，吸收层可以为单结非晶硅，或者双结非晶硅，或者双结非晶硅/微晶硅叠层；
步骤5、第二次激光划线：此次激光光刻为切断吸收层，膜面向下，激光从下方入射到样品表面，使激光刻蚀留下的残渣向下落在地上，或者采用红光，膜面向上，激光透过玻璃和TCO膜被吸收层吸收，形成隔离线；
步骤6、清洗、烘干，沉积背电极。背电极可以为TCO/Ag/Al、TCO/Al复合层，也可为Al或Ag单层；
步骤7、第三次激光划线：切割背电极；
步骤8、进行封装：EVA+双层玻璃，可使用传统层压设备封装。
本发明的上述的薄膜太阳能电池的制备方法制备的薄膜太阳能电池，其较佳的具体实施方式如图2所示，包括衬底1、透明前电极2、吸收层3、背电极4，在衬底1与透明前电极2之间设有陷光结构5。其中的陷光结构5可以直接衬底1上制绒形成，也可以在衬底1上固定绒面形模具形成。
当透明前电极2较薄的时候，受陷光结构5的影响，在透明前电极2的下表面也会形成陷光结构。
衬底1的材料可以是玻璃、塑料、不锈钢或陶瓷等材料，也可以是其中的两种或多种材料的复合，也可以选用其它的材料。
吸收层3的材料可以为硅基材料、碲化镉基材料或铜铟镓锡基材料等，也可以是其它的材料。
本发明去掉了TCO膜的制绒步骤，而以目前已经成熟的玻璃制绒工艺来形成薄膜太阳能电池所需的陷光结构，或者采用在高透过率玻璃上粘接或其他方式固定绒面形模具实现陷光结构，能够有效避免TCO制绒工艺的复杂性，并且减少因为购买导电玻璃带来的成本增加，有利于实现薄膜太阳能电池的低成本工业化量产。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：
首先，在衬底材料上制备陷光结构；
然后，在所述陷光结构上依次制备透明前电极、吸收层、背电极。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述的衬底包括以下至少一种材料：玻璃、塑料、不锈钢、陶瓷。
3.根据权利要求2所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在衬底材料上制备陷光结构包括在所述衬底上制绒，形成所述陷光结构。
4.根据权利要求3所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述玻璃材料的衬底上制绒包括用酸溶液对所述玻璃材料的衬底进行腐蚀。
5.根据权利要求4所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述酸溶液为0.4～0.6％的氢氟酸溶液。
6.根据权利要求1或2所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在衬底材料上制备陷光结构包括在所述衬底上固定绒面形模具，形成所述陷光结构。
7.根据权利要求1至5任一项所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述薄膜太阳能电池为硅基薄膜太阳能电池或碲化镉薄膜太阳能电池或铜铟镓锡薄膜太阳能电池。
8.一种权利要求1至7任一项所述的薄膜太阳能电池的制备方法制备的薄膜太阳能电池，包括衬底、透明前电极、吸收层、背电极，其特征在于，所述的衬底与所述透明前电极之间设有陷光结构。
9.根据权利要求8所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述的衬底包括以下至少一种材料：玻璃、塑料、不锈钢、陶瓷。
10.根据权利要求7或8所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述吸收层为硅基材料或碲化镉基材料或铜铟镓锡基材料。
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