CN101958361A - 透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法，包括：将抗刻蚀液的油墨浆料印刷在置于网版下的薄膜太阳电池组件需要保护的区域，并将所述油墨浆料烘干固化；在所述薄膜太阳电池组件上涂覆刻蚀液；去掉所述油墨浆料。本发明的方法可以达到对透光区域精确定位，便于透光图案的多样选择，利于透光功能在大面积透光薄膜太阳电池组件上的实现，改善透光薄膜太阳电池组件容易短路的问题。

Description

透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法
技术领域
本发明涉及光伏领域，尤其涉及一种薄膜太阳电池组件的刻蚀方法。
背景技术
近年来，为了发展可替代能源，薄膜太阳电池技术获得巨大突破。由于薄膜电池漂亮的外观，将薄膜电池与建筑物结合形成光伏建筑一体化，具有越来越广泛的应用前景。当薄膜电池作为建筑物幕墙使用时，在注重薄膜太阳电池输出性能的同时，薄膜太阳电池的透光性也越来越受到重视。目前，薄膜太阳电池组件为实现透光功能多采用化学刻蚀的方法和激光刻蚀的方法。现有技术的化学刻蚀方法采用胶带做掩膜，即非晶硅膜沉积完后，把需要刻蚀的地方贴上胶带，然后在非晶硅膜表面沉积能阻挡NaOH刻蚀的非氧化金属，撕掉胶带，采用NaOH溶液刻蚀，实现透光。
然而采用上述技术方案至少存在以下问题：
胶带置于真空腔室会引入污染，严重影响成膜质量，增大透光薄膜太阳电池组件短路的可能性；
胶带在热碱液作用下势必会出现碱液向胶带覆盖的部位渗透的现象，导致无法精确限定受保护区域和被刻蚀区域，甚至会导致整个透光薄膜太阳电池组件电学性能的大幅下降；
粘胶带和撕胶带对于大规模生产大面积高效组件不现实。
而采用激光刻蚀时，由于目前的激光设备多采用圆光斑，激光能量分布在光斑的中间部位和边缘处不均匀，会造成刻蚀厚度不均，边缘效果不理想从而影响到薄膜组件的电性能。
发明内容
本发明的目的在于解决上述采用传统工艺实现薄膜组件透光带来的问题，提供一种不需要胶带做掩膜的新的刻蚀方法，可以达到对透光区域精确定位，对透光图案的多样选择，利于透光功能在大面积透光薄膜太阳电池组件上的实现，还可改善透光薄膜太阳电池组件容易短路的问题。
为此，本发明提供一种透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法，包括：
通过丝网印刷工艺将抗刻蚀液的油墨浆料印刷在置于网版下的薄膜太阳电池组件需要保护的区域，并将所述油墨浆料烘干固化；
在所述薄膜太阳电池组件上涂覆刻蚀液；
去除所述油墨浆料。
作为优选，所述网版上预设有与薄膜太阳电池组件上需要透光的区域相应的图案。
作为优选，所述油墨浆料为水溶性油墨浆料。
作为优选，所述水溶性油墨浆料包括
25％-35％的水溶性丙烯酸树脂、15％-25％的水、5％-15％的乙醇、5％-10％的三乙胺、10％-30％的颜料及1％-3％的助剂。
作为优选，所述去除所述油墨浆料具体为采用去离子水冲掉所述油墨浆料。
作为优选，所述在所述透光薄膜太阳电池组件上涂覆刻蚀液包括
在所述透光薄膜太阳电池组件上涂覆浓度为10％-30％的HCL溶液，该HCL溶液与所述透光薄膜太阳电池的背面金属电极反应从而将金属电极刻蚀；以及
在所述透光薄膜太阳电池组件上涂覆浓度为10％-30％且温度为40-80度的NaOH溶液，以使该NaOH溶液与所述透光薄膜太阳电池的裸露的非晶硅膜反应将非晶硅膜去除。
作为优选，在涂覆所述NaOH溶液之前还包括清洗所述HCL溶液腐蚀后的薄膜太阳电池组件。
所述HCL溶液的浓度优选为15％-25％。
所述NaOH溶液的浓度优选为15％-25％，温度优选为50-70℃。
作为优选，所述在所述薄膜太阳电池组件上涂覆刻蚀液是指将太阳薄膜电池组件浸入所述刻蚀液中或是将所述刻蚀液喷射到所述太阳薄膜电池组件上。
通过本发明的透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法，其有益效果在于：
提供了一种不需要胶带做掩膜的新的透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法，可以达到对透光区域精确定位，便于透光图案的多样选择，利于透光功能在大面积透光薄膜太阳电池组件上的实现，以及改善透光薄膜太阳电池组件容易短路的问题。
附图说明
图1为本发明的透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法的一个实施例的流程图；
图2为本发明的透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法的另一实施例的流程图；
图3为本发明的透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法的一个实施例的网版的示意图；
图4为采用本发明的刻蚀方法的薄膜太阳电池组件的示意图；
图5为图4所示的薄膜太阳电池组件的剖面示意图；
图6为采用本发明透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法的透光薄膜太阳电池组件被刻蚀区域和受油墨浆料保护区域界面三维激光扫描显微镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明的透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法的一个实施例的流程图。
如图1所示，透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法包括：
S01：通过丝网印刷工艺将抗刻蚀液的油墨浆料印刷在置于网版下的薄膜太阳电池组件需要保护的区域，并将所述油墨浆料烘干固化；
S02：在所述薄膜太阳电池组件上涂覆所述刻蚀液；
S03：去除所述油墨浆料。
该实施例中，首先采用丝网印刷工艺将抗刻蚀液的油墨浆料印刷在置于网版下的薄膜太阳电池组件的需要保护的区域即无需透光的区域，然后取下网版，将油墨浆料烘干固化，然后在薄膜太阳电池组件上涂覆所述刻蚀液，刻蚀掉背面金属电极层及非晶硅薄膜层，从而露出透明导电膜，实现透光，最后再去除油墨浆料。
图2为本发明的透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法的另一实施例的流程图，图3为本实施例的薄膜太阳电池组件的刻蚀方法的网版示意图，图4为采用本发明的刻蚀方法的透光薄膜太阳电池组件的示意图，图5为图4所示的透光薄膜太阳电池组件的剖面示意图。
太阳薄膜电池组件2的结构如图5所示，其中21为透光区域，22为背面金属电极层，23为非晶硅薄膜层，24为透明导电膜层，25为玻璃衬底，26为激光刻槽P1，27为激光刻槽P2，28为激光刻槽P3。
结合图3至图5，本发明另一实施例的方法具体为：
将太阳薄膜电池组件2置于丝网印刷机的网版1之下，网版1是根据设计或客户需要的透光区域图案而制作的，油墨浆料不能通过区域11印刷到太阳薄膜电池组件2上相应的表面，使得太阳薄膜电池组件2上与区域11相应的表面无法受到油墨浆料的保护，在后续的程序中会被刻蚀液刻蚀从而形成太阳薄膜电池组件2的透光区域21；油墨浆料可以通过区域12印刷到太阳薄膜电池组件2相应的表面上，使太阳薄膜电池组件2与区域12相应的表面受到油墨浆料的保护而不会在后续的程序中被刻蚀液刻蚀。抗刻蚀液的油墨浆料通过网版1被印刷到太阳薄膜电池组件2需要保护的区域后，取下网版1，将太阳薄膜电池组件2放入退火炉中使油墨浆料烘干固化。其中，油墨浆料可为一种水溶性油墨浆料，其基本配方可包括：25％-35％的水溶性丙烯酸树脂、15％-25％的水、5％-15％的乙醇、5％-10％的三乙胺、10％-30％的颜料及1％-3％的助剂。
然后在透光薄膜太阳电池组件2上涂覆刻蚀液，具体如图2所示，包括：
S021：在所述透光薄膜太阳电池组件上涂覆浓度为10％-30％的HCL溶液，使得该HCL溶液与所述透光薄膜太阳电池组件的背面金属电极反应将金属电极腐蚀。优选的，随后用去离子水冲洗干净；在本步骤中，优选的，HCL溶液的浓度为15％-25％。
S022：在所述透光薄膜太阳电池组件上涂覆NaOH溶液，使得该NaOH溶液与所述透光薄膜太阳电池组件的经过HCL溶液刻蚀后裸露的非晶硅膜反应从而将非晶硅膜腐蚀；其中NaOH溶液的浓度为10％-30％且温度为40-80℃，在本步骤中，优选的，NaOH溶液的浓度为15％-15％，温度为50-70℃。
具体为，将油墨固化后的太阳薄膜电池组件2浸入浓度为10％-30％的HCL溶液中，或者用喷枪对需要实现透光的部分如透光区域21喷射浓度为10％-30％的HCL溶液，背面未受到油墨浆料保护的背面金属电极层22因与HCL发生化学反应而被去除。然后，将太阳薄膜电池组件2浸入浓度为10％-30％、温度为40-80℃的NaOH溶液，或者用喷枪对需要实现透光的部分如透光区域21喷射浓度为10％-30％、温度为40-80℃的NaOH溶液，在S021步骤中被HCL溶液刻蚀掉背面金属电极层22而裸露出的非晶硅膜层23由于没有受到油墨浆料的保护而与NaOH溶液反应，露出透明导电膜层24，从而实现透光功能。
最后去掉涂覆在太阳薄膜电池组件2上的油墨浆料，具体可以采用去离子水冲掉所涂覆的油墨浆料。
该实施例的透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法，是一种不需要胶带做掩膜的新的透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法，通过结合使用丝网印刷机与网版，在太阳薄膜电池组件不希望透光的区域印刷油墨浆料，可以达到对透光区域精确定位，网版可以预先设定好图案，便于透光图案的多样选择，及利于透光功能在大面积透光薄膜太阳电池组件上的实现。
图6为采用本发明提供的一种透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法的透光薄膜太阳电池组件被刻蚀区域和受油墨浆料保护区域界面三维激光扫描显微镜图(放大1000倍)。
如图6所示，其中22′为采用本发明的透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法获得的透光薄膜太阳电池组件的背面金属电极层，23′为采用本发明的透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法获得的透光薄膜太阳电池组件的非晶硅层，24′为采用本发明的透光薄膜太阳电池组件的刻蚀方法获得的透光薄膜太阳电池组件的透明导电膜层。从图6可以清楚地看到非晶硅层23′在透明导电膜层24′(正极)和背面金属电极层22′(负极)之间形成一个“台阶”，这样可以有效避免透明导电膜层24′(正极)和背面金属电极层22′(负极)之间的短路，从而解决透光薄膜太阳电池组件容易短路的问题，使得透光薄膜太阳电池组件的电学性能得到提高。
通过本发明的透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法，提供了一种不需要胶带做掩膜的新的透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法，可以达到对透光区域精确定位，便于透光图案的多样选择，利于透光功能在大面积透光薄膜太阳电池组件上的实现，还可以改善利用激光形成圆形透光孔时能量分布不均匀的情况，从而解决透光太阳能薄膜电池组件容易短路的问题，进而提升透光太阳能薄膜电池组件的输出电性能。
总之，以上所述仅为本发明的实施例，并非用于限定本发明的保护范围，而是用于说明本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透光薄膜太阳电池组件刻蚀方法，包括：
通过丝网印刷工艺将抗刻蚀液的油墨浆料印刷在置于网版下的薄膜太阳电池组件需要保护的区域，并将所述油墨浆料烘干固化；
在所述薄膜太阳电池组件上涂覆刻蚀液；
去除所述油墨浆料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网版上预设有与薄膜太阳电池组件上需要透光的区域相应的图案。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油墨浆料为水溶性油墨浆料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水溶性油墨浆料包括：
25％-35％的水溶性丙烯酸树脂、15％-25％的水、5％-15％的乙醇、5％-10％的三乙胺、10％-30％的颜料及1％-3％的助剂。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除所述油墨浆料具体为：采用去离子水冲掉所述油墨浆料。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述薄膜太阳电池组件上涂覆刻蚀液包括：
在所述薄膜太阳电池组件上涂覆浓度为10％-30％的HCL溶液，该HCL溶液与所述薄膜太阳电池的背面金属电极反应从而将金属电极刻蚀；以及
在所述薄膜太阳电池组件上涂覆浓度为10％-30％且温度为40-80度的NaOH溶液，以使该NaOH溶液与所述薄膜太阳电池的裸露的非晶硅膜反应从而将非晶硅膜去除。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在涂覆所述NaOH溶液之前还包括清洗所述HCL溶液腐蚀后的薄膜太阳电池组件。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述HCL溶液的浓度为15％-25％。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述NaOH溶液的浓度为15％-25％，温度为50-70℃。
10.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述在所述薄膜太阳电池组件上涂覆刻蚀液是指将太阳薄膜电池组件浸入所述刻蚀液中或是将所述刻蚀液喷射到所述太阳薄膜电池组件上。
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