CN102117815B - 太阳能电池组件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池组件及其制备方法，该太阳能电池组件包括多个太阳能电池，每个太阳能电池包括依次叠设的透明导电膜、太阳能电池层和金属背电极，相邻的太阳能电池通过激光划刻工艺相互串联，其中，还包括：至少一条第四道激光划线，第四道激光划线贯通金属背电极、太阳能电池层和透明导电膜，断开相邻的太阳能电池，形成至少两个独立的电池单元，电池单元由串联的太阳能电池构成。本发明通过第四道激光划线，将太阳能电池组件分割成多个独立的电池单元，使每个电池单元包括规定数量的串联的太阳能电池，从而能获得所需要的工作电压以及电流。

Description

太阳能电池组件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池制备技术，尤其涉及一种太阳能电池组件及其制备方法。
背景技术
太阳能电池具有原料来源广泛、无毒、材料厚度薄、生产过程能耗低和大面积生产等特点，可大幅降低太阳能电池成本。
目前，为了使太阳能电池达到最佳的电压和电流，通常采用将多个太阳能电池串联起来形成太阳能电池组件的集成技术。
图1是现有技术的太阳能电池组件的结构示意图，图2是图1所示太阳能电池组件的电路示意图。从图1和图2中可以看出，该太阳能电池组件，通过第一道激光划线3、第二道激光划线4和第三道激光划线5，将多个太阳能电池20串联在一起，即相邻的太阳能电池20的负极和正极通过内部电阻R相连，太阳能电池组件的总电压Vsum等于每个太阳能电池20电压V的总和。相当于在透明基板1上形成了多个太阳能电池20阵列，组成整体的太阳能电池组件。图3为图1所示太阳能电池组件的局部结构示意图，从图3中可以看出，每个太阳能电池20包括透明导电膜201、太阳能电池层202和金属背电极203，透明导电膜201作为太阳能电池20的正极，金属背电极203作为负极。其中第一道激光划线3中填充有太阳能电池层202的材料，起到断开相邻太阳能电池20的正极的作用，第二道激光划线4中填充有金属背电极203的材料，且连通至相邻太阳能电池20的透明导电膜201，起到将一个太阳能电池20的负极连接到另一个相邻的太阳能电池20的正极的作用，第三道激光划线5中没有填充物质，起到断开相邻太阳能电池20的负极以及太阳能电池层202的作用。在形成太阳能电池组件之后，将一根负极电极引线8连接于太阳能电池组件一端部太阳能电池20的金属背电极203，将一根正极电极引线7连接于另一端部的太阳能电池20的透明导电膜201，从而使多个太阳能电池20串联起来。
当上述太阳能电池组件包括n个单结太阳能电池时，总电压VSUM为各个单结太阳能电池的电压V1之和，即VSUM＝n×V1。当上述太阳能电池组件包括相互串联的n个双结叠层太阳能电池时，总电压VSUM为各个双结叠层太阳能电池的电压V2之和，即VSUM＝n ×V2。同样地，当上述太阳能电池组件包括相互串联的n个三结叠层太阳能电池时，总电压VSUM为各个三结叠层太阳能电池的电压V3之和，即VSUM＝n×V3。
但是，发明人在进行本发明的研究过程中发现现有技术中存在如下缺陷：在制造太阳能电池组件时，为了在“死区面积”和“电阻”之间找到一个平衡，设定面积的太阳能电池组件一般形成固定数量的太阳能电池。例如，对于2.6m×2.2m的单结硅薄膜太阳能电池组件，其一般包含260个非晶硅单结太阳能电池；对于1.4m×1.1m的双结叠层硅薄膜太阳能电池组件，其一般包含140个非晶硅/微晶硅双结叠层太阳能电池；对于1.4m×1.1m的三结叠层硅薄膜太阳能电池组件，其一般包含140个非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层太阳能电池。单个太阳能电池的电压一般是固定的，所以，太阳能电池组件的总电压也是固定的。例如上述的260个电池构成的单结硅薄膜太阳能电池组件的总电压约达到208V；上述双结叠层太阳能电池组件的总电压可达到196V；上述三结叠层非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层太阳能电池组件的总电压可达到280V。由于采用上述串联方式的一定面积的太阳能电池组件具有固定的电压和电流值，因此无法灵活地获得所期望的电压和电流值；如果将具有如此高的电压的太阳能电池组件暴露在外部环境，则造成很大的安全隐患；并且现有的逆变器不能适用于更大面积的具有高电压的电池组件。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池组件及其制备方法，以便获得具有所期望的电压和电流值的太阳能电池组件。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种太阳能电池组件，包括多个太阳能电池，每个所述太阳能电池包括依次叠设的透明导电膜、太阳能电池层和金属背电极，相邻的所述太阳能电池通过激光划刻工艺相互串联，其中，还包括：
至少一条第四道激光划线，所述第四道激光划线贯通所述金属背电极、太阳能电池层和透明导电膜，断开相邻的所述太阳能电池，形成至少两个独立的电池单元，所述电池单元由串联的所述太阳能电池构成。
本发明实施例还提供一种太阳能电池组件的制备方法，包括在透明基板上依次沉积透明导电膜材料层、太阳能电池材料层和金属背电极材料层，并通过激光划刻工艺形成相互串联的多个太阳能电池，其中，还包括：
在形成的所述太阳能电池组件上，进行第四次激光划刻，切割贯通所述金属背电极材料层、太阳能电池材料层和透明导电膜材料层，断开相邻的所述太阳能电池，形成至少两个独立的电池单元，所述电池单元由串联的所述太阳能电池构成。
由以上技术方案可知，本发明在由相互串联的太阳能电池组成的电池组件上，形成第四道激光划线，将太阳能电池组件分割成多个独立的电池单元，使每个电池单元包括规定数量的串联的太阳能电池，从而通过改变电池单元的数量以及各个电池单元之间的连接方式，能获得满足所需要的工作电压以及电流的太阳能电池组件，使该太阳能电池组件满足现有的逆变器规格，同时保证了安全性。
附图说明
图1为现有技术的太阳能电池组件的结构示意图。
图2为图1所示太阳能电池组件的电路示意图。
图3为图1所示太阳能电池组件的局部结构示意图。
图4为本发明实施例一提供的太阳能电池组件的结构示意图。
图5为图4所示太阳能电池组件的电路示意图。
图6为图4所示太阳能电池组件的局部结构示意图。
图7为本发明实施例二提供的太阳能电池组件的制备方法的流程图。
图中：
1-透明基板                       2-电池单元
20-太阳能电池                    201-透明导电膜
202-太阳能电池层                 203-金属背电极
3-第一道激光划线                 4-第二道激光划线
5-第三道激光划线                 6-第四道激光划线
7-正极电极引线                   8-负极电极引线
71-第一电极引线                  81-第二电极引线
R-内部电阻                       V-太阳能电池电压
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
实施例一
本实施例提供一种太阳能电池组件，图4为本发明实施例一提供的太阳能电池组件的结构示意图，图5为图4所示太阳能电池组件的电路示意图。从图4和图5中可以看出，该太阳能电池组件包括形成在透明基板1上的多个太阳能电池20，每个太阳能电池20包括依次叠设的透明导电膜201、太阳能电池层202和金属背电极203，相邻的太阳能电池20通过激光划刻工艺相互串联，即可以通过第一道激光划线3、第二道激光划线4和第三道激光划线5来实现。其中，还包括：至少一条第四道激光划线6，该第四道激光划线6贯通金属背电极203、太阳能电池层202和透明导电膜201，断开相邻的太阳能电池20，形成至少两个独立的电池单元2，每个电池单元2由串联的太阳能电池20构成。
本发明通过第四道激光划线，将太阳能电池组件分割成多个独立的电池单元，使每个电池单元包括规定数量的串联的太阳能电池，从而通过改变电池单元的数量以及各个电池单元之间的连接方式，能获得满足所需要的工作电压以及电流的太阳能电池组件，使该太阳能电池组件满足现有的逆变器规格，同时保证了安全性。
在本发明中，一个太阳能电池组件中电池单元2的数量可以根据所要获得的工作电压和电流来灵活地设定，并且多个电池单元2之间的连接方式可以采用并联或串并联，例如，在图5中将每个电池单元2都并联起来，使获得的电池组件的总电压为一个电池单元2的电压。
或者可以将电池单元两两并联后再串联起来，从而使获得的电池组件的总电压为两个电池单元的电压之和。当然，还可以根据实际需要灵活地连接各个电池单元获取不同的电压和电流值。
如图4和图5所示，为实现并联，太阳能电池组件可以包括：第一电极引线71，连接在至少两个电池单元2的透明导电膜201之间；第二电极引线81，连接在至少两个电池单元2的金属背电极203之间。通过第一电极引线71可以将至少两个电池单元2的正极连接起来，通过第二电极引线81可以将至少两个电池单元2的负极连接起来，从而达到把两个或两个以上的电池单元2并联起来的目的。
上述太阳能电池可以是单结太阳能电池或多结叠层太阳能电池，采用单结太阳能电池时，可以是非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池或纳米硅太阳能电池；采用多结叠层太阳能电池时，可以是非晶硅/微晶硅双结叠层太阳能电池、非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层太阳能电池或纳米硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层太阳能电池。在本发明中，太阳能电池的种类并不限于如上所述，可根据具体情况还可以采用其它太阳能电池，如多元化合物太阳能电池。
如图6所示，在本实施例中，相邻太阳能电池20的透明导电膜201通过第一道激光划线3断开，位于透明导电膜201上的太阳能电池层202的材料填充在第一道激光划线3的贯通孔中；相邻太阳能电池20的太阳能电池层202通过第二道激光划线4断开，位于太阳能电池层202上的金属背电极203的材料填充在第二道激光划线4的贯通孔中，且第二道激光划线4贯通孔中的金属背电极203的材料连接至相邻太阳能电池20的透明导电膜201，即实现了相邻太阳能电池20正极和负极的连接；相邻的太阳能电池20的金属背电极203和太阳能电池层202通过第三道激光划线5相互断开，第三道激光划线5位于第二道激光划4线背离第一道激光划线3的一侧。因此，在一个电池单元2中，通过第二道激光划线4，将一个太阳能电池20的作为负极的金属背电极203与相邻的太阳能电池20的作为正极的透明导电膜201连接起来，从而实现一个电池单元2中多个太阳能电池20的串联。
实施例二
本实施例提供一种太阳能电池组件的制备方法，图7为本发明实施例二提供的太阳能电池组件的制备方法的流程图，该太阳能电池组件的制备方法，包括在透明基板上依次沉积透明导电膜材料层、太阳能电池材料层和金属背电极材料层，并通过激光划刻工艺形成相互串联的多个太阳能电池的步骤10，并且还包括以下步骤20：
在形成的太阳能电池组件上，进行第四次激光划刻，切割贯通金属背电极材料层、太阳能电池材料层和透明导电膜材料层，断开相邻的太阳能电池，形成至少两个独立的电池单元，电池单元由串联的太阳能电池构成。
本发明通过第四次激光划刻，将太阳能电池组件分割成多个独立的电池单元，使每个电池单元包括规定数量的串联的太阳能电池，从而通过改变电池单元的数量以及各个电池单元之间的连接方式，能获得满足所需要的工作电压以及电流的太阳能电池组件，使该太阳能电池组件满足现有的逆变器规格，同时保证了安全性。
在上述方案的基础上，在进行第四次激光划刻时，可以采用波长为1064nm的激光进行第四次激光划刻，由此能完整地切割透明导电膜材料层、太阳能电池材料层和金属背电极材料层。并且，进行第四次激光划刻之后还可以包括如下步骤：将第一电极引线，连接在至少两个电池单元的透明导电膜之间；将第二电极引线，连接在至少两个电池单元的金属背电极之间。通过第一电极引线可以将至少两个电池单元的正极连接起来，通过第二电极引线可以将至少两个电池单元的负极连接起来，从而达到把两个或两个以上的电池单元并联起来的目的。
上述在透明基板上依次沉积透明导电膜材料层、太阳能电池材料层和金属背电极材料层，并通过激光划刻工艺形成相互串联的多个太阳能电池的流程具体可以包括以下步骤：
在透明基板上沉积透明导电膜材料层；
采用激光划刻工艺，在透明导电膜材料层中划刻第一道激光划线，形成包括多块透明导电膜的图案；
在形成上述图案的透明基板上沉积太阳能电池材料层，太阳能电池材料填充在第一道激光划线的贯通孔中，以断开相邻透明导电膜的电连接；
采用激光划刻工艺，在太阳能电池材料层中划刻第二道激光划线，形成包括多块太阳能电池层的图案，第二道激光划线与第一道激光划线之间错开，以便每块太阳能电池层与两块相邻的透明导电膜相交叠；
在形成上述图案的透明基板上沉积金属背电极材料层，金属背电极材料填充在第二道激光划线的贯通孔中以连接透明导电膜；
采用激光划刻工艺，在金属背电极材料层和太阳能电池层中划刻第三道激光划线，第三道激光划线形成于第二道激光划线背离第一道激光划线的一侧。
本发明所提供的制备方法可以用于制备本发明所提供的太阳能电池组件，其结构可参见图4和图6所示。
上述第一道激光划线的贯通孔中填充有半导体性质的太阳能电池材料，因此起到断开相邻太阳能电池的正极的作用；由于第二道激光划线的贯通孔中填充有具有导电性的金属背电极材料，因此第二道激光划线起到连接相邻太阳能电池之间的负极与正极的作用；而第三道激光划线中没有填充物质，因此起到断开相邻太阳能电池之间的负极以及太阳能电池层的作用，从而可以使相邻的太阳能电池之间串联起来。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种太阳能电池组件，包括多个太阳能电池，每个所述太阳能电池包括依次叠设的透明导电膜、太阳能电池层和金属背电极，相邻的所述太阳能电池通过激光划刻工艺相互串联，其特征在于，还包括：
至少一条第四道激光划线，所述第四道激光划线贯通所述金属背电极、太阳能电池层和透明导电膜，断开相邻的所述太阳能电池，形成至少两个独立的电池单元，所述电池单元由串联的所述太阳能电池构成；
还包括：
第一电极引线，连接在至少两个所述电池单元的透明导电膜之间；
第二电极引线，连接在至少两个所述电池单元的金属背电极之间。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：
所述太阳能电池为单结太阳能电池或多结叠层太阳能电池。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于：
所述单结太阳能电池为非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池或纳米硅太阳能电池。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于：
所述多结叠层太阳能电池为非晶硅/微晶硅双结叠层太阳能电池、非晶硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层太阳能电池或纳米硅/非晶硅锗/微晶硅三结叠层太阳能电池。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：
相邻所述太阳能电池的透明导电膜通过第一道激光划线断开，位于所述透明导电膜上的太阳能电池层的材料填充在第一道激光划线的贯通孔中；
相邻所述太阳能电池的太阳能电池层通过第二道激光划线断开，位于所述太阳能电池层上的金属背电极的材料填充在第二道激光划线的贯通孔中，且所述第二道激光划线贯通孔中的金属背电极的材料连接至相邻太阳能电池的透明导电膜；
相邻的所述太阳能电池的金属背电极和太阳能电池层通过第三道激光划线相互断开，第三道激光划线位于所述第二道激光划线背离第一道激光划线的一侧。
6.一种太阳能电池组件的制备方法，包括在透明基板上依次沉积透明导电膜材料层、太阳能电池材料层和金属背电极材料层，并通过激光划刻工艺形成相互串联的多个太阳能电池，其特征在于，还包括：
在形成的所述太阳能电池组件上，进行第四次激光划刻，切割贯通所述金属背电极材料层、太阳能电池材料层和透明导电膜材料层，断开相邻的所述太阳能电池，形成至少两个独立的电池单元，所述电池单元由串联的所述太阳能电池构成；
所述进行第四次激光划刻的步骤之后还包括：
将第一电极引线，连接在至少两个所述电池单元的透明导电膜之间；
将第二电极引线，连接在至少两个所述电池单元的金属背电极之间。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述进行第四次激光划刻的步骤包括：
采用波长为1064纳米的激光，进行第四次激光划刻。
8.根据权利要求6或7所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，在透明基板上依次沉积透明导电膜材料层、太阳能电池材料层和金属背电极材料层，并通过激光划刻工艺形成相互串联的多个太阳能电池的流程包括：
在透明基板上沉积所述透明导电膜材料层；
采用激光划刻工艺，在所述透明导电膜材料层中划刻第一道激光划线，形成包括多块透明导电膜的图案；
在形成上述图案的所述透明基板上沉积所述太阳能电池材料层，所述太阳能电池材料填充在第一道激光划线的贯通孔中；
采用激光划刻工艺，在所述太阳能电池材料层中划刻第二道激光划线，形成包括多块太阳能电池层的图案，所述第二道激光划线与所述第一道激光划线之间错开，以便每块所述太阳能电池层与两块相邻的透明导电膜相交叠；
在形成上述图案的所述透明基板上沉积所述金属背电极材料层，所述金属背电极材料填充在第二道激光划线的贯通孔中以连接透明导电膜；
采用激光划刻工艺，在所述金属背电极材料层和太阳能电池层中划刻第三道激光划线，所述第三道激光划线形成于所述第二道激光划线背离第一道激光划线的一侧。
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