CN102299209B - 集成薄膜太阳能电池组件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成薄膜太阳能电池组件的制备方法，该方法的特征是：在电池结构膜层依次镀膜结束后，再进行激光刻线来实现电池集成的。其优点是：这样既可减少两道清洗工艺，又可避免水汽、粉尘引起对组件性能的降低。虽然本方法额外增加了两道工艺，即填注绝缘材料的涂覆第二背电极层，但是这两道工艺的技术要求相比电池的结构膜层来说要低的多。本发明方法适用于非晶硅、微晶硅及其叠层薄膜电池、碲化镉薄膜电池、铜铟(镓)硒和铜锌锡硫等薄膜电池。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池，具体是指集成薄膜太阳能电池组件的制备方法。
背景技术
集成薄膜太阳能电池组件的常规集成方法通常是在膜层蒸镀过程中，引入三道激光刻线来完成薄膜太阳能电池组件的集成。这三道工序分别为透明导电膜(TCO)刻线、pn结刻线和pn结/背接触/金属电极刻线，见专利US6,919,530B2和CN201439089U授权公告号/申请号200920133297.3。但是在激光刻线过程中不可避免要产生大量的粉尘，刻线完成后，要对其进行清洗，未完成的镀膜工件要暴露大气，大气中的灰尘、水气等都会影响膜层的表面，对膜层的电学性质、光学性质等产生不利的影响。处理工艺不当很容易引起器件性能下降，造成组件的转换效率下降。尤其对于pn结的热处理、激光刻线及进行背接触镀膜前的工序衔接等问题，如处理不当，很容易导致器件的串联电阻增加及开路电压的降低，从而影响其转换效率。
专利200910058316.5对传统的电池集成制备工艺提出了改进，该专利省略TCO刻线工艺，在技术上来说是有所改良的，但还是没有根本解决在镀膜过程中的pn结刻线工艺。
发明内容
基于上述已有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种在电池结构膜层依次镀膜结束后，再进行激光刻线来实现电池集成的一种集成薄膜太阳能电池 组件的制备方法。
本发明的集成薄膜太阳能电池组件的制备方法，其步骤如下：
§1.对基底进行清洗，然后在基底表面依次生长透明导电膜(TCO)、前电极缓冲层、PN单结或多结复合薄膜、背接触层和第一背电极层。
§2.采用红光1064nm或紫外光355nm激光刻线方法对所有生长膜层进行激光刻线，即从第一背电极层一直刻透至TCO膜，直至露裸衬底；刻线间距5-20mm，刻线宽度30-80μm，典型宽度为50μm，形成第一刻线槽。
§3.对第一刻线槽填注乙烯与醋酸乙烯脂共聚物(EVA)或聚氟乙烯复合膜(TPT)或硅胶绝缘材料，填埋掉第一刻线槽。
§4.采用绿光532nm或355nm激光对除了透明导电膜层和前电极缓冲层外进行激光刻线，即从第一背电极层一直刻透至PN单结或多结复合薄膜，直至露裸前电极缓冲层，刻线宽度30-80μm，典型宽度50μm，形成第二刻线槽。第一刻线槽与第二刻线槽间隔100-150μm。
§5.基板进行清洗，去除表面灰尘及颗粒，采用磁控溅射技术在第一背电极层上沉积第二背电极层，并填注第二刻线槽。
§6.采用532nm或355nm激光对除了透明导电膜层和前电极缓冲层外进行激光刻线，即从第一背电极层一直刻透至PN单结或多结复合薄膜，直至露裸前电极缓冲层，刻线宽度30-80μm，典型宽度为50μm，形成第三刻线槽。第二刻线槽与第三刻线槽间隔100-150μm。
§7.采用滚焊或超声焊技术在集成薄膜太阳能电池组件的靠近左右二边的第二背电极层上做正极引线和负极引线，至此电池制备工艺结束。
本发明的优点是：
在电池结构膜层依次镀膜结束后再进行激光刻线，这样既可减少两道清洗工艺，又可避免水汽、粉尘引起对组件性能的降低。
虽然本方法额外增加了两道工艺，即填注绝缘材料的涂覆第二背电极层，但是这两道工艺的技术要求相比电池的结构膜层来说要低的多，其对电池的性 能没什么影响。
本发明适用于非晶硅、微晶硅及其叠层薄膜电池、碲化镉薄膜电池、铜铟(镓)硒和铜锌锡硫等薄膜电池。
附图说明
图1为集成薄膜太阳能电池组件的结构示意图。
图2为集成薄膜太阳能电池组件的工艺流程结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：
实施例1：
非晶微晶硅系列集成薄膜太阳能电池组件的制备方法：
基底1为玻璃或聚酰亚胺膜或不锈钢薄片，首先对其进行清洗，然后在基底表面依次采用磁控溅射沉积TCO层2、前电极缓冲层3、用PECVD方法沉积PN结构的非晶/微晶硅单结或多结复合薄膜4、磁控溅射沉积背接触层5和第一背电极层6，见图2(a)。
采用1064nm或355nm激光对所有镀膜层进行刻划，即从第一背电极层一直刻透至TCO膜，直至露裸基底。刻线间距10mm，刻线宽度50μm，形成第一刻线槽7，见图2(b)。
采用热喷涂方法，对第一刻线槽7填注EVA材料，填埋掉第一刻线槽，见图2(c)。
采用532nm或355nm激光对除了TCO层2、前电极缓冲层3外的镀膜层进行刻划，即从第一背电极层一直刻透至非晶/微晶硅单结或多结复合薄膜4，直至露裸前电极缓冲层3。刻线宽度50μm，距离第一刻线槽中心距离150μm，形成第二刻线槽8，见图2(d)。
采用磁控溅射方法在第一背电极层上沉积第二背电极层9，并填注第二刻线槽8，见图2(e)。
采用532nm或355nm激光对除了TCO层2、前电极缓冲层3外的镀膜层进 行刻划，即从第一背电极层一直刻透至非晶/微晶硅单结或多结复合薄膜4，直至露裸前电极缓冲层3。刻线宽度50μm，距离第二刻线槽8中心距150μm，形成第三刻线槽10，见图2(f)。
采用滚焊或超声焊技术做正极引线11和负极引线12，完成电池制备，见图1。
实施例2
碲化镉系列集成薄膜太阳能电池组件的制备方法：
基底为玻璃或聚酰亚胺膜或不锈钢薄片材料，首先对其进行清洗，然后在基底表面采用磁控溅射方法沉积TCO层、前电极缓冲层，采用化学水浴法CBD方法沉积N型硫化镉薄膜，气相输运沉积p型碲化镉薄膜，构成PN结层，磁控溅射方法沉积背接触层和第一背电极层。
采用1064nm或355nm激光对所有生长膜层进行激光划线，刻线间距10mm，刻线宽度50μm，形成第一刻线槽。
采用热喷涂方法对第一刻线槽填注EVA材料，埋掉第一刻线槽。
采用532nm或355nm激光对除了透明导电膜、前电极缓冲层外的膜层材料进行激光刻划，刻线宽度50μm，距离第一刻线槽中心距离100μm，形成第二刻线槽。
采用磁控溅射方法沉积第二背电极层，并填注第二刻线槽。
采用532nm或355nm激光对除了透明导电膜、前电极缓冲层外的膜层材料进行激光刻划，刻线宽度50μm，距离第二刻线槽中心距100μm，形成第三刻线槽。
采用滚焊或超声焊技术做正极引线和负极引线，至此完成电池制备，见图1。
本发明的技术方法同样还适用于碲化镉薄系列集成薄膜太阳能电池组件和铜铟镓硒系列集成薄膜太阳能电池组件。
Claims (2)
1.一种集成薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
§A.对基底进行清洗，然后在基底(1)表面依次生长透明导电膜(2)、前电极缓冲层(3)、PN单结或多结复合薄膜(4)、背接触层(5)和第一背电极层(6)；
§B.采用1064nm或355nm激光刻线方法对所有生长膜层进行激光刻线，即从第一背电极层(6)一直刻透至透明导电膜(2)，直至露裸基底(1)；刻线间距5-20mm，刻线宽度30-80μm，形成第一刻线槽(7)；
§C.对第一刻线槽(7)填注EVA或TPT或硅胶绝缘材料，填埋掉第一刻线槽；
§D.采用532nm或355nm激光对除了透明导电膜层和前电极缓冲层外进行激光刻线，即从第一背电极层一直刻透至PN单结或多结复合薄膜，直至露裸前电极缓冲层，刻线宽度30-80μm，形成第二刻线槽(8)，第一刻线槽与第二刻线槽间隔100-150μm；
§E.对基板进行清洗，去除表面残留颗粒及灰尘，采用磁控溅射技术在第一背电极层(6)上沉积第二背电极层(9)，并填注第二刻线槽(8)；
§F.采用532nm或355nm激光对除了透明导电膜层和前电极缓冲层外进行激光刻线，即从第一背电极层一直刻透至PN单结或多结复合薄膜，直至露裸前电极缓冲层，刻线宽度30-80μm，形成第三刻线槽(10)，第二刻线槽与第三刻线槽间隔100-150μm；
§G.采用滚焊或超声焊技术在集成薄膜太阳能电池组件的靠近左右二边的第二背电极层上做正极引线(11)和负极引线(12)，至此电池制备工艺结束。
2.根据权利要求1的一种集成薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所说的基底材料为玻璃或聚酰亚胺膜或不锈钢薄片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130410 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |