CN102496643A - 一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内部并联低电压输出的硅基薄膜太阳能电池及制备方法，属于太阳能光电转换技术领域。主要技术特征前电极区域内的单元电池节，相同极性的共用电极和前电极预埋绝缘线及绝缘线之间的缺口，由预埋绝缘线外的透明导电膜连接各前电极区域内单元电池节构成内部并联、汇流及电压输出。本发明的积极效果，通过激光对前电极透明导电膜区域进行刻划，直接实现薄膜太阳能电池组件分区的内部并联，形成低电压高功率输出。便于后部封装控制层压工艺，以保障产品的耐候性。

Description

一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种内部并联低电压输出的硅基薄膜太阳能电池及制备方法，属于太阳能光电转换技术领域。

背景技术

硅基薄膜太阳能电池是光伏行业里被认为是极具潜力的光伏电池器件。硅基薄膜材料作为一种光电功能转换材料的研究历史可以一直追溯到20世纪60年代末，英国标准通讯实验室用辉光放电法制得了氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜，发现了非晶硅薄膜的掺杂效应。1975年Dundee大学的W. E. Spear等成功实现了对非晶硅薄膜的改进和替位式掺杂，发现了氢的饱和悬挂键的作用以及非晶硅薄膜优越的光敏性能。1976年，美国RCA的D. E. Carlson等研制出了p-i-n结构非晶硅薄膜器件，光电能量转换效率达到2.4%，由此掀起了对非晶硅薄膜太阳能电池的研究热潮。1980年，Carlson等人将非晶硅电池器件的转换效率提升至8%，标志着达到了可用于生产的技术水平，成为最早实现产业化的薄膜电池。

随着近三十年来的研究发展，非晶硅薄膜太阳能电池产业化能量转换效率已经达到10%以上，目前全世界有数十所大学、国家实验室和公司从事硅基薄膜太阳能电池的研究，其产业化技术正日趋成熟。

硅基薄膜太阳能电池与传统晶硅电池相比有成本低、弱光性能好、柔韧性强、生产能耗少、污染少等优点。然而，在光伏市场上，目前多晶硅以及单晶硅太阳能电池组件仍是主流。因此，在并网和离网市场，配合太阳能电池组件工作的逆变器、蓄电池等光伏系统设备的规格大都是基于块状晶硅太阳能电池或组件系列。晶硅电池的开路电压在70V以下，而硅基薄膜电池或组件在100V以上(非晶/微晶叠层组件的开路电压甚至是在130V以上)。将针对晶硅组件低电压特性设计的逆变器等系统应用于较高电压的硅基薄膜电池组件上，势必会增加系统成本。因而，发展低电压硅基薄膜电池组件是目前薄膜光伏电池市场上的一个趋势。

硅基薄膜电池开路电压较高是非晶硅薄膜材料本身以及电池组件的生产方式所决定。一方面，非晶硅材料比晶硅材料具有较低的自由载流子密度和电导率，短路电流密度也低于晶硅电池组件。所以对于相同的输出功率，非晶硅薄膜电池需要更高的开路电压来弥补较低的短路电流。另一方面在生产过程中，非晶硅薄膜太阳能电池由激光刻划，将整块电池芯板（通常称没封装的电池为芯板或芯片）分割成具有数十或上百个具有一定宽度的单元电池节，其串联后组成一个硅基薄膜电池（通常封装后为电池组件）。这样，整个电池组件的输出开路电压是各个单元电池节开路电压之和。

申请号为95104992.5的中国发明专利公开了一种内联式集成型非晶硅太阳能电池，通过激光刻划将不同单元电池节内部串联起来。

为了能够降低硅基薄膜太阳能电池的输出电压，将电池板分成数个区域，汇流并联输出。申请号为201010502031.9的中国发明专利“一种高功率低电压硅基薄膜太阳能电池及其制造方法”公开了一种将电池分区域，汇流并联连接的低电压硅基薄膜太阳能电池。虽实现了低电压，但在背电极上通过焊接导电带，将其共用阳极(阴极)并联，使背电极导电带排布变得较复杂和厚度增加（导电带与下面绝缘带加起来总厚度一般在0.3mm以上），会增加电池后序层压工艺封装难度。若导电带排布相互交叉，形成回路死区，则在后序层压工艺中容易形成气泡残余，影响产品耐候性能，无法通过湿漏等电性能测试，造成不良品、次品。试验证明并联区域越多，导电带排布越复杂，三个以上的区域进行并联，背电极上的导电带排布基本上不可避免地会出现回路死区。采用基于导电带连接的外部并联结构，增加了封装工艺的难度和相应生产成本。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足，将电池芯板分区域，将不同区域内的单元电池并联，以获得硅基薄膜太阳能电池大功率低电压输出特性。

本发明的另一目的，避免因并联出现的回路死区、回路交叉等，避免和减少导电带引发的后续工艺中气泡残余，以增加硅基薄膜太阳能电池组件的耐候性。

为实现本发明任务，所提出的技术解决方案是：基于硅基薄膜太阳能电池PIN结各单元电池节内部串联形成的电池组件结构，其特征在于绝缘衬底的透明导电膜上设置前电极导电区域，包括前电极导电区域内单元电池节相同极性的共用电极和前电极预埋绝缘线，还包括预埋绝缘线外的透明导电膜连接各单元电池组件前电极导电区域形成内部并联输出。由激光横向刻划线垂直于纵向分布的前电极区域内的第一沟道的上下两端，分别为前电极的顶端预埋绝缘线和底端预埋绝缘线，该绝缘线在前电极区域的共用电极区域有缺口，该缺口覆盖有前电极透明导电膜层。所说的前电极区域的共用电极将整个前电极透明导电膜分成多个并联区域，该并联区域由预埋绝缘线外透明电导膜连接形成并联；以上所说的预埋绝缘线垂直于激光刻划光电转换层形成的第二沟道，该沟道与预埋绝缘线之间由一定间隙。预埋绝缘线与第二沟道的位置不会产生交叉。激光刻划背电极形成的第三沟道，沿着垂直于第三沟道方向，对应前电极预埋绝缘线位置分别刻除背电极和光电转换膜层的一条绝缘线，选择一对正负共用电极以及由第二沟道与背电极连接，形成光电性能输出。

本发明实施过程中产生的积极效果主要表现在：通过激光对前电极透明导电膜区域进行刻划，直接实现薄膜太阳能电池组件分区的内部并联，形成低电压高功率输出。制备电池芯板对并联的区域数目没有限制，各不同区域的内部并联已在前电极激光刻划的过程中形成。最后输出功率信号，只要选择一对不同极性的共用电极到接线盒，无需复杂的导电带，避免了回路死区的形成。便于后部封装控制层压工艺，以保障产品的耐候性。这是导电带外部并联不可能实现的。 

 

附图说明

以下结合附图进一步说明本发明内部并联低电压硅基薄膜太阳能电池组件的工作原理：

图1(a)、是本发明的前电极激光刻划示意图。

图1(b)、是相对比于图1(a)中前电极激光刻划示意图的内部并联电路示意图。

图2、是本发明光电转换层激光刻线示意图。

图3、是本发明背电极激光刻线以及组件绝缘线示意图。

图4、是本发明的内部并联低电压组件的芯版横向剖视图。

图5、是本发明中实施例2的前电极激光刻划示意图。

图6、本发明中实施例3的前电极激光刻划示意图。

图7、是本发明的内部并联低电压组件的芯版纵向剖视图。

共用电极将整个单元电池组件分成不同的区域；相同极性的共用电极通过前电极预埋绝缘线外的透明电极内部连接，将各单元电池组件分布在不同区域形成内部并联输出，在组件的各区域内，激光刻划第一沟道、第二沟道、第三沟道将各区域内的单元电池节串联起来；不同的组件区域内，第一沟道、第二沟道、第三沟道的位置顺序不同；第二沟道不与前电极预埋绝缘线位置交叉；仅选择一对不同极性的共用电极，连接接线盒，形成光电性能输出无需复杂的导电带排布来实现组件分区域的外部并联；这样，由于避免了导电带回路死区的形成，组件在后部封装阶段，更易于控制层压工艺，提高了产品的耐候性。同时采用内部并联的结构，对并联的区域数目没有限制，甚至可以实现所有单元电池节的内部并联，这也是采用导电带外部并联的方式所不可能实现的。

图1(a)其中1为传统的前电极激光刻线槽，即第一沟道，刻除前电极透明导电膜，将整个电池芯板划分成若干单元电池节；2,4,7,9为四个选定的共用电极区域；3和8分别为顶端和底端前电极预埋绝缘线，顶端前电极预埋绝缘线3在共用电极区域7和9处留有缺口。共用电极区域7和9分别通过顶端前电极预埋绝缘线3外的透明导电膜5连接起来，为共用阴极输出。同样地，底端前电极预埋绝缘线8在共用电极区域2和4处留有缺口，因此，共用电极区域2和4即通过底端预埋绝缘线8外的透明导电膜6连接起来，为共用阳极输出。这样，共用电极2,4,7,9实际上将整个电池芯板划分成三个区域，或认为三个子电池串，单个子电池串通过相互连接的共用电极，实现内部并联输出，其输出的开路电压相当于常规输出的三分之一，而其输出的短路电流则相当于常规输出的三倍。

图1(b)其中四个电路节点分别对应四个共用电极2,4,7,9。这个四个共用电极将整个组件分成三个电池串。共用电极2和4通过底端预埋绝缘线外的透明导电膜连接，相当于将三个电池串的阳极连接起来；同时共用电极7和9通过顶端预埋绝缘线外的透明导电膜连接，相当于将三个子电池串的阴极连接起来，形成内部并联输出；由图1(b)可以看出，这种内部并联的结构的实现，除了需要通过前电极刻划实现共用电极的连接，同时三个区域的电池串的正负极必须首尾相连，也即是三个电池串的正负极排布方向依次相反。

图2、是本发明光电转换层激光刻线示意图。图中10为光电转换层激光刻线槽，即第二沟道，激光将光电转换膜层刻除掉。图中虚线表示图1(a)中前电极预埋绝缘线3和8的位置。本发明中第二沟道的线槽与传统的光电转换层的线槽不同，区别在于本发明中的第二沟道长度要略短于图1(a)中的第一沟道1，同时第二沟道的两端的位置不能与前电极预埋绝缘线3和8位置交叉，第二沟道的顶端距离顶端前电极预埋绝缘线1-3mm，第二沟道的底端距离底端前电极预埋绝缘线1-3mm。这样，在沉积背电极的时候，就避免了背电极与前电极预埋绝缘线外的透明导电膜直接接触，降低了电池内部微短路的几率，提高了并联电阻，对整个电池的性能输出是有益的。同时，本发明中的第二沟道与第一沟道的相对位置，在不同区域依次相反。在图1(a)中共用电极2和共用电极7之间的电池区域，第二沟道在第一沟道的右侧；在共用电极7和共用电极4之间的电池区域，第二沟道在第一沟道的左侧；在共用电极4与共用电极9之间的电池区域，第二沟道在第一沟道的右侧。

图3、是本发明背电极激光刻线以及绝缘线示意图。图中11为背电极激光刻线槽，即第三沟道。图中12和13分别为顶端芯板绝缘线和底端芯板绝缘线，其位置分别与图1中的顶端预埋绝缘线3、底端预埋绝缘线8重合，且绝缘线12和13的激光刻线宽度(线宽)略宽于预埋绝缘线3和8的激光刻线宽度，这样可以避免前电极激光刻线边缘的毛刺与背电极接触，降低电池区域微短路的几率。本发明中第三沟道11与绝缘线12、13交叉，同时第三沟道与第一、二沟道的位置排列顺序在不同的三个不同的组件区域依次相反。

图4、是本发明的内部并联低电压组件的芯版横向剖视图。图中14是透明绝缘衬底，可以为玻璃、柔性PET等；15是前电极，可以为掺氟的氧化锡薄膜(FTO)、氧化铟锡薄膜(ITO)、掺铝的氧化锌薄膜(AZO)、掺硼的氧化锌薄膜(BZO)等；16是光电转换层，可以为非晶硅单结结构，也可以为非晶/微晶叠层结构；17是背电极，可以为氧化锌与金属的复合背电极，也可以为氧化锌背电极；18是导电连接处，将并联后的电池组件光电性能通过接线盒输出。图4中的2,4,7,9分别对应于图1(a)中的共用电极2,4,7,9。组件通过共用电极2,4,7,9以及前电极预埋绝缘线外的透明导电膜5和6形成各区域电池串的内部并联，在电池芯板制备完成后，通过与共用电极连接的相邻单元电池节的背电极（如图4中导电带18或19所连接的背电极），将组件的光电性能输出。

图5、是本发明中实施例2的前电极激光刻划示意图。图中20为前电极激光刻线槽，即第一沟道，将电池芯板分成若干单元电池节。在导电膜区域内等间距选择21,23,25，27,29,30作为共用电极，将整个芯板分成五个区域。其中21,23,25为共用阳极，27,29,30为共用阴极。图中22和28分别为顶端预埋绝缘线和底端预埋绝缘线。顶端预埋绝缘线22在共用电极27,29,30处留有缺口；底端预埋绝缘线28在共用电极21,23,25处留有缺口。这样，共用电极21,23,25即通过底端预埋绝缘线外的透明导电膜26连接起来；共用电极27,29,30即通过顶端预埋绝缘线外的透明导电膜24连接起来，最终形成内部并联输出。

图6、本发明中实施例3的前电极激光刻划示意图。图中31为前电极激光刻线槽，即第一沟道，将电池芯板分成若干单元电池节。在该芯板区域内等间距选择32,34,35作为共用电极，将整个电池分成两个区域。其中32,35为共用阳极，34为共用阴极。图中33和37分别为顶端预埋绝缘线和底端预埋绝缘线。底端预埋绝缘线37在共用电极32,35处留有缺口；顶端预埋绝缘线33不留缺口。这样，共用电极32,35即通过底端预埋绝缘线外的透明导电膜36连接起来；与共用电极34最终形成内部并联输出。

图7、是本发明的内部并联低电压组件的芯版纵向剖视图。图中3和8分别为顶端和底端预埋绝缘线，12和13分别顶端和底端芯板绝缘线，其刻线宽度要宽于预埋绝缘线宽度，以确保绝缘效果。14是透明绝缘衬底，15是前电极，16是光电转换层，17是背电极。

结合附图进一步说明本发明内部并联的低电压硅基薄膜太阳能电池组件的制备方法和步骤如下：

见图4，清洗绝缘衬底：以浮法玻璃、超白玻璃、高硅氧玻璃或者其他透明绝缘材料做绝缘衬底，透明绝缘衬底14经磨边、倒角及粗清洗。通过自动光学检测系统AOI检测玻璃表面洁净程度以及内部气泡或划痕残余；

沉积透明导电膜前电极：在透明绝缘衬底14上通过磁控溅射PVD或气相沉积CVD方式沉积掺氟的氧化锡薄膜(FTO)、氧化铟锡薄膜(ITO)、掺铝的氧化锌薄膜(AZO)、掺硼的氧化锌薄膜(BZO)等透明导电膜作为前电极15；

见图1(a)精细清洗导电衬底：将带有透明导电膜透明导电玻璃进行精细清洗，去除表面沉积颗粒。

激光刻划前电极图形：采用红外波段(1064nm)的激光或紫外波段(355nm)的激光，刻划前电极第一沟道1，该沟道两端分别距离衬底顶端和底边边缘16mm-20mm；

预埋绝缘线：距离顶端边缘和底端边缘18-23mm处分别刻划顶端和底端预埋绝缘线3、8，线宽为40-80μm。其中，顶端预埋绝缘线3在共用电极7与共用电极9处有3-5mm宽的缺口；底端预埋绝缘线8在共用电极2和共用电极4处有3-5mm宽的缺口。共用电极7和9通过顶端绝缘线3外的透明导电膜5连接并联，共用电极2和4则通过底端绝缘线外8的透明导电膜6连接并联。

见图2,刻划光电转换膜层：采用532nm波长激光刻除电转换膜层，形成第二沟道10，第二沟道10两端分别距离顶端预埋绝缘线3和底端预埋绝缘线垂直距离为2-3mm。第二沟道10的位置，在共用电极2,4,7,9的不同区域内，依次紧邻第一沟道1的右侧和左侧。前电极上的非晶硅(p-i-n)、微晶硅(p-i-n)或者单结非晶硅(p-i-n)薄膜层，作为光电转换膜层16。

见图3，刻划背电极：采用532nm波长激光刻除背电极导电膜形成第三沟道11，激光功率<300mW，激光刻划不会损伤前电极导电膜层。第三沟道11与预埋绝缘线12和13交叉，且穿过整个电池区域。第三沟道11的位置，在被共用电极2,4,7,9分出的不同区域内，依次紧邻第二沟道10的右侧和左侧。在垂直于第三沟道11的位置的顶端和底端，刻除背电极膜层、光电转换膜层、前电极膜层，顶端绝缘线12和底端芯板绝缘线13，线宽为130-200μm。采用532nm激光，控制功率300mW以下，频率为25-40Hz，不损伤前电极，去除光电功能转换层以及背电极。背电极在光电转换层上，采用溅射或化学气相沉积形成透明导电膜背电极或者金属复合背电极17。

在后部封装工序中，分别选择与共用电极2和共用电9，通过第二沟道10连接背电极，作为组件输出的正、负极，焊接两条导电带18和19，连接接线盒输出光电性能。激光清边宽度为13-15mm，激光刻除衬底上沉积膜层，形成第四沟道，用热熔丁基胶作为边部封装胶，其涂覆宽度为10-12mm。组件封装，采用EVA或PVB以及半钢化背板玻璃作为媒介，进行层压封装。最后进行性能测试，分等级包装入库。

至此，具有内部并联结构的低电压硅基薄膜太阳能电池组件制备完毕。

具体实施方式

实施例1 

见图1(a) 、图2、图3、图4，本实施例采用高透过率超白玻璃作为透明绝缘衬底14，掺硼氧化锌(BZO)薄膜作为前电极，非晶硅p-i-n结构薄膜作为光电功能转换层，掺铝氧化锌与铝复合导电膜(AZO+Al)作为背电极，整个组件区域由四条共用电极划分为三个区域，内部电极并联汇流输出。

制备如下：

1.见图4，选用3.2mm厚度的超白玻璃作为透明绝缘衬底14，经过超声清洗以及AOI表面颗粒度的检测，送入金属有机化学气相沉积设备MOCVD中，采用硼烷、二乙基锌、去离子水以及氢气作为反应媒介，沉积掺硼氧化锌薄膜，厚度在1.3-1.7μm，作为前电极15；

2. 图1(a)，BZO镀膜玻璃经过精清洗，去除表面沉积颗粒，温度降低至50摄氏度以下，采用355nm紫外激光，所示的第一沟道1，两端距离玻璃衬底顶端和底端边缘各17mm。激光功率2-3W，频率130KHz，刻划速度80m/min。在组件区域内等间距地选择四条共用电极2,4,7,9，采用355nm紫外激光，分别在距离衬底顶端和底端边缘各19mm处刻划两条预埋绝缘线3和8，线宽为35-45μm,刻划速度80m/min。顶端预埋绝缘线3在共用电极7和9处留有5mm缺口，底端预埋绝缘线8在共用电极2和4处留有5mm缺口。共用电极2和4作为共用阳极，通过底端预埋绝缘线外的透明导电膜6连接；共用电极7和9作为共用阴极，通过顶端预埋绝缘线外的透明导电膜5并联连接。

3. 见图2在透明导电膜上沉积非晶硅p-i-n单结结构，作为光电功能转换层16，p层厚度10-50nm，i层厚度700-800nm，n层厚度50-100nm。采用523nm波长的激光，刻划第二沟道10。第二沟道10两端分别与预埋绝缘线3和8距离2mm。见图4，在共用电极2和7之间，第二沟道10紧邻第一沟道1右侧；在共用电极7和4之间，第二沟道10紧邻第一沟道1左侧；在共用电极4和9之间，第二沟道10紧邻第一沟道1右侧。激光100mW，频率35Hz，刻划速度90m/min，线宽30μm。

4. 见图3、图4，在光电功能转换层16之上，采用磁控溅射的方法依次沉积50nm掺铝氧化锌以及150nm金属Al导电膜作为背电极17。采用532nm激光，刻划第三沟道11。第三沟道11与预埋绝缘线位置交叉，且穿过整个组件区域。如图4，在共用电极2和7之间，第三沟道11紧邻第二沟道10右侧；在共用电极7和4之间，第三沟道11紧邻第二沟道10左侧；在共用电极4和9之间，第三沟道11紧邻第二沟道10右侧。激光功率280mW，频率25kHz，刻划速度80m/min，线宽35-40μm。

5. 见图3,在与前电极预埋绝缘线相同的位置，采用532nm激光刻划两条绝缘线12和13，去除光电功能转换层以及背电极，不损伤前电极。激光功率300mW，频率25kHz，刻划速度80m/min，线宽130μm。

6.如图4所示，选择与共用电极2连接的背电极作为阳极，选择与共用电极9连接的背电极作为组件阴极。焊接两条导电带18和19，连接线盒。

7.激光清边宽度15mm，采用热熔丁基胶作为边封胶，涂覆宽度13mm。裁切EVA膜，采用半钢化背板玻璃，经过层压封装、测试分类，最后包装入库。

制备完成。

实施例2 

见图5，采用高透过率超白玻璃作为透明绝缘衬底14，掺硼氧化锌(BZO)薄膜作为前电极，非晶硅p-i-n结构薄膜作为光电功能转换层，掺硼氧化锌导电膜(BZO)作为背电极，如图5，整个组件区域由六条共用电极划分为五个区域，内部并联输出。

制备如下：

1.选用4mm厚度的超白玻璃作为透明绝缘衬底14，经过超声清洗以及AOI表面颗粒度的检测，送入金属有机化学气相沉积设备MOCVD中，采用硼烷、二乙基锌、去离子水以及氢气作为反应媒介，沉积掺硼氧化锌薄膜，厚度在1.9μm，作为前电极15；

2.BZO镀膜玻璃经过精清洗，去除表面沉积颗粒，温度降低至50摄氏度以下，采用355nm紫外激光，刻划如图5所示的第一沟道20，两端距离玻璃衬底顶端和底端边缘各19mm。激光功率3W，频率125KHz，刻划速度90m/min。在组件区域内等间距地选择六条共用电极21,23,25,27,29,30，将整个芯板划分成五个区域。采用355nm紫外激光，分别在距离衬底顶端和底端边缘各21mm处刻划两条预埋绝缘线3和8，线宽为45μm,刻划速度85m/min。如图5，顶端预埋绝缘线22在共用电极27,29,30处留有5mm缺口，底端预埋绝缘线28在共用电极21, 23,25处留有5mm缺口。共用电极21,23,25作共用阳极，通过底端预埋绝缘线外的透明导电膜26连接并联，共用电极27,29,30作共用阴极，通过顶端预埋绝缘线外的透明导电膜24连接并联。这样，六条共用电极将芯板划分成的五个区域即通过内部导电膜并联起来，在芯板沉积完毕，即可形成更低电压输出。

3.在透明导电膜上沉积非晶硅p-i-n单结结构，作为光电功能转换层。采用523nm波长的激光，刻划第二沟道。第二沟道两端分别与预埋绝缘线22和28距离1.5mm，在共用电极21和27之间，第二沟道紧邻第一沟道20右侧；在共用电极27和23之间，第二沟道紧邻第一沟道20左侧；在共用电极23和29之间，第二沟道紧邻第一沟道20右侧；在共用电极29和25之间，第二沟道紧邻第一沟道20左侧；在共用电极25和30之间，第二沟道紧邻第一沟道20右侧。激光90mW，频率45Hz，刻划速度85m/min，线宽35μm。

4.在光电功能转换层16之上，MOCVD的方法依次沉积1.6μm厚度掺硼氧化锌BZO作为背电极17。采用532nm激光，刻划第三沟道。第三沟道与预埋绝缘线位置交叉，且穿过整个组件区域。在共用电极21和27之间，第三沟道紧邻第二沟道右侧；在共用电极27和23之间，第三沟道紧邻第二沟道左侧；在共用电极23和29之间，第三沟道紧邻第二沟道右侧；在共用电极29和25之间，第三沟道紧邻第二沟道左侧；在共用电极25和30之间，第三沟道紧邻第二沟道右侧。激光功率300mW，频率30kHz，刻划速度100m/min，线宽45μm。

5.在与预埋绝缘线相同的位置，采用532nm激光刻划两条芯板绝缘线，去除光电功能转换层以及背电极，不损伤前电极。激光功率280mW，频率35kHz，刻划速度100m/min，线宽145μm。

6.选择与共用电极21连接的背电极作为组件阳极，选择与共用电极30连接的背电极作为组件阴极。焊接两条导电带，连接接线盒。

7.激光清边宽度17mm，采用热熔丁基胶作为边封胶，涂覆宽度15mm。裁切EVA膜，采用半钢化背板玻璃，经过层压封装、测试分类，最后包装入库。

制备完成。

实施例3  

见图6，采用高透过率超白玻璃作为透明绝缘衬底14，掺硼氧化锌(BZO)薄膜作为前电极，非晶硅/微晶硅叠层结构薄膜作为光电功能转换层，掺硼氧化锌导电膜(BZO)作为背电极，如图6整个组件区域由三条共用电极划分为两个区域，内部并联输出。

制备如下：

1.选用3.2mm厚度的超白玻璃作为透明绝缘衬底14，经过超声清洗以及AOI表面颗粒度的检测，送入金属有机化学气相沉积设备MOCVD中，采用硼烷、二乙基锌、去离子水以及氢气作为反应媒介，沉积掺硼氧化锌薄膜，厚度在1.4μm，作为前电极15；

2.BZO镀膜玻璃经过精清洗，去除表面沉积颗粒，温度降低至50摄氏度以下，采用355nm紫外激光，刻划如图5所示的第一沟道31，两端距离玻璃衬底顶端和底端边缘各17mm。激光功率1.5W，频率120KHz，刻划速度75m/min。如图6所示，在组件区域内等间距地选择三条共用电极32,34,35，将整个组件划分成两个区域。采用355nm紫外激光，分别在距离衬底顶端和底端边缘各19mm处刻划两条预埋绝缘线33和37，线宽为35μm,刻划速度75m/min。如图6，底端预埋绝缘线37在共用电极32,35处留有5mm缺口，顶端预埋绝缘线33不留缺口。共用电极32,35作为共用阳极，通过底端预埋绝缘线外的透明导电膜36连接，共用电极34作为共用阴极。这样，三条共用电极将组件划分成的两个区域即通过内部导电膜并联起来，在组件芯板沉积完毕，即可形成低电压输出。

3.在透明导电膜上沉积非晶硅/微晶硅叠层结构，作为光电功能转换层。采用523nm波长的激光，刻划第二沟道。第二沟道两端分别与预埋绝缘线33和37距离2mm，在共用电极32和34之间，第二沟道紧邻第一沟道31右侧；在共用电极34和35之间，第二沟道紧邻第一沟道31左侧。激光功率100mW，频率55Hz，刻划速度95m/min，线宽40μm。

4.在光电功能转换层16之上，用MOCVD的方法依次沉积1.5μm厚度掺硼氧化锌BZO作为背电极17。采用532nm激光，刻划第三沟道。第三沟道与预埋绝缘线位置交叉，且穿过整个组件区域。在共用电极32和34之间，第三沟道紧邻第二沟道右侧；在共用电极34和35之间，第三沟道紧邻第二沟道左侧。激光功率290mW，频率25kHz，刻划速度90m/min，线宽40μm。

5.在与预埋绝缘线相同的位置，采用532nm激光刻划两条芯板绝缘线，去除光电功能转换层以及背电极，不损伤前电极。激光功率290mW，频率40kHz，刻划速度100m/min，线宽150μm。

6.选择与共用电极32连接的背电极作为组件阳极，选择与共用电极34连接的背电极作为组件阴极。焊接两条导电带，连接接线盒。

7.激光清边宽度15mm，采用热熔丁基胶作为边封胶，涂覆宽度13mm。裁切EVA膜，采用半钢化背板玻璃，经过层压封装、测试分类，最后包装入库。

制备完成。

本发明中的关键技术是采用激光刻线的方式，刻划前电极顶端和底端预埋绝缘线时，在相应的共用电极处留有缺口，使得相应的共用电极通过预埋绝缘线外的透明导电膜内部连接起来，这样，在电池芯板制备完成时，被共用电极分成的不同区域内的电池串通过透明导电膜形成内部并联结构。既实现了硅基薄膜太阳能电池组件的高效率低电压输出，同时也避免了基于背电极复杂导电带排布连接的外部并联方式所带来的后部封装问题。而且，采用本发明的内部并联结构，可以实现任意数目区域的并联，而不会增加后部封装困难。

Claims (15)

1. 一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，基于硅基薄膜太阳能电池PIN结各单元电池节内部串联形成的电池组件结构，包括前电极及第一沟道和PIN结内部串联结构的第二、第三沟道，其特征在于还包括前电极区域内的单元电池节，相同极性的共用电极和前电极预埋绝缘线及绝缘线之间的缺口，由预埋绝缘线外的透明导电膜连接各前电极区域内单元电池节构成内部并联、汇流及电压输出。

2. 根据权利要求1所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的预埋绝缘线垂直于纵向分布的前电极第一沟道的上下两端，分别为前电极的顶端预埋绝缘线和底端预埋绝缘线，该绝缘线在前电极共用电极区域有缺口。

3. 根据权利要求1所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的共用电极将整个前电极透明导电膜分成多个并联区域，该并联区域由预埋绝缘线外透明导电膜连接形成内部并联。

4. 根据权利要求2所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的前电极预埋绝缘线横向分布并垂直于激光刻划光电转换层形成的第二沟道的两端，该第二沟道与预埋绝缘线之间有间隙。

5. 根据权利要求1所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的前电极预埋绝缘线分别对应于激光刻除背电极和光电转换膜层的绝缘线，垂直于第三沟道。

6. 根据权利要求1所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的内部并联汇流及电压输出，是由一对正负共用电极以及由第二沟道与背电极连接所形成的光电性能输出。

7. 根据权利要求1所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的相同极性的共用电极，各单元电池组件分布在不同区域内，由前电极预埋绝缘线外的透明电极内部连接，并形成内部并联汇集电流。

8. 根据权利要求1所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的共用电极是将激光刻划的第一沟道、第二沟道、第三沟道串联的单元电池节分区，形成内部并联连接至接线盒。

9. 根据权利要求7所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的预埋绝缘线包括顶端前电极预埋绝缘线，及底端前电极预埋绝缘线在共用电极区域留有缺口。

10. 根据权利要求9所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的共用电极包括由顶端预埋绝缘线外的透明导电膜连接形的共用阴极输出。

11. 根据权利要求9所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的共用电极，包括由前电极底端的预埋绝缘线外的透明导电膜连接形成内部并联的阳极输出。

12. 根据权利要求1所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池，其特征在于所说的激光刻除光电转换膜层的第二沟道短于激光刻除前电极第一沟道，第二沟道的两端的位置与前电极预埋绝缘线位置未形成交叉。

13. 一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池制备方法，基于硅基薄膜太阳能电池PIN结各单元电池节内部串联制备方法，包括前电极及第一沟道和PIN结内部串联结构的第二、第三沟道，其特征在于还包括采用激光横向刻划前电极区域内的预埋绝缘线，形成相同极性的共用电极，在前电极预埋绝缘线之间有缺口，由预埋绝缘线外的透明导电膜连接各单元电池节构成内部并联汇流及电压输出。

14. 根据权利要求13所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池制备方法，其特征在于所说的前电极预埋绝缘线是激光沿横向方向，垂直于纵向分布的前电极第一沟道的上下两端，刻除前电极透明导电膜层所形成的顶端预埋绝缘线和底端预埋绝缘线，该绝缘线在前电极共用电极区域有缺口。

15. 根据权利要求14所述的一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池制备方法，其特征在于所说的激光刻划的前电极预埋绝缘线，将整个前电极透明导电膜分成多个并联区域，该区域由预埋绝缘线外透明电导膜连接形成并联连接的共用电极。

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