CN102593238A

CN102593238A - 用于薄膜太阳能电池的激光划线方法及其设备

Info

Publication number: CN102593238A
Application number: CN2011103047627A
Authority: CN
Inventors: 赵军; 梅芳
Original assignee: SUNFLUX ENERGY TECHNOLOGY (HANGZHOU) Co Ltd
Current assignee: Top, Zhejiang electronics company limited
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2012-07-18
Also published as: CN102554472B; CN102610691A; CN102544197B; CN102544197A; CN102554472A

Abstract

本发明涉及一种激光划线技术,尤其涉及用于薄膜太阳能电池生产的激光划线方法及其设备。该方法包括两道划线P1和P2，P1划线使用激光对透明导电氧化物膜（TCO）层进行划线，P2划线使用激光对半导体膜层进行划线，而两道划线P1和P2均在半导体镀膜之后和背电极镀膜之前的时间内进行，P1划线穿越半导体膜层和透明导电氧化物膜层形成第一沟槽；P2划线穿越半导体膜层形成与第一沟槽相平行的第二沟槽。用于薄膜太阳能电池的划线设备，包括两个或两组激光头，一个或一组用于P1划线，另一个或一组用于P2划线。本发明生产工艺简单、成本低、能优化电池性能和长期稳定性。

Description

用于薄膜太阳能电池的激光划线方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种划线技术, 尤其涉及用于薄膜太阳能电池生产的激光划线方法及其设备。

背景技术

激光划线被广泛应用于薄膜太阳能电池模组的生产. 通过使用激光划线可以在单片基板上形成多个电池并串联形成电池模组. 传统工艺通常采用3次激光划线P1、P2和P3, 其中P1 用于TCO 的激光划线, 然后进行半导体镀膜, 然后P2 进行半导体膜的激光划线, 然后背电极镀膜, 然后P3 进行背电极激光划线。传统工艺P1 和 P2 分别需要一台划线设备, 而且P1 划线后需要增加清洗步骤来去除P1 划线形成的粉尘。

第一太阳能公司的专利US6559411B2公开了一种在涂膜基板上激光划线的设备和方法，其中提及采用激光划线P1放在半导体镀膜之后, 但它仍然使用两台激光划线设备分别作激光划线P1和P2，并在P1和P2之间增加一台设备来填充P1沟槽，生产成本高，基板需二次定位,死区面积大, 有效电池面积小。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种划线定位准确、死区面积小、有效电池面积和转换效率高、成本低的用于薄膜太阳能电池的激光划线方法。

本发明的目的之二是提供一种划线定位简单准确、成本低的用于薄膜太阳能电池的划线设备。

本发明的第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

用于薄膜太阳能电池的激光划线方法，包括两道划线P1和P2，P1划线使用激光对透明导电氧化物膜（TCO）层进行划线，P2划线使用激光对半导体膜层进行划线，而所述两道划线P1和P2均在半导体镀膜之后和背电极镀膜之前的时间内进行，所述P1划线穿越所述半导体膜层和所述透明导电氧化物膜层形成第一沟槽；所述P2划线穿越所述半导体膜层形成与所述第一沟槽相平行的第二沟槽。

本发明所述两道划线P1和P2均在所述半导体镀膜之后和所述背电极镀膜之前的时间内进行是指两道划线P1和P2可以同时在所述半导体镀膜和所述背电极镀膜之间的时间段内完成；也可以依次在该时间段内完成两道划线。

本发明的激光划线方法至少具有以下四个优点：

① 将传统的P1激光划线、清洗、P2激光划线三段工艺步骤合并为一段工艺步骤，本发明的三道划线P1和P2可同时在所述半导体镀膜之后和所述背电极镀膜之前的这段时间内进行，生产方法简单；

② 本发明的P1激光划线和 P2激光划线在半导体镀膜之后和背电极镀膜之前的时间内、在同一机械平台上进行, 不存在不同设备间的定位误差，也不需要严格控制玻璃基板的温度，不存在温度不同造成的热膨胀等因素引起的定位精准度问题；

③ 能减少死区面积, 提高有效电池面积和转换效率；

④ 本发明将传统的先进行P1激光划线、再进行半导体镀膜的方法变为先直接在TCO膜层上进行半导体镀膜、再进行P1划线，避免了P1划线后的清洗步骤，从而避免了可能的粉尘和沾污问题, 可提高TCO层和半导体膜层间的界面性能, 优化电池性能和长期稳定性。

作为本发明技术方案的一种优选，所述第二沟槽与所述第一沟槽的间距为20～50μm。

作为本发明技术方案的一种优选，所述激光划线方法还包括采用绝缘材料填充所述P1激光划线后形成的所述第一沟槽。

作为本发明技术方案的进一步优选，所述绝缘材料为绝缘材料墨水，所述填充通过喷墨打印形成。

再优选地，在所述半导体膜层上进行背电极镀膜形成背电极层，然后在所述背电极层上进行第三道P3划线，所述P3划线穿越所述背电极层形成第三沟槽。

本发明的第二技术目的是通过以下技术方案实现的：

用于薄膜太阳能电池的划线设备，包括两个或两组激光头，一个或一组用于P1划线，另一个或一组用于P2划线，使用激光划线形成的第一沟槽和第二沟槽相互平行。

传统用于薄膜太阳能电池的划线设备至少需要两台激光划线机来进行P1和P2 划线，而激光划线机是薄膜太阳能电池生产中成本较大的装置；本发明用于薄膜太阳能电池的P1和P2 划线装置合并为一台划线机，使装置成本大幅降低，实现本发明特殊的划线方法。

作为本发明技术方案的一种优选，在所述划线设备的平台上还配备有填充装置。

本发明所述填充装置用于填充所述第一沟槽，所述填充装置形成的填充线与激光划线形成的第一沟槽完全重叠。

本发明在同一个划线设备平台上整合填充装置，用于在所述半导体镀膜之后和所述背电极镀膜之前的相同时间段进行所述P1划线、P2划线和P1划线形成的第一沟槽的填充，使设备成本进一步降低。

再优选地，所述填充装置为喷墨式打印头或激光打印头。

附图说明

图1a-图1f是传统用于薄膜太阳能电池的激光划线方法的示意图;

图2a-图2f是本发明用于薄膜太阳能电池的激光划线方法的示意图;

图3是本发明用于薄膜太阳能电池的划线设备的示意图；

图4a是传统用于薄膜太阳能电池的激光划线方法的工艺流程图；

图4b是本发明用于薄膜太阳能电池的激光划线方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1系列为是传统用于薄膜太阳能电池的激光划线方法的示意图，带有透明氧化物TCO膜层110的玻璃基板100（图1a），受到第一次激光划线P1形成TCO沟槽114（图1b），然后对玻璃基板100进行清洗，接着在划线后的TCO膜层110上镀半导体膜120（图1c），玻璃基板100接受第二次激光划线P2，形成半导体层沟槽124（图1d）；然后继续在划线后的半导体膜层120上镀背电极膜层130（图1e），玻璃基板100接受第三次激光划线P3，形成背电极沟槽134（图1f），背电极沟槽134只需涉及背电极层即可，但通常传统的第三次激光划线P3会同时穿透被电极膜层130和半导体膜层120。激光划线114和124间的部分属于死区（距离通常200微米以上），对电流转换没有贡献。

实施例一

图2系列是本发明用于薄膜太阳能电池的激光划线方法的示意图。带有透明氧化物TCO膜层110的基板100（图2a），在接受任何激光划线之前先镀半导体膜120（图2b），当使用图3所示的划线设备时，玻璃基板100传输的过程中，玻璃基板100同时受到两个激光划线P1和P2，其中激光划线P1发出的激光束穿越TCO膜层110和半导体膜层120形成第一沟槽122，激光划线P2只穿透半导体膜层120形成第二沟槽126，第一沟槽122与第二沟槽126相平行，见图2c。同时喷墨打印头喷出绝缘材料墨水128填充激光划线P1形成的第一沟槽122，见图2d。然后继续在划线后的半导体膜层120上镀背电极膜层130（图2e），玻璃基板100接受第三次激光划线P3，形成背电极沟槽134（图2f），由于两道激光划线在同一个机械平台中同时完成，不存在不同设备间的定位误差，也不需要严格控制玻璃基板100的温度。因为不存在热膨胀引起的定位变化，第一沟槽122与第二沟槽126的距离可以很容易地控制到20微米，与传统的薄膜太阳能电池相比，光电转换效率可至少提高2%～5%。

实施例二

激光划线方法同实施例一。不同的是在所述半导体镀膜之后和所述背电极镀膜之前的时间内先进行P1激光划线，再进行喷墨打印以填充第一沟槽122，然后再进行P2激光划线。

虽然两道激光划线P1和P2先后完成，但基板没有离开机械平台，不存在二次定位的误差，不同于传统的两道激光划线P1和P2在三次镀膜之间完成，也不需要严格控制玻璃基板100的温度，因为不存在热膨胀引起的定位变化，第一沟槽122与第二沟槽126的距离可以很容易地控制到20～50微米，死区面积减小。

然后继续在划线后的半导体膜层120上镀背电极膜层130，基板100接受第三次激光划线P3，形成背电极沟槽134，见图2f。

图3可以更直观地显示本发明的工作原理。半导体镀膜完成后，玻璃基板100与激光头或填充装置保持相对运动。例如，玻璃基板100运行，激光头和填充装置保持静止，激光头1发射的激光束3在基板100上形成沟槽122；激光头2发射的激光束4在基板100上形成沟槽126；喷墨打印头5使用绝缘材料墨水填充沟槽122形成线条128；三个步骤在同一个设备中可以同时进行，也可以依次进行。

从图4a和图4b的对比也可以看出，传统工艺中第一次激光划线P1后的玻璃清洗步骤330容易引入粉尘，污染后续的镀膜层。而本实施例的工艺是将半导体膜层120直接镀在TCO膜层110的新鲜干净表面上，有助于提到界面特性，提高电池模件的性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1. 用于薄膜太阳能电池的激光划线方法，包括两道划线P1和P2，P1划线使用激光对透明导电氧化物膜层进行划线，P2划线使用激光对半导体膜层进行划线，其特征在于：所述两道划线P1和P2均在半导体镀膜之后和背电极镀膜之前的时间内进行，所述P1划线穿越所述半导体膜层和所述透明导电氧化物膜层形成第一沟槽；所述P2划线穿越所述半导体膜层形成与所述第一沟槽相平行的第二沟槽。

2. 根据权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池的激光划线方法，其特征在于还包括：采用绝缘材料填充所述P1划线后形成的所述第一沟槽。

3. 根据权利要求2所述的用于薄膜太阳能电池的激光划线方法，其特征在于：所述绝缘材料为绝缘材料墨水，所述填充通过喷墨打印形成。

4. 根据权利要求3所述的用于薄膜太阳能电池的激光划线方法，其特征在于：在所述半导体膜层上进行背电极镀膜形成背电极层，然后在所述背电极层上进行第三道P3划线，所述P3划线穿越所述背电极层形成第三沟槽。

5. 根据权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池的激光划线方法的划线设备，其特征在于：包括两个或两组激光头，一个或一组用于P1划线，另一个或一组用于P2划线，使用激光划线形成的第一沟槽和第二沟槽相互平行。

6. 根据权利要求5所述的用于薄膜太阳能电池的划线设备，其特征在于：在所述划线设备的平台上还配备有填充装置。

7. 根据权利要求6所述的用于薄膜太阳能电池的划线设备，其特征在于：所述填充装置为喷墨式打印头或激光打印头。