CN102931288A - 一种新型非/微晶硅薄膜太阳能电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型非/微晶硅薄膜太阳能电池的制备方法，它由主材料玻璃采用磨边、打孔、清洗、出极合片、预压、高压、除边、打胶、固化炉烘烤、IV检测十个工艺流程完成；该方案解决了电池组件易受硬性挤压造成较高破片率的问题，同时也将电池组件规模化封装，提高了封装效率。

Description

一种新型非/微晶硅薄膜太阳能电池的制备方法

技术领域:

本发明涉及一种新型非/微晶硅薄膜太阳能电池的制备方法；

用于提升非/微晶硅薄膜太阳能电池组件使用寿命的选材及其封装技术，是采用具备自流平特点的防酸碱、防水汽、绝缘性好、美观耐用材料的PVB或EVA为非晶硅薄膜太阳能电池的封装材料，该材料的应用实现对非晶硅薄膜太阳能电池的全面保护，使保护层与非晶硅薄膜太阳能，电池完全紧密融合，有效隔离防止水汽、酸碱液体进入所导致的侵蚀以提高非/微晶硅薄膜太阳能电池使用寿命。

背景技术:

非/微晶硅薄膜太阳能电池较其它种类，如单晶硅、多晶硅等薄膜太阳能电池具有弱光性能好，制造成本低，产品质量及可靠性高，生产工艺简单，生产安全性高，对环境无污染，应用广泛，不限于发电站，亦可应用在建筑一体化（BIPV）、汽车、地面光伏建筑物等曲线造型及民生移动式的电子装置，诸如手机，个人数位助理（PDA）及笔电等。

业界目前所广泛采用的非/微晶硅薄膜太阳能电池的封装方法，有：玻璃层压封装法、TPT层压封装法；具体地说：在国内外封装非/微晶硅薄膜太阳能电池的组件结构中，通常包括基片/PVB（或EVA）/钢化背板玻璃（或TPT背板膜）/铝边框；其中基片作为吸光层。这些方法各自存在着不足和缺点，简述如下：玻璃层压封装法：被层压后PVB预熔控制困难，光电转化效率不高；TPT层压封装法：生产工艺复杂，成本高。

发明内容:

本发明的目的是提供一种新型非/微晶硅薄膜太阳能电池的制备方法，可以精确控制非/微晶硅薄膜太阳能电池封装和满足光电转换能力所需的结构要求，简化各各种封装工艺，降低成本，提高生产效率。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种新型非/微晶硅薄膜太阳能电池的制备方法，它由主材料玻璃采用磨边、打孔、清洗、出极合片、预压、高压、除边、打胶、固化炉烘烤、IV检测十个工艺流程完成；

磨边：是为了美观及不伤人，提高玻璃安全及消除玻璃边缘应力；玻璃作为背面保护封装材料，提高组件的效率；

打孔：是在玻璃的一定位置上打孔，主要是将引出电池正负极所用；

清洗：清洗的是背板玻璃表面污垢；

出极合片：出极是为将汇流条焊接到电池形成回流，引出电池的正负极；合片是将电池原片与背板玻璃另加EVA、PVB夹胶合成为一体；其工艺步骤为采用夹胶膜裁剪、裁剪涂锡铜带、出极、铺盖PVB、EVA胶膜、封装背板、定位、除边完成；所述的PVB：又名聚乙烯醇缩丁醛，密度1．07g／cm3、分子量自30-45k. 折射率1．488(20℃)、吸水率不大于4％、软化温度60-65℃、 玻璃化温度66-84度（以聚合度不同而不同）、溶解性：可以溶解于大多数醇/酮/醚/酯类有机溶剂，不溶于碳羟类溶剂，如汽油等石油溶剂。分子式：C7H14O，组成成分R1]-M]-R2]R3；所述的EVA：乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物，化学式：（CH2—CH2）——（CH—CH2）；

预压：低压釜是对合片后的电池半成品组件进行加热预熔，使EVA、PVB夹胶一定的融化；其操作步骤是：装片——台车入釜——检查工作——低压釜工作——台车出釜卸片；          

高压：高压釜是对低压釜出来后的电池半成品组件进行高温高压，使组件中的PVB达到一定的熔点，玻璃与电池板粘附在一起；操作步骤：开釜门——台车出釜——台车入釜——关釜门——高压釜工作——卸组件——装新组件；

除边：对电池板边缘的EVA、PVB余量进行清除；

打胶：涂胶是使清除后EVA、PVB余量后的电池组件边缘密封效果；

固化炉加快：使密封胶加快晾干时间；

IV测试检验：测试组件功率及转换效率。

由于采用了上述技术方案，本发明较好的实现了其发明目的，采用的技术方案是以上封装工艺的步骤包括将制备完成太阳能电池层的衬底基板、绝缘胶片和封装基板进行复合处理形成太阳能电池组件、再将太阳能电池组件进行定型处理、加装接线盒，上述的定型处理工序是借助高压釜实现太阳能电池组件外部环境气氛、借助配套的抽真空系统实现太阳能电池组件内部环境气氛，进一步借助温度和压强调控制系统设置工艺条件，太阳能电池组件在釜内同步完成加热、加压定型工序；解决了电池组件易受硬性挤压造成较高破片率的问题，同时也将电池组件规模化封装，提高了封装效率。

具体实施方式:

下面结合实施例对本发明内容作进一步说明。

实施例1:

在超白浮法玻璃衬底上，采用TCO靶材通过LPCVD方法，射频功率源频率为9.01MHz，按照本发明薄膜太阳电池用导电层的制备方法中所包括的步骤，选择沉积参数，其中反应参数如下所述：衬底温度130℃，功率密度：260mW/cm2，压强：1.0×10^-4pa，膜厚：500nm。

实施例2：

在成膜有TCO导电层衬底上，采用硅烷、氢气、硼烷、甲烷作为反应气体，通过PECVD方法，射频功率源频率为12.15MHz，按照本发明薄膜太阳电池用P型窗口层的制备方法中所包括的步骤，选择沉积参数，其中反应参数如下所述： 

衬底温度：150℃，功率密度：350mW/cm2，反应压强：200Pa，硅烷浓度：0.5％，硼烷掺杂浓度：0.46％，甲烷掺杂浓度：7.5％。

制备的P型微晶硅碳材料，在厚度为1um的前提条件下，其电导率0.45S/cm，带隙大于2.0eV，晶化率为48.2％。

衬底温度固定为150℃，功率密度为350mW/cm².硅烷浓度为0.5％，硼烷掺杂浓度0.46％，在保持气体总流量不变的条件下，碳硅比(CH₄/SiH₄)在8.5％～12％的范围之间变化，通过调整甲烷的掺杂量，得到暗态电导率σ_d为0.45S/cm和光学带隙E_g在2.0eV以上的P型微晶硅碳材料，将其结合优化的掺碳p/i缓冲层用于PI透明浮法玻璃衬底薄膜电池得到开路电压147.68V，短路电流密度10.32mA/cm²，填充因子60％，光电转换效率11.4％。

退火处理的目的是细化晶粒，消除组织缺陷，从而达到提升太阳能电池转换效率的目的。在150摄氏度退火3个小时可以修补这种晶体中的悬挂键，对电池光电转换效率的提升有的效果。

综上得到，P型微晶硅综合了P型非晶硅的宽带隙与P型微晶硅的高电导、低光吸收等优点；用于电池对电池光电转换效率的提升有显著的效果。

Claims (1)

1.一种新型非/微晶硅薄膜太阳能电池的制备方法，其特征是它由主材料玻璃采用磨边、打孔、清洗、出极合片、预压、高压、除边、打胶、固化炉烘烤、IV检测十个工艺流程完成；

磨边：是为了美观及不伤人，提高玻璃安全及消除玻璃边缘应力；玻璃作为背面保护封装材料，提高组件的效率；

打孔：是在玻璃的一定位置上打孔，主要是将引出电池正负极所用；

清洗：清洗的是背板玻璃表面污垢；

出极合片：出极是为将汇流条焊接到电池形成回流，引出电池的正负极；合片是将电池原片与背板玻璃另加EVA、PVB夹胶合成为一体；其工艺步骤为采用夹胶膜裁剪、裁剪涂锡铜带、出极、铺盖PVB、EVA胶膜、封装背板、定位、除边完成；所述的PVB：又名聚乙烯醇缩丁醛，密度1．07g／cm3、分子量自30-45k. 折射率1．488(20℃)、吸水率不大于4％、软化温度60-65℃、 玻璃化温度66-84度（以聚合度不同而不同）、溶解性：可以溶解于大多数醇/酮/醚/酯类有机溶剂，不溶于碳羟类溶剂，如汽油等石油溶剂;分子式：C7H14O，组成成分R1]-M]-R2]R3；所述的EVA：乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物，化学式：（CH2—CH2）——（CH—CH2）；

预压：低压釜是对合片后的电池半成品组件进行加热预熔，使EVA、PVB夹胶一定的融化；其操作步骤是：装片——台车入釜——检查工作——低压釜工作——台车出釜卸片；   高压：高压釜是对低压釜出来后的电池半成品组件进行高温高压，使组件中的PVB达到一定的熔点，玻璃与电池板粘附在一起；操作步骤：开釜门——台车出釜——台车入釜——关釜门——高压釜工作——卸组件——装新组件；

除边：对电池板边缘的EVA、PVB余量进行清除；

打胶：涂胶是使清除后EVA、PVB余量后的电池组件边缘密封效果；

固化炉加快：使密封胶加快晾干时间；

IV测试检验：测试组件功率及转换效率。