CN103367483A - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种太阳能电池及其制造方法。所述太阳能电池包括两个并联的光电转换组件，所述光电转换组件包括多个串联的扇形太阳能电池单元；所述太阳能电池的外形呈圆形，且两个光电转换组件的正负极分别在内部连接。所述方法包括：提供圆形基板，将所述圆形基板分为第一区域和第二区域；在第一区域内形成第一光电转换组件，在第二区域内形成第二光电转换组件；第一光电转换组件的正极与第二光电转换组件的正极内部连接，第一光电转换组件的负极与第二光电转换组件的负极内部连接。本发明的太阳能电池及其制造方法，所形成的太阳能电池呈圆形，且两个光电转换组件的正负极分别在内部连接，从而节省了外部的连接线，进而简化了太阳能电池的制程，降低了成本。

Description

太阳能电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池制造领域，特别涉及一种太阳能电池及其制造方法。

背景技术

石油等传统能源的大量消耗以及其储存量有限，并且对环境存在着严重污染等缺点，使得风能、太阳能等清洁能源越来越受到人们的重视，特别是太阳能受地域限制较少，并且能源丰富，越来越成为研究的热点和重点。

在公开号为CN101775591A的中国专利申请中公开了一种薄膜太阳能电池，如图1所示，所述薄膜太阳能电池自下至上依次包括：背板16、底部电极15、N型非晶硅层14、本征非晶硅层13、P型非晶硅层12、透明电极11和玻璃基板10，其中所述P型非晶硅层12、本征非晶硅层13和N型非晶硅层14共同组成一个非晶硅光伏单元。

在薄膜太阳能电池的工作工程中，光投射至玻璃基板10、透过透明电极11到达非晶硅光伏单元，所述非晶硅光伏单元将光信号转换为电信号，所述电信号经由透明电极11和底部电极15输出。

然而，在现有技术中通常将太阳能电池做成方形，在这种情况下，当需要对太阳能电池进行并联时，需要在外部设置导电带和连接线。

图2示出了薄膜太阳能电池并联的一种实施方式。参考图2，基板60包括组件31和组件41，所述组件31和组件41分别包括多个薄膜太阳能电池。所述组件31的正负极位置上分别形成有导电带32和导电带33；所述组件41的正负极位置上分别形成有导电带42和导电带43。为了将所述组件31和组件41并联，需要将组件31正极位置上的导电带32以及组件41正极位置上的导电带42对应连接，同时将组件31负极位置上的导电带33以及组件41负极位置上的导电带43对应连接。这种并联方式需要通过外部的连接线(图中未示出)。

这种需要外部连接的并联方式在制程上比较繁琐，并且成本较高，不利于太阳能电池的应用和推广。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种太阳能电池及其制造方法，以简化太阳能电池的制程，提高加工效率，并且降低成本。

为解决上述问题，本发明提供一种太阳能电池，包括两个并联的光电转换组件，所述光电转换组件包括多个串联的扇形太阳能电池单元；其中，所述太阳能电池的外形呈圆形，且所述两个光电转换组件的正极在内部连接，两个光电转换组件的负极在内部连接。可选地，所述两个并联的光电转换组件的面积相等。

可选地，所述多个扇形的太阳能电池单元的面积相等。

可选地，所述两个光电转换组件包括的太阳能电池单元的数量相同。

可选地，所述两个光电转换组件中的太阳能电池单元至少包含一对相对的、呈镜像对称结构的刻划线。

为解决上述问题，本发明还提供了一种太阳能电池的制造方法，包括：提供圆形基板，并将所述圆形基板分为第一区域和第二区域；分别在所述第一区域和第二区域内形成相互串联的多个扇形的太阳能电池单元，所述第一区域内的太阳能电池单元组成第一光电转换组件，所述第二区域内的太阳能电池单元组成第二光电转换组件；其中，所述第一光电转换组件的正极与第二光电转换组件的正极内部连接，所述第一光电转换组件的负极与第二光电转换组件的负极内部连接。

可选地，所述分别在所述第一区域和第二区域内形成相互串联的多个扇形的太阳能电池单元包括：

在圆形基板上形成前电极层和贯穿第一区域和第二区域的第一刻划线，所述第一刻划线切断前电极层，并将所述前电极层刻划成多个相互绝缘的扇形区域；

在所述前电极层上形成硅薄膜层，并刻划所述硅薄膜层直至露出前电极层以形成贯穿第一区域和第二区域的第二刻划线，所述第二刻划线切断硅薄膜层，并将所述硅薄膜层刻划成多个相互绝缘的扇形区域；

在所述硅薄膜层上形成背电极层和贯穿第一区域和第二区域的第三刻划线，所述第三刻划线切断硅薄膜层和背电极层，并将所述背电极层刻划成多个相互绝缘的扇形区域；多个扇形的前电极层、硅薄膜层、背电极层组成多个扇形的太阳能电池单元。

可选地，通过激光刻划技术形成所述第一刻划线、第二刻划线和第三刻划线。

可选地，以相同的角度进行位移以形成所述第一刻划线、第二刻划线和第三刻划线。

可选地，所述前电极层为透明的导电膜；所述硅薄膜层为非晶硅薄膜层；所述背电极层为铝、镍或铝镍合金膜。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1)本发明的太阳能电池呈圆形，并且两个光电转换组件的正负极分别在内部连接，从而节省了外部的连接线，进而简化了太阳能电池的制程，并降低了成本。

2)可选方案中，在形成两个光电转换组件的刻划线时，可以通过相同的角度进行位移，并形成贯穿第一区域和第二区域的刻划线，从而使得刻划线的加工时间减小了一半，进而简化了制造，提高了太阳能电池的加工效率。

附图说明

图1是现有的薄膜太阳能电池一实施例的结构示意图；

图2是现有的薄膜太阳能电池并联的一种实施方式的示意图；

图3是本发明太阳能电池一种实施例的结构示意图；

图4～图9是本发明太阳能电池的制造方法的一种实施例的示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所述，现有技术中需要通过外部连接线来实现太阳能电池的并联，这种并联方式比较繁琐，使得太阳能电池的制程比较复杂、加工效率较低，不利于太阳能电池的应用和推广。

本发明的太阳能电池及其制造方法，在圆形基板上形成光电转换组件，从而可以使得所述光电转换组件的正负极分别在内部对应连接，而不再需要外部的连接线，从而简化了太阳能电池的制程，提高了加工的效率，并且还降低了成本。另外，本发明在形成光电转换组件中的刻划线时，可以形成贯穿基板的刻划线，从而可以一次就在第一区域和第二区域中形成两条刻划线，这样就进一步地简化了太阳能电池的制程，进一步地提高了加工的效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

本发明提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括两个并联的光电转换组件，所述光电转换组件包括多个扇形的太阳能电池单元，其中，所述太阳能电池的外形呈圆形，并且两个光电转换组件的正负极分别在内部连接。

图3是本发明太阳能电池一种实施例的结构示意图。参考图3，所述太阳能电池包括两个并联的光电转换组件，即光电转换组件120和130，所述光电转换组件120和130分别位于示意线A-A′的两侧。所述光电转换组件120和130分别包括四个串联的扇形的太阳能电池单元110。其中，所述太阳能电池的外形呈圆形，并且两个光电转换组件(光电转换组件120和130)的正负极分别在内部连接。

在这种圆形的太阳能电池结构中，所述光电转换组件120和130的并联仅仅通过其正负极的内部连接实现，也就是说，在这种结构中，太阳能电池外部不需要设置任何的连接线，即可实现光电转换组件120和130的并联，从而可以简化太阳能电池的制程，另一方面，由于节省了外部连接线，也降低了太阳能电池的成本。

继续参考图3，在本实施例中，两个光电转换组件120和130包括相同数量的太阳能电池单元110，所述多个扇形的太阳能电池单元110的面积可以相等也可以不相等，但由多个扇形的太阳能电池单元110组成的光电转换组件120和130的面积相等。

当然，在其他实施例中，也可以对太阳能电池做其他的设置，例如，可以在光电转换组件120和130的面积相等的情况下，根据实际需要将多个扇形的太阳能电池单元110的面积以及数量设置为不同。

另外，光电转换组件120和130中，除与正负极连接的太阳能电池单元外，任一对相对的太阳能电池单元的刻划线呈镜像对称结构，或者各太阳能电池单元的刻划线以与正负极连接的太阳能电池单元两侧的刻划线呈镜像对称结构。

具体地，参考图3所示，与示意线A-A′相交的刻划线呈镜像对称结构，也就是说，与示意线A-A′相交且分列其两侧的刻划线P1、P2、P3镜像对称。在本实施例中，与示意线A-A′相交且分列其两侧的刻划线P1、P2、P3分别构成一对刻划线组，如图3所示的L1和L2。

另外，本实施例的太阳能电池中还包括了刻划线组L3、L4、L5和L6。所述刻划线组L3和L4为相对的一对，且所述刻划线组L3和L4也分别包括刻划线P1、P2、P3(图3中未示出)，在该相对的一对刻划线组(L3和L4)内，所述刻划线P1、P2、P3以太阳能电池中心呈镜像对称。

类似地，所述刻划线组L5和L6也为相对的一对，且所述刻划线组L5和L6也分别包括刻划线P1、P2、P3(图3中未示出)，在该相对的一对刻划线组(L5和L6)内，所述刻划线P1、P2、P3也以太阳能电池中心呈镜像对称。

在本实施例中，示意线A-A′两侧的刻划线也呈镜像对称，即刻划线L3与刻划线L6以示意线A-A′呈镜像对称，刻划线L1与刻划线L2以示意线A-A′呈镜像对称，刻划线L4与刻划线L5以示意线A-A′呈镜像对称。

当然，本实施例中的刻划线组以及刻划线的结构仅为举例说明，在其他实施例中，太阳能电池还可以根据实际需要设置其他多对刻划线组，其并不应仅限于本实施例中的三对刻划线组(L1和L2、L3和L4、L5和L6)。

在形成以太阳能电池中心呈镜像对称的刻线组中的刻划线P1、P2及P3时，可以通过激光刻划技术一次来形成分列示意线A-A′两侧且贯穿基板的刻划线P1、P2及P3，而不需要分两次形成，即划线组L1和L2的刻划线P1、P2及P3可通过激光刻划技术一次形成，同理，划线组L3和L4、划线组L5和L6也可一次形成，从而可以进一步地简化太阳能电池的制程，提高加工的效率。

相应地，本发明还提供了一种太阳能电池的制造方法，包括：提供圆形基板，并将所述圆形基板分为第一区域和第二区域；分别在所述第一区域和第二区域内形成相互串联的多个扇形的太阳能电池单元，所述第一区域内的太阳能电池单元组成第一光电转换组件，所述第二区域内的太阳能电池单元组成第二光电转换组件；其中，所述第一光电转换组件的正极与第二光电转换组件的正极内部连接，所述第一光电转换组件的负极与第二光电转换组件的负极内部连接。

通过本发明提供的太阳能电池的制造方法形成的太阳能电池藉由对称的刻划线分布，不需要在外部形成外部连接线即可实现光电转换组件的并联，从而简化了太阳能电池的制造，并且降低了太阳能电池的成本。

图4～图9示出了本发明太阳能电池的制造方法的一种实施例的示意图；下面结合图4～图9来详细说明所述太阳能电池的制造方法。

具体地，参考图4，提供圆形基板200，所述圆形基板200被划分为第一区域210和第二区域220。所述第一区域210和所述第二区域220的面积可以相同。

参考图5，在所述圆形基板200上形成前电极层230和贯穿第一区域210和第二区域220的第一刻划线P11，所述第一刻划线P11切断所述前电极层230，并将所述前电极层230刻划成多个相互绝缘的扇形区域。

具体地，在本实施例中，所述前电极层230为透明的ITO或SnO2导电膜。所述第一刻划线P11通过激光刻划技术形成；并且所述第一刻划线P11通过相同的角度进行位移形成，如图5所示，相邻的两条第一刻划线P11之间的角度θ相同。

参考图6，在所述前电极层230上形成硅薄膜层240，并刻划所述硅薄膜层240直至露出前电极层230以形成贯穿第一区域210和第二区域220的第二刻划线P12，所述第二刻划线P12切断硅薄膜层240，并将所述硅薄膜层240刻划成多个相互绝缘的扇形区域。

具体地，在本实施例中，采用等离子体化学气体沉积(PECVD)的方法，在所述前电极层230上沉积硅薄膜层240。所述硅薄膜层240为非晶硅薄膜层，当然，其不应限制本发明的保护范围，在其他实施例中，所述硅薄膜层240还可以是微晶硅薄膜层。

所述第二刻划线P12通过激光刻划技术形成，并且所述第二刻划线P12贯穿第一区域210和第二区域220，具体地，通过激光刻除在前电极层230图形区域内相应位置的硅薄膜层240，露出所述前电极层230，从而形成所述第二刻划线P12。所述第二刻划线P12可以通过相同的角度进行位移形成，如图6所示，相邻的两条第二刻划线P12之间的角度

相同。

参考图7，在所述硅薄膜层240上形成背电极层250和贯穿第一区域210和第二区域220的第三刻划线P13，所述第三刻划线P13切断硅薄膜层240和背电极层250，并将所述背电极层250刻划成多个相互绝缘的扇形区域。

具体地，在本实施例中，采用磁控溅射镀铝技术，在硅薄膜层240上形成金属背电极层250，所述背电极层250可以为铝、镍或铝镍合金膜，当然其不应限制本发明的保护范围，在其他实施例中，也可以采用其他材料形成所述背电极层250。

在形成所述背电极层250的工艺中，金属背电极材料直接填充至硅薄膜层240上的第二刻划线P12中，使得一电池单元的前电极层与相邻电池单元的背电极层连接，从而实现了各个电池单元的串联连接。

通过激光刻划技术在所述背电极层250上形成所述第三刻划线P13，并且所述第三刻划线P13贯穿第一区域210和第二区域220。具体地，可以通过激光刻除在前电极层230图形区域内相应位置的硅薄膜层240和背电极层250，露出所述前电极层230，从而形成所述第三刻划线P13。所述第三刻划线P13可以通过相同的角度进行位移形成，如图7所示，相邻的两条第三刻划线P13之间的角度ψ相同。

当然，形成所述第三刻划线P13的方式不限于上述的举例说明，在其他实施例中，还可以通过激光刻除在前电极层230图形区域内相应位置的背电极层250，露出硅薄膜层240，从而形成所述第三刻划线P13。所述第三刻划线P13的形成方式不应限制本发明的保护范围。

至此，多个扇形的前电极层230、硅薄膜层240、背电极层250组成多个扇形的太阳能电池单元。在第一区域210范围内的各个太阳能电池单元相互串联形成第一光电转换组件；在第二区域220范围内的各个太阳能电池单元相互串联形成第二光电转换组件。

并且，由于第一刻划线P11、第二刻划线P12、第三刻划线P13都是采用直接贯穿第一区域210和第二区域220的方式形成的，也就是说，第一区域210和第二区域220中的相对的一对第一刻划线P11是通过一次刻划形成的，同理，第二刻划线P12和第三刻划线P13也是如此。这种刻划线的形成方式与现有技术相比，减少了一半的工序，因此可以节省时间从而提高太阳能电池的效率。

另外，本实施例中，由于第一刻划线P11、第二刻划线P12、第三刻划线P13分别以相同的角度位移形成，因此，最终形成于第一区域210和第二区域220内相对的一对刻划线呈镜像对称结构。

再参考图8所示，本实施例中，太阳能电池的正极区260和负极区270两侧的刻划线分别沿轴线B-B′对称。具体地，参考图8所示，正极区260两侧紧邻两条第一刻划线P11，因此，这两条第一刻划线P11在正极区260内部连接，并且这两条第一刻划线P11分别对应第一光电转换组件和第二光电转换组件的正极；也就是说，在太阳能电池的正极区260，第一光电转换组件与第二光电转换组件的正极内部相连。

同样地，负极区270两侧紧邻两条第三刻划线P13，因此，这两条第三刻划线P13在负极区270内部连接，并且这两条第三刻划线P13分别对应第一光电转换组件和第二光电转换组件的负极；也就是说，在太阳能电池的负极区270，第一光电转换组件与第二光电转换组件的负极内部相连。

这样，第一光电转换组件和第二光电转换组件的正负极分别在内部对应连接，从而使得第一光电转换组件和第二光电转换组件并联，并且这种并联方式不需要外部连接线形成，从而节省了加工的制程并且也节省了成本。

需要说明的是，在本实施中，采用通过激光切割的方式在所述第一区域和第二区域内形成了相互串联的多个扇形的太阳能电池单元，但是其不应限制本发明的保护范围。在其他实施例中，也可以采用其他的划线(scribing)方式，如光学划线(optical scribing)、机械划线(mechanical scribing)、干法刻蚀(drytype etching)、湿法刻蚀(wet type etching)等方法形成相互串联的多个太阳能电池单元。

当然，在后续的工艺中，还需要形成太阳能电池周围的隔离线，结合参考图9所示，可以采用激光刻查技术在电池的周围刻划硅薄膜层240和背电极层250，形成防止短路和漏电的电池周边的隔离线P14，所述隔离线P14围绕圆形基板一周，呈圆形。

然后，还可以采用丝网印刷技术在背电极层250上丝印背漆层，在背电极层250上的第三刻划线P13和隔离线P14中填充背漆保护层，所述背漆保护层的材料可以是绝缘、耐湿、耐酸碱的树脂油墨等。最后，还可以做其他的一些加工处理，例如制作字符，将公司商标、电池型号和电池正负极标识等丝印在电池上，还可以按照要求进行形状和尺寸的切割。这些后续的工艺处理过程与现有技术的相类似，在此不再赘述。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括两个并联的光电转换组件，所述光电转换组件包括多个串联的扇形太阳能电池单元；其中，所述太阳能电池的外形呈圆形，且所述两个光电转换组件的正极在内部连接，两个光电转换组件的负极在内部连接。

2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述两个并联的光电转换组件的面积相等。

3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述多个扇形的太阳能电池单元的面积相等。

4.如权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述两个光电转换组件包括的太阳能电池单元的数量相同。

5.如权利要求1、2、3或4所述的太阳能电池，其特征在于，所述两个光电转换组件中的太阳能电池单元至少包含一对相对的、呈镜像对称结构的刻划线。

6.一种太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：提供圆形基板，并将所述圆形基板分为第一区域和第二区域；分别在所述第一区域和第二区域内形成相互串联的多个扇形的太阳能电池单元，所述第一区域内的太阳能电池单元组成第一光电转换组件，所述第二区域内的太阳能电池单元组成第二光电转换组件；其中，所述第一光电转换组件的正极与第二光电转换组件的正极内部连接，所述第一光电转换组件的负极与第二光电转换组件的负极内部连接。

7.如权利要求6所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述分别在所述第一区域和第二区域内形成相互串联的多个扇形的太阳能电池单元包括：在圆形基板上形成前电极层和贯穿第一区域和第二区域的第一刻划线，所述第一刻划线切断前电极层，并将所述前电极层刻划成多个相互绝缘的扇形区域；

在所述前电极层上形成硅薄膜层，并刻划所述硅薄膜层直至露出前电极层以形成贯穿第一区域和第二区域的第二刻划线，所述第二刻划线切断硅薄膜层，并将所述硅薄膜层刻划成多个相互绝缘的扇形区域；

在所述硅薄膜层上形成背电极层和贯穿第一区域和第二区域的第三刻划线，所述第三刻划线切断硅薄膜层和背电极层，并将所述背电极层刻划成多个相互绝缘的扇形区域；多个扇形的前电极层、硅薄膜层、背电极层组成多个扇形的太阳能电池单元。

8.如权利要求7所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，通过激光刻划技术形成所述第一刻划线、第二刻划线和第三刻划线。

9.如权利要求8所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，以相同的角度进行位移以形成所述第一刻划线、第二刻划线和第三刻划线。

10.如权利要求7所述的太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述前电极层为透明的导电膜；所述硅薄膜层为非晶硅薄膜层；所述背电极层为铝、镍或铝镍合金膜。

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