CN104425645B - CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于CIGS薄膜太阳能电池加工领域，提供了一种CIGS薄膜太阳能电池加工中的留Mo清边的方法，包括以下步骤：将待清边的电池放置工作台上；机械刻刀移动到待清边的位置上方；所述机械刻刀受恒力驱使下降并匀速穿透待清边的电池的透明导电层和CIGS吸收层，其中，所述恒力小于所述机械刻刀穿透所述待清边的电池的MO层所需的力；所受恒力持续输出，使得所述机械刻刀的刀头正好与所述MO层的表面接触；所述待清边的电池与所述机械刻刀相对水平移动，刮除掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘。本发明方法采用刀刮的方式，利用机械刻刀恒力穿透，可以一次性刮掉透明导电层和CIGS吸收层的边缘，方法简单高效，成本低。
Description
技术领域
本发明属于CIGS薄膜太阳能电池加工领域，尤其涉及CIGS薄膜太阳能电池加工中的留Mo清边的方法。
背景技术
当今全球光伏市场是以晶体硅太阳能电池为主，但高能耗的生产工艺导致能源资源的快速消耗将使社会无法承受，也必将制约着光伏产业更大规模的发展。因此，发展低成本、新型薄膜太阳能电池是未来国际光伏产业的必然趋势。CIGS(CuInxGa(1-x)Se2的简称)薄膜太阳能电池，由Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜太阳能电池，是在玻璃或其它廉价衬底上沉积6层以上化合物半导体和金属薄膜料，薄膜总厚度约3～4微米。该电池成本低、性能稳定、抗辐射能力强，其光电转换效率目前是各种薄膜太阳能电池之首，光谱响应范围宽，在阴雨天光强下输出功率高于其它任何种类太阳能电池，被国际上称为下一时代最有前途的廉价太阳能电池之一。
如图1所示，目前国内外的CIGS的产业流程为溅射Mo层、激光刻划Mo(化学元素：钼)层、形成CIGS吸收层、形成CdS(化学名称：硫化镉)缓冲层、机械刻划CIGS层、溅射透明导电膜(TCO)掺铝氧化锌、机械刻划CIGS吸收层和透明导电(TCO)层、清边、封装及测试。其中，激光刻划Mo层、机械刻划CIGS层、机械刻划吸收层和透明导电层、以及清边分别称为CIGS电池膜面的四道刻划工艺：P1、P2、P3和P4。
留Mo清边(P4)的主要目的是为了后道工序的焊接汇流带而去除吸收层和透明导电层的边缘，留Mo清边的宽度一般在4mm左右，同时留Mo清边工艺对加工面的平整度有一定的要求，如果清边的区域凹凸不平，后道工序焊接时汇流带与Mo的接触面积会变小，从而影响后道工序的焊接强度，最终影响电池的电性能。
目前留Mo清边采用的是喷砂的方式来进行，不仅设备极其昂贵，而且磨料是易耗品，需要经过特殊处理且需求量很大，因此带来了极大的成本压力。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，以解决现有加工工艺复杂、成本高的的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的加工方法，所述方法包括：
将待清边的电池放置工作台上；
机械刻刀移动到待清边的位置上方；
所述机械刻刀受恒力驱使下降并匀速穿透待清边的电池的透明导电层和CIGS吸收层；
所受恒力持续输出，使得所述机械刻刀的刀头正好与所述MO层的表面接触；
所述待清边的电池与所述机械刻刀相对水平移动，刮除掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘；
其中，所述恒力小于所述机械刻刀穿透所述待清边的电池的MO层所需的力。
在其中一个实施例中，所述待清边的电池与所述机械刻刀相对水平移动，刮掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘步骤具体为：
所述机械刻刀保持位置不变，所述工作台带动所述待清边电池水平移动，刮除掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘；
或者所述待清边的电池不动，所述机械刻刀水平移动，刮除掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘。
在其中一个实施例中，所述机械刻刀受恒力驱使下降并匀速穿透待清边的电池的透明导电层和CIGS吸收层步骤之前，所述机械刻刀先下降到距待清边的电池表面上方1～2mm处。
在其中一个实施例中，所述恒力为1～2N，调节精度为0.01N，波动范围小于5％。
在其中一个实施例中，所述工作台上设有吸附装置，所述待清边的电池被吸附在所述工作台上。
在其中一个实施例中，所述机械刻刀的刀头为钨钢材质或金刚石材质。
在其中一个实施例中，所述机械刻刀的刀头与所述待清边电池的表面垂直度在±5um以内。
在其中一个实施例中，所述机械刻刀的刃口宽度为2～4mm。
在其中一个实施例中，所述机械刻刀的刀头底部平面度在±5um以内。
本发明实施例提供了CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，采用刀刮的方式，利用机械刻刀恒力穿透，可以一次性刮掉透明导电层和CIGS吸收层的边缘，方法简单高效，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的CIGS薄膜太阳能电池P1、P2、P3加工结构图；
图2是本发明实施例提供的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法的流程图；
图3是采用本发明实施例提供的与CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法加工后的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2，本发明实施方式的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，用于对已经进行过P1、P2、P3的CIGS薄膜太阳能电池进行P4加工(留Mo清边)，该加工方法包括以下步骤：
步骤S110，将待清边的电池放置工作台上；
所述待清边的电池指的是CIGS薄膜太阳能电池加工工艺中已经完成了溅射Mo层、激光刻划Mo层、形成CIGS吸收层、形成CdS缓冲层、机械刻划CIGS层、溅射透明导电膜(TCO)掺铝氧化锌、机械刻划CIGS吸收层和透明导电层，即完成如图1所示的P1(图1a)、P2(图1b)、P3(图1c)加工。
本实施例中，所述工作台上设有真空吸附装置，所述待清边的电池被吸附在所述工作台上。由于采用真空吸附装置定位所述待清边的电池，使所述待清边的电池在加工的过程中保持平整稳定，保证在后续的汇流带与MO有足够的焊接面积，不会影响焊接强度；同时，避免了通过夹具夹持直接作用于所述待清边的电池对电池产生物理形变。
步骤S120，机械刻刀移动到待清边的位置上方；
具体地，通过驱动装置将机械刻刀移到待加工位置正上方，优选地，可先采用ccd相机对所述待清边的电池进行定位，然后，通过电机进行驱动所述机械刻刀移动到待清边的位置上方，当然，也可以用其他传动结构对所述机械刻刀进行驱动。
在本实施例中，所述机械刻刀的刃口宽度为2～4mm，可根据实际需要清边的厚度和宽度调节，优选2mm。
进一步地，所述机械刻刀的刀头为钨钢材质或金刚石材质，当然所述刀头也可以是其他由坚硬材质制造的，以保证在清边中有足够的硬力穿透待清边的电池的透明导电层和CIGS吸收层，而不会在刃口附近的电池表面产生挤压，使得电池变形。
进一步，所述机械刻刀需要先下降到所述待清边的电池的表面上方1～2mm处，即电池的透明导电层表面上方1～2mm处。避免所述机械刻刀在较高的位置直接开始对所述待清边的电池进行留Mo清边，可能会产生较大的作用力于所述待清边的电池上，使得所述待清边的电池受到撞击，从而电池内部形成凹点或变形，对电池形状或性能产生影响。
进一步，所述机械刻刀的刀头与所述待清边电池的表面垂直度在±5um以内。
步骤S130，所述机械刻刀受恒力驱使下降并匀速穿透待清边的电池的透明导电层和CIGS吸收层，其中，所述恒力小于所述机械刻刀穿透所述待清边的电池的MO层所需的力；
由于所述机械刻刀一直受恒力驱动，可使得所述机械刻刀的刀头匀速地穿透透明导电层和CIGS吸收层，不会使得电池受到力的加速度影响，在力的方向上产生裂纹而损坏电池。
所述透明导电层和CIGS吸收层的材质不一样，所需穿透力的大小也不一样，在实际操作中，可以根据需要对恒力大小进行调节，在本实施例中，所述恒力为1～2N，调节精度为0.01N，所述恒力波动范围小于5％，以便在待清边的电池的透明导电层表面起伏的情况下亦能保证所述机械刻刀与其表面间有恒定的刻划力。优选地，所述恒力大小等于刚好穿透所述透明导电层所需力与刚好穿透所述CIGS吸收层所需力中较大的力的大小。
步骤S140，所受恒力持续输出，使得所述机械刻刀的刀头正好与所述MO层的表面接触；
由于需要除去的部分涉及吸收层、透明导电层，且不能去除掉MO层，而吸收层、透明导电层和MO层的材质不一样，所述恒力小于所述机械刻刀穿透所述待清边的电池的MO层所需的力，使得所述机械刻刀不能够穿透所述MO层，同时所述恒力持续输出，使得所述机械刻刀的刀头保持正好与所述MO层的表面接触状态。
步骤S150，所述待清边的电池与所述机械刻刀相对水平移动，刮除掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘；
所述机械刻刀保持位置不变，所述工作台带动所述待清边电池水平移动，通过刀刮的方式，去除所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘；或者所述待清边的电池不动，所述机械刻刀水平移动，去除所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘；
在本实施例中，由于要保证后续焊接汇流带是由足够的接触面积，保证焊接强度，所述机械刻刀的刀头底部平面度在±5um以内。
上述CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，采用刀刮的方式，利用机械刻刀恒力穿透，可以一次性刮掉透明导电层和CIGS吸收层的边缘，方法简单高效，成本低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (9)
1.一种CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，其特征在于，包括：
将待清边的电池放置工作台上；
机械刻刀移动到待清边的位置上方；
所述机械刻刀受恒力驱使下降并匀速穿透待清边的电池的透明导电层和CIGS吸收层，其中，所述恒力小于所述机械刻刀穿透所述待清边的电池的MO层所需的力；
所受恒力持续输出，使得所述机械刻刀的刀头正好与所述MO层的表面接触；
所述待清边的电池与所述机械刻刀相对水平移动，刮除掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘。
2.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，其特征在于，所述待清边的电池与所述机械刻刀相对水平移动，刮掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘步骤具体为：
所述机械刻刀保持位置不变，所述工作台带动所述待清边电池水平移动，刮除掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘；
或者所述待清边的电池不动，所述机械刻刀水平移动，刮除掉所述透明导电层和CIGS吸收层的边缘。
3.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，其特征在于，所述机械刻刀受恒力驱使下降并匀速穿透待清边的电池的透明导电层和CIGS吸收层步骤之前，所述机械刻刀先下降到距待清边的电池表面上方1～2mm处。
4.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，其特征在于，所述恒力为1～2N，调节精度为0.01N，波动范围小于5％。
5.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，其特征在于，所述工作台上设有吸附装置，所述待清边的电池被吸附在所述工作台上。
6.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，其特征在于，所述机械刻刀的刀头为钨钢材质或金刚石材质。
7.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，其特征在于，所述机械刻刀的刀头与所述待清边电池的表面垂直度在±5um以内。
8.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，其特征在于，所述机械刻刀的刃口宽度为2～4mm。
9.如权利要求1所述的CIGS薄膜太阳能电池留Mo清边的方法，其特征在于，所述机械刻刀的刀头底部平面度在±5um以内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Dazu laser Building No. 9 Nanshan District high tech Park North new road Shenzhen city Guangdong province 518055 Applicant after: HANS LASER TECHNOLOGY INDUSTRY GROUP CO., LTD. Address before: Dazu laser Building No. 9 Nanshan District high tech Park North new road Shenzhen city Guangdong province 518055 Applicant before: Dazu Laser Sci. & Tech. Co., Ltd., Shenzhen |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: DAZU LASER SCI. + TECH. CO., LTD., SHENZHEN TO: HAN S LASER TECHNOLOGY INDUSTRY GROUP CO., LTD. |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |