CN108447800A - 薄膜电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜电池的制备方法，当所述第一基板发生损坏时，将未发生损坏的区域切割下来放入承载件的卡槽中，并通过承载件将多个第一基板未发生损坏的区域拼接成与一个所述第一基板对应的拼接基板，在进入后续工艺流程时，可以采用与第一基板相同的工艺程序和参数进行后续的制备，既不会对后续的工艺流程产生影响，又避免了材料的浪费，提高了材料的利用率，提高了薄膜电池的生产良率，并且降低了制造成本。本发明还提供一种非标准薄膜电池的制备方法。

Description

薄膜电池的制造方法

技术领域

本发明涉及薄膜电池工艺领域，特别是涉及一种薄膜电池的制造方法。

背景技术

随着能源的日益短缺和环境保护的日益重视，各国对光伏能源的投入比例在逐年增大。其中光伏发电领域中，薄膜电池以面积大、效率高、生产成本低、质量可靠性高等优点正成为行业研究热点。传统的薄膜电池生产过程为将多个薄膜太阳能电池单元通过互联结构相互串联而成，集合到一个大的基板上。大规模连续工业生产过程中，形成规格统一的标准化电池组件。

然而，在生产过程中基板(如玻璃)由于本身材料性能影响，容易造成基板破裂、损坏，造成良率下降，制造成本增加。此外，在应用端有非标准尺寸薄膜电池的需求，这时候需要将完好或是缺损的成品薄膜电池芯切割成所需要的尺寸，而切割成品电池容易造成损伤，甚至是破裂、损坏，同样造成浪费，使制造成本增加。

发明内容

基于此，有必要一种提高材料的利用率和降低制造成本的薄膜电池的制造方法。

一种薄膜电池的制造方法，包括：

S1，提供设置有多个电池制备区的第一基板并根据所述第一基板选择承载件，所述承载件具有与所述第一基板的形状和尺寸相匹配的容纳腔，所述容纳腔被分隔为多个卡槽，所述多个卡槽分别与整数倍的连续的所述电池制备区的形状和尺寸相匹配，每一所述卡槽均具有一用于制备所述薄膜电池的膜层的开口；

S2，判断所述第一基板是否发生损坏，若是，则进入步骤S3，若否，则进入步骤S5；

S3，判断所述第一基板上是否存在未损坏的、连续的且与所述多个卡槽中任一空卡槽的形状和尺寸相匹配的区域，若是，则进入步骤S4，若否，则所述第一基板弃用；

S4，将所述未损坏的、连续的且与所述空卡槽的形状和尺寸相匹配的区域从所述第一基板上切割下来，得到第二基板，将所述第二基板放入所述空卡槽中，判断所述多个卡槽是否均设置有所述第二基板，若是，则进入步骤S5，若否，则使所述承载件返回步骤S1；

S5，在所述第一基板或所述承载件上进行后续工艺流程。

在其中一个实施例中，所述第一基板为空白基板或设置有功能层的基板

在其中一个实施例中，所述多个电池制备区形成M×N的矩阵，所述多个卡槽形成X×Y的矩阵，每一所述卡槽均与(M/X)×(N/Y)矩阵的电池制备区的形状和尺寸对应，其中，M、N、X、Y、M/X和N/Y均为整数，1≤X≤M，1≤Y≤N，且(X×Y)＞1。

在其中一个实施例中，1/4M≤X≤1/2M和/或1/4M≤Y≤1/2N。

在其中一个实施例中，X和Y中至少一个为1或2，且每一所述卡槽均设置有侧开口。

在其中一个实施例中，所述承载件包括底座、两个侧板和至少一个隔板，所述两个侧板与所述底座形成与所述第一基板的形状和尺寸相匹配的容纳腔，所述至少一个隔板设置于所述容纳腔内，并将所述容纳腔分隔为所述多个卡槽。

在其中一个实施例中，所述两个侧板分别设置于所述底座相对设置的两侧，所述两个侧板和所述至少一个隔板分别垂直于所述底座设置。

在其中一个实施例中，所述至少一个隔板沿平行于所述两个侧板方向设置和/或垂直于所述两个侧板方向设置。

在其中一个实施例中，所述隔板为至少两个，且至少两个所述隔板中包括至少一个第一隔板和至少一个第二隔板，所述至少一个第一隔板沿平行于所述两个侧板的方向设置，并将所述容纳腔分隔为多个平行设置且两端均具有开口的子容纳腔，所述至少一个第二隔板沿垂直于所述两个侧板的方向设置，并将每一所述子容纳腔分隔为两个具有一个侧开口的卡槽。

在其中一个实施例中，所述承载件还包括限位板，所述限位板设置于所述卡槽的周边并平行于所述底座设置，所述限位板到所述底座的距离为所述第一基板的厚度，所述限位板和所述底座用于限制所述第二基板在其厚度方向上相对于所述承载件进行移动。

一种薄膜电池的制造方法，包括：

S1，提供用于制备标准薄膜电池组件的第一基板并根据所述第一基板选择承载件，所述第一基板具有多个的电池制备区，所述承载件具有与所述第一基板的形状和尺寸相匹配的容纳腔，所述容纳腔被分隔为多个卡槽，每一所述卡槽均与非标准薄膜电池组件的形状和尺寸相匹配；

S2，按照所述多个卡槽的形状和尺寸切割所述第一基板，得到分别与所述多个卡槽对应的第二基板；

S3，将所述多个第二基板分别放入对应的所述卡槽中，在所述承载件上进行后续工艺流程，从而得到多个非标准薄膜电池组件。

本发明提供的薄膜电池的制备方法，当所述第一基板发生损坏时，将未发生损坏的区域切割下来放入承载件的卡槽中，并通过承载件将多个第一基板未发生损坏的区域拼接成与一个所述第一基板对应的拼接基板，在进入后续工艺流程时，可以采用与第一基板相同的工艺程序和参数进行后续的制备，既不会对后续的工艺流程产生影响，又避免了材料的浪费，提高了材料的利用率，提高了薄膜电池的生产良率，并且降低了制造成本。

另外，在制备非标准薄膜电池时，只要将卡槽设置为与非标准薄膜电池对应的形状和尺寸，直接对所述第一基板按照所述非标准薄膜电池的形状和尺寸进行切割，并在切割完后通过承载件拼接得到与所述第一基板对应的拼接基板进行后续的工艺流程，在流程结束后直接得到多个非标准薄膜电池。与传统切割由标准基板制备的薄膜电池芯来获得非标准薄膜电池的方法相比，避免了由于切割成品薄膜电池芯带来的不良，提高了生产良率和材料利用率，节约了制备成本。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的薄膜电池的制造方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的第一基板的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的第二基板的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的承载件的正视结构示意图；

图5为图4的俯视结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的承载件的正视结构示意图。

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，以下通过实施例，并结合附图，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图5，本发明第一实施方式提供一种薄膜电池的制造方法，包括：

S1，提供设置有多个电池制备区101的第一基板11并根据所述第一基板11选择承载件20，所述承载件20具有与所述第一基板11的形状和尺寸相匹配的容纳腔，所述容纳腔被分隔为多个卡槽201，所述多个卡槽201分别与整数倍的连续的所述电池制备区101的形状和尺寸相匹配，每一所述卡槽201均具有一用于制备所述薄膜电池的膜层的开口；

S2，判断所述第一基板11是否发生损坏，若是，则进入步骤S3，若否，则进入步骤S5；

S3，判断所述第一基板11上是否存在未损坏的、连续的且与所述多个卡槽201中任一空卡槽的形状和尺寸相匹配的区域，若是，则进入步骤S4，若否，则所述第一基板11弃用；

S4，将所述未损坏的、连续的且与所述空卡槽的形状和尺寸相匹配的区域从所述第一基板11上切割下来，得到第二基板12，将所述第二基板12放入所述卡槽201中，判断所述承载件20的所述多个卡槽201是否均设置有所述第二基板12，若是，则进入步骤S5，若否，则使所述承载件20返回步骤S1；

S5，在所述第一基板11或所述承载件20上进行后续工艺流程。

在本发明中，所述第一基板11即为传统薄膜电池制备工艺所用的标准基板，每一电池制备区101用于制备一薄膜电池单元。当所述第一基板11发生损坏时，将未发生损坏的区域切割下来放入承载件20的卡槽201中，并通过承载件20将多个第一基板11未发生损坏的区域拼接成与一个所述第一基板11对应的拼接基板，在进入后续工艺流程时，可以采用与第一基板11相同的工艺程序和参数进行后续的制备，既不会对后续的工艺流程产生影响，又避免了材料的浪费，提高了材料的利用率，提高了薄膜电池生产的良率，并且降低了制造成本。

在步骤S1中，所述第一基板11既可以是空白的基板(即未设置有功能层)，例如空白的玻璃基板，也可以是设置有功能层的基板，例如设置有电极层的基板、设置有电极层和光吸收层的基板、设置有电极层、光吸收层和缓冲层的基板，或设置有电极层、光吸收层、缓冲层和窗口层的基板。在一实施例中，所述第一基板11可为设置有电极层、光吸收层和缓冲层的基板，步骤S5中的后续工艺流程可包括窗口层的制备等工艺流程。

所述承载件20具有与所述第一基板11的形状和尺寸相匹配的容纳腔是指所述容纳腔的形状和尺寸与所述第一基板11的形状和尺寸相同，或略小于或略大于所述第一基板11的形状和尺寸，以使得多个第一基板11未发生损坏的区域通过所述承载件20拼接后，可以得到与所述第一基板11基本相同的形状和尺寸，以便于和所述第一基板11共同进入后续的工艺流程。

所述多个卡槽201分别与整数倍的连续的所述电池制备区101的形状和尺寸相匹配是指每一卡槽201的形状和尺寸均与1个、2个、3个或多个连在一起的电池制备区101的形状和尺寸相同，或略大于1个、2个、3个或多个连在一起的电池制备区101的形状和尺寸，以使得1个、2个、3个或多个连在一起的电池制备区101能够容纳并卡设在所述卡槽201中。

所述用于制备所述薄膜电池的膜层的开口是指在薄膜电池的后续制备工艺中，所述薄膜电池的各膜层可通过所述开口形成(例如采用沉积的方法)在所述电池制备区101中。优选地，所述开口可以为向上的开口。

优选地，所述多个卡槽201的形状和尺寸均相同，这样设置可以采用相同的标准对每一个所述第一基板11进行切割和拼接，便于大规模生产。当所述多个电池制备区101形成M×N的矩阵时，所述多个卡槽201可形成X×Y的矩阵，每一所述卡槽201可均与(M/X)×(N/Y)矩阵的电池制备区的形状和尺寸相匹配，其中，M、N、X、Y、M/X和N/Y均为整数，1≤X≤M，1≤Y≤N，且(X×Y)＞1。

所述M×N的矩阵可根据实际规模化生产工艺中的需求进行设置，也可以是实际规模化生产工艺中已有的矩阵排列。所述X×Y的矩阵可根据实际需求设置。当X和Y的值越小时，卡槽201的数量越少，每一所述卡槽201需要容纳的电池制备区101越多，当所述第一基板11损坏时，对所述第一基板11进行切割的次数也越少，然而，当X和Y的值过小时，即使所述第一基板11的损坏程度较小，也可能导致不存在未损坏的、连续的且与所述卡槽的形状和尺寸相匹配的区域，从而使得所述基板11未损坏的区域无法通过承载件拼接的方式进行下一流程，造成第一基板11利用率下降。当X和Y的值越大时，卡槽201的数量越多，每一所述卡槽201需要容纳的电池制备区101越少，也就是说，可以将第一基板11切割为较小的区块，只将发生损坏的区块弃用即可，从而增加了第一基板11的利用率，但是，对第一基板11进行切割的次数会更多。优选地，1/4M≤X≤1/2M和/或1/4N≤Y≤1/2N。更为优选地，所述X和Y中至少一个为1或2，此时，每一所述卡槽201均可设置侧开口，所述第二基板12可从所述侧开口进入所述卡槽201，从而方便所述第二基板12的放入和取出。

在步骤S2中，判断所述第一基板11是否发生损坏的方式不限，可以采用人工肉眼观察的方式，也可以采用专业的检测设备进行检测和判断。

在步骤S3中，所述未损坏的、连续的且与所述卡槽的形状和尺寸相匹配的区域是指未损坏的1个、2个、3个或多个电池制备区101形成的连续区域。当所述第一基板11上不存在未损坏的、连续的且与所述卡槽的形状和尺寸相匹配的区域时，一方面，该第一基板11无法通过切割和承载件拼接的方式进入后续步骤S5，另一方面，说明该第一基板11的损坏较为严重，即使将使该第一基板11直接进入后续步骤S5，所得到的薄膜电池单元也存在较多的不良，会造成严重的材料浪费，因此，该第一基板11可以弃用。当然，本领域技术人员也可以根据实际需求使得该第一基板11直接进入后续步骤S5中继续使用。

在步骤S4中，当所述第一基板11损坏程度较小时，可能所述第一基板11会有多个独立的未损坏的、连续的且与所述卡槽的形状和尺寸相匹配的区域，此时，可将每一所述未损坏的、连续的且与所述卡槽的形状和尺寸相匹配的区域从所述第一基板11上切割下来，并一一放入到多个卡槽201中。在一实施例中，请参照图2至图4，当所述第一基板11发生损坏，且存在两个独立的(M/X)×(N/Y)矩阵的电池制备区未损坏时，将该两个未损坏的(M/X)×(N/Y)矩阵的电池制备区切割下来，并分别放入两个卡槽201中。

当所述承载件20所有的卡槽201均放置了第二基板12时，即通过拼接得到了与第一基板11对应的拼接基板，此时，所述承载件20可进入后续工艺流程，所述承载件20的后续工艺流程与所述第一基板11的后续工艺流程可完全相同，因此，在不用更改工艺参数和条件的基础上，节省了材料，提高了薄膜电池生产的良率，降低了制造成本。

本发明第二实施方式提供一种薄膜电池的制造方法，包括：

S1，提供用于制备标准薄膜电池组件的第一基板并根据所述第一基板选择承载件，所述第一基板具有多个的电池制备区，所述承载件具有与所述第一基板的形状和尺寸相匹配的容纳腔，所述容纳腔被分隔为多个卡槽，每一所述卡槽均与非标准薄膜电池组件的形状和尺寸相匹配；

S2，按照所述多个卡槽的形状和尺寸切割所述第一基板，得到分别与所述多个卡槽对应的第二基板；

S3，将所述多个第二基板分别放入对应的所述卡槽中，在所述承载件上进行后续工艺流程，从而得到多个非标准薄膜电池组件。

本发明第二实施方式可用于制备非标准薄膜电池组件，所述非标准薄膜电池组件的形状和尺寸根据应用端的实际需求确定。所述第一基板为制备标准薄膜电池组件时所用的标准基板。本发明第二实施方式直接对所述第一基板按照所述非标准薄膜电池组件的形状和尺寸进行切割，并在切割完后通过承载件拼接得到与所述第一基板对应的拼接基板进行后续的工艺流程，在流程结束后直接得到多个非标准薄膜电池组件。与传统切割由标准基板制备的薄膜电池芯来获得非标准薄膜电池组件的方法相比，避免了由于切割成品薄膜电池芯带来的不良，提高了生产良率和材料利用率，节约了制备成本。

优选地，所述第二实施方式可以用于制备形状和尺寸相同的非标准薄膜电池组件，此时，所述多个卡槽201的形状和尺寸可均相同，这样设置便于大规模生产。当所述多个电池制备区101形成M×N的矩阵时，所述多个卡槽201可形成X×Y的矩阵，每一所述卡槽201可均与(M/X)×(N/Y)矩阵的电池制备区的形状和尺寸相匹配，其中，M、N、X、Y、M/X和N/Y均为整数，1≤X≤M，1≤Y≤N，且(X×Y)＞1。

请参阅图2至图6，本发明第三实施方式提供一种承载件20，用于第一实施方式和第二实施方式的薄膜电池的制备。所述承载件20可具有与第一基板11的形状和尺寸相匹配的容纳腔。所述容纳腔可被分隔为多个卡槽201，所述多个卡槽201可分别与整数倍的连续的所述电池制备区101的形状和尺寸相匹配。每一所述卡槽201均可具有一用于制备所述薄膜电池的膜层的开口

所述多个卡槽201的形状和尺寸可均相同。当所述多个电池制备区101形成M×N的矩阵时，所述多个卡槽201可形成X×Y的矩阵。每一所述卡槽201可与(M/X)×(N/Y)矩阵的电池制备区对应。其中，M、N、X、Y、M/X和N/Y均为整数，1≤X≤M，1≤Y≤N，且(X×Y)<(M×N)。

在一实施例中，如图4至图6所示，所述承载件20可包括底座210、两个侧板220和至少一个隔板。所述两个侧板220可与所述底座210形成所述容纳腔，所述至少一个隔板可设置于所述容纳腔内，并将所述容纳腔分隔为所述多个卡槽201。

所述两个侧板220可设置于所述底座210相对设置的两侧。所述两个侧板220和所述至少一个隔板可分别垂直于所述底座210设置。所述至少一个隔板可沿平行于所述两个侧板220方向设置和/或垂直于所述两个侧板220方向设置。

在一实施例中，所述隔板可为至少两个，且至少两个所述隔板中可包括至少一个第一隔板231和至少一个第二隔板232。所述至少一个第一隔板231可沿平行于所述两个侧板220的方向设置，以将所述容纳腔分隔为多个平行设置且两端均具有开口的子容纳腔。所述至少一个第二隔板232可沿垂直于所述两个侧板220的方向设置，并将每一所述子容纳腔分隔为两个具有一个侧开口的卡槽201，以使每一所述卡槽201均具有侧开口，以方便所述第二基板12的进出。

在一实施例中，所述承载件20还包括限位板240，所述限位板240可设置于所述卡槽201的周边并平行于所述底座210设置，用于限制所述第二基板12在其厚度方向上相对于所述承载件20进行移动。所述限位板240到所述底座210的距离可为所述第一基板11的厚度。在薄膜制备过程中，可能会有倒装工序，在所述承载件20倒装时，所述限位板240可以阻止所述第二基板12从所述卡槽201脱落，从而保证正常的工艺生产。优选地，所述限位板240的宽度W大于0mm并且小于5mm，例如：可以为2mm，2.5mm，3mm，3.5mm，4mm，4.5mm，4.8mm等，这里就不再一一赘述。该范围既能防止第二基板12在倒装时从卡槽201脱落，又不会影响后续各个功能层的制备。

本实施方式提供的承载件，可以使损坏的标准基板通过切割再拼接的方式，在去除损坏部分后，按照与标准基板相同的工艺程序和参数进行后续的制备，既不会对后续的工艺流程产生影响，又避免了材料的浪费，提高了材料的利用率，提高了薄膜电池制备的良率，并且降低了制造成本。另一方面，所述承载件还可以用于非标准薄膜电池组件的制备，使得所述标准基板直接按照非标准薄膜电池组件的形状和尺寸切割并再拼接后，按照与标准基板相同的工艺程序和参数进行后续的制备，从而直接得到非标准薄膜电池，提高了非标准薄膜电池的制备良率，提高了材料的利用率，并且降低了制造成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种薄膜电池的制造方法，包括：

S1，提供设置有多个电池制备区的第一基板并根据所述第一基板选择承载件，所述承载件具有与所述第一基板的形状和尺寸相匹配的容纳腔，所述容纳腔被分隔为多个卡槽，所述多个卡槽分别与整数倍的连续的所述电池制备区的形状和尺寸相匹配，每一所述卡槽均具有一用于制备所述薄膜电池的膜层的开口；

S2，判断所述第一基板是否发生损坏，若是，则进入步骤S3，若否，则进入步骤S5；

S3，判断所述第一基板上是否存在未损坏的、连续的且与所述多个卡槽中任一空卡槽的形状和尺寸相匹配的区域，若是，则进入步骤S4，若否，则所述第一基板弃用；

S4，将所述未损坏的、连续的且与所述空卡槽的形状和尺寸相匹配的区域从所述第一基板上切割下来，得到第二基板，将所述第二基板放入所述空卡槽中，判断所述多个卡槽是否均设置有所述第二基板，若是，则进入步骤S5，若否，则使所述承载件返回步骤S1；

S5，在所述第一基板或所述承载件上进行后续工艺流程。

2.根据权利要求1所述的薄膜电池的制造方法，其特征在于，所述第一基板为空白基板或设置有功能层的基板。

3.根据权利要求1所述的薄膜电池的制造方法，其特征在于，所述多个电池制备区形成M×N的矩阵，所述多个卡槽形成X×Y的矩阵，每一所述卡槽均与(M/X)×(N/Y)矩阵的电池制备区的形状和尺寸对应，其中，M、N、X、Y、M/X和N/Y均为整数，1≤X≤M，1≤Y≤N，且(X×Y)＞1。

4.根据权利要求3所述的薄膜电池的制造方法，其特征在于，1/4M≤X≤1/2M和/或1/4M≤Y≤1/2N。

5.根据权利要求3所述的薄膜电池的制造方法，其特征在于，X和Y中至少一个为1或2，且每一所述卡槽均设置有使所述第二基板进出所述卡槽的侧开口。

6.根据权利要求1所述的薄膜电池的制造方法，其特征在于，所述承载件包括底座、两个侧板和至少一个隔板，所述两个侧板分别垂直设置于所述底座相对设置的两侧并与所述底座形成所述容纳腔，所述至少一个隔板设置于所述容纳腔内并与所述底座垂直设置，从而将所述容纳腔分隔为所述多个卡槽。

7.根据权利要求6所述的薄膜电池的制造方法，其特征在于，所述至少一个隔板沿平行于所述两个侧板方向设置和/或垂直于所述两个侧板方向设置。

8.根据权利要求6所述的薄膜电池的制造方法，其特征在于，所述隔板为至少两个，且至少两个所述隔板中包括至少一个第一隔板和至少一个第二隔板，所述至少一个第一隔板沿平行于所述两个侧板的方向设置，并将所述容纳腔分隔为多个平行设置且两端均具有开口的子容纳腔，所述至少一个第二隔板沿垂直于所述两个侧板的方向设置，并将每一所述子容纳腔分隔为两个具有一个侧开口的卡槽。

9.根据权利要求8所述的薄膜电池的制造方法，其特征在于，所述承载件还包括限位板，所述限位板设置于所述卡槽的周边并平行于所述底座设置，所述限位板到所述底座的距离为所述第一基板的厚度，所述限位板和所述底座用于限制所述第二基板在其厚度方向上相对于所述承载件进行移动。

10.一种薄膜电池的制造方法，其特征在于，包括：

S1，提供用于制备标准薄膜电池组件的第一基板并根据所述第一基板选择承载件，所述第一基板具有多个的电池制备区，所述承载件具有与所述第一基板的形状和尺寸相匹配的容纳腔，所述容纳腔被分隔为多个卡槽，每一所述卡槽均与非标准薄膜电池组件的形状和尺寸相匹配；

S2，按照所述多个卡槽的形状和尺寸切割所述第一基板，得到分别与所述多个卡槽对应的第二基板；

S3，将所述多个第二基板分别放入对应的所述卡槽中，在所述承载件上进行后续工艺流程，从而得到多个非标准薄膜电池组件。