CN109244188A - 一种光伏芯片的制作方法及光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域，公开了一种光伏芯片的制作方法及光伏组件。本发明的光伏芯片的制作方法中，刻划第三沟槽时，其刻划路径与第二沟槽的刻划路径相邻且相邻的一侧重合，或其刻划路径至少部分位于第二沟槽的刻划路径内，使得第二沟槽内的第二电极层的材料形成的导通部与第三沟槽直接相邻。因此第三沟槽与导通部之间不存在死区，从而增加了光伏芯片的有效面积。本发明实施例提供的光伏组件，其包括由上述光伏芯片的制作方法所制得的光伏芯片，因此具有死区少、有效面积大的优点。

Description

一种光伏芯片的制作方法及光伏组件
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种光伏芯片的制作方法及光伏组件。
背景技术
太阳能薄膜电池具有光吸收能力强，发电稳定性好、转化效率高，白天发电时间长、发电量高、生产成本低以及能源回收周期短等优点。现有的太阳能电池中，包括第一电极层、第二电极层以及位于两个电极层之间的光吸收层。采用逐层铺设的方式并用机械刻划的方式在每层铺设完成后刻画出沟槽。其中，在铺设光吸收层后刻划出的沟槽在铺设第二电极层时被填充形成导通部，导通部用来连通相邻的两个光伏单元的第二电极层和第一电极层。之后在第二电极层刻划沟槽，该沟槽与导通部相间隔，这样使得第二电机层刻划的沟槽与导通部之间存在死区。死区得不到利用，使电池的有效利用面积减少。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光伏芯片的制作方法及光伏组件，其能够减少光伏芯片的死区，增加光伏芯片及光伏模组的有效利用面积。
本发明的实施例是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种光伏芯片的制作方法，其包括：
在具有第一沟槽的第一电极层上铺设光吸收层；
在光吸收层上刻划第二沟槽，第二沟槽底部延伸至第一电极层表面；
在光吸收层上铺设第二电极层，第二沟槽被第二电极层的材料填充；
在第二电极层上刻划第三沟槽，第三沟槽底部延伸至第一电极层的表面，其中，第三沟槽的刻划路径与第二沟槽的刻划路径相邻且相邻的一侧重合，或者第三沟槽的刻划路径至少部分位于第二沟槽的刻划路径内以使得部分位于第二沟槽中的第二电极层的材料被刻除；第二沟槽中剩余的第二电极层的材料形成导通部，第三沟槽位于导通部的一侧。
在本发明的一种实施例中，第二沟槽的宽度大于第三沟槽的宽度，第三沟槽的刻划路径位于第二沟槽的刻划路径内，并且第三沟槽的刻划路径的一侧与第二沟槽的刻划路径的一侧重合。
在本发明的一种实施例中，第三沟槽位于导通部远离第一沟槽的一侧。
在本发明的一种实施例中，第一沟槽、第二沟槽以及第三沟槽相互平行。
在本发明的一种实施例中，铺设光吸收层时，光吸收层的材料填充入第一沟槽的部分形成分隔部。
在本发明的一种实施例中，光吸收层的材料包括CuInxGa(1-x)Se2。
在本发明的一种实施例中，第一电极层铺设于玻璃基板。
在本发明的一种实施例中，第一电极层的材料包括Mo。
在本发明的一种实施例中，第二电极层的材料包括本征氧化锌和掺铝氧化锌。
第二方面，本发明实施例还提供一种光伏组件，其包括由上述光伏芯片的制作方法制得的光伏芯片。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例的光伏芯片的制作方法中，刻划第三沟槽时，其刻划路径与第二沟槽的刻划路径相邻且相邻的一侧重合，或其刻划路径至少部分位于第二沟槽的刻划路径内，使得第二沟槽内的第二电极层的材料形成的导通部与第三沟槽直接相邻。因此第三沟槽与导通部之间不存在死区，从而增加了光伏芯片的有效面积。本发明实施例提供的光伏组件，其包括由上述光伏芯片的制作方法所制得的光伏芯片，因此具有死区少、有效利用面积大的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为现有技术中光伏芯片的结构示意图；
图2为本发明一种实施例中光伏芯片的制作方法流程图；
图3为本发明一种实施例中第一电极层的示意图；
图4为本发明一种实施例中铺设光吸收层后的示意图；
图5为本发明一种实施例中光吸收层上刻划出第二沟槽后的示意图；
图6为本发明一种实施例中铺设第二电极层的示意图；
图7为本发明一种实施例中第二电极层上刻划出第三沟槽后的示意图；
图8为本发明另一种实施例中第三沟槽的刻划位置示意图；
图9为图8实施例中第二电极层上刻划出第三沟槽后的示意图；
图10为本发明再一种实施例中第三沟槽的刻划位置示意图；
图11为图10实施例中第二电极层上刻划出第三沟槽后的示意图。
图标：1’-第一电极层；2’-第二电极层；3’-光吸收层；4’-第二沟槽；5’-第三沟槽；6’-导通部；7’-死区；1-第一电极层；2-第二电极层；3-光吸收层；4-第一沟槽；5-分隔部；6-第二沟槽；7-导通部；8-第三沟槽；9-玻璃基板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1为现有技术中光伏芯片的结构示意图。请参照图1，在当前技术中，光伏芯片通常包括第一电极层1’、第二电极层2’以及位于两个电极层之间的光吸收层3’，采用逐层铺设方式，在每层铺设完成后，用机械刻划的方式在各层刻画出沟槽。其中，在铺设光吸收层3’后刻划出的第二沟槽4’在铺设第二电极层2’时被第二电极层2’的材料填充形成导通部6’，导通部6’用来连通相邻的两个光伏单元中一者的第二电极层2’和另一者的第一电极层1’。之后在第二电极层2’刻划第三沟槽5’，第三沟槽5’与导通部6’相间隔。电流的流经方向如图中直线箭头方向所示，现有技术中的结构使得第三沟槽5’与导通部6’之间存在死区7’得不到利用，使电池的有效利用面积减少，这种死区占比可达整个光伏芯片面积的1.2％。并且刻划第二沟槽4’时，只能以导通部6’预设的宽度来刻划，在设计的导通部宽度较窄时，刻刀就较窄，导致刻刀对第一电极层1’的压强容易过大，容易出现将第一电极层1’刻漏的情况从而影响电池转换效率。并且光吸收层3’相对较厚，第二沟槽4’太细形成毛细管，填充导通部6’时，材料不容易在第二沟槽4’的底部与第一电极层1’充分接触，尤其是容易影响导通部6’在第二沟槽4’底部两侧位置与第一电极层1’的接触。
因此，本发明实施例提供一种光伏的其制作方法，以改善上述的技术问题。图2为本发明一种实施例中光伏芯片的制作方法流程图。请参照图2，本实施例提供的一种光伏芯片的制作方法，其包括：
步骤S100，铺设第一电极层。
图3为本发明一种实施例中第一电极层1的示意图。请参照图3，在本实施例中，第一电极层1可以铺设于玻璃基板9上。第一电极层1的材料包括Mo，第一电极层1可以通过磁控溅射来完成。
步骤S200，在第一电极层上刻划第一沟槽，第一沟槽在第一电极层的厚度方向上贯穿第一电极层。
请继续参照图3，第一沟槽4通过刻划得到，第一沟槽4的在第一电极层1的厚度方向上贯穿第一电极层1，因此第一沟槽4的底部到达玻璃基板9的上表面从而将两侧的第一电极层1完全分隔开。第一沟槽4在整个光伏芯片上平行阵列排布，将第一电极层1分隔为多段，各段第一电极层1作为多个阵列设置的光伏单元各自的第一电极层，被第一沟槽4分隔两边的第一电极层1分属不同的光伏单元。
步骤S300，在具有第一沟槽的第一电极层上铺设光吸收层。
图4为本发明一种实施例中铺设光吸收层3后的示意图。请参照图4，在本实施例中，铺设光吸收层3的光吸收材料为CuInxGa(1-x)Se2(简称CIGS)。光吸收材料填充入第一沟槽4中形成分隔部5，即用于分隔相邻两个光伏单元的第一电极层1。光吸收层3在其厚度方向上具有单向电导通的特性。光吸收层3的铺设方式可以为共蒸发法、油墨法或者金属硒化法中的一种。
步骤S400，在光吸收层上刻划第二沟槽，第二沟槽底部延伸至第一电极层表面。
图5为本发明一种实施例中光吸收层3上刻划出第二沟槽6后的示意图。请参照图5，本实施例中，第二沟槽6与第一沟槽4平行设置。多个第二沟槽6平行阵列排布，每个第二沟槽6位于该光伏单元的第一沟槽4(或分隔部5)在a方向的下游，使得第二沟槽6的底部可以到达在a方向下游相邻的光伏单元的第一电极层1表面。在本发明可选的实施例中，在铺设了光吸收层3后，刻划第二沟槽6之前，还可以在光吸收层3上通过磁控溅射铺设缓冲层(图未示)，刻划第二沟槽6时将缓冲层一并刻穿。缓冲层的材料可以包括硫化镉。
步骤S500，光吸收层上铺设第二电极层，第二沟槽被第二电极层的材料填充。
图6为本发明一种实施例中铺设第二电极层2的示意图。请参照图6，第二电极层2的材料填充入第二沟槽6中，并在第二沟槽6的底部与相邻的光伏单元的第一电极层1上表面接触，从而使相邻的两个光伏单元中一者的第二电极层2和另一者的第一电极层1电性连接。在本实施例中，第二电极层2为TCO层，其材料包括本征氧化锌(i-ZnO)和掺铝氧化锌(AZO)。
步骤S600，在第二电极层上刻划第三沟槽，第三沟槽底部延伸至第一电极层的表面，其中，第三沟槽的刻划路径与第二沟槽的刻划路径相邻且相邻的一侧重合，或者至少部分位于第二沟槽的刻划路径内以使得部分位于第二沟槽中的第二电极层的材料被刻除，第二沟槽中剩余的第二电极层的材料形成导通部，第三沟槽位于导通部的一侧。
图7为本发明实施例中第二电极层2上刻划出第三沟槽8后的示意图。请参照图7并结合图5和图6，第三沟槽8平行于第二沟槽6，在本实施例中，第三沟槽8的刻划路径位于第二沟槽6的刻划路径内，并且其右侧(a方向的下游侧)与第二沟槽6的刻划路径的右侧重合，第三沟槽8的刻划位置为图6中两条竖直虚线之间的位置，其宽度为W3。这样使得部分原本位于第二沟槽6内的第二电极层2的材料被刻除，形成空隙，即第三沟槽8。原本第二沟槽6内剩余的第二电机材料行成了导通部7。第三沟槽8的存在分隔了相邻两个光伏单元的第二电极层2分隔开从而无法直接电导通，同时第三沟槽8也使得导通部7与相邻的光伏单元的光吸收层3在a方向上分隔开。从而得到包括了多个在a方向上串联的光伏单元的光伏芯片。可以理解，在本实施例中，由于第三沟槽8的刻划路径位于第二沟槽6的刻划路径内，因此在刻划第三沟槽8时，刻划的物质仅仅为第二导电层2的材料(即TCO)，因此较现有技术方案工艺更加简单。
由于第三沟槽8与导通部7直接相邻，现有技术中的死区7’(见图1)便消失，从而提高了整个光伏芯片的有效利用面积。并且，由于第三沟槽8的刻划路径在第二沟槽6内，因此容易理解，第二沟槽6刻划时，其宽度W3应该设置为导通部7宽度W1和第三沟槽8的宽度W3之和。因此刻划第二沟槽6时，可选用较宽的刻刀(现有技术中刻划第二沟槽6的刻刀宽度即为导通部7的宽度，因此相对较窄)，避免了因刻刀较窄而造成压强较大，导致第一电极层1刻漏的情况。并且在形成导通部7时，由于在较宽的第二沟槽6中填充第二电极层2的材料，第二电极层2的材料与第二沟槽6底部(即相邻光伏单元的第一电极层1)接触充分，不易因第二沟槽6太窄而不易填充到沟槽底部。因此本实施例的导通部7能够更好地与第一电极层1导通，使得多个在a方向上阵列设置的光伏单元更好地串联起来。
在本发明其他一些可选的实施例中，第三沟槽8的刻划路径也可以仅有部分位于第二沟槽6的刻划路径内。图8为本发明另一种实施例中第三沟槽8的刻划位置示意图；图9为图8实施例中第二电极层2上刻划出第三沟槽8后的示意图。请参照图8和图9，本实施例中，在刻划第三沟槽8时，刻除了部分位于第二沟槽6内靠右侧的第二电极层2的材料，并且刻除了位于第二沟槽6右侧的部分光吸收层3和第二电极层2。第三沟槽8的刻划位置如图8中两条虚线之间位置，其宽度为W3。因此，在刻划第二沟槽6时，第二沟槽6的宽度W2应当为导通部7宽度W1加上第二沟槽6的刻划路径和第三沟槽8的刻划路径重合部分的宽度。即是说W1<W2<(W1+W3)，在导通部宽度保持一定的情况下，第二沟槽6也相对于现有技术中的第二沟槽4’较宽。
在本发明其他一些可选的实施例中，第三沟槽8的刻划路径可以不设置于第二沟槽6的刻划路径内，而是与第二沟槽6的刻划路径相邻，且相邻的一侧重合。图10为本发明再一种实施例中第三沟槽8的刻划位置示意图；图11为图10实施例中第二电极层2上刻划出第三沟槽8后的示意图。请参照图10和图11，本实施例中，在刻划第三沟槽8时，其刻划路径与第二沟槽6的刻划路径相邻，且相邻的一侧重合，第三沟槽8的刻划位置如图10中两条虚线之间位置，其宽度为W3。因此，在刻划第三沟槽8时不会刻划到原本填充于第二沟槽6中的第二电极层2的材料，而是使第三沟槽8与第二沟槽6内的第二电极层2的材料(也即导通部7)直接相邻。在本实施例中，第三沟槽8位于导通部7远离第一沟槽4的一侧。第二沟槽6的刻划宽度W2即等于导通部7的宽度W1。由于导通部7和第三沟槽8之间的区域不存在死区，因此，该实施例的光伏芯片的制作方法也提高了光伏芯片的有效利用面积。
请参照图7、图9以及图11，通过本发明实施例的制作方法制作出的光伏芯片，包括在a方向上阵列设置的多个光伏单元，每个光伏单元均包括在b方向上依次层叠设置的第一电极层1、光吸收层3、第二电极层2以及导通部7，a方向与b方向垂直；第二电极层2为透明导电玻璃(TCO)制成，相邻的两个光伏单元的第一电极层1，通过填充于第一沟槽4的分隔部5相互分隔。
在每个光伏单元中，导通部7设置于光吸收层3在a方向的下游侧，导通部7在b方向的两侧分别连接第二电极层2和a方向下游相邻光伏单元的第一电极层1，以将第二电极层2与相邻光伏单元的第一电极层1电性连接。在同一光伏单元中，导通部7在a方向的下游侧与第二电极层2在a方向的下游侧齐平，并且导通部7和第二电极层2分别与第一预设方向下游相邻光伏单元的光吸收层3和第二电极层2之间设置有间隙，该间隙即第三沟槽8。
本发明实施例还提供一种光伏组件(图未示)，其包括由本发明上述的一种实施例的制作方法制得的光伏芯片。
综上所述，本发明实施例的光伏芯片的制作方法中，刻划第三沟槽时，其刻划路径与第二沟槽的刻划路径相邻且相邻的一侧重合，或其刻划路径至少部分位于第二沟槽的刻划路径内，使得第二沟槽内的第二电极层的材料形成的导通部与第三沟槽直接相邻。因此第三沟槽与导通部之间不存在死区，从而增加了光伏芯片的有效面积。本发明实施例提供的光伏组件，其包括由上述光伏芯片的制作方法所制得的光伏芯片，因此具有死区少、有效利用面积大的优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏芯片的制作方法，其特征在于，其包括：
在具有第一沟槽的第一电极层上铺设光吸收层；
在所述光吸收层上刻划第二沟槽，所述第二沟槽底部延伸至所述第一电极层表面；
在所述光吸收层上铺设第二电极层，所述第二沟槽被所述第二电极层的材料填充；
在所述第二电极层上刻划第三沟槽，所述第三沟槽底部延伸至所述第一电极层的表面，其中，所述第三沟槽的刻划路径与所述第二沟槽的刻划路径相邻且相邻的一侧重合，或者所述第三沟槽的刻划路径至少部分位于所述第二沟槽的刻划路径内以使得部分位于所述第二沟槽中的所述第二电极层的材料被刻除；所述第二沟槽中剩余的所述第二电极层的材料形成导通部，所述第三沟槽位于所述导通部的一侧。
2.根据权利要求1所述的光伏芯片的制作方法，其特征在于，所述第二沟槽的宽度大于所述第三沟槽的宽度，所述第三沟槽的刻划路径位于所述第二沟槽的刻划路径内，并且所述第三沟槽的刻划路径的一侧与所述第二沟槽的刻划路径的一侧重合。
3.根据权利要求1所述的光伏芯片的制作方法，其特征在于，所述第三沟槽位于所述导通部远离所述第一沟槽的一侧。
4.根据权利要求1所述的光伏芯片的制作方法，其特征在于，所述第一沟槽、所述第二沟槽以及所述第三沟槽相互平行。
5.根据权利要求1所述的光伏芯片的制作方法，其特征在于，铺设所述光吸收层时，所述光吸收层的材料填充入所述第一沟槽的部分形成分隔部。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的光伏芯片的制作方法，其特征在于，所述光吸收层的材料包括CuInxGa(1-x)Se2。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的光伏芯片的制作方法，其特征在于，所述第一电极层铺设于玻璃基板。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的光伏芯片的制作方法，其特征在于，所述第一电极层的材料包括Mo。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的光伏芯片的制作方法，其特征在于，所述第二电极层的材料包括本征氧化锌和掺铝氧化锌。
10.一种光伏组件，其特征在于，其包括由权利要求1-9中任一项所述的光伏芯片的制作方法制得的光伏芯片。
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