CN109256432A - 一种薄膜电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种薄膜电池及其制备方法。所述薄膜电池包括薄膜电池芯片，所述薄膜电池芯片包括衬底和导电层，所述导电层包括设置在所述衬底上的第一电极、设置在所述第一电极上的发电层和设置在所述发电层上的第二电极，所述薄膜电池通过下述方法制备得到：对所述薄膜电池芯片进行扫边，除去位于扫边区的所述导电层；和在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，加能够腐蚀掉所述第二电极的腐蚀液，在加腐蚀液的位置处形成贯穿所述第二电极的绝缘线。本申请的薄膜电池的制备方法成本低，操作简单，而且能够制备出任意形状的薄膜电池。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于光伏技术领域，尤其涉及但不限于一种薄膜电池及其制备方法。
背景技术
薄膜电池的制备方法一般包括：在玻璃衬底10上沉积透明导电薄膜(TransparentConductive Oxide，TCO)作为第一电极20，在第一电极20上进行第一道激光刻化，形成贯通第一电极20的第一沟槽1；接着在第一电极20上沉积发电层30，在发电层30上进行第二道激光刻化，形成贯通发电层的第二沟槽2；然后在发电层30上再次沉积透明导电薄膜或金属Al等作为第二电极40，并在第二电极40上进行第三道激光刻化，形成贯穿发电层和第二电极的第三沟槽3；最后通过第四道激光扫边将距衬底10边缘8.5-20mm的扫边区50内的第一电极20、发电层30和第二电极40刻蚀掉，以确保绝缘效果，得到如图1所示的薄膜电池芯片。当光从玻璃衬底10入射时，电池电流从第一电极20和第二电极40引出。薄膜电池内部的第一沟槽1、第二沟槽2和第三沟槽3用于实现一个电池单元内部的电路导通。由于第四道激光扫边时容易造成第一电极20与第二电极40之间导通，使电池芯片短路，所以通常在第一道激光刻化和第三道激光刻化时，在第一沟槽1和第三沟槽3四周再刻化一道绝缘线4(如图2所示)，以避免进行第四道激光扫边时电池芯片短路。
随着光伏建筑一体化的发展需要，对于除矩形以外的形状(例如，三角形、梯形、圆形等)的薄膜电池的需求也逐渐增多。除矩形以外的形状的薄膜电池的扫边无法通过矩形薄膜电池所采用的第四道激光扫边的方式进行，目前需引进价格昂贵的异形激光扫边机台(价格一般在200万以上)进行不规则边缘的扫边。而且，采用异形激光扫边机台扫边也容易造成电池芯片短路，还需要在扫边前采用具备刻划异形激光绝缘线的机台来刻划绝缘线，才能避免电池芯片短路。因此，目前除矩形以外形状的薄膜电池的生产成本较高。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请提供了一种成本低，操作简单的制备薄膜电池的方法，该方法能够制备出任意形状的薄膜电池。
具体地，本申请提供了一种制备薄膜电池的方法，所述薄膜电池包括薄膜电池芯片，所述薄膜电池芯片包括衬底和导电层，所述导电层包括设置在所述衬底上的第一电极、设置在所述第一电极上的发电层和设置在所述发电层上的第二电极，所述方法包括：
对所述薄膜电池芯片进行扫边，除去位于扫边区的所述导电层；和
在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，加入能够腐蚀掉所述第二电极的腐蚀液，在加腐蚀液的位置处形成贯穿所述第二电极的绝缘线。
在本申请实施例中，所述腐蚀液可以为能够与所述第二电极发生化学反应从而将所述第二电极腐蚀掉的酸或碱。
在本申请实施例中，所述酸可以选自盐酸、醋酸和柠檬酸中的任意一种或更多种。
在本申请实施例中，所述碱可以选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氨水中的任意一种或更多种。
在本申请实施例中，所述设定距离可以不超过1mm。
在本申请实施例中，所述对所述薄膜电池芯片进行扫边可以包括：采用角磨机或玻璃除膜机对所述薄膜电池芯片进行扫边。角磨机或玻璃除膜机的价格远远低于异形激光扫边机台的价格，当采用角磨机或玻璃除膜机进行扫边时，能显著降低除矩形之外的其他形状的薄膜电池的制备成本。
在本申请实施例中，所述方法还可以包括：在采用角磨机或玻璃除膜机对所述薄膜电池芯片进行扫边之后，在向所述第二电极表面上加腐蚀液之前，除去扫边过程中掉落到所述薄膜电池芯片表面上的导电层的颗粒。
在本申请实施例中，所述玻璃除膜机可以为异形玻璃除膜机或非异形玻璃除膜机。
在本申请实施例中，所述在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，加入能够腐蚀掉所述第二电极的腐蚀液可以包括：将具有直边的定位工装治具放置在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，蘸取所述腐蚀液，贴着所述定位工装治具的直边擦拭所述第二电极。
本申请还提供了一种薄膜电池，所述薄膜电池通过如上所述的方法制备得到。
本申请的制备薄膜电池的方法基于腐蚀液与导电层发生化学反应的原理形成绝缘线，与采用激光刻化绝缘线的方式相比，降低了薄膜电池的制备成本，而且本申请的方法不会对薄膜电池的性能带来不良影响。当本申请采用价格低廉的角磨机或玻璃除膜机进行扫边时，能进一步显著降低除矩形之外的其他形状的薄膜电池的制备成本。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为薄膜电池的剖面图。
图2为现有薄膜电池的绝缘线的设置示意图。
图3为本申请实施例的薄膜电池芯片形成绝缘线前后的红外测温对比图。
图4为本申请实施例2形成的薄膜电池的绝缘线的设置示意图。
附图中的标记为：
10-衬底 20-第一电极 30-发电层
40-第二电极 50-扫边区 1-第一沟槽
2-第二沟槽 3-第三沟槽 4-绝缘线
100-短路点
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请实施例提供了一种制备薄膜电池的方法，所述薄膜电池包括薄膜电池芯片，所述薄膜电池芯片包括衬底和导电层，所述导电层包括设置在所述衬底上的第一电极、设置在所述第一电极上的发电层和设置在所述发电层上的第二电极，所述方法包括：
对所述薄膜电池芯片进行扫边，除去位于扫边区的所述导电层；和
在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，加入能够腐蚀掉所述第二电极的腐蚀液，在加腐蚀液的位置处形成贯穿所述第二电极的绝缘线。
本申请的制备薄膜电池的方法通过腐蚀第二电极的方式形成绝缘线，使得第一电极与第二电极之间无法导通，避免了薄膜电池芯片的短路。该方法无需采用激光刻划机台刻划绝缘线，降低了薄膜电池的制备成本，而且操作简单。
在本申请实施例中，所述第二电极可以为前电极或背电极，例如，当所述薄膜电池为非晶硅薄膜电池时，所述第二电极为背电极；当所述薄膜电池为铜铟镓硒薄膜电池时，所述第二电极为前电极。
在本申请实施例中，所述腐蚀液可以为能够与所述第二电极发生化学反应从而将所述第二电极腐蚀掉的酸或碱。
在实际应用中，可以根据所述第二电极的成分选择合适的腐蚀液。而且本申请对腐蚀液的浓度没有要求，为了迅速形成绝缘线，可以选择浓度较大的腐蚀液；若对反应速度无要求，可以选择浓度较小的腐蚀液。
在本申请实施例中，所述酸可以选自盐酸、醋酸和柠檬酸中的任意一种或更多种。
在本申请实施例中，所述盐酸的质量分数可以为0.5-3％。
在本申请实施例中，所述碱可以选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氨水中的任意一种或更多种。
在本申请实施例中，所述设定距离可以不超过1mm。当所述设定距离大于1mm时，导致电池芯片的发电面积较小，降低电池的光转换效率，而且所述设定距离越大，电池芯片的发电面积损失越大，为了提高电池的光转换效率，可以使所述设定距离不超过1mm。
在本申请实施例中，所述对所述薄膜电池芯片进行扫边可以包括：采用角磨机或玻璃除膜机对所述薄膜电池芯片进行扫边。角磨机或玻璃除膜机的价格远远低于异形激光扫边机台的价格，当采用角磨机或玻璃除膜机进行扫边时，能显著降低除矩形之外的其他形状的薄膜电池的制备成本。
在本申请实施例中，所述方法还可以包括：在采用角磨机或玻璃除膜机对所述薄膜电池芯片进行扫边之后，在向所述第二电极表面上加腐蚀液之前，除去扫边过程中掉落到所述薄膜电池芯片表面上的导电层的颗粒。扫边过程中可能会有导电层的颗粒掉落到所述薄膜电池芯片表面上，这些颗粒可能会形成短路点，导致电池芯片短路。因此，当有导电层的颗粒掉落到所述薄膜电池芯片表面上时，需要及时除去这些颗粒，以避免形成短路点。
在本申请实施例中，所述玻璃除膜机可以为异形玻璃除膜机或非异形玻璃除膜机。
在本申请实施例中，所述在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，加入能够腐蚀掉所述第二电极的腐蚀液可以包括：将具有直边的定位工装治具放置在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，蘸取所述腐蚀液，贴着所述定位工装治具的直边擦拭所述第二电极。贴着所述定位工装治具的直边擦拭所述第二电极可以使形成的绝缘线为直线，较为美观。如果对绝缘线的形状没有要求，可以不采用定位工装治具，通过手工控制擦拭的路径。
在本申请实施例中，所述薄膜电池芯片的形状可以为矩形或除矩形之外的其他形状，例如，三角形、梯形、圆形、扇形或不规则形状等。
本申请实施例还提供了一种薄膜电池，所述薄膜电池通过如上所述的方法制备得到。
实施例1
本实施例提供了制备矩形薄膜电池的方法，所述薄膜电池为非晶硅或微晶硅叠层电池，其第二电极的成分为氧化锌，所述方法包括下述步骤：
(1)按照一般薄膜电池生产线的步骤来制备矩形的薄膜电池芯片；
(2)采用激光对矩形的所述薄膜电池芯片进行扫边，除去所述薄膜电池芯片四周距离衬底边缘8.5-20mm的扫边区内的导电层；
(3)在所述导电层的表面上与所述扫边区间隔不超过1mm距离的位置处，用无尘布或棉签等蘸取质量分数为0.5-3％的稀盐酸溶液进行擦拭，使第二电极与稀盐酸溶液发生化学反应，腐蚀掉擦拭位置处的第二电极，形成绝缘线。
实施例2
本实施例提供了制备梯形薄膜电池的方法，所述薄膜电池为非晶硅叠层电池，其第二电极的成分为铝，所述方法包括下述步骤：
(1)按照一般薄膜电池生产线的步骤来制备矩形的薄膜电池芯片；
(2)采用角磨机或LOW-E玻璃除膜机(德国博世生产的型号为GWS20-180的角磨机或广州安烨机械设备有限公司生产的型号为AY-CM2010T的台式除膜机)对梯形的所述薄膜电池芯片进行扫边，除去所述薄膜电池芯片四周距离衬底边缘8.5-20mm的扫边区内的导电层；
(3)采用玻璃清洗机清洗扫边之后的薄膜电池芯片表面，以除去扫边过程中掉落到所述薄膜电池芯片表面上的导电层的颗粒(从图3左图可以看出，薄膜电池芯片表面上有较多颗粒，即为扫边过程中掉落到所述薄膜电池芯片表面上的导电层的颗粒)；
(4)在所述导电层的表面上与所述扫边区间隔不超过1mm距离的位置处，用无尘布或棉签等蘸取质量分数为0.5-3％的稀盐酸溶液进行擦拭，使导电层与稀盐酸溶液发生化学反应，腐蚀掉擦拭位置处的导电层，形成绝缘线(如图4所示)。
图3为本实施例的薄膜电池芯片形成绝缘线前后的红外测温对比图，左图为形成绝缘线前，右图为形成绝缘线后。可以看出，形成绝缘线前薄膜电池芯片的上下两侧存在扫边过程中形成的连续的短路点100(图中被圈出部分)，因此会导致电池短路，进而影响电池的发电效率；形成绝缘线后的薄膜电池芯片上不存在连续的短路点100，因此不会导致电池短路。
实施例3
本实施例提供了制备梯形薄膜电池的方法，所述薄膜电池为非微硅叠层电池，其第二电极的成分为氧化锌，所述方法包括下述步骤：
(1)按照一般薄膜电池生产线的步骤来制备矩形的薄膜电池芯片；
(2)采用角磨机或LOW-E玻璃除膜机(德国博世生产的型号为GWS20-180的角磨机或广州安烨机械设备有限公司生产的型号为AY-CM2010T的台式除膜机)对梯形的所述薄膜电池芯片进行扫边，除去所述薄膜电池芯片四周距离衬底边缘8.5-20mm的扫边区内的导电层；
(3)采用玻璃清洗机清洗扫边之后的薄膜电池芯片表面，以除去扫边过程中掉落到所述薄膜电池芯片表面上的导电层的颗粒；
(4)在所述导电层的表面上与所述扫边区间隔不超过1mm距离的位置处，用无尘布或棉签等蘸取质量分数为0.5-5％的氢氧化钠溶液进行擦拭，使导电层与氢氧化钠溶液发生化学反应，腐蚀掉擦拭位置处的导电层，形成绝缘线(如图4所示)。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种制备薄膜电池的方法，所述薄膜电池包括薄膜电池芯片，所述薄膜电池芯片包括衬底和导电层，所述导电层包括设置在所述衬底上的第一电极、设置在所述第一电极上的发电层和设置在所述发电层上的第二电极，所述方法包括：
对所述薄膜电池芯片进行扫边，除去位于扫边区的所述导电层；和
在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，加能够腐蚀掉所述第二电极的腐蚀液，在加腐蚀液的位置处形成贯穿所述第二电极的绝缘线。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述腐蚀液为能够与所述第二电极发生化学反应从而将所述第二电极腐蚀掉的酸或碱。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述酸选自盐酸、醋酸和柠檬酸中的任意一种或更多种。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述碱选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氨水中的任意一种或更多种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设定距离不超过1mm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述对所述薄膜电池芯片进行扫边包括：采用角磨机或玻璃除膜机对所述薄膜电池芯片进行扫边。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：在采用角磨机或玻璃除膜机对所述薄膜电池芯片进行扫边之后，在向所述第二电极表面上加腐蚀液之前，除去扫边过程中掉落到所述薄膜电池芯片表面上的导电层的颗粒。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述玻璃除膜机为异形玻璃除膜机或非异形玻璃除膜机。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，加入能够腐蚀掉所述第二电极的腐蚀液包括：将具有直边的定位工装治具放置在所述第二电极的表面上与所述扫边区间隔设定距离的位置处，蘸取所述腐蚀液，贴着所述定位工装治具的直边擦拭所述第二电极。
10.一种薄膜电池，所述薄膜电池通过根据权利要求1-9中任一项所述的方法制备得到。
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