CN110459620A - 一种金属栅线的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属栅线的制备方法，包括：提供待互联的太阳能电池芯片，其中，电池芯片包括柔性衬底和设置在柔性衬底一侧的透明导电膜层；在透明导电膜层的上表面压覆宽度大于电池芯片宽度的离型膜；根据设定的栅线图案，对离型膜进行激光烧蚀，在离型膜上形成具有贯穿离型膜厚度的第一沟槽的栅线图案；穿过第一沟槽对透明导电膜层进行刻划，在透明导电膜层上形成第二沟槽，第二沟槽和与透明导电膜层正对的离型膜上的第一沟槽共线对齐且相连通；在第一沟槽和第二沟槽中同步沉积金属层，形成具有设定栅线图案的金属栅线。本发明采用激光埋栅的方法，提高了电池的可靠性和电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池互联技术领域，尤其涉及一种不锈钢衬底金属栅线的制备方法。
背景技术
铜铟镓硒(简称CIGS)太阳能电池凭借其自身优异性能，使其光电转换效率逐步增加，CIGS薄膜作为吸光层，其质量对电池性能起着至关重要的作用。低的结晶能使CIGS薄膜可以通过一系列低成本规模化的工艺(包括真空蒸镀，磁控溅射等)来制备，这为其商业化应用奠定了基础，但是镀膜到一定程度后都需要打开腔室，进行设备或原材料维护，重新装填原料或更换新的溅射靶材，降低生产效率。因此，如何缩短维护时间，降低设备或原材料的维护频率，提高生产效率仍然是该领域的一个挑战。
对于薄膜太阳能电池而言，按照衬底分为硬衬底和柔性衬底两大类。所谓柔性衬底太阳能电池是指在柔性材料上制作的电池，与平板式晶体硅、玻璃衬底的非晶硅等硬衬底电池相比，其最大的特点是重量轻、可折叠和不易破碎。
目前，采用传统的柔性薄膜电池互联方式形成的柔性薄膜电池互联结构，存在电池可靠性以及电池转换效率下降的问题，从而制约着柔性电池技术的发展。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够提高电池可靠性及电池转换效率的金属栅线的制备方法。
本发明提供了一种金属栅线的制备方法，所述方法包括以下步骤：
提供待互联的太阳能电池芯片，其中，所述电池芯片包括柔性衬底和设置在所述柔性衬底一侧的透明导电膜层；
在所述透明导电膜层的上表面压覆宽度大于所述电池芯片宽度的离型膜；
根据设定的栅线图案，对所述离型膜进行激光烧蚀，在所述离型膜上形成具有贯穿所述离型膜厚度的第一沟槽的栅线图案；
穿过所述第一沟槽对所述透明导电膜层进行刻划，在所述透明导电膜层上形成第二沟槽，所述第二沟槽和与所述透明导电膜层正对的离型膜上的第一沟槽共线对齐且相连通；
在所述第一沟槽和第二沟槽中同步沉积金属层，形成具有设定栅线图案的金属栅线。
本发明采用激光埋栅的方法，在透明导电膜层中形成一定深度的凹槽结构，该凹槽结构用于沉积收集和引出电流的金属栅线，该金属栅线能够将两个电池芯片的正极和负极进行电连接，从而形成电池互联结构。
本方法保证了金属栅线与透明导电氧化物薄膜的良好接触，避免了电池芯片在长期使用过程中，造成的接触不良的现象发生，有效提高了金属栅线与透明导电膜层的接触性能，提高了电池组件的可靠性；同时，通过透明导电膜层凹槽中金属栅线与透明导电氧化物薄膜的接触，实现了二者的欧姆接触(金属与半导体形成欧姆接触是指在接触处是一个纯电阻，而且该电阻越小越好，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区而不在接触面)，更好的降低了电池串联电阻，保证光生电流能够更多的输出，从而提高了电池转换效率；另外，与传统的柔性薄膜电池互联方式相比，由于金属栅线上无需再覆盖离型膜，避免了栅线与离型膜空隙的产生，不影响太阳光的照射，一定程度上提高了电池转换效率。
本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是本发明实施方式中金属栅线的制备方法的流程图；
图2是本发明实施方式中形成有透明导电膜层的电池芯片的剖视图；
图3是本发明实施方式中电池芯片上压覆有离型膜的状态图；
图4是本发明实施方式中使用固定夹具固定离型膜周缘的状态图；
图5是本发明实施方式中电池芯片上形成有长条状栅线图案的状态图；
图6是本发明实施方式中电池芯片上形成有S形栅线图案的状态图；
图7是本发明实施方式中形成有金属栅线层的电池芯片的剖视图；
图8是本发明实施方式中形成有金属栅线的电池芯片的俯视图。
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，下面对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
目前，以柔性铜铟镓硒(简称CIGS)薄膜太阳能电池为例，在不锈钢衬底材料上，通过共蒸发或者磁控溅射等工艺，进行多层薄膜制备，形成太阳能电池芯片。由于单个电池芯片电流电压较低，不利于电池组件的应用，因此，一般在电池顶部的透明导电氧化物薄膜(Transparent Conductive Oxide简称TCO)上压覆低电阻铜丝，并覆盖离型膜(例如PET薄膜)进行保护，通过铜丝与另外一条电池芯片的不锈钢衬底进行互联，并依次循环，最终形成多级互联结构的电池组件。
而传统的柔性薄膜太阳能电池互联工艺普遍存在以下问题：
1)电性能问题：
对于传统工艺而言，由于采用了铜丝直接压覆于电池芯片的TCO薄膜上，用于收集芯片顶部TCO薄膜上电流的铜丝，无法与TCO薄膜形成良好的欧姆接触，增大了电池互联中的串联电阻，影响了电池电性能。
2)电池可靠性问题：
对于传统工艺而言，由于采用了铜丝直接压覆于电池芯片的TCO薄膜上，并在铜丝上覆盖一层PET薄膜，随着电池芯片的老化，铜丝与TCO薄膜的接触牢固性会变差，影响电池的可靠性；
另外，由于铜丝有一定直径，PET薄膜无法将铜丝完全压覆与TCO薄膜上，会在铜丝与PET薄膜之间形成一定的空隙，该空隙主要会带来以下两方面的影响：
a)当太阳光穿过空隙时，光线会发生一定的光学变化，造成到达芯片上的光强发生变化，影响电池的转换效率；
b)随着电池的老化，空隙会随着热胀冷缩的循环变化逐渐增大，对光线起到一定的影响，会给电池转换效率以及可靠性带来一定的影响。
基于上述，如图1所示，本发明提供的一种金属栅线的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供待互联的太阳能电池芯片；
S2、在电池芯片的透明导电膜层上表面压覆宽度大于电池芯片宽度的离型膜；
S3、根据设定的栅线图案，对离型膜进行激光烧蚀，在离型膜上形成具有贯穿离型膜厚度的第一沟槽的栅线图案；
S4、穿过第一沟槽对透明导电膜层进行刻划，在透明导电膜层上形成第二沟槽，第二沟槽和与透明导电膜层正对的离型膜上的第一沟槽共线对齐且相连通；
S5、在第一沟槽和第二沟槽中同步沉积金属层，形成具有设定栅线图案的金属栅线。
本发明在柔性衬底的电池芯片顶部的透明导电膜层上，直接覆盖一层离型膜薄膜，且离型膜薄膜的宽度超过不锈钢电池芯片的宽度，并使用激光束按照设定的栅线图案，对离型膜进行烧蚀，形成设定的栅线图案(在离型膜上形成的栅线图案是由贯穿离型膜厚度的第一沟槽形成，其中，第一沟槽是由形成在位于透明导电膜层正上方的部分离型膜上的第一沟槽，以及超出电池芯片(透明导电膜层)宽度的另一部分离型膜上的第一沟槽这两部分沟槽组成，两部分沟槽共同形成栅线图案)，并采用刻划刀或激光束穿过第一沟槽在电池芯片顶部的透明导电膜层上，刻划出一定深度的凹槽(即第二沟槽，其中，此第二沟槽和上方与透明导电膜层正对的离型膜上的第一沟槽共线对齐且相连通)。之后，将覆盖有烧蚀出第一沟槽的离型膜的电池芯片，使用磁控溅射或蒸发的方法，在透明导电膜层的第二沟槽以及离型膜的第一沟槽中同步沉积金属层，形成一层金属栅线(例如铝或银等导电金属)。即形成了用于收集和引出电流的金属栅线，该金属栅线能够将两个电池芯片的正极和负极进行电连接，从而形成电池互联结构。
综上，本发明实际采用激光埋栅的方法，最终在电池芯片的透明导电膜层中形成一定深度的凹槽结构(即第二沟槽)，该凹槽结构用于沉积收集收集和引出电流的金属栅线，该金属栅线能够将两个电池芯片的正极和负极进行电连接，从而形成电池互联结构。
本发明的金属栅线制备方法保证了金属栅线与透明导电氧化物薄膜的良好接触，避免了电池芯片在长期使用过程中，造成的接触不良的现象发生，有效提高了金属栅线与透明导电膜层的接触性能，提高了电池组件的可靠性；同时，通过透明导电膜层凹槽中金属栅线与透明导电氧化物薄膜的接触，实现了二者的欧姆接触，更好的降低了电池串联电阻，保证光生电流能够更多的输出，从而提高了电池转换效率；另外，与传统的柔性薄膜电池互联方式相比，由于金属栅线上无需再覆盖离型膜，避免了栅线与离型膜空隙的产生，不影响太阳光的照射，一定程度上提高了电池转换效率。
具体地，在本发明的S1步骤中，按照一定尺寸切割不锈钢衬底的柔性薄膜太阳能电池芯片1。如图2所示，柔性薄膜太阳能电池芯片1包括依次层叠设置的柔性衬底1-1、背电极层1-2、光吸收层1-3、缓冲层1-4和透明导电膜层1-5。其中，柔性衬底1-1的材质为不锈钢、聚酯(例如聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等)等柔性材料中的一种。
本发明电池芯片1的透明导电膜层1-5的厚度优选为40nm～100nm，例如，透明导电膜层1-5的厚度可以为40nm、55nm、60nm、65nm、80nm、90nm、100nm中的其中一个值。
在S2步骤中，可以采用压辊在电池芯片1的透明导电膜层1-5上表面(即远离衬底的表面)压覆一层离型膜2(参见图3)。
其中，离型膜2可选择聚乙烯膜(PE离型膜)、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET离型膜)、聚丙烯膜(PP离型膜)、单向拉伸聚丙烯薄膜(MOPP离型膜)等等离型膜中的一种。当然，这里选择的离型膜2需要具有与透明导电膜层1-5在有限的条件下接触后不具有粘性，或轻微的粘性，且易于剥离的特点，起到隔离和保护的作用。
本发明在透明导电膜层1-5上压覆离型膜2，一方面是为了形成第一沟槽3，进而在第一沟槽3中形成金属栅线5’，另一方面是起到遮挡的作用，可在后续通过磁控溅射或蒸发等工艺在透明导电膜层1-5的第二沟槽4中沉积金属栅线5’的过程中，防止金属镀满透明导电膜层1-5的整个上表面而导致生产成本增加。
可根据最终形成的能够实现电池高转换效率的金属栅线层5厚度来选择合适厚度的离型膜2。经验证，当采用本发明的方法最终形成的金属栅线层5厚度大于25μm且小于100μm时，电池互联机构的电池转换效率较高，则本发明选择的压覆离型膜2的厚度可优选为25μm～150μm，例如，离型膜2的厚度可以为30μm、45μm、55μm、65μm、80μm、100μm、120μm、140μm中的其中一个值。为保证最终得到的金属栅线具有足够的强度和韧性，可适当考虑偏厚一些的离型膜2。
可根据透明导电膜层1-5的宽度，以及最终形成的能够实现电池高转换效率的整个金属栅线图案的尺寸大小来选择合适宽度的离型膜2。经验证，当离型膜2的宽度超出电池芯片透明导电膜层1-5的宽度1cm～2cm时，电池互联机构的电池高转换效率较高。当然，可根据柔性电池芯片的实际宽度进行调节。
在S3步骤之前，本发明的金属栅线的制备方法还包括以下步骤：
S2-3、使用固定夹具6(参见图4)将离型膜2的周缘固定住，使整个离型膜2牢固地压覆在透明导电膜层1-5上。
可使用塑料框架板或金属框架板，将整个离型膜2的周缘框住固定，使整个离型膜2牢固地贴合压覆在电池芯片1的透明导电膜层1-5上，以防止在后续激光烧蚀第一沟槽3和刻划第二沟槽4过程中离型膜2发生扭动，影响第一沟槽3和第二沟槽4的形成。
在S3步骤中，在形成栅线图案过程中，使用激光波长为10.6μm的二氧化碳红外激光器，按照预定的栅线图案，对离型膜2进行烧蚀，形成预定栅线图案(参见图5)。
离型膜2上形成的栅线图案实际是贯穿离型膜2厚度的第一沟槽3形成的栅线图案。这里的第一沟槽3由两部分的第一沟槽3组成，其中一部分的第一沟槽3形成在位于透明导电膜层1-5正上方的离型膜2上，另一部分的第一沟槽3形成在超出透明导电膜层1-5宽度的离型膜2上，这两部分的第一沟槽相连通共同形成一定形状的栅线图案。
可选地，如图5所示，整个离型膜2上形成多个第一沟槽3，每个第一沟槽3为闭合槽，闭合槽呈长方形或长圆形或其他规则的长条形状，多个第一沟槽3平行且等间距设置。
电池互联机构的电池转换效率与形成金属栅线层5的第一沟槽3的槽宽和厚度有关，为了保证电池互联结构高的电池转换效率，第一沟槽3的槽宽优选为20μm～100μm，例如，第一沟槽3的槽宽可以为30μm、40μm、55μm、60μm、70μm、80μm、88μm、98μm中的其中一个值。第一沟槽3的深度与前述的离型膜2的厚度相同，优选为25μm～150μm，例如，第一沟槽3的深度可以为30μm、45μm、55μm、65μm、80μm、100μm、120μm、140μm中的其中一个值。
进一步地，上述闭合第一沟槽3包括对称设置的两个半开口沟槽，两个半开口沟槽的两个端部分别相连通，从而形成闭合第一沟槽3。
电池互联机构的电池转换效率还与形成金属栅线层5的相邻两个第一沟槽3间的间距L1和组成每个第一沟槽3的两个半开口沟槽的槽间距L2有关，为了保证电池互联结构高的电池转换效率，相邻两个第一沟槽3间的间距L1优选为1.2mm～4.8mm，例如，间距LI为1.5mm、1.8mm、2.4mm、3mm、3.5mm、4.2mm、4.6mm中的其中一个值；组成第一沟槽3的两个半开口沟槽的间距L2优选为1.8mm～6.5mm，例如，间距L2为2mm、2.5mm、3mm、3.8mm、4.2mm、5mm、5.8mm、6.3mm中的其中一个值。
另一可选地，如图6所示，整个离型膜2上形成多个“S”形的第一沟槽3，多个“S”形的第一沟槽3相连通形成连续的“S”形栅线图案。
为了保证电池互联结构高的电池转换效率，“S”形的第一沟槽3的槽宽优选为20μm～100μm，例如，第一沟槽3的槽宽可以为25μm、38μm、47μm、58μm、70μm、85μm、90μm、96μm中的其中一个值。第一沟槽3的深度与前述的离型膜2的厚度相同，优选为25μm～150μm，例如，第一沟槽3的深度可以为32μm、40μm、50μm、60μm、68μm、80μm、96μm、110μm、125μm、140μm中的其中一个值。
进一步地，上述“S”形的第一沟槽3包括对称设置的两个半“S”形的沟槽，两个半“S”形的沟槽相连通，从而形成“S”形的第一沟槽3。
电池互联机构的电池转换效率还与形成金属栅线层5的组成“S”形第一沟槽3的两个半“S”形沟槽的槽内间距L3、L4有关，为了保证电池互联结构高的电池转换效率，其中一个半“S”形沟槽的槽内间距L3优选为1.5mm～6mm，例如，间距L3为1.5mm、2mm、2.8mm、3.5mm、4.5mm、5.5mm、6mm中的其中一个值；另一个半“S”形沟槽的槽内间距L4优选为1.2mm～5.5mm，例如，间距L4为1.5mm、2mm、2.6mm、3.4mm、4.3mm、5mm、5.5mm中的其中一个值。
在S4步骤中，可继续使用激光波长为10.6μm的二氧化碳红外激光器，通过对激光工艺进行适当优化，保证激光束7穿过第一沟槽3尽可能不破坏光吸收层1-3(例如铜铟镓硒膜层)，而只在透明导电膜层1-5中进行第二沟槽4的激光加工。当然，也可使用刻划刀穿过第一沟槽3，仅对透明导电膜层1-5进行第二沟槽4的机械加工。
在透明导电膜层1-5上形成的第二沟槽4和上方与透明导电膜层1-5正对的离型膜2上与之匹配的第一沟槽3共线对齐且相连通。与上方离型膜2上形成的前述形状或图案的第一沟槽3相匹配，透明导电膜层1-5上形成多个与上方的第一沟槽3共线对齐且相连通的第二沟槽4，从透明导电膜层1-5上表面看，每个第二沟槽4呈U形或类U形(图案)，呈U形或类U形的多个第二沟槽4平行且等间距设置。
如图7所示，第二沟槽4的槽宽小于等于第一沟槽3的槽宽，即，第二沟槽4和上方与第二沟槽4正对的第一沟槽3(这里的第一沟槽3是指排除超出电池芯片1外的第一沟槽3)共同形成上宽下窄的台阶槽，能够方便第二沟槽4的形成。
电池互联机构的电池转换效率与形成金属栅线层5的第二沟槽4的槽宽和厚度有关，为了保证电池互联结构高的电池转换效率，第二沟槽4的槽宽优选为20μm～100μm，例如，第二沟槽4的槽宽可以为20μm、28μm、35μm、47μm、60μm、70μm、80μm、90μm中的其中一个值。第二沟槽4的深度小于等于透明导电膜层1-5的厚度。第二沟槽4的深度优选为40nm～100nm，例如，第二沟槽4的深度可以为40nm、50nm、55nm、60nm、70nm、85nm、95nm、100nm中的其中一个值。
电池互联机构的电池转换效率还与形成金属栅线层5的相邻两个第二沟槽4间的间距L5和呈U形或类U形的每个第二沟槽4的槽口间距L6有关，为了保证电池互联结构高的电池转换效率，相邻两个第二沟槽4的间距L5优选为1.5mm～10mm，例如，间距L5为2.5mm、3.5mm、4.8mm、5.5mm、6.5mm、7.8mm、8.5mm、9.6mm中的其中一个值；每个第二沟槽4的槽口间距L6优选为1.2mm～9mm，例如，间距L6为2mm、3.6mm、4.4mm、6.3mm、7.5mm、8.5mm、9mm中的其中一个值。
在S5步骤中，可采用磁控溅射或蒸发工艺在第一沟槽3和第二沟槽4中同步沉积金属层(例如，金、镍、钛、铜、铝、银及其合金等等)，从而形成具有上述设定栅线图案的金属栅线5’(参见图8)。该金属栅线5’能够收集电流和互联，从而形成电池互联结构。上述的磁控溅射或蒸发工艺属于薄膜制备的现有技术，在此不展开详细说明。
通过在第一沟槽3和第二沟槽4中同步沉积金属，能够使形成的金属栅线5’强有力地与透明导电膜层1-5形成结合，提高了金属栅线5’与透明导电膜层1-5的结合力，有效避免了金属栅线5’产生脱落，增强了电池的可靠性和电池的转换效率，同时，也可以省去传统工艺中必须在透明导电膜层1-5上采用离型膜2(例如PET薄膜)固定和保护电阻铜丝的工序。
为了保证电池互联结构高的电池转换效率，形成的金属栅线层5的厚度优选为25μm～80μm，可以为32μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm中的其中一个值。采用本发明的方法制备的金属栅线层5包括形成在第二沟槽中的金属栅线5’和形成在透明导电膜之上的第一沟槽中的金属栅线5’，两部分的金属栅线5’的宽度分别与第二沟槽4和第一沟槽3的槽宽相匹配。
在S5步骤之后，本发明的金属栅线的制备方法还可包括以下步骤：
S6、去除压覆的离型膜。
通过去除掉离型膜2，最终形成与传统工艺同样效果的电池组件互联结构中的金属栅线。
通过本发明的上述金属栅线的制备方法形成的金属栅线层5与另外一电池芯片的柔性衬底进行互联，并以此循环，可形成电池可靠性及转换效率高的多级互联结构的电池组件。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明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，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种金属栅线的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供待互联的太阳能电池芯片，其中，所述电池芯片包括柔性衬底和设置在所述柔性衬底一侧的透明导电膜层；
在所述透明导电膜层的上表面压覆宽度大于所述电池芯片宽度的离型膜；
根据设定的栅线图案，对所述离型膜进行激光烧蚀，在所述离型膜上形成具有贯穿所述离型膜厚度的第一沟槽的栅线图案；
穿过所述第一沟槽对所述透明导电膜层进行刻划，在所述透明导电膜层上形成第二沟槽，所述第二沟槽和与所述透明导电膜层正对的离型膜上的第一沟槽共线对齐且相连通；
在所述第一沟槽和第二沟槽中同步沉积金属层，形成具有设定栅线图案的金属栅线。
2.根据权利要求1所述的金属栅线的制备方法，其特征在于，所述离型膜选择PE离型膜、PET离型膜、PP离型膜、MOPP离型膜中的一种。
3.根据权利要求2所述的金属栅线的制备方法，其特征在于，所述离型膜的厚度为25μm～150μm。
4.根据权利要求1所述的金属栅线的制备方法，其特征在于，所述离型膜的宽度超出所述电池芯片的宽度1cm～2cm。
5.根据权利要求1所述的金属栅线的制备方法，其特征在于，在形成具有贯穿所述离型膜厚度的第一沟槽的栅线图案之前，还包括以下步骤：
使用固定夹具将所述离型膜的周缘固定住，使整个所述离型膜牢固地压覆在所述透明导电膜层上。
6.根据权利要求1所述的金属栅线的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射或蒸发工艺在所述第一沟槽和第二沟槽中同步沉积金属层。
7.根据权利要求1所述的金属栅线的制备方法，其特征在于，所述第二沟槽的槽宽小于等于所述第一沟槽的槽宽，所述第二沟槽的深度小于等于所述透明导电膜层的厚度。
8.根据权利要求1或7所述的金属栅线的制备方法，其特征在于，所述第一沟槽和所述第二沟槽的槽宽分别为20μm～100μm。
9.根据权利要求1所述的金属栅线的制备方法，其特征在于，所述离型膜上形成多个第一沟槽，每个第一沟槽为闭合槽，多个第一沟槽平行且等间距设置；或
所述离型膜上形成的栅线图案为连续的“S”形。
10.根据权利要求1所述的金属栅线的制备方法，其特征在于，在形成具有设定栅线图案的金属栅线之后，还包括以下步骤：
去除压覆的离型膜。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111769165A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-13 | 宣城开盛新能源科技有限公司 | 一种柔性cigs太阳能电池的电极及制作方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05326989A (ja) * | 1992-05-18 | 1993-12-10 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
| US20120103660A1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-03 | Cambrios Technologies Corporation | Grid and nanostructure transparent conductor for low sheet resistance applications |
| CN103137791A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-05 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 湿法沉积和低温热处理相结合制备异质结太阳电池方法 |
| CN105378856A (zh) * | 2013-05-16 | 2016-03-02 | 印可得株式会社 | 透明电极薄膜的制造方法 |
| JP2017139351A (ja) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | 京都エレックス株式会社 | 太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子 |
| CN108767063A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-06 | 上海空间电源研究所 | 柔性塑料衬底薄膜砷化镓太阳电池焊接模块制作方法 |
-
2019
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05326989A (ja) * | 1992-05-18 | 1993-12-10 | Sharp Corp | 太陽電池の製造方法 |
| US20120103660A1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-03 | Cambrios Technologies Corporation | Grid and nanostructure transparent conductor for low sheet resistance applications |
| CN103137791A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-06-05 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 湿法沉积和低温热处理相结合制备异质结太阳电池方法 |
| CN105378856A (zh) * | 2013-05-16 | 2016-03-02 | 印可得株式会社 | 透明电极薄膜的制造方法 |
| JP2017139351A (ja) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | 京都エレックス株式会社 | 太陽電池素子の製造方法および太陽電池素子 |
| CN108767063A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-06 | 上海空间电源研究所 | 柔性塑料衬底薄膜砷化镓太阳电池焊接模块制作方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111769165A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-10-13 | 宣城开盛新能源科技有限公司 | 一种柔性cigs太阳能电池的电极及制作方法 |
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