CN110634985A - 一种cigs透光太阳能电池组件及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，包括以下工艺步骤：步骤S1：制造CIGS太阳能电池芯片；步骤S2：将步骤S1中制造的太阳能电池芯片切割成多个小的芯片模块；步骤S3：对切割出的多个小的所述芯片模块进行电流‑电压测试，筛选出合格的芯片模块；步骤S4：将筛选出的合格芯片模块按照预定的透光率进行拼接及层压封装处理，形成CIGS透光太阳能电池组件。本发明通过芯片模块的尺寸、位置和空白面积比例调节透光率，具有更宽的透光率调整范围；并且不需要增加二外的激光设备和额外的激光刻蚀工艺，所以降低了透光组件生产中的设备成本和厂务成本等同时，进一步降低了透光组件的综合成本。

Description

一种CIGS透光太阳能电池组件及其制备工艺
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种CIGS透光太阳能电池组件及其制备工艺。
背景技术
随CIGS太阳能电池由多种膜层构成，主要包括金属导电膜，TCO膜层，CdS膜，CIGS膜。由于金属导电膜层比较厚而且不透光，所以一般做不成透光组件。也有人采用激光的方法，把CIGS薄膜的整个膜层去除掉，这样也可以做出透光组件。一般的组件制造方法都是采用激光蚀刻，采用激光的方法是把沉积好的电池膜层采用激光全部去除掉，一方面需要增加激光成本，另一方面相当于前期镀电池膜层的所有成本都浪费了，而且采用激光的方法不可能把透光率做的很高，不然激光成本和产出效率完全不可控，组件的制作成本也会非常高。并且这种方式制作的CIGS透光太阳能电池组件一般只能在玻璃衬底，柔性差，也不容易做美观，而且组件的尺寸有很大的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有的太阳能电池都包括金属导电膜，由于金属导电膜比较厚，因此无法做成透光太阳能电池组件；如果要做成透光太阳能电池组件需要激光蚀刻将电池膜层全部去除掉，这样就增加了制造成本和制造工序，降低了生产效率，也造成了资源和成本的极大浪费；同时激光刻蚀的透光率也不高。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种CI GS透光太阳能电池组件制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1：制造CIGS太阳能电池芯片；
步骤S2：将步骤S1中制造的太阳能电池芯片切割成多个小的芯片模块；
步骤S3：对切割出的多个小的所述芯片模块进行电流-电压测试，筛选出合格的芯片模块；
步骤S4：将筛选出的合格芯片模块按照预定的透光率进行拼接及层压封装处理，形成所述CIGS透光太阳能电池组件。
进一步地，步骤S1包括：
步骤S1-1，清洗基材，所述基材具有相对的第一面和第二面；
步骤S1-2，在所述基材的第一面形成第一金属Mo膜层；
步骤S1-3，在所述基材的第二面形成金属Cr膜层，在所述金属Cr膜层上形成第二金属Mo膜层；
步骤S1-4，在所述第二金属Mo膜层上形成CIGS膜层；
步骤S1-5，在所述CIGS膜层上形成CdS膜层；
步骤S1-6，在所述CdS膜层上形成i-ZnO膜层；
步骤S1-7，在所述i-ZnO膜层上形成ITO膜层。
进一步地，所述步骤S1-1中的基材为柔性衬底或玻璃衬底。
进一步地，步骤S1-2包括，将基材放入第一物理气相沉积设备中，通过物理气相沉积工艺在所述基材的第一面沉积第一金属Mo膜层；
步骤S1-3包括，在第一物理气相沉积设备中将基材翻面，通过物理气相沉气工艺在所述第二面沉积金属Cr膜层；在所述金属Cr膜层上通过物理气相沉积形成第二金属Mo膜层；
步骤S1-4包括，将步骤S1-3中的基材放入CIGS蒸发设备中，在所述第二金属Mo膜层上沉积CIGS膜层；
步骤S1-5包括，将步骤S1-4中的基材放入化学溶液沉积设备中，在所述CIGS膜层上形成CdS膜层；
步骤S1-6包括，将步骤S1-5中的基材放入第二物理气相沉积设备中，通过物理气相沉积工艺在所述CdS膜层上沉积所述i-ZnO膜层；
步骤S1-7包括，将步骤S1-6中的基材放入所述第三物理气相沉积设备中，通过物理气相沉积工艺在所述i-ZnO膜层形成所述ITO膜层。
进一步地，步骤S4包括：
步骤S4-1，将第一阻水膜平铺到工作台上；
步骤S4-2，在所述第一阻水膜上铺设第一粘结层；
步骤S4-3，将多个所述芯片模块摆放在所述第一粘结层上；
步骤S4-4，将多个所述芯片模块进行焊接处理，使多个所述芯片模块连接；
步骤S4-5，在多个所述芯片模块的上侧覆盖第二粘结层；
步骤S4-6，在所述第二粘结层的上侧覆盖第二阻水膜，形成多层材料组件；
步骤S4-7，将所述多层材料组件放入层压机内，进行层压处理。
进一步地，所述CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，还包括：
步骤S5：将CIGS透光太阳能电池组件与接线盒连接。
进一步地，所述CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，还包括步骤：
步骤S6；对焊接接线盒后的所述CIGS透光太阳能电池组件进行性能测试。
进一步地，步骤S6包括：
S6-1，对焊接接线盒的所述CIGS透光太阳能电池组件进行高电压湿漏电测试；
S6-2，对焊接接线盒的所述CIGS透光太阳能电池组件进行IV测试。
进一步地，所述CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，还包括：
步骤S7；对接线盒进行灌胶处理，并对灌胶处理后的所述CIGS透光太阳能电池组件进行贴标处理和包装处理。
本发明还提供了一种CIGS透光太阳能电池组件，包括太阳能电池芯片和封装材料，所述太阳能电池芯片包括多个芯片模块，多个所述芯片模块按照预定的透光率相连并固定在所述封装材料内。
本发明的有益效果：本发明提供的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，将所述CIGS太阳能电池芯片切割成多个小的芯片模块，然后再将多个小的所述芯片模块根据透光率可以自由的摆放，并将多个所述小的所述芯片模块以拼接的方式连接在一起，通过芯片模块的尺寸、位置和空白面积比例调节透光率，具有更宽的透光率调整范围；太阳能电池芯片能够通过多个芯片模块的拼接形成不同的图案，通过拼接的形状和空白面积增加美观元素提供美观度；并且不需要增加二外的激光设备和额外的激光刻蚀工艺，所以工艺在原来产线基础上可以完成，降低了透光组件生产中的设备成本和厂务成本等。同时，减少了对CIGS电池芯片的浪费，进一步降低了透光组件的综合成本。采用磁制备工艺，既可以在玻璃为衬底上制备，又可以在柔性衬底上制备，能够在保证产出率的同时保证透光率需求。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺的流程图；
图2是本发明另一个实施例所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺的流程图；
图3是本发明又一个实施例所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺的流程图；
图4是本发明又一个实施例所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺的流程图；
图5是本发明又一个实施例所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺的流程图；
图6是本发明又一个实施例所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺的流程图；
图7是本发明又一个实施例所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺的流程图；
图8是本发明一个实施例所述的CIGS透光太阳能电池组件的结构示意图；
图9是本发明另一个实施例所述的CIGS透光太阳能电池组件的结构示意图。
其中图8和图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1、芯片模块。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明提供了一种CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1：制造CIGS太阳能电池芯片；
步骤S2：将步骤S1中制造的太阳能电池芯片切割成多个小的芯片模块；
步骤S3：对切割出的多个小的所述芯片模块进行电流-电压测试，筛选出合格的芯片模块；
步骤S4：将筛选出的合格芯片模块按照预定的透光率进行拼接及层压封装处理，形成所述CIGS透光太阳能电池组件。
本发明提供的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，将所述CI GS太阳能电池芯片切割成多个小的芯片模块，然后再将多个小的所述芯片模块根据透光率可以自由的摆放，并将多个所述小的所述芯片模块以拼接的方式连接在一起，通过芯片模块的尺寸、位置和空白面积比例调节透光率，具有更宽的透光率调整范围；太阳能电池芯片能够通过多个芯片模块的拼接形成不同的图案，通过拼接的形状和空白面积增加美观元素提供美观度；并且不需要增加二外的激光设备和额外的激光刻蚀工艺，所以工艺在原来产线基础上可以完成，降低了透光组件生产中的设备成本和厂务成本等同时，减少了对CI GS电池芯片的浪费，进一步降低了透光组件的综合成本。采用磁制备工艺，既可以在玻璃为衬底上制备，又可以在柔性衬底上制备，能够在保证产出率的同时保证透光率需求。
优选的，如图5所示，所述步骤S1制造CIGS太阳能电池芯片如下子步骤：
步骤S1-1，清洗基材，所述基材具有相对的第一面和第二面；
步骤S1-2，在所述基材的第一面形成第一金属Mo(钼)膜层；
步骤S1-3，在所述基材的第二面形成金属Cr(铬)膜层，在所述金属Cr膜层上形成第二金属Mo膜层；
步骤S1-4，在所述第二金属Mo膜层上形成CIGS(铜铟镓硒)膜层；
步骤S1-5，在所述CIGS膜层上形成CdS(硫化镉)膜层；
步骤S1-6，在所述CdS膜层上形成i-ZnO(本征氧化锌)膜层；
步骤S1-7，在所述i-ZnO膜层上形成ITO膜层(掺锡氧化铟)。
本申请中所述基材即可以为玻璃衬底，也可以为柔性衬底，如不锈钢卷等，这样与现有的CIGS透光太阳能电池组件相比，本申请提供的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺能够制备成柔性化的CIGS透光太阳能电池组件。
其中在本申请中所述第一金属Mo层为金属导电层后电极，所述金属Cr层和所述第二金属Mo层为防护层，所述CIGS膜层为吸收层，所述CdS膜层为缓冲层起到缓冲的作用，所述i-ZnO与所述CIGS之间构成PN结；所述ITO膜层为前电极。
优选地，在本申请中所述步骤S1-2包括，将基材放入第一物理气相沉积设备中，通过物理气相沉积工艺在所述基材的第一面沉积第一金属Mo膜层；步骤S1-3包括，在第一物理气相沉积设备中将基材翻面，通过物理气相积工艺在所述第二面沉积金属Cr膜层；在所述金属Cr膜层上通过物理气相沉积形成第二金属Mo膜层；步骤S1-4包括，将步骤S1-3中的基材放入CIGS蒸发设备中，在所述第二金属Mo膜层上沉积CIGS膜层；步骤S1-5包括，将步骤S1-4中的基材放入化学溶液沉积设备中，在所述CIGS膜层上形成CdS膜层；步骤S1-6包括，将步骤S1-5中的基材放入第二物理气相沉积设备中，通过物理气相沉积工艺在所述CdS膜层上沉积所述i-ZnO膜层；步骤S1-7包括，将步骤S1-6中的基材放入所述第三物理气相沉积设备中，通过物理气相沉积工艺在所述i-ZnO膜层形成所述ITO膜层。
需要说明的是，在本申请中上述膜层也可以采用其他制备工艺制成只要能够实现本申请中形成CIGS太阳能电池芯片的目的，就也能够实现本发明的设计思想，应属于本发明的保护范围。
如图6所示，步骤S4中的层压封装：将步骤S3筛选出合格所述芯片模块摆放在在封装材料内并连接在一起；并将封装材料和连接在一起的多个芯片模块层压封装，形成所述CIGS透光太阳能电池组件具体包括如下子步骤：步骤S4-1，将第一阻水膜平铺到工作台上；步骤S4-2，在所述第一阻水膜上铺设第一粘结层；步骤S4-3，将多个所述芯片模块摆放在所述第一粘结层上，在所述阻水膜上铺设第一粘结层，所述第一粘结层具有粘性，能够将芯片模块和所述初步粘接，这样能够避免层压过程中出现错位褶皱的问题，优选地，所述第一粘结层为第一POE胶膜；步骤S4-4，将多个所述芯片模块进行焊接处理，使多个所述芯片模块连接，其中多个所述芯片模块可以是相互依次串联后引出两根与正负极连接的引出线，也可以是并联串联混合连接或者依次并联的，多个所述芯片模块的连接方式可以根据具体的电压需求进行选择，步骤S4-5，在多个所述芯片模块的上侧覆盖第二粘结层；步骤S4-6，在所述第二粘结层的上侧覆盖第二阻水膜，形成多层材料组件；所述第二粘结层为第二POE胶膜；可选地，所述第一阻水膜和所述第二阻水膜均需要较高的透光率，透光率大于90％，所述第一阻水膜和所述第二阻水膜可以为PVC阻水膜；步骤S4-7，将所述多层材料组件放入层压机内，进行层压处理；然后清除组件周围的溢胶部分。
需要说明的是，芯片模块在第一粘结层上的位置是根据设计要求来的，主要是达到设计透光率的要求和美观图案的要求，同时所述芯片模块的行传可以根据需求，设置不同的尺寸和不同的形状如长方形、正方形圆形等，只要能够达到透光率的要求和美观图案的要求即可。其中在本申请中，可以在CIGS透光太阳能电池组件中非芯片的位置中加入装饰图案或装饰元素，以达到设计美观图案的要求；
在本申请中，所述第一阻水膜和所述第二阻水膜的尺寸决定了CIGS透光太阳能电池组件的尺寸，所述第一阻水膜和所述第二阻水膜的尺寸可以根据产品设计的需求进行任意裁切。本申请中，可以根据产品的需求可以设计成柔性或者非柔性组件，如果设计成非柔性组件，把封装材料中的阻水膜改成玻璃即可。
如图2所示，所述CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，还包括：步骤S5；将CIGS透光太阳能电池组件与接线盒连接。其中所述太阳能电池芯片中的多个芯片模块焊接后引出两条引出线，两条引出线分别与所述接线盒的正负极相连，进而形成所述CIGS透光太阳能电池组件。
如图3所示，所述CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，还包括步骤：将CIGS透光太阳能电池组件与接线盒连接。
进一步地，如图7所示，步骤S6所述对焊接接线盒后的所述CIGS透光太阳能电池组件进行性能测试，包括如下子步骤：
S6-1，对焊接接线盒的所述CIGS透光太阳能电池组件进行高电压湿漏电测试；
S6-2，对焊接接线盒的所述CIGS透光太阳能电池组件进行IV(电压电流测试)测试。
进一步地，如图4所示，所述CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，还包括：步骤S7：对接线盒进行灌胶处理，并对灌胶处理后的所述CIGS透光太阳能电池组件进行贴标处理和包装处理。
如图8和图9所示，本发明还提供了一种CIGS透光太阳能电池组件，包括太阳能电池芯片和封装材料，所述太阳能电池芯片包括多个芯片模块1，多个所述芯片模块1按照预定的透光率相连并固定在所述封装材料内。本发明提供的CIGS透光太阳能电池组件，其内部的太阳能电池芯片由多个芯片模块1构成，因此能够拼接成不同的形状图案(如图8和图9所示)，能够提高设备整体的美观度，可以自由设计阳能电池组件的尺寸；同时通过芯片模块1的尺寸、位置和空白面积比例调节透光率，具有更宽的透光率调整范围。
优选地，所述CIGS透光太阳能电池组件包括，由下至上因此敷设的第一阻水膜、第一POE胶膜、太阳能电池芯片、第二POE胶膜和第二阻水膜，所述第一阻水膜、第一POE胶膜、第二POE胶膜和第二阻水膜构成所述CIGS透光太阳能电池组件的封装材料，同时多个所述芯片模块1拼接构成所述太阳能电池模块与接线盒连接，进而构成整个CIGS透光太阳能电池组件。
综上所述，本发明提供的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，将所述CIGS太阳能电池芯片切割成多个小的芯片模块，然后再将多个小的所述芯片模块根据透光率可以自由的摆放，并将多个所述小的所述芯片模块以拼接的方式连接在一起，通过芯片模块的尺寸、位置和空白面积比例调节透光率，具有更宽的透光率调整范围；太阳能电池芯片能够通过多个芯片模块的拼接形成不同的图案，通过拼接的形状和空白面积增加美观元素提供美观度；并且不需要增加二外的激光设备和额外的激光刻蚀工艺，所以工艺在原来产线基础上可以完成，降低了透光组件生产中的设备成本和厂务成本等同时，减少了对CIGS电池芯片的浪费，进一步降低了透光组件的综合成本。采用磁制备工艺，既可以在玻璃为衬底上制备，又可以在柔性衬底上制备，能够在保证产出率的同时保证透光率需求。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：制造CIGS太阳能电池芯片；
步骤S2：将步骤S1中制造的太阳能电池芯片切割成多个小的芯片模块；
步骤S3：对切割出的多个小的所述芯片模块进行电流-电压测试，筛选出合格的芯片模块；
步骤S4：将筛选出的合格芯片模块按照预定的透光率进行拼接及层压封装处理，形成所述CIGS透光太阳能电池组件。
2.根据权利要求1所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，其特征在于：步骤S1包括：
步骤S1-1：清洗基材，所述基材具有相对的第一面和第二面；
步骤S1-2：在所述基材的第一面形成第一金属Mo膜层；
步骤S1-3：在所述基材的第二面形成金属Cr膜层，在所述金属Cr膜层上形成第二金属Mo膜层；
步骤S1-4：在所述第二金属Mo膜层上形成CIGS膜层；
步骤S1-5：在所述CIGS膜层上形成CdS膜层；
步骤S1-6：在所述CdS膜层上形成i-ZnO膜层；
步骤S1-7：在所述i-ZnO膜层上形成ITO膜层。
3.根据权利要求2所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，其特征在于：所述步骤S1-1中的基材为柔性衬底或玻璃衬底。
4.根据权利要求2所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，其特征在于：
步骤S1-2包括，将基材放入第一物理气相沉积设备中，通过物理气相沉积工艺在所述基材的第一面沉积第一金属Mo膜层；
步骤S1-3包括，在第一物理气相沉积设备中将基材翻面，通过物理气相沉积工艺在所述第二面沉积金属Cr膜层；在所述金属Cr膜层上通过物理气相沉积形成第二金属Mo膜层；
步骤S1-4包括，将步骤S1-3中的基材放入CIGS蒸发设备中，在所述第二金属Mo膜层上沉积CIGS膜层；
步骤S1-5包括，将步骤S1-4中的基材放入化学溶液沉积设备中，在所述CIGS膜层上形成CdS膜层；
步骤S1-6包括，将步骤S1-5中的基材放入第二物理气相沉积设备中，通过物理气相沉积工艺在所述CdS膜层上沉积所述i-ZnO膜层；
步骤S1-7包括，将步骤S1-6中的基材放入所述第三物理气相沉积设备中，通过物理气相沉积工艺在所述i-ZnO膜层形成所述ITO膜层。
5.根据权利要求1所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，其特征在于：步骤S4包括：
步骤S4-1，将第一阻水膜平铺到工作台上；
步骤S4-2，在所述第一阻水膜上铺设第一粘结层；
步骤S4-3，将多个所述芯片模块摆放在所述第一粘结层上；
步骤S4-4，将多个所述芯片模块进行焊接处理，使多个所述芯片模块连接；
步骤S4-5，在多个所述芯片模块的上侧覆盖第二粘结层；
步骤S4-6，在所述第二粘结层的上侧覆盖第二阻水膜，形成多层材料组件；
步骤S4-7，将所述多层材料组件放入层压机内，进行层压处理。
6.根据权利要求1所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，其特征在于：还包括：
步骤S5：将CIGS透光太阳能电池组件与接线盒连接。
7.根据权利要求6所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，其特征在于：还包括：
步骤S6：对焊接接线盒后的所述CIGS透光太阳能电池组件进行性能测试。
8.根据权利要求7所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，其特征在于：步骤S6包括：
步骤S6-1，对焊接接线盒的所述CIGS透光太阳能电池组件进行高电压湿漏电测试；
步骤S6-2，对焊接接线盒的所述CIGS透光太阳能电池组件进行电流-电压测试。
9.根据权利要求8所述的CIGS透光太阳能电池组件制备工艺，其特征在于：还包括：
步骤S7：对接线盒进行灌胶处理，并对灌胶处理后的所述CIGS透光太阳能电池组件进行贴标处理和包装处理。
10.一种CIGS透光太阳能电池组件，其特征在于：包括太阳能电池芯片和封装材料，所述太阳能电池芯片包括多个芯片模块，多个所述芯片模块按照预定的透光率相连并固定在所述封装材料内。
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