CN110635051B - 太阳能电池组件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池组件及其制作方法，各个电池单元通过第一切割槽对第一电极进行图形化，形成多个第一子电极，通过第二切割槽对叠层结构进行图形化，形成多个子叠层结构，通过第三切割槽对第二电极进行图形化，形成多个第二子电极，可以在透明基底上集成多个电互联的电池单元，形成大面积太阳能电池组件，降低了串联电阻以及电池短路的影响，提高了光电转换效率。电池单元可以在平面两个维度无限延伸排列，适合制作大面积太阳能电池组件。可以采用激光光刻达到电池单元电互联以及单片集成的目的，通过改变激光刻蚀工艺参数，得到不同尺寸的电池单元，可以最大限度的减小无效面积，最大程度的利用空间，达到提高转换效率的目的。

Description

太阳能电池组件及其制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体的说，涉及一种太阳能电池组件及其制作方法。
背景技术
近年来，由于能源危机以及使用传统能源引起的环境问题，人们迫切的需要寻找一种安全清洁的可再生能源。其中，太阳能因其具有清洁无害、取之不尽以及用之不竭的特点，成为当前绿色能源的代表，受到人们的广泛关注。
现在常规的太阳能电池一般为硅基太阳能电池，制作成本高，且制作工艺复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种太阳能电池组件及其制作方法，方案如下：
一种太阳能电池组件的制作方法，包括：
提供一透明基底，所述透明基底表面具有透明的第一电极；所述第一电极具有贯穿所述第一电极的第一切割槽，以形成多个第一子电极；
在所述第一电极上形成叠层结构，所述叠层结构包括依次形成的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层；所述叠层结构具有贯穿所述叠层结构且延伸至所述第一电极表面的第二切割槽，以形成多个子叠层结构；所述电子传输层填充所述第一切割槽；
在所述叠层结构上形成第二电极，所述第二电极填充所述第二切割槽；所述第二电极具有贯穿所述第二电极且延伸至所述第一电极表面的第三切割槽，将所述第二电极分割为多个第二子电极，以形成多个电互联的电池单元。
优选的，在上述制作方法中，所述透明基底为透明导电玻璃，所述第一子电极的形成方法包括：
通过激光切割设备将所述透明导电玻璃表面的透明导电薄膜进行局部刻蚀图案化处理，将其分割为多个所述第一子电极；
完成所述局部刻蚀图案化处理后，对所述透明导电玻璃依次进行清洗和干燥处理。
优选的，在上述制作方法中，所述电子传输层为硫化镉、二氧化钛以及二氧化锡中的一种单层薄膜或是多种不同薄膜的叠层。
优选的，在上述制作方法中，所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD层、P3HT层、或PEDOT:PSS层。
优选的，在上述制作方法中，所述第二电极为金、银、铝中的一种单层薄膜。
优选的，在上述制作方法中，所述硫硒化锑光吸收层的制作方法包括：
以0.08M的硫代硫酸钠、0.02M的酒石酸锑钾、0.004M的硒脲的混合溶液为水热沉积液，水热沉积温度为150℃，水热沉积时间为120min，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火处理的温度为350℃，退火时间为10min。
优选的，在上述制作方法中，所述硫硒化锑光吸收层的制作方法包括：
以硫化锑粉末作为硫源和锑源，以硒粉作为硒源，在沉积前将装置真空室的压强抽至5×10-4Pa以下；通过调节加热电流来控制沉积速度，沉积速度控制在2nm/s，硫硒化锑薄膜沉积的厚度为300nm，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火温度为350℃，退火时间为15min。
本发明还提供了一种太阳能电池组件，包括：
透明基底，所述透明基底表面具有透明的第一电极；所述第一电极具有贯穿所述第一电极的第一切割槽，以形成多个第一子电极；
设置在所述第一电极表面的叠层结构，所述叠层结构包括依次形成的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层；所述叠层结构具有贯穿所述叠层结构且延伸至所述第一电极表面的第二切割槽，以形成多个子叠层结构；所述电子传输层填充所述第一切割槽；
设置在所述叠层结构表面的第二电极，所述第二电极填充所述第二切割槽；所述第二电极具有贯穿所述第二电极且延伸至所述第一电极表面的第三切割槽，将所述第二电极分割为多个第二子电极，以形成多个电互联的电池单元。
优选的，在上述太阳能电池组件中，所述电子传输层为硫化镉、二氧化钛以及二氧化锡中的一种单层薄膜或是多种不同薄膜的叠层。
优选的，在上述太阳能电池组件中，所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD层、P3HT层、或PEDOT:PSS层；
所述第二电极为金、银、铝中的一种单层薄膜。
通过上述描述可知，本发明技术方案提供的太阳能电池组件及其制作方法中，各个电池单元通过第一切割槽对第一电极进行图形化，形成多个第一子电极，通过第二切割槽对叠层结构进行图形化，形成多个子叠层结构，通过第三切割槽对第二电极进行图形化，形成多个第二子电极，从而直接在透明基底上形成电互联的电池单元，可以在透明基底上集成多个电互联的电池单元，直接形成大面积太阳能电池组件，无需硅基太阳能电池需要通过焊线互联多个电池单体，降低了串联电阻以及电池短路的影响，提高了光电转换效率。而且电池单元采用硫硒化锑光吸收层，相对于硅基太阳能电池制作工艺简单，制作成本低，可以用于制作薄膜电池。理论上电池单元可以在平面两个维度无限延伸排列，适合制作大面积太阳能电池组件。进一步的可以选择特定的切割工艺，如采用激光光刻达到电池单元电互联以及单片集成的目的，同时通过改变激光刻蚀工艺参数，可以得到不同尺寸的电池单元，也可以最大限度的减小无效面积，最大程度的利用空间，达到提高转换效率的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1-图9为本发明实施例提供的一种太阳能电池组件的制作方法的工艺流程图；
图10为本发明实施例提供的一种制作方法的方法流程图；
图11为本发明实施例提供的一种太阳能电池组件的电子流向示意图；
图12为本发明实施例制作方法制作的太阳能电池组件的电流电压曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如背景技术所述，现有的常规太阳能电池一般为硅基太阳能电池，需要将硅料铸锭，切割后形成硅片，然后对硅片进行清洗制绒、PN结扩散、周边刻蚀、去磷硅玻璃、沉积减反膜、印刷电极、电极烧结以及后续产品检测等过程，形成合格的电池片，再通过互联封装保护形成太阳能电池组件，制作工艺复杂，成本高。而且，厚度较大，多个电池片电互联需要通过焊线电连接，电池间无效面积较大，串联电阻较大，容易发生短路故障，不利于太阳能电池组件的大面积设计。
硫硒化锑因其成本低、低毒性、元素存量丰富、稳定性高、吸收系数大(＞104cm-1)以及带隙可调(1.1-1.8eV)等优点，是非常有前景的太阳能电池光吸收层，可以用于制作薄膜太阳能电池。
硫硒化锑可以被认为是硒掺杂的硫化锑或硫掺杂的硒化锑，目前制备硫硒化锑光吸收层的方法很多，主要是磁控溅射、化学气相沉积、激光脉冲沉积、热蒸发等一类的真空方法，以及化学水浴沉积、水热/溶剂热沉积、旋涂前驱液等溶液法。
目前关于硫硒化锑太阳能电池的研究有很多，但大都是基于实验室规格的小面积尺寸，伴随着对该类材料的深入研究，不断改进优化以提升效率，最终必将面临产业化、商业化大面积的应用。
然而，制备大面积器件并非简单的将器件面积做大，因为面积的放大会带来逐渐增加的缺陷密度，而且受串联电阻的增加和电池短路的影响，单纯的增大电池面积只会损耗器件效率，并非是让器件贴近商业化的途径。本发明实施例提供了一种适宜的大面积功能层制备工艺，采用单片集成的技术可以在面积较大的基底上集成若干电池单元，降低串联电阻以及电池短路的影响，从而得到高效率的光伏器件，可以基于硫硒化锑材料为光吸收层制作单片集成的大面积太阳能电池组件，实现硫硒化锑太阳能电池组件的产业化以及商业化需求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1-图9，图1-图9为本发明实施例提供的一种太阳能电池组件的制作方法的工艺流程图，该制作方法包括：
步骤S11：如图1和图2所示，提供一透明基底11。
所述透明基底11表面具有透明的第一电极12；所述第一电极12具有贯穿所述第一电极12的第一切割槽P1，以形成多个第一子电极。所述透明基底为透明导电玻璃，透明导电玻璃具有玻璃基底以及位于玻璃基底表面的透明导电层，透明导电层可以为ITO或是FTO。
该步骤中，所述第一子电极的形成方法包括：通过激光切割设备将所述透明导电玻璃表面的透明导电薄膜进行局部刻蚀图案化处理，将其分割为多个所述第一子电极；完成所述局部刻蚀图案化处理后，对所述透明导电玻璃依次进行清洗和干燥处理。
该步骤中，首先，如图1所示，提供一表面具有第一电极12的透明基底11，然后，如图2所示，对所述第一电极12进行局部刻蚀图案化，在其表面形成第一切割槽P1。可以采用激光刻蚀设备对第一电极12进行激光刻蚀，以形成第一切割槽P1。激光切割完成后，进行清洗和干燥处理。
步骤S12：如图3-图6所示，在所述第一电极12上形成叠层结构。
所述叠层结构包括依次形成的电子传输层13、硫硒化锑光吸收层14以及空穴传输层15；所述叠层结构具有贯穿所述叠层结构且延伸至所述第一电极12表面的第二切割槽P2，以形成多个子叠层结构；所述电子传输层13填充所述第一切割槽P1。
所述电子传输层13为硫化镉、二氧化钛以及二氧化锡中的一种单层薄膜或是多种不同薄膜的叠层，即所述电子传输层13可以为单层薄膜，单层薄膜的材料为硫化镉、二氧化钛以及二氧化锡中的任一种，也可以为多层薄膜叠层，多层薄膜叠层结构中，多层薄膜叠层中，各层薄膜的材料可以为硫化镉、二氧化钛以及二氧化锡中的任一种，相邻两层薄膜材料不同。
可以基于需求选择设定沉积方法形成所述硫硒化锑光吸收层14，所述沉积方法可以为水浴沉积、溶液涂布、水热沉积、热蒸发、磁控溅射和激光脉冲沉积中的任一种。
所述空穴传输层15为Spiro-OMeTAD层、P3HT层、或PEDOT:PSS层。可以基于需求选择设定沉积方法形成所述空穴传输层15，所述沉积方法可以为旋涂、喷涂或者刮涂。
该步骤中，首先，如图3所示，在所述第一电极12表面形成电子传输层13。然后，如图4所示，在所述电子传输层13表面形成硫硒化锑光吸收层14。再如图5所示，在所述硫硒化锑光吸收层14表面形成空穴传输层15。最后，如图6所示，在所述空穴传输层15表面形成第二切割槽P2。同样，可以采用激光刻蚀设备对所述叠层结构进行激光刻蚀，以形成第二切割槽P2。
步骤S13：如图7和图8所示，在所述叠层结构上形成第二电极16，所述第二电极16填充所述第二切割槽P2；所述第二电极16具有贯穿所述第二电极16且延伸至所述第一电极12表面的第三切割槽P3，将所述第二电极16分割为多个第二子电极，以形成多个电互联的电池单元。
其中，所述第二电极16为金、银、铝中的一种单层薄膜，也就是说，所述第二电极16可以为单层薄膜该单层薄膜为金、银和铝中的任一种。可以基于需求选择设定沉积方法形成第二电极16，所述沉积方法可以为真空热蒸发、磁控溅射以及脉冲激光沉积中的任一种。
该步骤中，首先，如图7所示，在所述叠层结构表面形成第二电极16，然后，如图8所示，在所述第二电极16表面形成所述第三切割槽P3，同样，可以采用激光刻蚀设备对所述第二电极16进行激光刻蚀，以形成第三切割槽P3。
可选的，如图8所示，所述制作方法还包括：在所述第三切割槽P3内填充绝缘介质。
本发明实施例中，第一切割槽P1、第二切割槽P2和第三切割槽P3均可以通过激光切割方式形成，可以采用不同功率的激光对不同功能层进行选择性去除，以满足结构化电连接的需求，三次激光切割过程中在单个电池单元中相邻切割线的距离相同，每次切割相邻两道切割线距离可以为0.3-3cm。
本发明实施例所述制作方法创新型的采用硫硒化锑材料作为光吸收层的大面积太阳能电池，可以用于制备大面积太阳能电池，现有技术中并未具有采用硫硒化锑材料作为光吸收层太阳能电池制作方法。各个电池单元通过第一切割槽对第一电极进行图形化，形成多个第一子电极，通过第二切割槽对叠层结构进行图形化，形成多个子叠层结构，通过第三切割槽对第二电极进行图形化，形成多个第二电极，从而直接在透明基底上形成电互联的电池单元，可以在透明基底上集成多个电互联的电池单元，直接形成大面积太阳能电池组件，无需硅基太阳能电池需要通过焊线互联多个电池单体，降低了串联电阻以及电池短路的影响，提高了光电转换效率。而且电池单元采用硫硒化锑光吸收层，相对于硅基太阳能电池制作工艺简单，制作成本低，而且厚度小，可以用于制作薄膜电池。理论上电池单元可以在平面两个维度无限延伸排列，适合制作大面积太阳能电池组件。进一步的可以选择特定的切割工艺，如采用激光光刻达到电池单元电互联以及单片集成的目的，同时通过改变激光刻蚀工艺参数，可以得到不同尺寸的电池单元，也可以最大限度的减小无效面积，最大程度的利用空间，达到提高转换效率的目的。
本发明实施例所述制作方法的工艺流程可以如图10所示，图10为本发明实施例提供的一种制作方法的方法流程图，首先，通过激光刻蚀透明导电玻璃，形成第一切割槽，以形成图形化的第一电极，导电玻璃完成激光刻蚀后，清洗导电玻璃，完成清洗后进行干燥，干燥后在导电玻璃表面沉积电子传输层(ETL)，在电子传输层表面沉积硫硒化锑光吸收层，在硫硒化锑光吸收层表面沉积空穴传输层(HTL)，激光刻蚀去除导电玻璃表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层，形成第二切割槽，在空穴传输层表面沉积金属电极，对金属电极进行激光刻蚀，形成第三切割槽，以形成图形化的第二电极，最终形成完整的太阳能电池组件。
如图11所示，图11为本发明实施例提供的一种太阳能电池组件的电子流向示意图，由于具有特定的第一切割槽P1、第二切割槽P2以及第三切割槽P3，可以使得多个电池单元依次串联。可以基于需求设置各个电池单元的布局方式以及电池单元的数量，多个电池单元不局限于在直线方向上串联，可以在平面阵列中依次串联。所述太阳能电池组件中，光从透明基底11入射，将光能转换为电能，电子流动方向如图11中箭头所示。
位于端部的一个电池单元的第一子电极具有露出叠层结构的外接部分21，该外接部分21表面具有与第二电极16同层制备的接触端22，用于连接外部电路。第一电极12为透明电极，其需要采用透明导电薄膜，第二电极16作为背电极，无需透明需求，可以采用电阻较小的金属层制备，在制备第二电极16的同时在外接部分21表面形成接触端22，可以便于和外部电路连接，降低接触电阻。
参考图12，图12为本发明实施例制作方法制作的太阳能电池组件的电流电压曲线图，横轴为电压，单位为V，纵轴为电流，单位为A，该方式中太阳能电池组件具有12个串联的电池单元，电池单元集成的获取区域面积为15.12cm2，开路电压Voc＝7.67V，短路电流Isc＝23.75mA，填充因子FF＝53.26％，效率η＝6.41％。
本发明实施例所述制作方法制备的太阳能电池组件的性能与实验室规格的小尺寸硫硒化锑太阳能电池的性能参数对比如下表1所示。
表1
Voc/V Isc/mA Jsc/mA.cm<sup>-2</sup> FF η/％ ActiveArea
0.61 1.84 20.46 60.26 7.55 0.09cm<sup>2</sup>
7.67 23.75 1.57 53.26 6.42 15.12cm<sup>2</sup>
由表1可见，本发明实施例所述制作方法制作的大面积太阳能电池组件具有好的电性能参数。
所述硫硒化锑光吸收层的制作方法包括：以0.08M的硫代硫酸钠、0.02M的酒石酸锑钾、0.004M的硒脲的混合溶液为水热沉积液，水热沉积温度为150℃，水热沉积时间为120min，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火处理的温度为350℃，退火时间为10min。
其他方式中，所述硫硒化锑光吸收层的制作方法包括：以硫化锑粉末作为硫源和锑源，以硒粉作为硒源，在沉积前将装置真空室的压强抽至5×10-4Pa以下；通过调节加热电流来控制沉积速度，沉积速度控制在2nm/s，硫硒化锑薄膜沉积的厚度为300nm，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火温度为350℃，退火时间为15min。
下面结合具体的工艺参数，对本发明实施例所述制作方法进行进一步的说明。
实施例1：制备基于硫硒化锑材料光吸收层的单片集成大面积太阳能电池组件。
(1)以FTO透明导电玻璃为基底，利用激光切割设备进行第一次刻蚀，对其进行局部刻蚀图案化，去除导电层，把FTO划分为第一切割槽P1的线间距为6mm、线宽为120μm的面积相等的独立区域，以满足结构化连接的需求，得到的图案化后的透明导电电极结构如图2所示。
(2)将刻蚀后的FTO导电玻璃经玻璃清洗剂、丙酮、异丙醇超声清洗干净，氮气吹干，氧等离子清洗处理15min。
(3)在洁净的刻蚀后的FTO导电基底上通过化学水浴沉积法沉积一层CdS电子传输层薄膜，然后在空气氛围下退火，退火处理的温度为400℃，退火时间为10min。
(4)在沉积完电子传输层CdS后的薄膜上利用水热法沉积硫硒化锑薄膜光吸收层：以0.08M的硫代硫酸钠、0.02M的酒石酸锑钾、0.004M的硒脲的混合溶液为水热沉积液，水热沉积温度为150℃，水热沉积时间为120min，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火处理的温度为350℃，退火时间为10min。
(5)在得到的硫硒化锑薄膜上利用溶液旋涂法制备Spiro-OMeTAD空穴传输层，转速为4000转/min，30s。
(6)利用激光进行第二次刻蚀，通过调整激光功率，对FTO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层进行选择性去除而不损坏FTO基底，第二切割槽P2的线间距与第一切割槽P1的线间距相同，均为6mm，第二切割槽P2的线宽为240μm，第二切割槽P2与第一切割槽P1之间的安全距离为1mm，得到准电池结构图如图7所示。
(7)背电极选用金，通过真空热蒸发方法得到厚度为70nm的金电极。
(8)最后利用激光进行第三次刻蚀，通过调整激光功率，对FTO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层和金电极进行选择性去除而不损坏FTO基底，第三切割槽P3的线间距与第一切割槽P1和第二切割槽P2的线间距相同，均为6mm，第三切割槽P3的线宽为120μm，第二切割槽P2和第三切割槽P3之间的安全距离为1mm，得到大面积单片集成硫硒化锑太阳能电池结构如图9所示。
实施例2：基于不同面积硫硒化锑太阳能电池单体单片集成的大面积硫硒化锑太阳能电池。
(1)以FTO透明导电玻璃为基底，利用激光切割设备进行第一次刻蚀，对其进行局部刻蚀图案化，去除导电层，把FTO划分为第一切割槽P1的线间距为15mm、线宽为120μm的面积相等的独立区域，以满足结构化连接的需求，得到的图案化后的透明导电电极。
(2)将刻蚀后的FTO导电玻璃经玻璃清洗剂、丙酮、异丙醇超声清洗干净，氮气吹干，氧等离子清洗处理15min。
(3)在洁净的刻蚀后的FTO导电基底上通过化学水浴沉积法沉积一层CdS电子传输层薄膜，然后在空气氛围下退火，退火处理的温度为400℃，退火时间为10min。
(4)在沉积完电子传输层CdS后的薄膜上利用水热法沉积硫硒化锑薄膜光吸收层：以0.08M的硫代硫酸钠、0.02M的酒石酸锑钾、0.004M的硒脲的混合溶液为水热沉积液，水热沉积温度为150℃，水热沉积时间为120min，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火处理的温度为350℃，退火时间为10min。
(5)在得到的硫硒化锑薄膜上利用溶液旋涂法制备Spiro-OMeTAD空穴传输层，转速为4000转/min，30s。
(6)利用激光进行第二次刻蚀，通过调整激光功率，对FTO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层进行选择性去除而不损坏FTO基底，第二切割槽P2的线间距与第一切割槽P1的线间距相同，均为15mm，第二切割槽P2的线宽为240μm，第二切割槽P2与第一切割槽P1之间的安全距离为1mm。
(7)背电极选用金，通过真空热蒸发方法得到厚度为70nm的金电极。
(8)最后利用激光进行第三次刻蚀，通过调整激光功率，对FTO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层和金电极进行选择性去除而不损坏FTO基底，第三切割槽P3的线间距与第一切割槽P1和第二切割槽P2的线间距相同为15mm，第三切割槽P3的线宽为120μm，第二切割槽P2和第三切割槽P3之间的安全距离为1mm，得到大面积单片集成硫硒化锑太阳能电池。
实施例3：基于不同硫硒化锑光吸收层制备工艺的单片集成大面积硫硒化锑太阳能电池。
(1)以FTO透明导电玻璃为基底，利用激光切割设备进行第一次刻蚀，对其进行局部刻蚀图案化，去除导电层，把FTO划分为第一切割槽P1的线间距为6mm、线宽为120μm的面积相等的独立区域，以满足结构化连接的需求，得到的图案化后的透明导电电极。
(2)将刻蚀后的FTO导电玻璃经玻璃清洗剂、丙酮、异丙醇超声清洗干净，氮气吹干，氧等离子清洗处理15min。
(3)在洁净的刻蚀后的FTO导电基底上通过化学水浴沉积法沉积一层CdS电子传输层薄膜，然后在空气氛围下退火，退火处理的温度为400℃，退火时间为10min。
(4)在沉积完电子传输层CdS电子传输层的薄膜上利用双源共蒸法制备硫硒化锑光吸收层。硫化锑粉末作为硫源和锑源，硒粉作为硒源。在沉积前将装置真空室的压强抽至5×10-4Pa以下；通过调节加热电流来控制样品沉积速度，沉积速度控制在2nm/s，硫硒化锑薄膜沉积的厚度为300nm(通过振晶片控制)。得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火温度为350℃，退火时间为15min。
(5)在得到的硫硒化锑薄膜上利用溶液旋涂法制备Spiro-OMeTAD空穴传输层，转速为4000转/min，时间为30s。
(6)利用激光进行第二次刻蚀，通过调整激光功率，对FTO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层进行选择性去除而不损坏FTO基底，第二切割槽P2的线间距与第一切割槽P1的线间距相同，均为6mm，第二切割槽P2的线宽为240μm，第二切割槽P2与第一切割槽P1之间的安全距离为1mm。
(7)背电极选用金，通过真空热蒸发方法得到厚度为70nm的金电极。
(8)最后利用激光进行第三次刻蚀，通过调整激光功率，对FTO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层和金电极进行选择性去除而不损坏FTO基底，第三切割槽P3的线间距与第一切割槽P1和第二切割槽P2的线间距相同，均为6mm，第三切割槽P3的线宽为120μm，第二切割槽P2和第三切割槽P3之间的安全距离为1mm，得到大面积单片集成硫硒化锑太阳能电池。
实施例4：基于不同电子传输层与空穴传输层制备工艺的单片集成大面积硫硒化锑太阳能电池。
(1)以FTO透明导电玻璃为基底，利用激光切割设备进行第一次刻蚀，对其进行局部刻蚀图案化，去除导电层，把FTO划分为第一切割槽P1的线间距为6mm、线宽为120μm的面积相等的独立区域，以满足结构化连接的需求，得到的图案化后的透明导电电极。
(2)将刻蚀后的FTO导电玻璃经玻璃清洗剂、丙酮、异丙醇超声清洗干净，氮气吹干，氧等离子清洗处理15min。
(3)在洁净的刻蚀后的FTO导电基底上通过旋涂TiO2溶胶-凝胶前驱液之后在空气下退火，退火处理的温度为550℃，退火时间为30min。
(4)在沉积完电子传输层TiO2电子传输层的薄膜上利用双源共蒸法制备硫硒化锑光吸收层。硫化锑粉末作为硫源和锑源，硒粉作为硒源。在沉积前将装置真空室的压强抽至5×10-4Pa以下；通过调节加热电流来控制样品沉积速度，沉积速度控制在2nm/s，硫硒化锑薄膜沉积的厚度为300nm(通过振晶片控制)。得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火温度为350℃，退火时间为15min。
(5)在得到的硫硒化锑薄膜上利用刮刀法制备P3HT空穴传输层，刀片移动速度为3mm/s，刀基距为150μm。
(6)利用激光进行第二次刻蚀，通过调整激光功率，对FTO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层进行选择性去除而不损坏FTO基底，第二切割槽P2的线间距与第一切割槽P1的线间距相同，均为6mm，第二切割槽P2的线宽为240μm，第二切割槽P2与第一切割槽P1之间的安全距离为1mm。
(7)背电极选用金，利用磁控溅射方法制备金电极，得到厚度为70nm的金电极。
(8)最后利用激光进行第三次刻蚀，通过调整激光功率，对FTO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层和金电极进行选择性去除而不损坏FTO基底，第三切割槽P3线间距与第一切割槽P1和第二切割槽P2的线间距相同，均为6mm，第三切割槽P3的线宽为120μm，第二切割槽P2和第三切割槽P3之间的安全距离为1mm，得到大面积单片集成硫硒化锑太阳能电池。
实施例5：基于不同导电基底与背电极制备工艺的单片集成大面积硫硒化锑太阳能电池。
(1)以ITO透明导电玻璃为基底，利用激光切割设备进行第一次刻蚀，对其进行局部刻蚀图案化，去除导电层，把ITO划分为第一切割槽P1的线间距为6mm、线宽为120μm的面积相等的独立区域，以满足结构化连接的需求，得到的图案化后的透明导电电极。
(2)将刻蚀后的ITO导电玻璃经玻璃清洗剂、丙酮、异丙醇超声清洗干净，氮气吹干，氧等离子清洗处理15min。
(3)在洁净的刻蚀后的ITO导电基底上通过化学水浴沉积法沉积一层CdS电子传输层薄膜之后在空气氛围下退火，退火处理温度为400℃，退火时间为10min。
(4)在沉积完电子传输层CdS后的薄膜上利用水热法沉积硫硒化锑薄膜光吸收层：以0.08M的硫代硫酸钠、0.02M的酒石酸锑钾、0.004M的硒脲的混合溶液为水热沉积液，水热沉积温度为150℃，水热沉积时间为120min，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火处理的温度为350℃，退火时间为10min。
(5)在得到的硫硒化锑薄膜上利用刮刀法制备Spiro-OMeTAD空穴传输层，刀片移动速度为3mm/s，刀基距为150μm。
(6)利用激光进行第二次刻蚀，通过调整激光功率，对ITO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层进行选择性去除而不损坏ITO基底，第二切割槽P2的线间距与第一切割槽P1的线间距相同，均为6mm，第二切割槽P2的线宽为240μm，第二切割槽P2与第一切割槽P1之间的安全距离为1mm。
(7)背电极选用银，通过真空热蒸发方法得到厚度为70nm的银电极。
(8)最后利用激光进行第三次刻蚀，通过调整激光功率，对ITO表面的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层和银电极进行选择性去除而不损坏ITO基底，第三切割槽P3的线间距与第一切割槽P1和第二切割槽P2的线间距相同，均为6mm，第三切割槽P3的线宽为120μm，第二切割槽P2和第三切割槽P3之间的安全距离为1mm，得到大面积单片集成硫硒化锑太阳能电池。
本发明提供了硫硒化锑材料作为太阳能电池光吸收层以及基于该材料制备大面积太阳能电池组件的制作方法，通过若干相互分隔的硫硒化锑电池单元以及将各个分隔的电池单元连接起来的结构化区域，达到单片集成的目的，实现大面积单片集成太阳能电池。
本发明提供的硫硒化锑太阳能电池组件中，各个电池单元包括透第一子电极、电子传输层、硫硒化锑光吸收层、空穴传输层以及第二子电极，通过激光刻蚀达到结构互连的目的，进而实现单片集成以实现大面积硫硒化锑太阳能电池。
基于上述制作方法实施例，本发明另一实施例还提供了一种太阳能电池组件，该太阳能电池组件采用上述实施例所述制作方法制作，其结构可以如图9所示，包括：
透明基底11，所述透明基底11表面具有透明的第一电极12；所述第一电极12具有贯穿所述第一电极12的第一切割槽P1，以形成多个第一子电极；
设置在所述第一电极12表面的叠层结构，所述叠层结构包括依次形成的电子传输层13、硫硒化锑光吸收层14以及空穴传输层15；所述叠层结构具有贯穿所述叠层结构且延伸至所述第一电极12表面的第二切割槽P2，以形成多个子叠层结构；所述电子传输层13填充所述第一切割槽P1；
设置在所述叠层结构表面的第二电极16，所述第二电极16填充所述第二切割槽P2；所述第二电极16具有贯穿所述第二电极16且延伸至所述第一电极12表面的第三切割槽P3，以形成多个电互联的电池单元。
可选的，所述电子传输层13为硫化镉、二氧化钛以及二氧化锡中的一种单层薄膜或是多种不同薄膜的叠层。所述空穴传输层15为Spiro-OMeTAD层、P3HT层、或PEDOT:PSS层。所述第二电极16为金、银、铝中的一种单层薄膜。
本发明实施例所述太阳能电池采用上述实施例所述制作方法制作，各个电池单元通过第一切割槽对第一电极进行图形化，形成多个第一子电极，通过第二切割槽对叠层结构进行图形化，形成多个子叠层结构，通过第三切割槽对第二电极进行图形化，形成多个第二电极，从而直接在透明基底上形成电互联的电池单元，可以在透明基底上集成多个电互联的电池单元，直接形成大面积太阳能电池组件，无需硅基太阳能电池需要通过焊线互联多个电池单体，降低了串联电阻以及电池短路的影响，提高了光电转换效率。而且电池单元采用硫硒化锑光吸收层，相对于硅基太阳能电池制作工艺简单，制作成本低，可以用于制作薄膜电池。理论上电池单元可以在平面两个维度无限延伸排列，适合制作大面积太阳能电池组件。进一步的可以选择特定的切割工艺，如采用激光光刻达到电池单元电互联以及单片集成的目的，同时通过改变激光刻蚀工艺参数，可以得到不同尺寸的电池单元，也可以最大限度的减小无效面积，最大程度的利用空间，达到提高转换效率的目的。
本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种太阳能电池组件的制作方法，其特征在于，包括：
提供一透明基底，所述透明基底表面具有透明的第一电极；所述第一电极具有贯穿所述第一电极的第一切割槽，以形成多个第一子电极；
在所述第一电极上形成叠层结构，所述叠层结构包括依次形成的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层；所述叠层结构具有贯穿所述叠层结构且延伸至所述第一电极表面的第二切割槽，以形成多个子叠层结构；所述电子传输层填充所述第一切割槽；
在所述叠层结构上形成第二电极，所述第二电极填充所述第二切割槽；所述第二电极具有贯穿所述第二电极且延伸至所述第一电极表面的第三切割槽，将所述第二电极分割为多个第二子电极，以形成多个电互联的电池单元；所述第一切割槽、所述第二切割槽和所述第三切割槽依次排布；
所述硫硒化锑光吸收层的制作方法包括：以0.08M的硫代硫酸钠、0.02M的酒石酸锑钾、0.004M的硒脲的混合溶液为水热沉积液，水热沉积温度为150℃，水热沉积时间为120min，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火处理的温度为350℃，退火时间为10min。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述透明基底为透明导电玻璃，所述第一子电极的形成方法包括：
通过激光切割设备将所述透明导电玻璃表面的透明导电薄膜进行局部刻蚀图案化处理，将其分割为多个所述第一子电极；
完成所述局部刻蚀图案化处理后，对所述透明导电玻璃依次进行清洗和干燥处理。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述电子传输层为硫化镉、二氧化钛以及二氧化锡中的一种单层薄膜或是多种不同薄膜的叠层。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD层、P3HT层、或PEDOT:PSS层。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第二电极为金、银、铝中的一种单层薄膜。
6.一种如权利要求1-5任一项所述制作方法制作的太阳能电池组件，其特征在于，包括：
透明基底，所述透明基底表面具有透明的第一电极；所述第一电极具有贯穿所述第一电极的第一切割槽，以形成多个第一子电极；
设置在所述第一电极表面的叠层结构，所述叠层结构包括依次形成的电子传输层、硫硒化锑光吸收层以及空穴传输层；所述叠层结构具有贯穿所述叠层结构且延伸至所述第一电极表面的第二切割槽，以形成多个子叠层结构；所述电子传输层填充所述第一切割槽；
设置在所述叠层结构表面的第二电极，所述第二电极填充所述第二切割槽；所述第二电极具有贯穿所述第二电极且延伸至所述第一电极表面的第三切割槽，将所述第二电极分割为多个第二子电极，以形成多个电互联的电池单元。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD层、P3HT层、或PEDOT:PSS层；
所述第二电极为金、银、铝中的一种单层薄膜。
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