CN111370502A - 太阳能电池模组及其制备方法和刻划设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池模组及其制备方法和刻划设备。一种太阳能电池模组，至少包括第一发电单元和第二发电单元，光吸收层上开设有沟槽，第一电极图形与第二电极图形的接触面积大于沟槽在衬底基板上正投影的面积，其中，电接触的第一电极图形和第二电极图形中的一个为第一发电单元的前电极，另一个第二发电单元的背电极。本发明实施例通过使第一电极图形和第二电极图形的接触面积大于第二电极图形经由的沟槽的截面积，能够实现在各沟槽在衬底基板上的正投影的面积一定的情况下，增加第一电极图形和第二电极图形的接触面积，有利于提高太阳能电池的发电效率。

Description

太阳能电池模组及其制备方法和刻划设备
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种太阳能电池模组及其制备方法和刻划设备。
背景技术
太阳能电池模组通常包括多个串联设置的发电单元，相邻两个太阳能电池的电极之间通过贯穿其中一个太阳能电池的光吸收层的沟槽相连。如果各沟槽在衬底基板上的正投影的面积过大，则会占用较多的光吸收层的面积，对发电效率造成影响，而如果各沟槽在衬底基板上的正投影的面积过小，则由该沟槽相接触的两个电极之间的接触面积可能过小，会导致两个太阳能电池之间的连接电阻增加，也会影响太阳能电池的发电效率。
发明内容
本发明实施例提供一种太阳能电池模组及其制备方法和刻划设备，以解决的相串联的两个发电单元之间可能因连接电阻较大或占用光吸收层面积较大而影响发电效率的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种太阳能电池模组，至少包括第一发电单元和第二发电单元，且所述第一发电单元和所述第二发电单元串联设置，所述太阳能电池模组至少包括衬底基板、位于所述衬底基板上的第一电极层、位于所述第一电极层上的光吸收层和位于所述光吸收层上的第二电极层，所述第一电极层包括多个互相绝缘的第一电极图形，所述第二电极层包括多个互相绝缘的第二电极图形；
所述光吸收层上开设有贯穿所述光吸收层的沟槽，一个第二电极图形由所述沟槽延伸至所述第一电极层并与一个第一电极图形电接触，所述第一电极图形与所述第二电极图形的接触面积大于所述沟槽在所述衬底基板上的正投影的面积，其中，电接触的所述第一电极图形和第二电极图形中的一个为第一发电单元的前电极，另一个第二发电单元的背电极。
可选的，所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域的至少一部分为凹凸不平的表面。
可选的，所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域开设有多个沿该所述沟槽的长度方向的凹槽。
可选的，所述第一电极层靠近所述光吸收层的表面，在垂直于所述衬底基板且垂直于所述沟槽的长度方向的截面形状呈波浪形或锯齿形。
第二方面，本发明实施例还提供了一种太阳能电池模组的制备方法，用于制备以上任一项所述的所述太阳能电池模组，所述太阳能电池模组的制备方法包括：
在衬底基板上形成第一电极层，并在所述第一电极层上形成光吸收层；
在所述光吸收层上开设沟槽，所述沟槽贯穿所述光吸收层；
对所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域进行加工，使所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域的至少一部分形成凹凸不平的表面；
在所述光吸收层远离所述衬底基板的一侧形成第二电极层，其中，所述第二电极层的一部分位于所述沟槽内，且和所述第一电极层电接触。
可选的，所述对所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域进行加工，包括：
在所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域开设多个沿该所述沟槽长度方向的凹槽。
第三方面，本发明实施例还提供了一种太阳能电池模组的刻划设备，用于进行太阳能电池的P2刻划，以形成以上任一项所述的太阳能电池模组的P2沟槽；
所述太阳能电池模组的刻划设备包括第一刻划组件和第二刻划组件，所述第一刻划组件包括第一刻针，所述第一刻针用于在所述光吸收层上刻划形成贯穿所述光吸收层的所述沟槽，所述第二刻划组件用于刻划所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域，以使所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域的至少一部分形成凹凸不平的表面。
可选的，所述第二刻划组件包括第二刻针，所述第二刻针的针头上开设有多个凸起结构。
可选的，多个所述凸起结构并列设置，且各所述凸起结构的方向均沿所述第二刻针的刻划方向设置。
可选的，所述第二刻划组件为激光刻划组件。
本发明实施例通过使第一电极图形和第二电极图形的接触面积大于第二电极图形经由的沟槽的截面积，能够实现在各沟槽在衬底基板上的正投影的面积一定的情况下，增加第一电极图形和第二电极图形的接触面积，即避免了沟槽宽度过大而使光吸收层的范围减小，导致光吸收率降低，也能够增加第一电极图形和第二电极图形的接触面积，从而使第一电极图形和第二电极图形之间的电阻降低，有利于提高太阳能电池的发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的太阳能电池模组的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的太阳能电池模组的制备方法的流程图；
图3是本发明一实施例中第二刻针的结构示意图。
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。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取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种太阳能电池模组。
太阳能电池模组通常包括多个发电单元，且多个发电单元之间相串联。
如图1所示，太阳能电池模组至少包括衬底基板100、位于衬底基板100上的第一电极层110、位于第一电极层110上的光吸收层120和位于光吸收层120上的第二电极层130。应当理解的是，太阳能电池模组还可能包括缓冲层140、窗口层150等其他功能膜层，但这些膜层与本实施例的改进点相关性较小，因此本实施例中不作进一步限定和描述。
第一电极层110包括多个互相绝缘的第一电极图形，第二电极层包括多个互相绝缘的第二电极图形。
如图1所示，生产过程中，通常先在衬底基板100上形成第一电极层110，然后将第一电极层110通过各种加工工艺，例如激光切割或刻蚀等，分割成多个互相绝缘的第一电极图形。其中，每一个第一电极图形作为一个发电单元的第一电极，将第一电极层110分割为多个互相绝缘的第一电极图形的过程通常称作P1刻划(Patterning 1，第一次图形化加工)，相邻两个第一电极图形之间的间隔通常称作P1沟槽。
每一发电单元需要包括一光吸收单元，不同发电单元的光吸收单元之间也需要相互绝缘，所以需要在形成光吸收层120之后，在光吸收层120上开设沟槽120A，以将光吸收层120分割为与每一发电单元相对应的多个相互独立的光吸收单元，这一步骤通常称作P2刻划(Patterning 2，第一次图形化加工)，相邻两个光吸收单元之间的间隔通常称作P2沟槽。
进一步的，在光吸收层120上形成第二电极层130，并将第二电极层130分割为多个互相绝缘的第二电极图形，每一第二电极图形作为一个发电单元的第二电极，这一过程通常称作P3刻划(Patterning 3，第一次图形化加工)，相邻两个第二电极图形之间的间隔通常称作P3沟槽。
至少一部分第二电极图形通过P2刻划中开设的沟槽120A与第一电极层110电接触，相互电接触的第一电极图形和第二电极图形分别为不同的发电单元的前电极和背电极，从而使这两个发电单元相串联。
具体的，如图1所示，光吸收层120上开设有贯穿光吸收层120的沟槽120A，一个第二电极图形由沟槽120A延伸至第一电极层110，并与一个第一电极图形电接触，第一电极图形与第二电极图形的接触面积大于沟槽120A在平行于衬底基板100的方向上的截面积，其中，电接触的第一电极图形和第二电极图形中的一个为第一发电单元的前电极，另一个第二发电单元的背电极。
以该太阳能电池模组包括设置于衬底基板100上的第一发电单元和第二发电单元为例说明，该第一发电单元和第二发电单元串联设置。
第一发电单元包括一第一电极图形111、一光吸收单元112和一第二电极图形113，第二发电单元包括一第一电极图形121、一光吸收单元122和一第二电极图形123，第一发电单元的第二电极图形113和第二发电单元的第一电极图形121之间电接触，从而实现第一发电单元和第二发电单元的串联。
本实施例中，第一发电单元的第二电极图形113和第二发电单元的第一电极图形121之间的接触面积大于沟槽120A在平行于衬底基板100的方向上的截面积，也可以理解为沟槽120A在衬底基板100上的正投影的面积。
本发明实施例通过使第一电极图形和第二电极图形的接触面积大于第二电极图形经由的沟槽120A在衬底基板100上的正投影的面积，能够在衬底基板100上的正投影的面积一定的情况下，增加第一电极图形和第二电极图形的接触面积，即避免了沟槽120A的宽度过大而影响光吸收层120的范围，导致光吸收率降低，也能够增加第一电极图形和第二电极图形的接触面积，从而使第一电极图形和第二电极图形之间的电阻降低，降低了损耗，有利于提高太阳能电池的发电效率。
其中，上述沟槽120A的宽度指的是各沟槽120A在图1所示视图中的横向尺寸，应当理解的是，沟槽120A的长度等于光吸收层120的长度，所以沟槽120A的长度为定值，其在衬底基板100上的正投影的面积主要随沟槽120A的宽度变化。
进一步的，第一电极层110与沟槽120A相对应的区域的至少一部分为凹凸不平的表面。
通过将第一电极层110与沟槽120A相对应的区域设置为凹凸不平的表面，能够提高第一电极层110位于该区域的部分的表面积，从而实现增加第一电极层110位于该区域的部分与第二电极层120的相应部分的接触面积。
进一步的，本实施例中是通过在第一电极层110与沟槽120A相对应的区域开设凹槽110A来增加该区域的表面积的。具体的，在第一电极层110与沟槽120A相对应的区域，开设有多个沿该沟槽120A的长度方向的凹槽110A。
在一个具体实施方式中，第一电极层110靠近光吸收层120的表面，在垂直于衬底基板100且垂直于沟槽120A的长度方向的截面形状呈波浪形或锯齿形。即在如图1所示的视图中，第一电极层110与沟槽120A相对应的表面的呈波浪形或锯齿形，能够有效的增加该第一电极层110位于该区域的表面积，从而实现增加第一电极层110和第二电极层120的接触面积。
本发明实施例还提供了一种太阳能电池模组的制备方法，用于制备以上任一项所述的所述太阳能电池模组。
如图2所示，在一个实施例中，该太阳能电池模组的制备方法包括以下步骤：
步骤201、在衬底基板100上形成第一电极层110，并在所述第一电极层110上形成光吸收层120；
步骤202、在所述光吸收层120上开设沟槽120A，所述沟槽120A贯穿所述光吸收层120；
步骤203、对所述第一电极层110与所述沟槽120A相对应的区域进行加工，使所述第一电极层110与所述沟槽120A相对应的区域的至少一部分形成凹凸不平的表面；
步骤204、在所述光吸收层120远离所述衬底基板100的一侧形成第二电极层130，其中，所述第二电极层130的一部分位于所述沟槽120A内，且和所述第一电极层110电接触。
其中，上述步骤201、步骤202和步骤204均可参考现有的及改进的太阳能模组的制备方法，且并非本发明的关键发明点所在，此处不再赘述。
与现有太阳能电池模组的制备方法的主要区别在于，在步骤202之后，即在P2刻划过程中，本实施例还对第一电极层110与沟槽120A相对应的区域进行加工，使第一电极层110与沟槽120A相对应的区域的至少一部分形成凹凸不平的表面，这样，所制备出来的太阳能电池模组为上述实施例中的太阳能模组。
进一步的，上述步骤203具体包括：
在所述第一电极层110与所述沟槽120A相对应的区域开设多个沿该所述沟槽120A长度方向的凹槽110A。
由于本实施例中的技术方案可以制备上述实施例中的任一种太阳能电池模组，因此至少能实现上述全部技术效果，此处不再赘述。
本发明还提供了一种太阳能电池模组的刻划设备，用于进行太阳能电池的P2刻划，以形成以上任一项所述的太阳能电池模组的P2沟槽。
在一个具体实施方式中，该太阳能电池模组的刻划设备包括第一刻划组件和第二刻划组件，第一刻划组件包括第一刻针，第一刻针用于在光吸收层120上刻划形成贯穿光吸收层120的沟槽120A，第二刻划组件用于刻划第一电极层110与沟槽120A相对应的区域，以使第一电极层110与沟槽120A相对应的区域的至少一部分形成凹凸不平的表面。
本实施例中的P2沟槽指的是上述各实施例中的沟槽120A。在通过第一刻划组件刻划太阳能模组能够形成上述沟槽120A，进一步的，通过对第一电极层110与沟槽120A相对应的区域进行刻划，能够使该区域形成凹凸不平的表面以增加第一电极层110与第二电极层120的接触面积。
这样，由于本实施例的技术方案能够刻划第一电极层110并制备上述实施例中的太阳能电池模组，因此至少能实现上述全部技术效果，此处不再赘述。
进一步的，在一个具体实施方式中，是通过机械刻划的方式实现使第一电极层110与沟槽120A相对应的区域的至少一部分形成凹凸不平的表面，第二刻划组件包括第二刻针200，第二刻针200的针头上开设有多个凸起结构201。该第二刻针200可以由碳化物、氮化钨或不锈钢等硬度较高的材料制成，一般来说，其硬度需要高于第一电极层110的材料。实施时，由于该第二探针200的硬度较高，当其在第一电极层110表面进行刻划时，能够使第一电极层表面形成与凸起结构201相应的凹槽110A。
进一步的，多个凸起结构201并列设置，且各凸起结构201的方向均沿第二刻针的刻划方向设置。
通过使凸起结构201沿第二刻针的刻划方向设置，可以通过一次刻划使第一电极层110上相应的区域形成凹槽110A结构，有利于提高加工效率。
在另一个具体实施方式中，则是通过激光刻划的方式使第一电极层110与沟槽120A相对应的区域的至少一部分形成凹凸不平的表面。
具体的，第二刻划组件为激光刻划组件，实施时，可以通过该激光刻划组件使第一电极层110与沟槽120A相对应的区域的至少一部分汽化，以形成凹凸不平的表面。同样能实现增加第一电极层110和第二电极层120的接触面积的效果。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种太阳能电池模组，其特征在于，至少包括第一发电单元和第二发电单元，且所述第一发电单元和所述第二发电单元串联设置，所述太阳能电池模组至少包括衬底基板、位于所述衬底基板上的第一电极层、位于所述第一电极层上的光吸收层和位于所述光吸收层上的第二电极层，所述第一电极层包括多个互相绝缘的第一电极图形，所述第二电极层包括多个互相绝缘的第二电极图形；
所述光吸收层上开设有贯穿所述光吸收层的沟槽，一个第二电极图形由所述沟槽延伸至所述第一电极层并与一个第一电极图形电接触，所述第一电极图形与所述第二电极图形的接触面积大于所述沟槽在所述衬底基板上的正投影的面积，其中，电接触的所述第一电极图形和第二电极图形中的一个为第一发电单元的前电极，另一个第二发电单元的背电极。
2.如权利要求1所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域的至少一部分为凹凸不平的表面。
3.如权利要求2所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域开设有多个沿该所述沟槽的长度方向的凹槽。
4.如权利要求3所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述第一电极层靠近所述光吸收层的表面，在垂直于所述衬底基板且垂直于所述沟槽的长度方向的截面形状呈波浪形或锯齿形。
5.一种太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至4任一项所述的所述太阳能电池模组，所述太阳能电池模组的制备方法包括：
在衬底基板上形成第一电极层，并在所述第一电极层上形成光吸收层；
在所述光吸收层上开设沟槽，所述沟槽贯穿所述光吸收层；
对所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域进行加工，使所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域的至少一部分形成凹凸不平的表面；
在所述光吸收层远离所述衬底基板的一侧形成第二电极层，其中，所述第二电极层的一部分位于所述沟槽内，且和所述第一电极层电接触。
6.如权利要求5所述的太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，所述对所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域进行加工，包括：
在所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域开设多个沿该所述沟槽长度方向的凹槽。
7.一种太阳能电池模组的刻划设备，其特征在于，用于进行太阳能电池的P2刻划，以形成权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池模组的P2沟槽；
所述太阳能电池模组的刻划设备包括第一刻划组件和第二刻划组件，所述第一刻划组件包括第一刻针，所述第一刻针用于在所述光吸收层上刻划形成贯穿所述光吸收层的所述沟槽，所述第二刻划组件用于刻划所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域，以使所述第一电极层与所述沟槽相对应的区域的至少一部分形成凹凸不平的表面。
8.如权利要求7所述的太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，所述第二刻划组件包括第二刻针，所述第二刻针的针头上开设有多个凸起结构。
9.如权利要求8所述的太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，多个所述凸起结构并列设置，且各所述凸起结构的方向均沿所述第二刻针的刻划方向设置。
10.如权利要求7所述的太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，所述第二刻划组件为激光刻划组件。
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