CN111384184A - 一种太阳能电池的电极制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能电池的电极制备方法。包括：提供一衬底基板；在所述衬底基板上形成第一电极层；通过等离子刻蚀使所述第一电极层形成子第一电极层。本发明通过等离子刻蚀第一电极层，使第一电极层形成至少两个相互绝缘的子第一电极层，相对于现有通过激光刻蚀过程中可能使太阳能电池的电极发生变形，该方案由于不会出现能量集中而不会使电极层发生变形，从而不会影响其他膜层，有助于提高太阳能电池的稳定性。

Description

一种太阳能电池的电极制备方法
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的电极制备方法。
背景技术
CIGS薄膜太阳能组件通常包括多个互相串联的太阳能电池，为了形成串联结构，一般通过激光将基板上的Mo层或其他电极材料上进行划线刻划，形成多个电极图形。在利用激光刻划过程中，Mo等金属由于激光束的高脉冲能量而汽化，在刻线附近的Mo等金属容易发生变形形成火山口以及热影响区域，而发生变形的电极材料可能刺入其他膜层中，例如形成火山口的电极材料刺入或穿过光吸收层中，并导致其他膜层短路或电连接，影响太阳能组件的性能。
发明内容
本发明实施例提供一种太阳能电池的电极制备方法，以解决现有太阳能电池的电极制备方法中，电极材料可能在激光刻划过程中由于高脉冲能量而变形影响太阳能组件性能的问题。
本发明实施例提供了一种太阳能电池的电极制备方法，包括：
提供衬底基板；
在所述衬底基板上形成第一电极层；
通过等离子刻蚀所述第一电极层，用于将所述第一电极层形成子第一电极层。
可选的，所述通过等离子刻蚀所述第一电极层，包括：
将掩膜版掩盖所述第一电极层，所述掩膜版上开设有多个贯穿所述掩膜版的通孔；
利用等离子体通过所述通孔轰击所述第一电极层，以形成相互绝缘的至少两个所述子第一电极层。
可选的，所述利用等离子体通过所述通孔轰击所述第一电极层，包括：
在辉光放电状态下，使气体解离生成的带电粒子，并使所述带电粒子在电场的作用下轰击所述第一电极层。
可选的，所述通过等离子刻蚀使所述第一电极层的步骤中；
射频电源的上电极功率为1500至2500瓦；及/或
射频电源的下电极功率为5至35瓦；及/或
反应压力为50至100Pa；及/或
刻蚀时间为5至80秒。
可选的，所述通过等离子刻蚀使所述第一电极层的步骤中；
射频电源的上电极功率为1700至1900瓦；及/或
射频电源的下电极功率为22至25瓦；及/或
反应压力为70至80Pa；及/或
刻蚀时间为5至10秒。可选的，所述电极制备方法在反应腔内进行；
所述方法还包括：
在利用等离子体轰击所述第一电极层时，利用抽气装置排放所述反应腔内的气体。
可选的，所述在所述衬底基板上形成第一电极层，包括：
在物理气相沉积设备的反应腔中通过物理气相沉积工艺在所述衬底基板上形成第一电极层；
所述通过等离子刻蚀所述第一电极层，包括：
在同一所述物理气相沉积设备中，通过等离子刻蚀使所述第一电极层形成子第一电极层所述子第一电极层。
可选的，所述通过刻蚀使所述第一电极层形成子第一电极层之后，还包括：
在所述子第一电极层上依次形成光吸收层、缓冲层、透明导电层。
可选的，所述衬底基板为透明衬底或不透明衬底。
可选的，所述衬底基板为柔性基板或刚性基板。
本发明通过等离子刻蚀第一电极层，使第一电极层形成子第一电极层，相对于现有通过激光刻蚀过程中可能使太阳能电池的电极发生变形，该方案由于不会出现能量集中而不会使电极层发生变形，从而不会影响其他膜层，有助于提高太阳能电池的稳定性。
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的电极制备方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供的太阳能电池的电极的结构图。
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的电极制备方法。
如图1所示，在一个实施例中，该方法包括以下步骤：
步骤101、提供衬底基板201。
本实施例中所使用的衬底基板201可以是刚性基板，包括但不限于玻璃基板；也可以是柔性基板，包括但不限于聚酰亚胺基板；可以是透明基板，包括但不限于玻璃基板和聚酰亚胺基板；也可以是不透明基板，包括但不限于不锈钢基板等。这些衬底基板201均适用于本实施例的技术方案。
步骤102、在所述衬底基板201上形成第一电极层202。
所形成的第一电极层202的材料通常为Mo(钼)或TCO(氧化物薄膜)，具体可参考但不限于现有的太阳能电池的电极层材料。进一步的，可以通过物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition，缩写为PVD)或化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，缩写为CVD)来制作该第一电极层202。
步骤103、通过等离子刻蚀所述第一电极层202，用于将所述第一电极层202形成至少两个相互绝缘的子第一电极层。
应当理解的是，太阳能电池通常在内部被划分为多个太阳能发电单元，并通过这些太阳能发电单元相串联最终形成一个太阳能发电电池。每一太阳能发电单元均包括一个第一电极和一个第二电极(或称一个前电极和一个背电极，分别相当于电池的正极和负极)，所以，第一电极层202实际上包括每一太阳能发电单元的第一电极，即每一子第一电极层实际上是一个太阳能发电单元的第一电极。
由于各太阳能发电单元内部均是串联的，所以所形成的子第一电极层中，与每一个太阳能发电单元对应的各个第一电极之间均是相互绝缘的。
本发明通过等离子刻蚀第一电极层202，使第一电极层202形成子第一电极层，相对于现有通过激光刻蚀过程中可能使太阳能电池的电极发生变形，该方案由于不会出现能量集中而不会使电极层发生变形，从而不会影响其他膜层，有助于提高太阳能电池的稳定性。
在一个具体实施方式中，上述步骤103具体包括：
将掩膜版203(mask，或称掩膜等)掩盖第一电极层202；
利用等离子体通过通孔2031轰击第一电极层202，以形成子第一电极层。
如图2所示，本实施例中，掩膜版203上开设有多个贯穿掩膜版203的通孔2031。图2中虚线为第一电极层202的原边界，当利用等离子体轰击第一电极层202时，第一电极层202与掩膜版203的通孔2031相对应的部分与等离子体接触而被刻蚀消除，与掩膜版203未开设通孔2031的区域相对应的部分由于掩膜版203的隔离作用，不会接触到等离子体，会保持原状。如图2所示，第一电极层202中的多条纵向实线则为经刻蚀之后的第一电极层202的边界。
实施时，先根据子第一电极层的图案形状制作相应的掩膜版203，掩膜版203的形状与希望制作的子第一电极层相同，其中，掩膜版203上的通孔2031与子第一电极层中的空隙相对应。
在制作太阳能电池的电极时，可先通过现有的及改进的方法和材料形成第一电极层202。如图2所示，然后将掩膜版203固定在衬底基板201设置有第一电极层202的一侧结合成一个组合体，再将固定好的组合体置于等离子体氛围下，通过等离子体轰击第一电极层202。
第一电极层202与掩膜版203的通孔2031相对应的部分在等离子体的轰击下形成活性原子团并脱离衬底基板201，这样，剩余的第一电极层202则形成了满足需求的子第一电极层。
进一步的，利用等离子体通过通孔轰击第一电极层202，包括：
在辉光放电状态下，使气体解离生成的带电粒子，并使带电粒子在电场的作用下轰击第一电极层202。
等离子体氛围可以通过辉光放电和弧光放电等方式提供，在一个较佳的具体实施方式中，是通过辉光放电提供等离子氛围的。
以氩气(Ar)为例说明，氩气在辉光放电状态下被解离生成解离成产生包括离子、电子、带电粒子以及具有高度化学活性的中性原子、分子及自由基的电浆，其中，带正电的粒子在电场的作用下加速并轰击在第一电极层202上，从而将第一电极层202的材料的原子击出并形成游离的活性原子团。
进一步的，上述步骤103是反应设备的反应腔内进行的，方法还包括：
在利用等离子体轰击第一电极层202时，利用抽气装置排放反应腔内的气体。
当轰击第一电极层202并使第一电极层202形成游离的活性原子团后，为了避免游离原子团再次沉积，本实施例中进一步通过抽气装置抽出反应腔内的气体。所使用的抽气装置可以为负压泵、真空泵等，均能实现将第一电极层202材料所形成的游离的活性原子团排出反应腔。
进一步的，上述步骤102包括：
在称PVD设备的反应腔中通过PVD工艺在衬底基板201上形成第一电极层202；
在第一电极层202是通过PVD设备制备的情况下，上述步骤103包括：
在同一PVD设备中，通过等离子刻蚀使第一电极层202形成子第一电极层。
本实施例中，形成第一电极层202的PVD设备，以及对第一电极层202进行等离子刻蚀的设备为同一设备。
具体的，在PVD设备中形成第一电极层202之后，直接利用该PVD设备提供等离子氛围对第一电极层202进行刻蚀。能够节约生产成本，减少了所需使用的生产设备。
进一步的，通过刻蚀使第一电极层202形成子第一电极层之后，还包括：
在子第一电极层上依次形成光吸收层、缓冲层、窗口层、透明电极层。
其中，形成光吸收层、缓冲层、窗口层以及透明电极层的步骤、工艺及所使用的的材料等均可参考现有的及改进的相关工艺，此处不再赘述。其中，透明电极层包括多个互相绝缘的第二电极子层，每一第二电极子层为一个太阳能发电单元的第二电极。
进一步的，本实施例中还包括形成第二电极层的步骤，在该第二电极层是通过PVD设备制备的情况下，如果第一电极层202和第二电极层是通过同一PVD设备制作的，显然，可以利用同一PVD设备来形成第一电极层202、刻蚀子第一电极层和形成第二电极层。
如果第一电极层202和第二电极层并非利用同一设备形成的，例如第一电极层202是通过CVD设备形成的，则可以通过形成第二电极层的PVD设备来提供刻蚀子第一电极层所需的等离子氛围。
这样，可以进一步提高设备的利用率，不需要额外使用其他设备即可实现制作子第一电极层，有利于节约生产成本。
在上述步骤103中，射频电源的上电极功率为1500至2500瓦；及/或
射频电源的下电极功率为5至35瓦；及/或反应压力为50至100Pa；及/或刻蚀时间为5至80秒。
在一个较佳的具体实施方式中，射频电源的上电极功率为1700至1900瓦；及/或射频电源的下电极功率为22至25瓦；及/或反应压力为70至80Pa；及/或刻蚀时间为5至10秒。
表1：不同实施例中的反应条件
Figure BDA0001924872570000061
Figure BDA0001924872570000071
参见表1所示，表1为5个具体实施例中的反应条件，均能实现对第一电极层202进行刻蚀使其形成子第一电极层，其中，实施例3为较佳的实施例。
此外，反应过程中，第一电极层202在等离子体的轰击下会产生游离原子团，使反应腔内气压上升。相对于现有技术，本实施例中通过进一步提高上电极的射频功率，及施加一定的下电极射频功率，能够使得反应压力较高的情况下，反应能够正常进行，有利于对反应器内气压的控制。
应当理解的是，由于设备本身的误差及测量技术等因素的影响，上述反应条件的理论值与实际值之间可能存在一定合理的误差。在一个较佳的具体实施方式中，对于上电极功率来说，该误差小于2％，对于下电极功率、反应压力来说，该误差小于10％，对于刻蚀时间来说，该误差小于1％。
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)

1.一种太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底基板；
在所述衬底基板上形成第一电极层；
通过等离子刻蚀所述第一电极层，用于将所述第一电极层形成至少两个相互绝缘的子第一电极层。
2.如权利要求1所述太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，所述通过等离子刻蚀所述第一电极层，包括：
将掩膜版掩盖所述第一电极层，所述掩膜版上开设有多个贯穿所述掩膜版的通孔；
利用等离子体通过所述通孔轰击所述第一电极层，以形成相互绝缘的至少两个所述子第一电极层。
3.如权利要求2所述太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，所述利用等离子体通过所述通孔轰击所述第一电极层，包括：
在辉光放电状态下，使气体解离生成的带电粒子，并使所述带电粒子在电场的作用下轰击所述第一电极层。
4.如权利要求1至3中任一项所述太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，所述通过等离子刻蚀使所述第一电极层的步骤中；
射频电源的上电极功率为1500至2500瓦；及/或
射频电源的下电极功率为5至35瓦；及/或
反应压力为50至100Pa；及/或
刻蚀时间为5至80秒。
5.如权利要求1至3中任一项所述太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，所述通过等离子刻蚀使所述第一电极层的步骤中；
射频电源的上电极功率为1700至1900瓦；及/或
射频电源的下电极功率为22至25瓦；及/或
反应压力为70至80Pa；及/或
刻蚀时间为5至10秒。
6.如权利要求2所述太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，所述电极制备方法在反应腔内进行；
所述方法还包括：
在利用等离子体轰击所述第一电极层时，利用抽气装置排放所述反应腔内的气体。
7.如权利要求1所述太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，所述在所述衬底基板上形成第一电极层，包括：
在物理气相沉积设备的反应腔中通过物理气相沉积工艺在所述衬底基板上形成第一电极层；
所述通过等离子刻蚀所述第一电极层，包括：
在同一所述物理气相沉积设备中，通过等离子刻蚀使所述第一电极层形成子第一电极层所述子第一电极层。
8.如权利要求1所述太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，所述通过刻蚀使所述第一电极层形成子第一电极层之后，还包括：
在所述子第一电极层上依次形成光吸收层、缓冲层、透明导电层。
9.如权利要求1所述太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，所述衬底基板为透明衬底或不透明衬底。
10.如权利要求1所述太阳能电池的电极制备方法，其特征在于，所述衬底基板为柔性基板或刚性基板。
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