CN111599876B - 将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池及制备方法，电池包含：塑料绝缘衬底、背电极、有源层、第一前电极、电流收集栅线、电极通道、第二前电极；其中，背电极、有源层、第一前电极和电流收集栅线依次设置在塑料绝缘衬底上，第二前电极设在塑料绝缘衬底的底面；电极通道分别穿过塑料绝缘衬底、背电极、有源层和第一前电极，并连接电流收集栅线和第二前电极。本发明可以减少柔性电池柵线遮光率，可以在反面进行热压焊接引出电极，避免热压焊接导致的电池效率损失，同时实现电池之间的反面无缝拼接，提升电池及电池组件的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏太阳电池领域，具体涉及一种将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池及制备方法。
背景技术
随着对具有柔性、轻质等特性太阳电池需求的增加，柔性薄膜电池组件得到广泛应用。在电池阵制备的过程中，需要进行电池电极引出及串并联焊接。由于衬底耐热性有限，塑料衬底薄膜电池采用热压焊接，在正面进行电池电极焊接，会导致电池5％左右的效率损失；由于电池焊带较宽，为降低电池的热压损伤，正面电极设计宽度不低于焊带宽度，电极遮光面积大；因此直接影响电池及组件的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池及其制备方法，以避免电池热压焊接损失，减少遮光面积损失，实现电池之间反面无缝拼接，提高塑料衬底电池及电池组件效率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池，其包含：塑料绝缘衬底、背电极、有源层、第一前电极、电流收集栅线、电极通道、第二前电极；其中，所述的背电极、有源层、第一前电极和电流收集栅线依次设置在所述的塑料绝缘衬底上，所述的第二前电极设在所述的塑料绝缘衬底的底面；所述的电极通道分别穿过所述的塑料绝缘衬底、背电极、有源层和第一前电极，并连接所述的电流收集栅线和所述的第二前电极。
较佳地，所述的背电极上刻蚀有若干剥离槽，所述的塑料绝缘衬底具有与所述的剥离槽位置对应的微孔；在所述的有源层和所述的第一前电极依次沉积到所述的背电极上后，所述的薄膜电池具有贯通的连接通道，在所述的连接通道内填充导电浆料，形成所述的电极通道。
本发明还提供了一种将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的制备方法，所述的电池包含：塑料绝缘衬底；所述的方法包含以下步骤：
S1，在所述的塑料绝缘衬底上制备背电极，在所述的背电极上制备若干剥离槽，并通过剥离槽制备穿透所述的塑料绝缘衬底的微孔；
S2，在所述的背电极上依次沉积有源层和第一前电极；
S3，在所述的第一前电极上形成电流收集栅线，及向所述的剥离槽和所述的微孔内填充导电浆料，形成电极通道；
S4，在所述的塑料绝缘衬底的底面形成第二前电极，所述的电极通道连接所述的电流收集栅线和所述的第二前电极。
较佳地，所述的电流收集栅线的宽度为0.5mm～1mm。
较佳地，所述的第二前电极的宽度为3mm～4mm。
较佳地，步骤S2中，沉积所述的有源层时，用于生长所述的有源层的材料同时沉积到所述的剥离槽和所述的微孔的内壁；沉积所述的第一前电极时，用于生长所述的第一前电极的材料同时沉积到所述的剥离槽和所述的微孔的内壁的用于生长有源层的材料的外侧。
较佳地，所述的塑料绝缘衬底选择聚酰亚胺材料。
较佳地，所述的剥离槽通过激光刻蚀形成。
较佳地，所述的剥离槽的宽度的100μm～120μm。
较佳地，所述的微孔的直径为60μm～80μm。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)本发明可以减少柔性电池柵线遮光率，降低组件焊接损伤。
(2)本发明的电池可以在反面进行热压焊接引出电极，避免热压焊接导致的电池效率损失，同时实现电池之间的反面无缝拼接，提升电池及电池组件的转换效率。
附图说明
图1为本发明的将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的结构示意图。
图2为在电池背电极刻槽及机械微孔的示意图。
图3为本发明的塑料衬底薄膜电池电极通道区域的剖视图。
图4为本发明的塑料衬底薄膜电池的电极通道区域截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，为本发明的一种将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的结构示意图。本发明的电池包含：塑料绝缘衬底1、背电极2、有源层 3、第一前电极4、电流收集栅线7、电极通道9、第二前电极8。背电极2、有源层3、第一前电极4和电流收集栅线7依次设置在塑料绝缘衬底1上，第二前电极8设在塑料绝缘衬底1的底面；电极通道9分别穿过塑料绝缘衬底1、背电极2、有源层3和第一前电极4，并连接电流收集栅线7和第二前电极8。
请参阅图2，本发明的电池可在塑料绝缘衬底1上制备背电极2后，在背电极2上刻蚀若干剥离槽5，并穿过剥离槽5形成穿透塑料绝缘衬底1的微孔6。请参阅图3和图4，有源层3和第一前电极4依次沉积到背电极2 后，薄膜电池具有贯通的连接通道，在连接通道内自沉积以印刷填充导电浆料，形成电极通道9。电极通道9连接电流收集栅线7和第二前电极8，实现第一前电极4引至电池另一面，从而可在电池的反面进行电池组件的串并联焊接。
本发明采用的塑料衬底薄膜电池前电极反面制备技术，可以在反面进行热压焊接引出电极，避免热压焊接导致的电池效率损失，同时实现电池之间的反面无缝拼接，减少互联条的遮光损失，提升电池及电池组件的转换效率。
实施例1
步骤1：选取25m聚酰亚胺材料作为塑料衬底薄膜太阳能电池的衬底材料，将成卷的聚酰亚胺衬底放入磁控溅射设备中，进行等离子吹扫，清洗聚酰亚胺表面，并在200℃高真空溅射银/氧化锌层，形成背电极2。
步骤2：背电极剥离槽5制备：采用1064nm激光刻蚀背电极2，形成若干剥离槽5，剥离槽5的宽度为100μm。
步骤3：背电极剥离槽5内进行机械微孔6，微孔6的直径为60μm。
步骤4：对激光及机械处理过的材料进行除尘吸附，去除材料上残留的粉尘。
步骤5：采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积)设备制备电池有源层3。有源层3厚度约500nm。生长有源层3时，由于微孔6穿透塑料绝缘衬底1，因此生长有源层3的材料不会将剥离槽5及微孔6堵塞，但是剥离槽5及微孔6的孔内侧壁会沉积很薄的一层用于生长有源层3的材料。
步骤6：采用磁控溅射设备，在电池有源层3上制备第一前电极4；第一前电极4采用透明导电氧化物材料。第一前电极4的厚度约80nm。和步骤5 类似，生长第一前电极4时，在剥离槽5及微孔6的孔内侧壁会沉积很薄的一层用于生长第一前电极4的材料，这层材料沉积在孔内壁的用于生长有源层3的材料的外侧。孔内壁的用于生长有源层3的材料起到隔离作用，隔离第一前电极材料和背电极材料，防止电池出现短路。
步骤7：采用有丝网印刷方式，在剥离槽5对应的上方形成一条印刷电流收集栅线7，导电浆料向剥离槽5及机械微孔6内填充，形成电极通道9。剥离槽5上方收集栅线7宽度为1mm。本发明由于将前电极引至电池另一面，因此收集栅线宽度可以比常规电池设计得更细。如图1和图3所示，电极通道9贯穿塑料绝缘衬底1、背电极2、有源层3和第一前电极4。
步骤8：在电池反面微孔区域采用印刷或者喷胶方式，制备第二前电极8，电极宽度3mm。电极通道9将电流收集栅线7和第二前电极8连接。
综上所述，本发明在电池背电极制备后，对其进行绝缘刻蚀，并在刻蚀区域内采用机械方法制备微孔，再依次进行有源层(或称吸收层)、前电极及栅线电极制备，吸收层材料可以起到隔离第一前电极材料和背电极材料作用，防止电池出现短路，通过自沉积前电极及印刷导电浆料将前电极引到衬底的反面。在电池的反面进行串并联焊接，可实现电池之间的无缝拼接，减少前面制备电极的带来的遮光面积损失，同时避免电池电极热压焊接的损失，进而提升电池及电池组件的转换效率。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的制备方法，其特征在于，所述的电池包含：塑料绝缘衬底(1)；所述的方法包含以下步骤：
S1，在所述的塑料绝缘衬底(1)上制备背电极(2)，在所述的背电极(2)上制备若干剥离槽(5)，并通过剥离槽(5)制备穿透所述的塑料绝缘衬底(1)的微孔(6)；
S2，在所述的背电极(2)上依次沉积有源层(3)和第一前电极(4)；
S3，在所述的第一前电极(4)上形成电流收集栅线(7)，及向所述的剥离槽(5)和所述的微孔(6)内填充导电浆料，形成电极通道(9)；
S4，在所述的塑料绝缘衬底(1)的底面形成第二前电极(8)，所述的电极通道(9)连接所述的电流收集栅线(7)和所述的第二前电极(8)；
其中，步骤S2中，沉积所述的有源层(3)时，用于生长所述的有源层(3)的材料同时沉积到所述的剥离槽(5)和所述的微孔(6)的内壁；
沉积所述的第一前电极(4)时，用于生长所述的第一前电极(4)的材料同时沉积到所述的剥离槽(5)和所述的微孔(6)的内壁的用于生长有源层(3)的材料的外侧。
2.根据权利要求1所述的将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的制备方法，其特征在于，所述的电流收集栅线(7)的宽度为0.5mm～1mm。
3.根据权利要求1所述的将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的制备方法，其特征在于，所述的第二前电极(8)的宽度为3mm～4mm。
4.根据权利要求1所述的将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的制备方法，其特征在于，所述的塑料绝缘衬底(1)选择聚酰亚胺材料。
5.根据权利要求1所述的将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的制备方法，其特征在于，所述的剥离槽(5)通过激光刻蚀形成。
6.根据权利要求1所述的将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的制备方法，其特征在于，所述的剥离槽(5)的宽度的100μm～120μm。
7.根据权利要求1所述的将前电极引至电池另一面的塑料衬底薄膜电池的制备方法，其特征在于，所述的微孔(6)的直径为60μm～80μm。
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