CN111900219B - 用于制备薄膜太阳能电池第一道刻线、第三道刻线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于制备薄膜太阳能电池第一道刻线、第三道刻线的方法，该方法主要包括以下步骤：在第一道刻线上形成绝缘层，和/或，在第三道刻线上形成绝缘层，所述绝缘层的宽度比相应刻线宽3～5微米，所述绝缘层的厚度为100～5000纳米；形成绝缘层的方法包括丝网印刷法、网版蒸镀法、喷墨打印法，所述绝缘层由透明的绝缘物质组成。本发明还公开了用于薄膜太阳能电池的刻线方法。采用本发明的方法能够在不减少薄膜太阳能电池组件有效利用面积的前提下，提高并联电阻和开路电压，提高薄膜太阳能电池的输出效率。
Description
技术领域
本发明属于薄膜太阳能电池领域，涉及一种用于薄膜太阳能电池制备方法，特别涉及一种用于制备薄膜太阳能电池第一道刻线、第三道刻线的方法。
背景技术
随着化石能源的枯竭，以及大量使用化石能源带来的环境污染等问题日益突出，人们迫切希望寻找一种可再生且无污染的新能源替代化石能源，太阳能是这种新能源的最主要的候选之一。太阳能取之不尽、用之不竭，是解决能源危机的一种重要途径，太阳能电池发电是其中最重要的选择。太阳能电池从被发明以来，历经了第一代单晶硅太阳能电池，第二代多晶硅、非晶硅等太阳能电池后，进入了第三代太阳能电池的阶段，是以铜铟镓硒、钙钛矿、铜锌锡硫和碲化镉等为基础的薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池以其能耗少、成本低、弱光性能好、无污染、应用范围广等优点被认为是最具有发展前景的第三代太阳能电池技术。
铜铟镓硒，钙钛矿，铜锌锡硫，碲化镉等薄膜太阳能电池电池大面积组件的效率逐年提升，对于新技术的需求也是越来越迫切，大面积薄膜太阳能电池的通常采用内联的技术将电池划分成若干个小块，提升组件的电压，降低组件的电流，从而有助于电池组件效率的提升。太阳能电池一般采用P1刻线和P3刻线的刻划实现电池并联，通过P2刻线的刻划实现电池串联，P1刻线和P3刻线的目的是将背电极和前电极划断，P2刻线的目的是将吸收层祛除，在背电极与前电极之间形成连接。P1刻线和P3刻线的绝缘性大小对组件的并联电阻值起决定性作用，其直接影响组件的开路电压和填充因子。
目前，提高薄膜太阳能电池组件的并联电阻的方式有两种，一是直接利用吸收层的半导体材料作为P1刻线上的绝缘物质；另一种是在P1刻线刻划后增加绝缘层。但是存在吸收层的半导体材料在光照条件下电阻下降，导致并联电阻降低，或者增加的绝缘层的透光率低，影响整个薄膜太阳能电池组件的有效面积。
因此，需要开发一种既能增加薄膜太阳能电池组件并联电阻，提升开压，又能最大限度增加组件的有效利用面积的P1和P3划线方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于制备薄膜太阳能电池第一道刻线、第三道刻线的方法，采用该划线方法能够在不减少薄膜太阳能电池组件有效利用面积的前提下，提高并联电阻和开路电压，提高薄膜太阳能电池的输出效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于制备薄膜太阳能电池第一道刻线、第三道刻线的方法，该方法包括如下步骤：
在第一道刻线P1上形成绝缘层，和/或，在第三道刻线P3上形成绝缘层，所述绝缘层的宽度比相应刻线宽3～5微米，所述绝缘层的厚度为100～5000纳米。
所述第一道刻线，简称P1刻线；所述第三道刻线，简称P3刻线；相应的，第二道刻线简称P2刻线。
所述绝缘层由绝缘物质组成，所述绝缘物质包括透明的绝缘物质，所述透明的绝缘物质包括二氧化硅、氮化硅、聚酰亚胺等。
所述P1刻线上的绝缘层，P2刻线，P3刻线，P3刻线上的绝缘层，均与P1刻线平行。
所述在第一道刻线、第三道刻线上形成绝缘层的方法均可采用丝网印刷法、网版蒸镀法、或者喷墨打印法等。
所述采用网版印刷在相应的刻线上形成绝缘层的方法如下：根据设置的刻线数量，间距，宽度的方案，制备对应的丝网印刷网版，采用视觉定位的方式，找到定位线，定位完成后使用印刷机，在相应的刻线上印刷绝缘层材料，然后将其放入烘箱固化，固化温度为200～300℃。
所述采用网版蒸镀在相应的刻线上形成绝缘层的方法如下：根据设置的刻线数量，间距，宽度的方案，制备对应的蒸镀印刷网版，采用视觉定位的方式，找到定位线，定位完成后使用蒸镀机在相应的刻线上蒸镀绝缘层材料。
所述采用喷墨打印在相应的刻线上形成绝缘层的方法如下：喷墨打印机与刻线的刻划同步进行，将喷墨打印机的喷嘴固定在与激光头的平行位置，利用相机进行视觉定位，实现实时跟踪刻线位置，在刻划相应的刻线的同时进行喷墨打印，打印完成后将其放入烘箱固化，形成绝缘层材料，固化温度为200～300℃。
所述网版印刷法、喷墨打印法是将含有在一定条件下能够转化为绝缘物质的流体印刷在相应的刻线上，再经过固化或者转化，在相应的刻线上形成绝缘层。
所述在一定条件下能够转化为绝缘物质的流体包括能够转化为二氧化硅、氮化硅、或者聚酰亚胺的流体，例如含四氯化硅的流体，含四氟化硅的流体，含硅酸钠和无机酸的流体，或者含聚酰胺酸的流体。
所述在一定条件下包括在加热的条件下，所述在加热的条件下包括在加热到200～300℃条件下。
在所述P1刻线上形成如图5a所示的绝缘层，在所述P3刻线上形成如图6a、6b所示的绝缘层。
所述的喷墨打印绝缘物质的喷头，安装在与P1刻线、P3刻线平行的位置，这样能够保证绝缘层与P1刻线、P3刻线完全平行，工艺简单且可靠。
所述P1刻线上的绝缘层的厚度为100～5000纳米，所述绝缘层的厚度包括100纳米、200纳米、300纳米、400纳米、500纳米、800纳米、1000纳米、1500纳米、2000纳米、3000纳米、4000纳米、5000纳米。
在第一道刻线上的绝缘层还可以采用网版溅射法形成。
所述采用网版溅射在P1刻线上形成绝缘层的方法如下：根据设置的刻线数量，间距，宽度的方案，制备对应的溅射网版，采用视觉定位的方式，找到定位线，定位完成后使用蒸镀机在对应刻线上覆盖绝缘层材料。溅射的膜层厚度通过蒸镀时间和蒸镀时的束流控制，精度可以控制在0.1纳米。
所述P1刻线上的绝缘层的绝缘物质还包括玻璃，所述玻璃包括构成薄膜太阳能电池基底的玻璃。
所述P1刻线上的绝缘层还可以采用高功率激光器作用于P1刻线底部，将P1刻线底部的玻璃气化，气化的玻璃凝固在P1刻线的两侧，从而形成绝缘层。
所述高功率激光器包括能够产生532nm或者355nm激光的激光器，该波长的激光能够被钠钙玻璃吸收。所述高功率激光器的功率为2～5W。
所述采用高功率激光器作用于P1刻线底部，使玻璃气化覆盖在P1刻线的两侧形成绝缘层，所述高功率激光器可以从组件的背面入射，将激光聚焦于P1刻线处的玻璃，如图4所示的方式；也可以采用膜面入射的方式将激光聚焦于P1刻线底部。
采用高功率激光器以小光斑的方式作用于P1刻线底部，例如采用10倍扩束，同时采用150mm的聚焦镜，可以实现光斑直径在10～15微米的小光斑，可以确保只有刻线内的玻璃被气化。
所述高功率激光器聚焦在P1刻线底部形成激光等离子体，将底部的玻璃气化，被气化的玻璃会在P1刻线两侧覆盖上均匀的玻璃绝缘层。通过控制激光器的功率和加工速度来控制绝缘层的厚度，形成如图5b所示的绝缘层，在基底的玻璃层上形成一定的凹陷。所述激光器的频率为200～1000KHz，加工速度为800～1500mm/s，激光器功率为2～5W。
由于采用实时定位的方式，因此能够保证整齐，通过控制激光的焦距和功率恒定，能够稳定的形成均匀的绝缘物质，所以能够在所述P1刻线上形成一层均匀整齐的绝缘物质。
所述P3刻线上的绝缘层的厚度为100～5000纳米，所述绝缘层的厚度包括100纳米、200纳米、300纳米、400纳米、500纳米、800纳米、1000纳米、1500纳米、2000纳米、3000纳米、4000纳米、5000纳米。
所述的P3刻线上的绝缘层采用实时跟踪的方式，保证绝缘层跟P3刻线中心对齐，且宽度比P3刻线宽3-5微米，保证绝缘效果满足要求。
所述实时跟踪包括采用红外光/紫外光照射样品表明，由于物质不一样，在相机下面具有明显的对比度，通过图像识别来进行刻线实时定位。
所述P3刻线上的绝缘层制备完成后，需要检测其覆盖效率，采用绝缘电阻测试仪测试两条P3刻线之间的电阻，若电阻值大于100MΩ则表明绝缘层覆盖满足要求。
所述P1刻线、P3刻线上的绝缘层的透光率在90％以上，可以避免对太阳光的遮挡，影响电池效率。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种用于薄膜太阳能电池的划线方法，该方法包括如下步骤：
步骤1)使用激光器对基底上制备的背电极进行刻划，形成第一道刻线；
步骤2)在第一道刻线上形成绝缘层，所述绝缘层比第一道刻线宽3～5微米，厚度为100～5000纳米；
步骤3)在完成第一道刻线刻划的背电极上依次进行以下膜层制备：吸收层、缓冲层、本征层；
步骤4)用激光器进行刻划，形成第二道刻线；
步骤5)在完成第二道刻线刻划后的本征层上制备前电极；
步骤6)使用激光器再次进行刻划，形成第三道刻划线；
步骤7)完成第三道刻线位置上制备一层比第三道刻线宽3～5微米的绝缘层，厚度为100～5000纳米。
所述P1刻线上的绝缘层、P2刻线、P3刻线、P3刻线上的绝缘层，均与P1刻线平行。
所述基底包括玻璃基底。
所述背电极包括钼层电极。
所述步骤1)所使用的激光器的类型包括纳秒激光器、皮秒激光器或者飞秒激光器，激光的波长包括1064nm、532nm；所述532nm钠秒激光器的功率为30W，频率为10kHz～500kHz；所述355nm钠秒激光器的功率为15W，频率为10kHz～500kHz。所述532nm皮秒激光器的功率为30W，频率为10kHz～2000kHz；所述355nm钠秒激光器的功率为15W，频率为10kHz～2000kHz。所述532nm皮秒激光器的功率为30W，频率为10kHz～5000kHz；所述355nm钠秒激光器的功率为15W，频率为10kHz～5000kHz。
所述的第一道刻线(P1刻线)的刻划，既可以采用从膜面入射的方式，也可以采用从玻璃面入射的方式。所述激光从膜面入射是指激光光束位于薄膜镀面的方向，通过聚焦透镜聚焦到薄膜表面。所述激光从玻璃面入射是指激光光束位于薄膜镀膜面的反方向，也就是激光束位于基片的底部一侧，激光通过聚焦透镜，穿过玻璃基底后聚焦到薄膜(背电极)上。
所述膜面是指钼层电极面，即背电极所在的一侧，也叫做薄膜镀面的一侧。
所述的吸收层包括铜铟镓硒吸收层、钙钛矿吸收层、碲化镉吸收层、铜锌锡硫吸收层中的至少一种。
所述第二道刻线采用膜面加工的方式进行加工，将背电极以上的吸收层、缓冲层和高阻层去除掉，但不能损坏背电极。
所述第二道刻线加工完成后，需要经过相应的检测步骤，确保背电极(即钼层电极)没有被损坏。所述检测步骤采用扫描电子显微镜(SEM)观察第二道刻线底部的表面形貌，在放大5万倍时，背电极应当没有可见的裂纹或孔洞。
所述第二道刻线的刻划采用532nm或者355nm波长的激光，所述激光器包括纳秒激光器、皮秒激光器、飞秒激光器。所述532nm钠秒激光器的功率为30W，频率为10kHz～500kHz；所述355nm钠秒激光器的功率为15W，频率为10kHz～500kHz。所述532nm皮秒激光器的功率为30W，频率为10kHz～2000kHz；所述355nm钠秒激光器的功率为15W，频率为10kHz～2000kHz。所述532nm皮秒激光器的功率为30W，频率为10kHz～5000kHz；所述355nm钠秒激光器的功率为15W，频率为10kHz～5000kHz。
在对所述第二道刻线进行刻划时，需要采用实时定位的方式保证与P1刻线完全平行，刻划完成后采用显微镜测量薄膜太阳能电池不同位置的P1刻线中心线到P2刻线中心线之间的距离，偏差绝对值应当小于2微米。
所述第三道刻线可以采用激光器脉冲高重叠率的方式将前电极(简称AZO)、高阻层、缓冲层和吸收层全部去除，亦可以采用激光器低重叠率的方式只将AZO去除。
在对第三道刻线进行刻划时，若采用激光器脉冲高重叠率的方式将AZO/高阻层/缓冲层和吸收层全部去除，此时需要采用实时探测的方式，探测刻线深度，保证吸收层全部去除。所述实时探测包括采用光学的方式，实时测试P3刻线的深度。
采用激光器脉冲高重叠率的方式对第三道刻线进行刻划的方法包括：当使用2MHz的皮秒激光器，重叠率为99％时，加工速度可以达到3m/s；当使用10MHz的飞秒激光器，重叠率为99％时，加工速度可以达到15m/s。
采用激光器脉冲高重叠率的方式对第三道刻线进行刻划的激光波长包括532nm，或者1064nm，因为吸收层能够对这两种波长的激光具有高吸收。
所述第三道刻线可以采用激光器低重叠率的方式只将AZO去除，此时需要保证激光实时聚焦于膜层表面，采用实时聚焦的方式，这样才能保证只将AZO层祛除，同时确保高阻层不被损伤。
所述第三道刻线刻划完成后，需要在高倍显微镜下对刻线底部的电阻进行测试，正常的电阻值应当在10M欧姆以上。若电阻值低至1M欧姆，则表明高阻层被损伤，属于不成功的划线。
所述第三道刻线采用激光器低重叠率的方式将AZO去除，所述重叠率范围为18％-22％。所述激光器包括532nm的激光器。所述激光器使用100kHz的纳秒激光器时，刻划速度能够达到2m/s；若使用2MHz的皮秒激光器，刻划速度能够达到振镜加工速度的极限，所述极限理论速度能够达到40m/s。
所述第三道刻线刻划时，采用实时跟踪的方式，保证P3刻线平行于P1刻线。
所述用于薄膜太阳能电池的划线方法还包括如下步骤：在第二道刻线刻划完成后，在第二道刻线上覆盖一层增强导电的薄膜13，或者在第二道刻线上覆盖一层接触钝化薄膜14，所述增强导电的薄膜或者接触钝化薄膜的宽度比第二道刻线宽2～5微米。
所述增强导电的薄膜包括功函数介于前电极功函数和背电极功函数之间的导电薄膜。
所述增强导电的薄膜由导电物质组成，所述导电物质包括金属，所述金属包括银、镍、钴、金等。
所述增强导电的薄膜的厚度为1～2微米。
所述背电极包括钼层电极。
所述接触钝化薄膜由金属氧化物组成，所述金属氧化物包括能够钝化背电极和前电极(简称AZO)之间接触的金属氧化物，所述能够钝化背电极和AZO之间接触的金属氧化物包括氧化钛、氧化铝、氮化硅、氮化铝等。
所述接触钝化薄膜的厚度1～10纳米。
所述接触钝化薄膜虽然不导电，但由于厚度较小，电子能够形成隧穿效应，能够起到钝化作用，能够明显钝化背电极金属和前电极金属氧化物之间的缺陷，让肖特基接触变为欧姆接触。
所述在第二道刻线上覆盖一层增强导电的薄膜的方法包括激光法、丝网印刷法、喷墨打印法，或者蒸镀法。
所述在第二道刻线上覆盖一层接触钝化薄膜的方法包括丝网印刷法、喷墨打印法，或者蒸镀法。
采用喷墨打印法或者丝网印刷法在P2刻线上覆盖一层增强导电的薄膜的技术方案中，所述金属可以是以金属浆料的状态。例如当采用喷墨打印法在P2刻线上覆盖增强导电的金属银薄膜时，采用银浆；当采用丝网印刷法在P2刻线上覆盖增强导电的金属银薄膜时，也可以采用银浆。
所述金属浆料包括现有技术的金属浆料，其主要由金属纳米颗粒，粘合剂，溶剂，其中一个实施例的配比为60：25：15。所述金属纳米颗粒包括导电金属纳米颗粒。
所述的P2刻线上覆盖的增强导电的薄膜或者接触钝化薄膜与P2平行。所述平行为完全平行。可以采用视觉定位的方式实现。
所述采用网版印刷在P2刻线上覆盖一层增强导电的薄膜或者接触钝化薄膜的方法如下：根据设置的刻线数量、间距、宽度的方案，制备对应的丝网印刷网版，采用视觉定位的方式，找到定位线，定位完成后使用印刷机，在相应的刻线上印刷增强导电或者接触钝化薄膜，然后放入烘箱进行固化，固化温度为200～300℃，形成如图7a所示的增强导电的薄膜，或者形成如图7b所示的接触钝化薄膜。
附图说明
图1为现有技术常见的薄膜太阳能电池结构的示意图；
图2为薄膜太阳能电池P1/P2/P3的刻线结构示意图之一；
图3为薄膜太阳能电池P1/P2/P3的刻线结构示意图之二；
图4为本发明的一种激光刻划方式示意图；
图5a为本发明的P1刻线带有绝缘层的结构示意图；
图5b为本发明的P1刻线采用激光法形成绝缘层的结构示意图；
图6a为本发明的P3刻线带有绝缘层的结构示意图之一；
图6b为本发明的P3刻线带有绝缘层的结构示意图之二；
图7a为本发明的P2刻线带有增强导电的薄膜的结构示意图；
图7b为本发明的P2刻线带有接触钝化薄膜的结构示意图；
其中：
1、基底，2、背电极，3、吸收层，4、缓冲层，5、高阻层(即本征层)，6、前电极，7、第一道刻线(即P1刻线)，8、第二道刻线(即P2刻线)，9、第三道刻线(即P3刻线)，10、激光，11、第一道刻线的绝缘层，12、第三道刻线的绝缘层，13、增强导电的薄膜，14、接触钝化薄膜。
本发明的效果
采用本发明的用于制备薄膜太阳能电池第一道刻线、第三道刻线的方法的有益效果是：采用该划线方法能够在不减少薄膜太阳能电池组件有效利用面积的前提下，提高并联电阻和开路电压，提高薄膜太阳能电池的输出效率。
具体实施方式
实施例1
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)使用皮秒激光器，在功率为0.9W下，产生波长为1064纳米，频率为70kHz的激光，刻划速度2000mm/s条件下，采用从背面入射的方式(即从玻璃面入射)，对背电极2进行刻划，形成第一道刻线7；
步骤2)采用丝网印刷的方法，在第一道刻线7上覆盖绝缘层11，该绝缘层11跟第一道刻线7平行，该绝缘层11的成分为聚酰亚胺，厚度为300纳米，采用实时定位的方式确保绝缘层11的中心与第一道刻线7的中心线对齐，绝缘层11的宽度比第一道刻线7宽5微米，所述丝网印刷后将其放入在150℃烘箱进行固化，保温时间为20min，形成的绝缘层11是整齐对称的，其透明率达到92％；
步骤3)采用磁控溅射的方式制备1500纳米厚的吸收层3，采用化学水浴的方式制备缓冲层4，所述缓冲层4为50纳米的硫化锌，采用磁控溅射的方式制备本征层5，所述本征层5为100纳米的氧化锌；
步骤4)使用皮秒激光器，在功率为2.8W下，产生波长为532纳米，频率为2MHz的激光，刻划速度300mm/s条件下，采用从膜面入射的方式，对已经制备的吸收层3、缓冲层4、本征层5刻划，形成第二道刻线8；
步骤5)采用磁控溅射的方式在完成第二道刻线刻划后的本征层上制备前电极6，所述前电极6为400纳米厚的掺铝氧化锌；
步骤6)使用皮秒激光器，在功率为0.6W下，产生波长为532纳米，频率为70kHz的脉冲低重叠率激光，刻划速度2000mm/s条件下，对已经制备的前电极6进行刻划，只将前电极6去除，而不损失本征层5，形成第三道刻线9。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第一道刻线7及第一道刻线上绝缘层11如图5a所示，第二道刻线8和第三道刻线9如图2所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池50片组件的开路电压达到60.1V，比采用现有技术提高了1.0V；并联电阻达到1187Ω，比采用现有技术提高了103V，提高幅度达到9.5％；发电功率达到86.18W，比现有技术提高了1.73W，提高幅度达到2％。
实施例2
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为钙钛矿。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤5)与实施例1相同；
步骤2)采用高功率激光器聚焦照射的方式，聚焦的光斑直径为15微米，激光器的功率为3W，将波长为532nm、频率为400kHz的激光作用于第一道刻线7底部表面的玻璃，气化的玻璃凝固在第一道刻线7的两侧，形成厚度为200纳米的绝缘层11，绝缘层11的宽度比第一道刻线7宽4微米，其透明率达到96％；
步骤6)使用皮秒激光器，在功率为3.1W下，产生波长为532纳米，频率为2000kHz的脉冲高重叠率激光，刻划速度500mm/s条件下，将背电极2以上的吸收层3、缓冲层4、本征层5和前电极6的膜层全部去除，同时不损伤背电极2，采用SEM进行检测，在放大5万倍时，背电极2应当没有可见的裂纹或孔洞，形成第三道刻线9。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第一道刻线7及第一道刻线上绝缘层11如图5b所示，第二道刻线8和第三道刻线9如图3所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池的50片组件的开路电压达到60.2V，比采用现有技术提高了1.1V；并联电阻达到1196Ω，比采用现有技术提高了112V，提高幅度达到10.3％；发电功率达到86.68W，比现有技术提高了2.23W，提高幅度达到2.6％。
实施例3
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800纳米的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为碲化镉。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤5)与实施例1相同；
步骤2)采用喷墨打印的方式，在形成第一道刻线7的激光头相同的位置设置喷墨装置，以四氯化硅液体代替墨水，这样在第一道刻线7上覆盖一层四氯化硅液体，然后将其放入在260℃烘箱进行固化，保温时间为30min，四氯化硅转化为二氧化硅，这样就形成了透明的绝缘层11，该绝缘层11跟第一道刻线7的中心平行，厚度为100纳米，宽度比第一道刻线7宽3微米，其透明率达到93％；
步骤6)使用飞秒激光器，在功率为0.8W下，产生波长为532纳米，频率为1MHz的激光，刻划速度1500mm/s条件下，对已经制备的前电极6进行刻划，只将前电极6去除，而不损失本征层5，形成第三道刻线9。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第一道刻线7及第一道刻线上绝缘层11如图5a所示，第二道刻线8和第三道刻线9如图2所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池的50片组件的开路电压达到60.0V，比采用现有技术提高了0.9V；并联电阻达到1176Ω，比采用现有技术提高了92V，提高幅度达到8.5％；发电功率达到85.68W，比现有技术提高了1.23W，提高幅度达到1.46％。
实施例4
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800纳米的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜锌锡硫。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤6)与实施例2相同；
步骤2)采用网版蒸镀的方式，据设置的刻线数量，间距，宽度的方案，制备对应的蒸镀网版，采用视觉定位的方式，找到定位线，定位完成后使用蒸镀机，在坩埚内放入氮化硅粉末，抽上真空，在真空度达到1x10-4pa时，开启蒸镀电子枪电源，通入氩气保护气体，束流在80mA时，开启挡板在对应刻线上覆盖绝缘层材料。将氮化硅在第一道刻线7的两侧，形成厚度为500纳米的绝缘层11，绝缘层11的宽度比第一道刻线7宽4微米，其透明率达到94％。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第一道刻线7及第一道刻线上绝缘层11如图5b所示，第二道刻线8和第三道刻线9如图3所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池的50片组件的开路电压达到60.2V，比采用现有技术提高了1.1V；并联电阻达到1197Ω，比采用现有技术提高了113V，提高幅度达到10.4％；发电功率达到86.77W，比现有技术提高了2.32W，提高幅度达到2.7％。
实施例5
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤6)与实施例1相同，省略实施例1的步骤2)；
步骤7)采用丝网印刷的方法，在第三道刻线9上覆盖绝缘层12，采用红外光照射实时跟踪的方式保证该绝缘层12与第三道刻线9平行，该绝缘层12的成分为聚酰亚胺，厚度为500纳米，绝缘层12的中心与第三道刻线9的中心线对齐，绝缘层12的宽度比第三道刻线9宽3微米，保证完全覆盖第三道刻线9，所述丝网印刷后将其放入在200℃烘箱进行固化，保温时间为25min，形成的绝缘层12是整齐对称的，其透明率达到91％，采用绝缘电阻测试仪测试两条P3刻线之间的电阻值为110MΩ，表明绝缘层覆盖满足要求。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第三道刻线9及第三道刻线上绝缘层12如图6a所示，第一道刻线7和第二道刻线8如图2所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池的50片组件的开路电压达到60.1V，比采用现有技术提高了1.0V；并联电阻达到1165Ω，比采用现有技术提高了81V，提高幅度达到7.5％；发电功率达到86.17W，比现有技术提高了1.72W，提高幅度达到2.0％。
实施例6
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤6)与实施例2相同，省略实施例2的步骤2；
步骤7)采用网版蒸镀的方法，在第三道刻线9上覆盖绝缘层12，采用紫外光照射实时跟踪的方式保证该绝缘层12与第三道刻线9平行，该绝缘层12的成分为二氧化硅，厚度为100纳米，绝缘层12的中心与第三道刻线9的中心线对齐，绝缘层12的宽度比第三道刻线9宽5微米，保证完全覆盖第三道刻线9，所述网版蒸镀后将其放入在300℃烘箱进行固化，保温时间为18min，形成的绝缘层12是整齐对称的，其透明率达到95％，采用绝缘电阻测试仪测试两条P3刻线之间的电阻值为101MΩ，表明绝缘层覆盖满足要求。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第三道刻线9及第三道刻线上绝缘层12如图6b所示，第一道刻线7和第二道刻线8如图2所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池的50片组件的开路电压达到60.1V，比采用现有技术提高了1.0V；并联电阻达到1189Ω，比采用现有技术提高了105V，提高幅度达到9.7％；发电功率达到86.56W，比现有技术提高了2.11W，提高幅度达到2.5％。
实施例7
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤6)与实施例3相同，省略实施例3的步骤2；
步骤7)采用网版蒸镀的方法，在第三道刻线9上覆盖绝缘层12，采用紫外光照射实时跟踪的方式保证该绝缘层12与第三道刻线9平行，该绝缘层12的成分为二氧化硅，厚度为1000纳米，绝缘层12的中心与第三道刻线9的中心线对齐，绝缘层12的宽度比第三道刻线9宽4微米，保证完全覆盖第三道刻线9，所述网版蒸镀后将其放入在300℃烘箱进行固化，保温时间为23min，形成的绝缘层12是整齐对称的，其透明率达到93％，采用绝缘电阻测试仪测试两条P3刻线之间的电阻值为121MΩ，表明绝缘层覆盖满足要求。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第三道刻线9及第三道刻线上绝缘层12如图6a所示，第一道刻线7和第二道刻线8如图2所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池的50片组件的开路电压达到60.2V，比采用现有技术提高了1.1V；并联电阻达到1179Ω，比采用现有技术提高了95V，提高幅度达到8.8％；发电功率达到86.26W，比现有技术提高了1.81W，提高幅度达到2.1％。
实施例8
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤5)与实施例1相同，省略实施例1的步骤2；
步骤6)使用皮秒激光器，在功率为2.7W下，产生波长为532纳米，频率为20MHz的激光，刻划速度15m/s条件下，将背电极2以上的吸收层3、缓冲层4、本征层5和前电极6的膜层全部去除，而不损失背电极2，形成第三道刻线9。
步骤7)采用网版蒸镀的方法，在第三道刻线9上覆盖绝缘层12，采用紫外光照射实时跟踪的方式保证该绝缘层12与第三道刻线9平行，该绝缘层12的成分为二氧化硅，厚度为200纳米，绝缘层12的中心与第三道刻线9的中心线对齐，绝缘层12的宽度比第三道刻线9宽4微米，保证完全覆盖第三道刻线9，所述网版蒸镀后将其放入在200℃烘箱进行固化，保温时间为20min，形成的绝缘层12是整齐对称的，其透明率达到96％，采用绝缘电阻测试仪测试两条P3刻线之间的电阻值为108MΩ，表明绝缘层覆盖满足要求。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第三道刻线9及第三道刻线上绝缘层12如图6b所示，第一道刻线7和第二道刻线8如图2所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池的50片组件的开路电压达到60.1V，比采用现有技术提高了1.0V；并联电阻达到1179Ω，比采用现有技术提高了95V，提高幅度达到8.8％；发电功率达到86.26W，比现有技术提高了1.81W，提高幅度达到2.1％。
实施例9
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)使用皮秒激光器，在功率为0.9W下，产生波长为1064纳米，频率为70kHz的激光10，刻划速度2000mm/s条件下，采用从背面入射的方式(即从玻璃面入射)，对背电极2进行刻划，形成第一道刻线7；
步骤2)采用丝网印刷的方法，在第一道刻线7上覆盖绝缘层11，该绝缘层11跟第一道刻线7平行，该绝缘层11的成分为聚酰亚胺，厚度为300纳米，采用实时定位的方式确保绝缘层11的中心与第一道刻线7的中心线对齐，绝缘层11的宽度比第一道刻线7宽5微米，所述丝网印刷后将其放入在150℃烘箱进行固化，保温时间为20min，形成的绝缘层11是整齐对称的，其透明率达到92％；
步骤3)采用磁控溅射的方式制备1500纳米厚的吸收层3，采用化学水浴的方式制备缓冲层4，所述缓冲层4为50纳米的硫化锌，采用磁控溅射的方式制备本征层5，所述本征层5为100纳米的氧化锌；
步骤4)使用皮秒激光器，在功率为2.8W下，产生波长为532纳米，频率为2MHz的激光，刻划速度300mm/s条件下，采用从膜面入射的方式，对已经制备的吸收层3、缓冲层4、本征层5刻划，形成第二道刻线8；
步骤5)采用磁控溅射的方式在完成第二道刻线刻划后的本征层上制备前电极6，所述前电极6为400纳米厚的掺铝氧化锌；
步骤6)使用飞秒激光器，在功率为0.8W下，产生波长为532纳米，频率为1MHz的激光，刻划速度15m/s条件下，对已经制备的前电极6进行刻划，只将前电极6去除，而不损失本征层5以下的膜层，形成第三道刻线9；
步骤7)采用网版蒸镀的方法，在第三道刻线9上覆盖绝缘层12，采用紫外光照射实时跟踪的方式保证该绝缘层12与第三道刻线9平行，该绝缘层12的成分为氮化硅，厚度为200纳米，绝缘层12的中心与第三道刻线9的中心线对齐，绝缘层12的宽度比第三道刻线9宽4微米，保证完全覆盖第三道刻线9，所述网版蒸镀后将其放入在280℃烘箱进行固化，保温时间为18min，形成的绝缘层12是整齐对称的，其透明率达到93％，采用绝缘电阻测试仪测试两条P3刻线之间的电阻值为106MΩ，表明绝缘层覆盖满足要求。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第一道刻线7及第一道刻线上绝缘层11如图5a所示，第二道刻线8如图2所示，第三道刻线9如图6a所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池50片组件的开路电压达到60.2V，比采用现有技术提高了1.1V；并联电阻达到1198Ω，比采用现有技术提高了114V，提高幅度达到10.5％；发电功率达到86.91W，比现有技术提高了2.46W，提高幅度达到2.9％。
实施例10
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤5)与实施例1相同；
步骤2)采用高功率激光器聚焦照射的方式，聚焦的光斑直径为15微米，激光器的功率为3W，将波长为532nm、频率为400kHz的激光作用于第一道刻线7底部表面的玻璃，气化的玻璃凝固在第一道刻线7的两侧，形成厚度为200纳米的绝缘层11，绝缘层11的宽度比第一道刻线7宽4微米，其透明率达到96％；
步骤6)使用皮秒激光器，在功率为3.1W下，产生波长为532纳米，频率为2000kHz的激光，刻划速度500mm/s条件下，将背电极2以上的吸收层3、缓冲层4、本征层5和前电极6的膜层全部去除，同时不损伤背电极2，采用SEM进行检测，在放大5万倍时，背电极2应当没有可见的裂纹或孔洞，形成第三道刻线9；
步骤7)采用丝网印刷的方法，在第三道刻线9上覆盖绝缘层12，采用红外光照射实时跟踪的方式保证该绝缘层12与第三道刻线9平行，该绝缘层12的成分为聚酰亚胺，厚度为200纳米，绝缘层12的中心与第三道刻线9的中心线对齐，绝缘层12的宽度比第三道刻线9宽5微米，保证完全覆盖第三道刻线9，所述丝网印刷后将其放入在200℃烘箱进行固化，保温时间为25min，形成的绝缘层12是整齐对称的，其透明率达到92％，采用绝缘电阻测试仪测试两条P3刻线之间的电阻值为107MΩ，表明绝缘层覆盖满足要求。
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第一道刻线7及第一道刻线上绝缘层11如图5b所示，第二道刻线8如图2所示，第三道刻线9如图6b所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池50片组件的开路电压达到60.2V，比采用现有技术提高了1.1V；并联电阻达到1203Ω，比采用现有技术提高了119V，提高幅度达到11％；发电功率达到87.13W，比现有技术提高了2.68W，提高幅度达到3.2％。
对比例1
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下现有技术的方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)使用皮秒激光器，在功率为0.9W下，产生波长为1064纳米，频率为70kHz的激光，刻划速度2000mm/s条件下，采用从背面入射的方式(即从玻璃面入射)，对背电极2进行刻划，形成第一道刻线7；
步骤2)采用磁控溅射的方式制备1500纳米厚的吸收层3，采用化学水浴的方式制备缓冲层4，所述缓冲层4为50纳米的硫化锌，采用磁控溅射的方式制备本征层5，所述本征层5为100纳米的氧化锌；
步骤3)使用皮秒激光器，在功率为2.8W下，产生波长为532纳米，频率为2MHz的激光，刻划速度300mm/s条件下，采用从膜面入射的方式，对已经制备的吸收层3、缓冲层4、本征层5刻划，形成第二道刻线8；
步骤4)采用磁控溅射的方式在完成第二道刻线刻划后的本征层上制备前电极6，所述前电极6为400纳米厚的掺铝氧化锌；
步骤5)使用皮秒激光器，在功率为3.1W下，产生波长为532纳米，频率为2000kHz的激光，刻划速度500mm/s条件下，将背电极2以上的吸收层3、缓冲层4、本征层5和前电极6的膜层全部去除，同时不损伤背电极2，采用SEM进行检测，在放大5万倍时，背电极2应当没有可见的裂纹或孔洞，形成第三道刻线9；
采用上述现有技术的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第一道刻线7、第二道刻线8和第三道刻线9如图3所示。
采用上述现有技术的方法制备得到的薄膜太阳能电池50片组件的开路电压为59.1V，并联电阻为1084Ω，发电功率达到84.45W。
对比例2
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤6)与实施例1相同；
步骤2)采用丝网印刷的方法，在第一道刻线7上覆盖绝缘层11，该绝缘层11跟第一道刻线7平行，该绝缘层11的成分为聚酰亚胺，厚度为300纳米，采用实时定位的方式确保绝缘层11的中心与第一道刻线7的中心线对齐，绝缘层11的宽度比第一道刻线7宽6微米，所述丝网印刷后将其放入在150℃烘箱进行固化，保温时间为20min，形成的绝缘层11是整齐对称的，其透明率达到92％；
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第一道刻线7及第一道刻线上绝缘层11如图5a所示，第二道刻线8和第三道刻线9如图2所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池50片组件的开路电压达到59.4V，比采用现有技术提高了0.3V；并联电阻达到1103Ω，比采用现有技术提高了19Ω，提高幅度达到1.75％；发电功率达到85.4W，比现有技术提高了0.96W，提高幅度达到1.13％。
对比例3
采用钠钙玻璃作为薄膜太阳能电池的基底1，并采用现有的技术对其进行清洗，之后采用磁控溅射的方式在基底1上制备800nm的背电极2，所述背电极2由金属钼组成，所述吸收层3为铜铟镓硒。
采用如下方法对薄膜太阳能电池进行制备和划线，包括如下步骤：
步骤1)、步骤3)至步骤6)与实施例1相同；
步骤2)采用丝网印刷的方法，在第一道刻线7上覆盖绝缘层11，该绝缘层11跟第一道刻线7平行，该绝缘层11的成分为聚酰亚胺，厚度为50纳米，采用实时定位的方式确保绝缘层11的中心与第一道刻线7的中心线对齐，绝缘层11的宽度比第一道刻线7宽4微米，所述丝网印刷后将其放入在150℃烘箱进行固化，保温时间为20min，形成的绝缘层11是整齐对称的，其透明率达到92％；
采用上述本发明的方法，制备得到的薄膜太阳能电池的基本结构如图1所示，第一道刻线7及第一道刻线上绝缘层11如图5a所示，第二道刻线8和第三道刻线9如图2所示。
采用上述本发明的方法制备得到的薄膜太阳能电池50片组件的开路电压达到59.5V，比采用现有技术提高了0.4V；并联电阻达到1120Ω，比采用现有技术提高了36Ω，提高幅度达到3.3％；发电功率达到85.55W，比现有技术提高了1.1W，提高幅度达到1.3％。
与现有技术的技术方案相比，本发明的用于制备薄膜太阳能电池第一道刻线、第三道刻线的方法能够使薄膜太阳能电池组件的开路电压提高到60.1V以上，比采用现有技术提高了1.0V以上；并联电阻达到1165Ω以上，比采用现有技术提高了81V以上，提高幅度达到7.5％以上；发电功率达到86.17W以上，比现有技术提高了1.72W以上，提高幅度达到2.0％以上。
Claims (2)
1.一种用于制备薄膜太阳能电池第一道刻线、第三道刻线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用高功率激光器作用于第一道刻线底部，将第一道刻线底部的玻璃气化，气化的玻璃凝固在第一道刻线两侧，在第一道刻线上形成玻璃绝缘层；
所述玻璃绝缘层的宽度比相应刻线宽3～5微米，所述玻璃绝缘层的厚度为100～5000纳米。
2.根据权利要求1所述用于制备薄膜太阳能电池第一道刻线、第三道刻线的方法，其特征在于，所述高功率激光器包括能够产生波长为532nm、355nm激光的激光器，所述高功率激光器的功率为28～32W。
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