CN112133787B - 铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法 - Google Patents

铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及制备方法，该方法包括：提供铜铟镓硒太阳能电池薄膜；刻划电池薄膜，刻划深度停止于基底的上表面，形成第一道刻缝；使用皮秒红外激光刻划电池薄膜，刻划深度停止于背电极层的上表面，形成第三道刻缝；对第一道及第三道刻缝进行绝缘材料涂敷；使用皮秒红外激光刻划电池薄膜，刻划深度停止于背电极层的上表面，形成介于第一道刻缝与第三道刻缝之间的第二道刻缝；对第二道刻缝进行导电材料涂敷。通过一站式集中激光刻划处理，设备误差小，工艺窗口大，无须调整镀膜工艺来适应划线工艺，提高工艺兼容性；无毛刺或表面残留碎屑，消除电池短路隐患；刻缝线宽小，降低死区面积，提高电池组件的转化效率。

Description

铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，特别是涉及一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法。
背景技术
随着能源危机及环境污染的日益加剧，如何提高可再生能源比例，调整能源结构成为社会发展的主流。太阳能作为重要的可再生能源，近年来受到广泛的关注并得到快速发展。
铜铟镓硒(CuInGaSe2，简称CIGS)薄膜太阳能电池是一种能够将光能转换成电能的器件，其基本结构包括p型CIGS和n型CdS/In2S3半导体材料相互接触后形成的PN异质结，其中PN结的内建电场的方向是由n型半导体指向P型半导体。铜铟镓硒电池光吸收系数高，目前已有产业化利用的成功先例；弱光特性好，光电转化效率高，最高转换效率可达22.6％。铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件效率发展具有可持续性，同时产品性能佳，比如温度系数小、弱光效应明显和无衰减；另外，其生产制备工艺绿色环保，颜色丰富，非常适合应用于光伏建筑一体化(BIPV)。
电池内串联技术是铜铟镓硒薄膜太阳能组件生产的关键技术之一。传统的CIGS薄膜组件刻划过程中，CIGS薄膜的背电极为不透明的钼，激光脉冲无法穿透钼层，这就决定了CIGS薄膜的第二道刻划P2及第三道刻划P3工艺只能从膜面方向进行，一般通用膜层厚度高达2微米，传统方式采用机械的方式，利用铜铟镓硒与钼的硬度差，从膜面将硬度较低的铜铟镓硒层划掉，而保留硬度较高的钼层。虽然机械刻划方式简单直接，但线宽大，导致死区也变大，影响光电转化效率；崩边现象严重，残留物掉入沟槽，可能会导致短路；机械针直接与膜层接触，磨损大，每隔几天就需要停机更换，严重影响生产；同时不同工序的刻划工艺的激光设备空间距离远，不能集中刻划处理，设备成本高，误差大，效率低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法，用于解决现有技术中制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件采用激光刻划结合机械刻划实现太阳能电池组件的电池单元内部串联导致太阳能电池组件死区面积大、出现崩边现象及短路失效等的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，所述制备方法包括：
提供铜铟镓硒太阳能电池薄膜，所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜由下向上依次包括基底、背电极层、铜铟镓硒吸收层、缓冲层及前电极层；
刻划所述背电极层、铜铟镓硒吸收层、缓冲层及前电极层，形成第一道刻缝，分隔所述背电极层；
使用皮秒红外激光自上向下依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜，刻划深度停止于所述背电极层的上表面，形成第三道刻缝；
对所述第一道刻缝及所述第三道刻缝进行绝缘材料涂敷，所述绝缘材料包括填充满所述第一道刻缝及所述第三道刻缝的第一填充部及凸出于所述第一道刻缝及所述第三道刻缝的第一凸起部；
使用皮秒红外激光自上向下依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜，刻划深度停止于所述背电极层的上表面，形成第二道刻缝，且所述第二道刻缝形成于所述第一道刻缝与所述第三道刻缝之间，分隔PN结，提供所述背电极层与所述前电极层的连接通道；
对所述第二道刻缝进行导电材料涂敷，所述导电材料包括填充满所述第二道刻缝的第二填充部及覆盖所述第一道刻缝上的所述第一凸起部的第二凸起部。
可选地，所述第一道刻缝的宽度介于20μm～50μm之间，所述第二道刻缝的宽度介于20μm～40μm之间，所述第三道刻缝的宽度介于30μm～60μm之间，所述第一道刻缝与所述第三道刻缝之间的间距介于120μm～250μm之间。
可选地，采用喷墨打印或狭缝涂敷工艺对所述第一道刻缝及所述第三道刻缝进行绝缘材料涂敷；采用喷墨打印或狭缝涂敷工艺对所述第二道刻缝进行导电材料涂敷。
可选地，对所述第二道刻缝进行导电材料涂敷后还包括在所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜表面敷设汇流条及进行后端封装的步骤。
可选地，形成所述铜铟镓硒吸收层的方法包括溅射铜铟镓后进行硒化的方法和/或共蒸法；形成所述缓冲层的方法包括气相沉积法和/或化学浴沉积法。
可选地，所述导电材料包括碳浆、金属浆料或改性的陶瓷浆料。
可选地，所述基底的材料包括不锈钢或玻璃，所述背电极层包括钼层，所述缓冲层的材料包括硫化镉、硫化锌及硫化铟中的至少一种，所述前电极层的材料包括掺铝氧化锌、掺镁氧化锌及掺硼氧化锆中的至少一种，所述背电极层的厚度介于220nm～1500nm之间，所述铜铟镓硒吸收层的厚度介于1500nm～2500nm之间，所述缓冲层的厚度介于50nm～950nm之间，所述前电极层的厚度介于50nm～500nm之间。
可选地，使用皮秒激光自上向下依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜，刻蚀深度停止于所述基底的上表面，形成所述第一道刻缝；或使用纳秒激光或微秒激光或机械刻划自下向上依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜的所述背电极层、所述铜铟镓硒吸收层、所述缓冲层及所述前电极层，形成所述第一道刻缝。
本发明还提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括：
至少两个形成于铜铟镓硒太阳能电池薄膜上的电池块，所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜由下向上依次包括基底、背电极层、铜铟镓硒吸收层、缓冲层及前电极层；
串联所述电池块的串联结构，所述串联结构形成于所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜上，包括第一道刻缝、第三道刻缝、形成于两者之间的第二道刻缝、绝缘材料及导电材料，所述第一道刻缝自所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜的上表面延伸至所述基底的上表面，所述第二道刻缝及所述第三道刻缝自所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜的上表面延伸至所述背电极层的上表面，所述绝缘材料包括填充满所述第一道刻缝及所述第三道刻缝的第一填充部及凸出于所述第一道刻缝及所述第三道刻缝的第一凸起部，所述导电材料包括填充满所述第二道刻缝的第二填充部及覆盖所述第一道刻缝上的所述第一凸起部的第二凸起部。
可选地，所述第一道刻缝的宽度介于20μm～50μm之间，所述第二道刻缝的宽度介于20μm～40μm之间，所述第三道刻缝的宽度介于30μm～60μm之间，所述第一道刻缝与所述第三道刻缝之间的间距介于120μm～250μm之间。
可选地，所述导电材料包括碳浆、金属浆料或改性的陶瓷浆料。
可选地，所述基底的材料包括不锈钢和/或玻璃，所述背电极层包括钼层，所述缓冲层的材料包括硫化镉、硫化锌及硫化铟中的至少一种，所述前电极层的材料包括掺铝氧化锌、掺镁氧化锌及掺硼氧化锆中的至少一种，所述背电极层的厚度介于220nm～1500nm之间，所述铜铟镓硒吸收层的厚度介于1500nm～2500nm之间，所述缓冲层的厚度介于50nm～950nm之间，所述前电极层的厚度介于50nm～500nm之间。
如上所述，本发明的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法，采用皮秒红外激光实现铜铟镓硒组件P2/P3(第二道刻缝及第三道刻缝)工艺刻划的实现，皮秒红外激光脉冲能量强度非常大，功率密度也非常高，足以剥脱材料外层电子，达到对材料“电子态”去除效果，效率高，无热影响且为非接触式工艺，所以没有崩边现象，也没有裂纹和残余应力，划线质量完全满足CIGS模组生产对于CIGS薄膜太阳能划线的工艺要求，大大改善了划线质量，加之皮秒红外激光刻缝的线宽很小，可有效减小电池组件死区面积，提高电池组件的光电转化效率；另外，利用一站式激光刻划处理，并使用红外皮秒激光进行刻划，工艺窗口大，无须调整镀膜工艺来适应划线工艺，提高了工艺兼容性；再者，通过在第一道刻缝与第三道刻缝中形成绝缘材料，有效提高了太阳能电池组件的绝缘电阻，最大程度上减少了漏电流发生的可能性。
附图说明
图1显示为本发明实施例一的铜铟镓硒太阳能电池组件的制备方法的工艺流程图。
图2显示为本发明实施例一的铜铟镓硒太阳能电池组件的制备方法S1步骤所呈现的结构示意图。
图3显示为本发明实施例一的铜铟镓硒太阳能电池组件的制备方法S2步骤及S3步骤所呈现的结构示意图。
图4显示为本发明实施例一的铜铟镓硒太阳能电池组件的制备方法S4步骤所呈现的结构示意图。
图5显示为本发明实施例一的铜铟镓硒太阳能电池组件的制备方法S5步骤所呈现的结构示意图。
图6显示为本发明实施例一的铜铟镓硒太阳能电池组件的制备方法S6步骤所呈现的结构示意图。
图7显示为本发明实施例二的铜铟镓硒太阳能电池组件的结构示意图。
元件标号说明
100 铜铟镓硒太阳能电池薄膜
101 基底
102 背电极层
103 铜铟镓硒吸收层
104 缓冲层
105 前电极层
106 第一道刻缝
107 第二道刻缝
108 第三道刻缝
109 绝缘材料
110 第一填充部
111 第一凸起部
112 导电材料
113 第二填充部
114 第二凸起部
115 电池块
116 串联结构
S1～S6 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可根据具体需要进行改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种铜铟镓硒太阳能电池组件的制备方法，采用皮秒红外激光实现铜铟镓硒组件P2/P3(第二道刻缝及第三道刻缝)工艺刻划的实现，皮秒红外激光脉冲能量强度非常大，功率密度也非常高，足以剥脱材料外层电子，达到对材料“电子态”去除效果，效率高，无热影响且为非接触式工艺，所以没有崩边现象，也没有裂纹和残余应力，划线质量完全满足CIGS模组生产对于CIGS薄膜太阳能划线的工艺要求，大大改善了划线质量，加之皮秒红外激光刻缝的线宽很小，可有效减小电池组件死区面积，提高电池组件的光电转化效率；另外，利用一站式激光刻划处理，并使用红外皮秒激光进行刻划，工艺窗口大，无须调整镀膜工艺来适应划线工艺，提高了工艺兼容性；再者，通过在第一道刻缝与第三道刻缝中形成绝缘材料，有效提高了太阳能电池组件的绝缘电阻，最大程度上减少了漏电流发生的可能性。
如图1至图6所示，所述制备方法包括如下步骤：
如图1及图2所示，首先进行步骤S1，提供铜铟镓硒太阳能电池薄膜100，所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100由下向上依次包括基底101、背电极层102、铜铟镓硒吸收层103、缓冲层104及前电极层105。
所述铜铟镓硒吸收层103作为吸收层是用来转换所吸收的光子为自由电子，是决定电池转换效率的关键膜层，所述缓冲层104作为连接层是组成电池PN结的N型层，与所述铜铟镓硒吸收层103结合组成电池的PN结。所述缓冲层104的材料一般为硫化镉，其上还可以形成有一层本征的氧化锌材料层。所述基底101与所述背电极层102之间还可以形成有一层氮氧化硅阻挡层。
作为示例，所述基底101的材料包括不锈钢或玻璃，所述背电极层102的材料包括钼材料，所述缓冲层104的材料包括硫化镉、硫化锌及硫化铟中的至少一种，所述前电极层105的材料包括掺铝氧化锌、掺镁氧化锌及掺硼氧化锆中的至少一种，所述背电极层102的厚度介于220nm～1500nm之间，所述铜铟镓硒吸收层103的厚度介于1500nm～2500nm之间，所述缓冲层104的厚度介于50nm～950nm之间，所述前电极层105的厚度介于50nm～500nm之间。
作为示例，可以采用溅射铜铟镓后进行硒化的方法和/或共蒸法形成所述铜铟镓硒吸收层103。可以采用气相沉积法和/或化学浴沉积法形成所述缓冲层104。
如图1及图3所示，接着进行步骤S2，刻划所述背电极层102、铜铟镓硒吸收层103、缓冲层104及前电极层105，形成第一道刻缝106，分隔所述背电极层102。形成贯穿所述背电极层102、铜铟镓硒吸收层103、缓冲层104及前电极层105的第一道刻缝106不仅可以分隔所述背电极层102，后续还可在该第一道刻缝中形成绝缘材料以提高电池的绝缘性能。
作为示例，形成所述第一道刻缝106的方法包括，第一种：使用皮秒激光自上向下依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100，刻蚀深度停止于所述基底101的上表面，以形成所述第一道刻缝106；第二种，使用纳秒激光或微秒激光或机械刻划自下向上依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100的所述背电极层102、所述铜铟镓硒吸收层103、所述缓冲层104及所述前电极层105，以形成所述第一道刻缝106。本实施例优选第一种方法采用皮秒红外激光刻划形成所述第一道刻缝106，结合后续的皮秒红外激光刻划形成第二道刻缝及第三道刻缝，从而实现一站式激光刻划处理，工艺窗口大且无须调整镀膜工艺来适应划线工艺，提高了工艺兼容性。形成的所述第一道刻缝106的宽度介于20μm～50μm之间。
如图1及图3所示，接着进行步骤S3，使用皮秒红外激光自上向下依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100，刻划深度停止于所述背电极层102的上表面，形成第三道刻缝108。
皮秒红外激光具有高能量强度、高功率密度，当其作用于材料上时足以剥脱材料外层电子，达到对材料“电子态”去除效果，激光与材料相互作用的时间很短，离子在将能量传递至周围材料之前就已经从材料表面被烧蚀掉了，所以不会给周围的材料带来热影响且效率高，例如，皮秒激光器高达2兆赫兹的脉冲重复率，使得刻划速度非常高，可达2米每秒，是机械刻划的4倍之多，且该工艺为非接触式工艺，所以没有崩边现象，也没有裂纹和残余应力，划线质量完全满足CIGS模组生产对于CIGS薄膜太阳能划线的工艺要求，大大改善了划线质量，所以不易有残留物掉入刻缝中，降低短路风险；另外，皮秒红外激光刻缝的线宽很小，可有效减小电池组件死区面积，提高电池组件的光电转化效率。
作为示例，所述第三道刻缝108的宽度介于30μm～60μm之间。所述第一道刻缝106与所述第三道刻缝108之间的间距介于120μm～250μm之间。
如图1及图4所示，接着进行步骤S4，对所述第一道刻缝106及所述第三道刻缝108进行绝缘材料涂敷，所述绝缘材料109包括填充满所述第一道刻缝106及所述第三道刻缝108的第一填充部110及凸出于所述第一道刻缝106及所述第三道刻缝108的第一凸起部111。所以第一凸起部111可以进一步提高电绝缘性。
作为示例，所述绝缘材料可以选择任意适合的绝缘材料，较佳地，选择高K绝缘材料。
作为示例，可以采用喷墨打印或狭缝涂敷工艺对所述第一道刻缝106及所述第三道刻缝108进行绝缘材料涂敷。
如图1及图5所示，接着进行步骤S5，使用皮秒红外激光自上向下依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100，刻划深度停止于所述背电极层102的上表面，形成第二道刻缝107，且所述第二道刻缝107形成于所述第一道刻缝106与所述第三道刻缝108之间，分隔PN结，提供所述背电极层102与所述前电极层105的连接通道。
作为示例，所述第二道刻缝107的宽度介于20μm～40μm之间。
采用皮秒红外激光形成所述第一道刻缝、第二道刻缝及第三道刻缝，形成一站式集中激光刻划处理，设备成本低，误差小，工艺窗口大，无须调整镀膜工艺来适应划线工艺，提高了工艺兼容性；无毛刺(重铸层)或表面残留碎屑，消除了电池短路隐患；刻缝线宽小，降低了死区面积，提高电池组件的转化效率。
如图1及图6所示，最后进行步骤S6，对所述第二道刻缝107进行导电材料涂敷，所述导电材料112包括填充满所述第二道刻缝107的第二填充部113及覆盖所述第一道刻缝106上的所述第一凸起部111的第二凸起部114。
作为示例，所述导电材料112包括碳浆、金属浆料或改性的陶瓷浆料。例如，碳浆包括石墨导体，金属浆料包括金粉、银粉、铜粉或银铜合金形成的浆料。
作为示例，可以采用喷墨打印或狭缝涂敷工艺对所述第二道刻缝107进行导电材料涂敷。
至此，上述形成的第一道刻缝、第三道刻缝、形成于两者之间的第二道刻缝、绝缘材料及导电材料形成为串联多个电池块的串联结构，相邻两串联结构之间为电池块区域，该电池块区域实现光电转换，因此称之为“活性区域”，串联结构区域称之为“死区”。本实施例形成的“死区”面积小，从而有效提高“活性区域”面积，提高电池的光电转换效率；另外“死区”的绝缘效果好，可有效降低电池的漏电风险。
作为示例，对所述第二道刻缝107进行导电材料涂敷后还包括在所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100表面敷设汇流条及进行后端封装的步骤。该步骤属于电池组件制备的常规工艺，在此不做展开详述。
实施例二
本实施例提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件，该铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件可以采用上述实施例一的制备方法制备，但不限于实施例一所述的制备方法，只要能形成本铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件即可。该铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件所能达到的有益效果可请参见实施例一，以下不再赘述。
如图2至图7所示，该铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件包括：
至少两个形成于铜铟镓硒太阳能电池薄膜100上的电池块115，所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100由下向上依次包括基底101、背电极层102、铜铟镓硒吸收层103、缓冲层104及前电极层105；
串联所述电池块115的串联结构116，所述串联结构116形成于所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100上，包括第一道刻缝106、第三道刻缝108、形成于两者之间的第二道刻缝107、绝缘材料109及导电材料112，所述第一道刻缝106自所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100的上表面延伸至所述基底101的上表面，所述第二道刻缝107及所述第三道刻缝108自所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜100的上表面延伸至所述背电极层102的上表面，所述绝缘材料109包括填充满所述第一道刻缝106及所述第三道刻缝108的第一填充部110及凸出于所述第一道刻缝106及所述第三道刻缝108的第一凸起部111，所述导电材料112包括填充满所述第二道刻缝107的第二填充部113及覆盖所述第一道刻缝106上的所述第一凸起部111的第二凸起部114。
作为示例，所述第一道刻缝106的宽度介于20μm～50μm之间，所述第二道刻缝107的宽度介于20μm～40μm之间，所述第三道刻缝108的宽度介于30μm～60μm之间，所述第一道刻缝106与所述第三道刻缝108之间的间距介于120μm～250μm之间。
作为示例，所述导电材料112包括碳浆、金属浆料或改性的陶瓷浆料。例如，碳浆包括石墨导体，金属浆料包括金粉、银粉、铜粉或银铜合金形成的浆料。
综上所述，本发明的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法，采用皮秒红外激光实现铜铟镓硒组件P2/P3(第二道刻缝及第三道刻缝)工艺刻划的实现，皮秒红外激光脉冲能量强度非常大，功率密度也非常高，足以剥脱材料外层电子，达到对材料“电子态”去除效果，效率高，无热影响且为非接触式工艺，所以没有崩边现象，也没有裂纹和残余应力，划线质量完全满足CIGS模组生产对于CIGS薄膜太阳能划线的工艺要求，大大改善了划线质量，加之皮秒红外激光刻缝的线宽很小，可有效减小电池组件死区面积，提高电池组件的光电转化效率；另外，利用一站式激光刻划处理，并使用红外皮秒激光进行刻划，工艺窗口大，无须调整镀膜工艺来适应划线工艺，提高了工艺兼容性；再者，通过在第一道刻缝与第三道刻缝中形成绝缘材料，有效提高了太阳能电池组件的绝缘电阻，最大程度上减少了漏电流发生的可能性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供铜铟镓硒太阳能电池薄膜，所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜由下向上依次包括基底、背电极层、铜铟镓硒吸收层、缓冲层及前电极层；
刻划所述背电极层、铜铟镓硒吸收层、缓冲层及前电极层，形成第一道刻缝，分隔所述背电极层；
使用皮秒红外激光自上向下依次刻划所述前电极层、缓冲层及铜铟镓硒吸收层，刻划深度停止于所述背电极层的上表面，形成第三道刻缝；
对所述第一道刻缝及所述第三道刻缝进行绝缘材料涂敷，所述绝缘材料包括填充满所述第一道刻缝及所述第三道刻缝的第一填充部及凸出于所述第一道刻缝及所述第三道刻缝的第一凸起部；
使用皮秒红外激光自上向下依次刻划所述前电极层、缓冲层及铜铟镓硒吸收层，刻划深度停止于所述背电极层的上表面，形成第二道刻缝，且所述第二道刻缝形成于所述第一道刻缝与所述第三道刻缝之间，分隔PN结，提供所述背电极层与所述前电极层的连接通道；
对所述第二道刻缝进行导电材料涂敷，所述导电材料包括填充满所述第二道刻缝的第二填充部及覆盖所述第一道刻缝上的所述第一凸起部的第二凸起部。
2.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述第一道刻缝的宽度介于20μm~50μm之间，所述第二道刻缝的宽度介于20μm~40μm之间，所述第三道刻缝的宽度介于30μm~60μm之间，所述第一道刻缝与所述第三道刻缝之间的间距介于120μm~250μm之间。
3.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：采用喷墨打印或狭缝涂敷工艺对所述第一道刻缝及所述第三道刻缝进行绝缘材料涂敷；采用喷墨打印或狭缝涂敷工艺对所述第二道刻缝进行导电材料涂敷。
4.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，对所述第二道刻缝进行导电材料涂敷后还包括在所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜表面敷设汇流条及进行后端封装的步骤。
5.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：形成所述铜铟镓硒吸收层的方法包括溅射铜铟镓后进行硒化的方法和/或共蒸法；形成所述缓冲层的方法包括气相沉积法和/或化学浴沉积法。
6.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述导电材料包括碳浆、金属浆料或改性的陶瓷浆料。
7.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：所述基底的材料包括不锈钢或玻璃，所述背电极层包括钼层，所述缓冲层的材料包括硫化镉、硫化锌及硫化铟中的至少一种，所述前电极层的材料包括掺铝氧化锌、掺镁氧化锌及掺硼氧化锆中的至少一种，所述背电极层的厚度介于220nm~1500nm之间，所述铜铟镓硒吸收层的厚度介于1500nm~2500nm之间，所述缓冲层的厚度介于50nm~950nm之间，所述前电极层的厚度介于50nm~500nm之间。
8.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于：使用皮秒激光自上向下依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜，刻蚀深度停止于所述基底的上表面，形成所述第一道刻缝；或使用纳秒激光或微秒激光或机械刻划自下向上依次刻划所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜的所述背电极层、所述铜铟镓硒吸收层、所述缓冲层及所述前电极层，形成所述第一道刻缝。
9.一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件，其特征在于，所述太阳能电池组件包括：
至少两个形成于铜铟镓硒太阳能电池薄膜上的电池块，所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜由下向上依次包括基底、背电极层、铜铟镓硒吸收层、缓冲层及前电极层；
串联所述电池块的串联结构，所述串联结构形成于所述铜铟镓硒太阳能电池薄膜上，包括第一道刻缝、第三道刻缝、形成于两者之间的第二道刻缝、绝缘材料及导电材料，所述第一道刻缝贯穿所述前电极层、缓冲层、铜铟镓硒吸收层及背电极层至所述基底的上表面，所述第二道刻缝及所述第三道刻缝贯穿所述前电极层、缓冲层及铜铟镓硒吸收层至所述背电极层的上表面，所述绝缘材料包括填充满所述第一道刻缝及所述第三道刻缝的第一填充部及凸出于所述第一道刻缝及所述第三道刻缝的第一凸起部，所述导电材料包括填充满所述第二道刻缝的第二填充部及覆盖所述第一道刻缝上的所述第一凸起部的第二凸起部。
10.根据权利要求8所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件，其特征在于：所述第一道刻缝的宽度介于20μm~50μm之间，所述第二道刻缝的宽度介于20μm~40μm之间，所述第三道刻缝的宽度介于30μm~60μm之间，所述第一道刻缝与所述第三道刻缝之间的间距介于120μm~250μm之间。
11.根据权利要求8所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件，其特征在于：所述导电材料包括碳浆、金属浆料或改性的陶瓷浆料。
12.根据权利要求1所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件，其特征在于：所述基底的材料包括不锈钢和/或玻璃，所述背电极层包括钼层，所述缓冲层的材料包括硫化镉、硫化锌及硫化铟中的至少一种，所述前电极层的材料包括掺铝氧化锌、掺镁氧化锌及掺硼氧化锆中的至少一种，所述背电极层的厚度介于220nm~1500nm之间，所述铜铟镓硒吸收层的厚度介于1500nm~2500nm之间，所述缓冲层的厚度介于50nm~950nm之间，所述前电极层的厚度介于50nm~500nm之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116666472B (zh) * 2023-04-17 2024-05-31 中国科学技术大学 一种大面积硒化锑薄膜太阳能电池组件及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102842644A (zh) * 2011-06-23 2012-12-26 信义光伏产业(安徽)控股有限公司 一种硅基薄膜太阳能电池制备方法
CN103618030A (zh) * 2013-11-28 2014-03-05 上海空间电源研究所 柔性pi衬底cigs薄膜电池激光刻蚀单体集成组件的方法
CN104218105A (zh) * 2014-08-27 2014-12-17 深圳市大族激光科技股份有限公司 柔性cigs太阳能电池及其内联方法
CN104993013A (zh) * 2015-05-25 2015-10-21 北京四方继保自动化股份有限公司 一种大面积铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的全激光刻划方法
CN109643740A (zh) * 2016-04-29 2019-04-16 荷兰能源研究中心基金会 制造互连太阳能电池的方法及这种互连太阳能电池
CN110265508A (zh) * 2019-07-23 2019-09-20 绵阳金能移动能源有限公司 一种高阻水柔性内联式cigs太阳能电池及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102842644A (zh) * 2011-06-23 2012-12-26 信义光伏产业(安徽)控股有限公司 一种硅基薄膜太阳能电池制备方法
CN103618030A (zh) * 2013-11-28 2014-03-05 上海空间电源研究所 柔性pi衬底cigs薄膜电池激光刻蚀单体集成组件的方法
CN104218105A (zh) * 2014-08-27 2014-12-17 深圳市大族激光科技股份有限公司 柔性cigs太阳能电池及其内联方法
CN104993013A (zh) * 2015-05-25 2015-10-21 北京四方继保自动化股份有限公司 一种大面积铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的全激光刻划方法
CN109643740A (zh) * 2016-04-29 2019-04-16 荷兰能源研究中心基金会 制造互连太阳能电池的方法及这种互连太阳能电池
CN110265508A (zh) * 2019-07-23 2019-09-20 绵阳金能移动能源有限公司 一种高阻水柔性内联式cigs太阳能电池及其制备方法

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