CN112510106B - 一种柔性太阳能电池组件的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性太阳能电池组件及制作方法，包括至少两个太阳能电池模组以及缓冲连接结构，太阳能电池模组包括依次叠放的表面电极、太阳能功能层以及导电衬底，缓冲连接结构包括第一导电层、绝缘层以及第二导电层，第一导电层的一端与其一太阳能电池模组的表面电极一体连接，第二导电层的一端与其一太阳能电池模组的导电衬底一体连接；另一太阳能电池模组的导电衬底设置有裸露部，缓冲连接结构沿延伸方向呈弯曲状并且翻转以使得第一导电层与另一太阳能电池模组的裸露部连接，能够应力缓冲，连接稳定可靠，在焊接点位置处的第一导电层与裸露部与太阳电池功能层的材料不相同，在焊接时承受的热量不易传导至太阳电池功能层，提高了焊接良率。

Description

一种柔性太阳能电池组件的制作方法
技术领域
本发明涉及柔性半导体技术领域，特别涉及一种柔性太阳能电池组件及其制作方法。
背景技术
柔性太阳能电池组件一般由多个太阳能电池模组依次串联而成，而相邻的太阳能电池模组之间一般通过叠瓦结构或者平行缝焊结构来连接，叠瓦结构使得柔性太阳能电池组件整体连接强度差，太阳能电池模组所受应力大，可靠性差，而平行缝焊结构容易对太阳能电池模组内的太阳能功能层造成损伤。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种柔性太阳能电池组件，能够应力缓冲，连接稳定可靠。
本发明还提出一种柔性太阳能电池组件的制作方法，提升产品连接可靠性，提高生产良品率。
根据本发明的第一方面实施例的一种柔性太阳能电池组件，包括：至少两个太阳能电池模组，所述太阳能电池模组包括依次叠放的表面电极、太阳能功能层以及导电衬底；缓冲连接结构，包括第一导电层、绝缘层以及第二导电层，所述第一导电层、所述绝缘层以及所述第二导电层依次叠放，所述第一导电层的一端与其一所述太阳能电池模组的所述表面电极一体连接，所述第二导电层的一端与其一所述太阳能电池模组的所述导电衬底一体连接；另一所述太阳能电池模组的所述导电衬底设置有裸露部，所述缓冲连接结构沿延伸方向呈弯曲状并且翻转以使得所述第一导电层与另一所述太阳能电池模组的所述裸露部连接，并且在另一所述太阳能电池模组中，所述裸露部与所述第一导电层连接的表面和所述导电衬底与太阳能功能层连接的表面于同一侧。
根据本发明实施例的一种柔性太阳能电池组件，至少具有如下有益效果：
本发明柔性太阳能电池组件，相邻两个太阳能电池模组通过缓冲连接结构来实现导电连接，正极和负极分别位于太阳能功能层的上下两侧面，表面电极与太阳能功能层的一极连接，而导电衬底则与太阳能功能层的另一极连接，缓冲连接结构中，第一导电层的一端与其一太阳能电池模组的表面电极一体连接，第二导电层的一端与其一太阳能电池模组的导电衬底一体连接，与导电衬底一体的第二导电层能够对缓冲连接结构整体起到加固作用，而绝缘层则能够使得第一导电层和第二导电层之间绝缘隔离，第一导电层、绝缘层以及第二导电层一起弯曲并且翻转，使得位于上表面的第一导电层翻转至下表面，与裸露部的上表面连接，裸露部与第一导电层连接的表面和导电衬底与太阳能功能层连接的表面于同一侧，从而使得相邻的两个太阳能电池模组串联，而由于缓冲连接结构沿延伸方向呈弯曲状并且翻转，能够驱使两个太阳能电池模组相互靠近，从而使得连接紧密，并且，在受到力作用下，弯曲状能够起到应力缓冲作用，连接稳定可靠。
根据本发明的一些实施例，所述第一导电层、绝缘层以及第二导电层均为柔性材料。
根据本发明的一些实施例，所述第一导电层与所述裸露部焊接。
根据本发明的一些实施例，所述太阳能功能层和所述裸露部与所述第一导电层的焊接位置具有隔离空间。
根据本发明的一些实施例，所述绝缘层的一端延伸设置至其一所述太阳能电池模组中的部分所述表面电极和部分所述太阳能功能层的叠放位置之间。
根据本发明的一些实施例，所述太阳能电池模组为条形，所述缓冲连接结构设置在所述太阳能电池模组上与设置有所述裸露部的位置相背离的一端。
根据本发明第二方面实施例的一种柔性太阳能电池组件的制作方法，包括以下步骤：将太阳能功能层设置在导电衬底上；绝缘层的一端覆盖在部分的太阳能功能层上，并且所述绝缘层延伸至所述导电衬底上；在太阳能功能层上制备表面电极，并且所述表面电极延伸至所述绝缘层上以形成太阳能功能芯片；制备多个太阳能功能芯片；其一所述太阳能功能芯片上延伸的表面电极、绝缘层连同导电衬底弯曲并翻转，另一所述太阳能功能芯片的导电衬底上设置有未被所述太阳能功能层覆盖的裸露部，翻转后的表面电极与另一所述太阳能功能芯片的所述裸露部连接。
根据本发明实施例的一种柔性太阳能电池组件的制作方法，至少具有如下有益效果：
本发明柔性太阳能电池组件的制作方法，利用导电衬底结合、绝缘层以及表面电极延伸，弯曲并翻转形成缓冲连接结构，缓冲连接结构与另一太阳能功能芯片的导电衬底上的裸露部连接，使得相邻的两个太阳能电池模组串联，并且在生产过程中，弯曲的缓冲连接结构起到应力缓冲作用，太阳能功能芯片上受到应力作用小，不易损坏，提升产品连接可靠性，提高生产良品率。
根据本发明的一些实施例，多个太阳能功能芯片依次连接以形成太阳能电池串，在所述太阳能电池串外表面覆盖封装膜。
根据本发明的一些实施例，还包括：在临时衬底上制备太阳能功能层，将制备的太阳能功能层设置在导电衬底上并除去临时衬底。
根据本发明的一些实施例，所述柔性太阳能电池组件为 InGaAs/GaAs/GaInP三结电池。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明柔性太阳能电池组件的其中一种实施例的截面示意图；
图2为本发明柔性太阳能电池组件的制作方法其中一种实施例的工艺流程图。
附图标记：
表面电极100、太阳能功能层200、导电衬底300、第一导电层400、绝缘层500、第二导电层600、裸露部700。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，根据本发明的第一方面实施例的一种柔性太阳能电池组件，包括至少两个太阳能电池模组以及缓冲连接结构，太阳能电池模组包括依次叠放的表面电极100、太阳能功能层200以及导电衬底300，缓冲连接结构包括第一导电层 400、绝缘层500以及第二导电层600，第一导电层400、绝缘层500以及第二导电层600依次叠放，第一导电层400的一端与其一太阳能电池模组的表面电极100一体连接，第二导电层600的一端与其一太阳能电池模组的导电衬底300一体连接；另一太阳能电池模组的导电衬底300设置有裸露部700，缓冲连接结构沿延伸方向呈弯曲状并且翻转以使得第一导电层400 与另一太阳能电池模组的裸露部700连接，并且在另一太阳能电池模组中，裸露部700与第一导电层400连接的表面和导电衬底300与太阳能功能层200连接的表面于同一侧。
其中，表面电极100与太阳能功能层200的一面上的一部分连接，在本发明的一些实施例中，图1的表面电极100与太阳能功能层200的负极连接，而第一导电层400从表面电极100 上一体延伸而出，而导电衬底300在一定程度上作为太阳能功能层200的支撑载体，与太阳能功能层200的正极连接，而第二导电层600从太阳能功能层200上一体延伸而出，结合隔离第一导电层400和第二导电层600的绝缘层500，形成太阳能功能芯片。
而柔性太阳能电池组件有多块太阳能功能芯片串联而成，需要说明的是，首端的太阳能电池模组上可以没有裸露部700，同理，尾端的太阳能电池模组上可以没有缓冲连接结构。
本发明柔性太阳能电池组件，相邻两个太阳能电池模组通过缓冲连接结构来实现导电连接，正极和负极分别位于太阳能功能层200的上下两侧面，表面电极100与太阳能功能层200 的一极连接，而导电衬底300则与太阳能功能层200的另一极连接，缓冲连接结构中，第一导电层400的一端与其一太阳能电池模组的表面电极100一体连接，第二导电层600的一端与其一太阳能电池模组的导电衬底300一体连接，与导电衬底300 一体的第二导电层600能够对缓冲连接结构整体起到加固作用，而绝缘层500则能够使得第一导电层400和第二导电层600 之间绝缘隔离，第一导电层400、绝缘层500以及第二导电层 600一起弯曲并且翻转，使得位于上表面的第一导电层400翻转至下表面，与裸露部700的上表面连接，裸露部700与第一导电层400连接的表面和导电衬底300与太阳能功能层200连接的表面于同一侧，从而使得相邻的两个太阳能电池模组串联，而由于缓冲连接结构沿延伸方向呈弯曲状并且翻转，能够驱使两个太阳能电池模组相互靠近，从而使得连接紧密，并且，在受到力作用下，弯曲状能够起到应力缓冲作用，连接稳定可靠。
在本发明的一些实施例中，第一导电层400、绝缘层500 以及第二导电层600均为柔性材料，从而进一步地起到应力缓冲作用，柔性太阳能电池组件成品不容易因为受力而折断。
在本发明的一些实施例中，第一导电层400与裸露部700 焊接，具体地，太阳能功能层200和裸露部700与第一导电层 400的焊接位置具有隔离空间，从而使得第一导电层400与裸露部700焊接时，焊接时热量不会影响太阳电池的性能，不容易对太阳能电池功能层造成损坏，良品率高。
具体地，在焊接点位置处的第一导电层400与裸露部700 与太阳电池功能层200的材料不相同，因此，在焊接时承受的热量不易传导至太阳电池功能层，不会影响到太阳电池功能层，不会因为焊接导致太阳电池的性能受到影响，提高了焊接良率。
在本发明的一些实施例中，绝缘层500的一端延伸设置至其一太阳能电池模组中的部分表面电极100和部分太阳能功能层200的叠放位置之间。
具体地，绝缘层500覆盖到部分太阳能功能层200上，并且覆盖在太阳能功能层200的侧壁上，一直延伸到导电衬底 300/第二导电层600上，而表面电极100覆盖在太阳能功能层 200上并且延伸到绝缘层500上表面，从而严密地防止第一导电层400和第二导电层600接触，提高绝缘效果。
在本发明的一些实施例中，太阳能电池模组为条形，缓冲连接结构设置在太阳能电池模组上与设置有裸露部700的位置相背离的一端，首尾相连从而形成条形的柔性太阳能电池组件，再利用封装膜包裹。
根据本发明第二方面实施例的一种柔性太阳能电池组件的制作方法，如图1、2所示，包括以下步骤：将太阳能功能层200设置在导电衬底300上；绝缘层500的一端覆盖在部分的太阳能功能层200上，并且绝缘层500延伸至导电衬底300 上；在太阳能功能层200上制备表面电极100，并且表面电极 100延伸至绝缘层500上以形成太阳能功能芯片；制备多个太阳能功能芯片；其一太阳能功能芯片上延伸的表面电极100、绝缘层500连同导电衬底300弯曲并翻转，另一太阳能功能芯片的导电衬底300上设置有未被太阳能功能层200覆盖的裸露部700，翻转后的表面电极100与另一太阳能功能芯片的裸露部700连接。
本发明柔性太阳能电池组件的制作方法，利用导电衬底 300结合、绝缘层500以及表面电极100延伸，弯曲并翻转形成缓冲连接结构，缓冲连接结构与另一太阳能功能芯片的导电衬底300上的裸露部700连接，使得相邻的两个太阳能电池模组串联，并且在生产过程中，弯曲的缓冲连接结构起到应力缓冲作用，太阳能功能芯片上受到应力作用小，不易损坏，提升产品连接可靠性，提高生产良品率。
在本发明的一些实施例中，多个太阳能功能芯片依次连接以形成太阳能电池串，在太阳能电池串外表面覆盖封装膜。
在本发明的一些实施例中，还包括：在临时衬底上制备太阳能功能层200，将制备的太阳能功能层200设置在导电衬底 300上并除去临时衬底，先在临时衬底生成太阳能功能层200，再设置在导电衬底300上，能够提高成品率。
在本发明的一些实施例中，柔性太阳能电池组件为 InGaAs/GaAs/GaInP三结电池。
具体地，以InGaAs/GaAs/GaInP三结电池为例，说明制作方法流程：InGaAs/GaAs/GaInP三结电池结合本设计的制作流程包括以下步骤：
在GaAs临时衬底上用MOCVD倒装生长太阳能功能层200，即包括InGaAs层、GaAs层以及GaInP层的外延层以及GaAs欧姆接触层；
在太阳能功能层200上电镀制备为铜材质的导电衬底300 (在InGaAs层上用电镀的方式制备约30um厚的铜)；
通过腐蚀或剥离除去GaAs临时衬底；
通过光刻或蚀刻除去导电衬底300上的部分太阳能功能层 200以形成裸露部700；
通过PECVD或ALD形成绝缘层500，绝缘层500将太阳电池功能层的侧壁和露出的铜覆盖，用光刻腐蚀去除多余的绝缘层500；
用电子束蒸发或磁控溅射结合光刻剥离工艺制备正面电极；
将一部分导电衬底300以及其上的绝缘层500和正面电极延伸并且向下翻转180°，使其与相邻太阳能功能芯片的导电衬底300裸露部700分接触，然后用平行缝焊接的方式将两者焊接在一起，再选用透明柔性薄膜进行封装。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种柔性太阳能电池组件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将太阳能功能层设置在导电衬底上；
绝缘层的一端覆盖在部分的太阳能功能层上，并且所述绝缘层延伸至所述导电衬底上；
在太阳能功能层上制备表面电极，并且所述表面电极延伸至所述绝缘层上以形成太阳能功能芯片；
制备多个太阳能功能芯片；
其一所述太阳能功能芯片上延伸的表面电极、绝缘层连同导电衬底弯曲并翻转，另一所述太阳能功能芯片的导电衬底上设置有未被所述太阳能功能层覆盖的裸露部，翻转后的表面电极与另一所述太阳能功能芯片的所述裸露部连接。
2.根据权利要求1所述的一种柔性太阳能电池组件的制作方法，其特征在于：多个太阳能功能芯片依次连接以形成太阳能电池串，在所述太阳能电池串外表面覆盖封装膜。
3.根据权利要求1所述的一种柔性太阳能电池组件的制作方法，其特征在于，还包括：
在临时衬底上制备太阳能功能层，将制备的太阳能功能层设置在导电衬底上并除去临时衬底。
4.根据权利要求3所述的一种柔性太阳能电池组件的制作方法，其特征在于，所述柔性太阳能电池组件为InGaAs/GaAs/GaInP三结电池。
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