CN112531042A - 柔性太阳能电池及电池制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性太阳能电池，其包括：电池材料层、导电层和连接层，所述电池材料层上设置有第一电极；导电层，设置在所述电池材料层上，所述导电层与所述电池材料层电连接并能够导电；连接层，设置在所述导电层上，所述连接层包括第二电极、互联区和绝缘区，所述互联区能够与外部的导电胶或银胶进行互联，所述绝缘区分隔所述互联区和所述第二电极。叠瓦连接时，相互连接的两个电池中，其中之一的第一电极叠在另一的第二电极上。绝缘区直接分隔互联区和第二电极，从而使得二者之间得到直接地绝缘处理效果，因此可以省去在层压封装前对电池的绝缘处理步骤，从而避免导电胶或银胶发生形变以及相应的短路等问题。

Description

柔性太阳能电池及电池制造方法
技术领域
本发明涉及电池领域，特别涉及一种柔性太阳能电池及电池制造方法。
背景技术
众所周知，叠瓦式太阳能电池薄膜相较常规组件具有受光面积大，线损减少的优点，可提升组件功率。一般柔性太阳能电池的厚度在几十微米左右，在进行叠瓦串联操作时，常采用导电胶带或银胶进行电连接。然而，电池薄膜通常需要进行层压封装，层压封装使得导电胶带或银胶容易发生形变，从而容易造成短路等问题。为此，在电池串联前需要对其进行单独的绝缘保护操作。
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，无需对电池进行层压封装前的绝缘保护。
本发明还提出一种具有上述柔性太阳能电池的电池制造方法。
根据本发明的第一方面实施例的柔性太阳能电池，包括：电池材料层、导电层和连接层，所述电池材料层上设置有第一电极；导电层，设置在所述电池材料层上，所述导电层与所述电池材料层电连接并能够导电；连接层，设置在所述导电层上，所述连接层包括第二电极、互联区和绝缘区，所述互联区能够与外部的导电胶或银胶进行互联，所述绝缘区分隔所述互联区和所述第二电极。
根据本发明实施例的柔性太阳能电池，至少具有如下有益效果：叠瓦连接时，相互连接的两个电池中，其中之一的第一电极叠在另一的第二电极上。绝缘区直接分隔互联区和第二电极，从而使得二者之间得到直接地绝缘处理效果，因此可以省去对电池的层压封装处理，从而避免导电胶或银胶发生形变以及相应的短路等问题。
根据本发明的一些实施例，所述第一电极上设置有叠瓦连接区，所述互联区的宽度小于所述叠瓦连接区的宽度。
根据本发明的一些实施例，所述第二电极和所述互联区均由导电金属材料制成。
根据本发明的一些实施例，所述第二电极和所述互联区均由相同的材料制成。
根据本发明第二方面实施例的电池制造方法，用于制造根据本发明上述第一方面实施例的柔性太阳能电池，包括以下步骤：
A.选取基础衬底并在基础衬底上制作出所述电池材料层；
B.在电池材料层的背面设置导电层；
C.在导电层上进行图形化电镀，从而形成连接层，并在所述连接层上空出绝缘区；
D.在所述绝缘区内沉积绝缘材料；
E.将基础衬底和电池材料层分离，从而获得电池薄膜；
F.将电池薄膜与刚性衬底进行临时键合；
G.在所述刚性衬底上制作第一电极。
根据本发明实施例的电池制造方法，至少具有如下有益效果：图形化电镀时空出绝缘区，并在绝缘区内沉积绝缘材料的制造方式可以直接、有效地在导电层上制作出具有绝缘效果的绝缘区。叠瓦连接时，相互连接的两个电池中，其中之一的第一电极叠在另一的第二电极上。绝缘区直接分隔互联区和第二电极，从而使得二者之间得到直接地绝缘处理效果，因此可以省去对电池的绝缘保护处理，从而避免封装后导电胶或银胶发生形变以及相应的短路等问题。
根据本发明的一些实施例，步骤A中，在基础衬底上依次外延生长出牺牲层和电池材料层；步骤E中，通过腐蚀牺牲层，从而使得基础衬底和电池材料层分离。
根据本发明的一些实施例，步骤E中，选择性地腐蚀牺牲层的部分。
根据本发明的一些实施例，步骤G中，通过在所述刚性衬底上进行蒸镀制作第一电极。
根据本发明的一些实施例，还包括步骤H，通过对薄膜材料进行光刻及湿法腐蚀，从而制作出各个电池单体。
根据本发明的一些实施例，还包括步骤I，将光刻及湿法腐蚀后的薄膜材料进行切割，从而获得多个独立的电池单体。
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为本发明实施例的柔性太阳能电池的示意图；
图2为本发明实施例的电池制作方法的流程示意图。
附图标记：100为第一电极，200为电池材料层，300为导电层，400为第二电极，500为互联区，600为绝缘区。
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，例如上、下、前、后、左、右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，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种柔性太阳能电池，包括：电池材料层200、导电层300和连接层，电池材料层200上设置有第一电极100；导电层300，设置在电池材料层200上，导电层300与电池材料层200电连接并能够导电；连接层，设置在导电层300上，连接层包括第二电极400、互联区500和绝缘区600，互联区500能够与外部的导电胶或银胶进行互联，绝缘区600分隔互联区500和第二电极400。叠瓦连接时，相互连接的两个电池中，其中之一的第一电极100叠在另一的第二电极400上。绝缘区600直接分隔互联区500和第二电极400，从而使得二者之间得到直接地绝缘处理效果，因此可以省去对电池的层压封装处理，从而避免导电胶或银胶发生形变以及相应的短路等问题。
在某些实施例中，参照图1，第一电极100上设置有叠瓦连接区，互联区500的宽度小于叠瓦连接区的宽度。叠瓦连接区用于与其他的电池进行叠瓦连接，即另一电池叠在叠瓦连接区上。由于互联区500的宽度小于叠瓦连接区的宽度，因此叠瓦连接时，另一电池可以完整覆盖在互联区500上。
在某些实施例中，参照图1，第二电极400和互联区500均由导电金属材料制成。导电金属不仅能够进行导电，并且还能提高连接层的刚性，从而使得其不易损坏。
在某些实施例中，参照图1，第二电极400和互联区500均由相同的材料制成。在制作电池时，由于第二电极400和互联区500的材料相同，因此可以同步制作第二电极400和互联区500，从而提高制造电池的效率。
参照图2，一种电池制造方法，用于制造上述第一方面实施例的柔性太阳能电池，包括以下步骤：
A.选取基础衬底并在基础衬底上制作出电池材料层200；
B.在电池材料层200的背面设置导电层300；
C.在导电层300上进行图形化电镀，从而形成连接层，并在连接层上空出绝缘区600；
D.在绝缘区600内沉积绝缘材料；
E.将基础衬底和电池材料层200分离，从而获得电池薄膜800；
F.将电池薄膜800与刚性衬底进行临时键合；
G.在刚性衬底上制作第一电极100。
图形化电镀时空出绝缘区600，并在绝缘区600内沉积绝缘材料的制造方式可以直接、有效地在导电层300上制作出具有绝缘效果的绝缘区600。叠瓦连接时，相互连接的两个电池中，其中之一的第一电极100叠在另一的第二电极400上。绝缘区600直接分隔互联区500和第二电极400，从而使得二者之间得到直接地绝缘处理效果，因此可以省去对电池的层压封装处理，从而避免导电胶或银胶发生形变以及相应的短路等问题。
在某些实施例中，参照图2，步骤D中，使用化学气相沉积法在绝缘区域沉积氮化硼烯绝缘材料。化学气相沉积法可以对淀积过程进行精确控制，从而稳定地生成绝缘区。
在某些实施例中，参照图2，在步骤A中，采用外延生长工艺制造电池材料层200.外延生长是指在单晶衬底上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，犹如原来的晶体向外延伸了一段。外延生长的新单晶层可在导电类型、电阻率等方面与衬底不同，还可以生长不同厚度和不同要求的多层单晶，从而大大提高器件设计的灵活性和器件的性能。外延工艺还广泛用于集成电路中的PN结隔离技术和大规模集成电路中改善材料质量方面。
在某些实施例中，参照图2，步骤A中，在基础衬底上依次外延生长出牺牲层和电池材料层200；步骤E中，通过腐蚀牺牲层，从而使得基础衬底和电池材料层200分离。先在基础衬底上用结构材料淀积牺牲层，并在牺牲层的上生长电池材料层200。随后，再用化学刻蚀剂将此牺牲层腐蚀掉，即可直接将基础衬底和电池材料层200进行分离，并且还能够达到不损伤电池材料层200上的微结构件的效果。
可以预想的是，也可以利用其他方式分离基础衬底和电池材料层200，比如微流体颗粒分离等。具体的实施方式可以根据实际的情况做相应的调整，在此不做限制。
在某些实施例中，参照图2，步骤E中，选择性地腐蚀牺牲层的部分。腐蚀牺牲层中最为厚实的部分，即可使得基础衬底和电池材料层200之间可以轻易进行外力剥离。选择性的部分腐蚀可以减少腐蚀时的化学试剂的量以及作用时间，进而减小对电池材料层200的影响。
可以预想的是，也可以完全腐蚀牺牲层，从而使得基础衬底和电池材料直接分离。具体的实施方式可以根据实际的情况做相应的调整，在此不做限制。
在某些实施例中，在步骤F中，对临时键合后的电池薄膜800进行双面光刻。双面光刻可以在电池薄膜800的表面形成光刻凹槽等结构，从而便于形成掺杂集电区，以提高电池薄膜800两侧的发射极覆盖率。
在某些实施例中，参照图2，步骤G中，通过在刚性衬底上进行蒸镀制作第一电极100。蒸镀是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料并使之气化，粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法。蒸镀具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点，因此能够有效地在薄膜材料的表面制作出电极薄膜。
可以预想的是，也可以利用其他方式制作出第一电极100，比如离子镀或者溅射镀膜等。具体的实施方式可以根据实际的情况做相应的调整，在此不做限制。
在某些实施例中，参照图2，还包括步骤H，通过对薄膜材料进行光刻及湿法腐蚀，从而制作出各个电池单体。通过光刻进行分区和初步分割，并通过湿法腐蚀进行部位割离，即直接、有效地加工制作出各个电池单体。
在某些实施例中，参照图2，还包括步骤I，将光刻及湿法腐蚀后的薄膜材料进行切割，从而获得多个独立的电池单体。光刻及湿法腐蚀后，各个薄膜材料便已初步分离成各个电池单体。切割步骤则可以彻底分离各个电池单体，从而使得各个电池单体独立。
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。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种柔性太阳能电池，其特征在于，包括：
电池材料层(200)，所述电池材料层(200)上设置有第一电极(100)；
导电层(300)，设置在所述电池材料层(200)上，所述导电层(300)与所述电池材料层(200)电连接并能够导电；
连接层，设置在所述导电层(300)上，所述连接层包括第二电极(400)、互联区(500)和绝缘区(600)，所述互联区(500)能够与外部的导电胶或银胶进行互联，所述绝缘区(600)分隔所述互联区(500)和所述第二电极(400)。
2.如权利要求1所述的柔性太阳能电池，其特征在于：
所述第一电极(100)上设置有叠瓦连接区，所述互联区(500)的宽度小于所述叠瓦连接区的宽度。
3.如权利要求1所述的柔性太阳能电池，其特征在于：
所述第二电极(400)和所述互联区(500)均由导电金属材料制成。
4.如权利要求3所述的柔性太阳能电池，其特征在于：
所述第二电极(400)和所述互联区(500)由相同的材料制成。
5.一种电池制造方法，用于制造权利要求1至4任一项所述的柔性太阳能电池，其特征在于，包括以下步骤：
A.选取基础衬底并在基础衬底上制作出所述电池材料层(200)；
B.在电池材料层(200)的背面设置导电层(300)；
C.在导电层(300)上进行图形化电镀，从而形成连接层，并在所述连接层上空出绝缘区(600)；
D.在所述绝缘区(600)内沉积绝缘材料；
E.将基础衬底和电池材料层(200)分离，从而获得电池薄膜(800)；
F.将电池薄膜(800)与刚性衬底进行临时键合；
G.在所述刚性衬底上制作第一电极(100)。
6.如权利要求5所述的电池制造方法，其特征在于：
步骤A中，在基础衬底上依次外延生长出牺牲层和电池材料层(200)；步骤E中，通过腐蚀牺牲层，从而使得基础衬底和电池材料层(200)分离。
7.如权利要求6所述的电池制造方法，其特征在于：
步骤E中，选择性地腐蚀牺牲层的部分。
8.如权利要求5所述的电池制造方法，其特征在于：
步骤G中，通过在所述刚性衬底上进行蒸镀制作第一电极(100)。
9.如权利要求5所述的电池制造方法，其特征在于：
还包括步骤H，通过对薄膜材料进行光刻及湿法腐蚀，从而制作出各个电池单体。
10.如权利要求9所述的电池制造方法，其特征在于：
还包括步骤I，将光刻及湿法腐蚀后的薄膜材料进行切割，从而获得多个独立的电池单体。
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