CN112599610A - 透光太阳电池制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透光太阳电池制造工艺，包括以下步骤：功能层形成步骤，在玻璃基板上依次设置透明前接触导电膜及功能性膜层；透光区形成步骤，在功能性膜层上设置带有正向图案的金属镀膜层，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层，可形成透光区域，达到透光的效果，且制作成本低，实现透光的同时保留Front contact:TCOs,FTO导电膜，保证了实现透光后子电池的相互连通，保持较高的导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造领域，特别涉及一种透光太阳电池制造工艺。
背景技术
现有使用的晶硅，非晶硅，铜铟镓，碲化镉等太阳能电池，吸收太阳能发电。这些电池都是黑色和深蓝色。正常工艺生产的太阳能组件为不透光。但是很多的应用需要有一定透光能力的组件。晶硅通过分散晶硅片，可以实现部分透光，但效果很差。非晶硅，铜铟镓，和碲化镉等薄膜电池，可以通过激光刻蚀工艺，去除部分区域的薄膜，实现部分透光。透光薄膜电池的外观和发电能力好于透光晶硅电池。但是激光工艺，投资高，产能低，同时激光刻划会损伤Front contact(前接触):TCOs(透明导电氧化物，Transparent ConductingOxides),FTO导电膜(FTO一般指TCO导电玻璃，导电玻璃为掺杂氟的SnO2导电玻璃，SnO2:F，简称为FTO)，会增大电池的电阻，从而影响发电效率。
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，本发明提出一种透光太阳电池制造工艺，具有成本低的优点。
根据本发明的第一方面实施例的透光太阳电池制造工艺，包括以下步骤：功能层形成步骤，在玻璃基板上依次设置透明前接触导电膜及功能性膜层；透光区形成步骤，在功能性膜层上设置带有正向图案的金属镀膜层，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层。
根据本发明实施例的透光太阳电池制造工艺，至少具有如下有益效果：可形成透光区域，达到透光的效果，且制作成本低，实现透光的同时保留Front contact:TCOs,FTO导电膜，保证了实现透光后子电池的相互连通，保持较高的导电性能。
根据本发明的一些实施例，透光区形成步骤包括以下子步骤：
子步骤1，在功能性膜层上印刷保护涂料，形成反向图案的保护涂层；
子步骤2，在功能性膜层上,设置金属镀膜层；
子步骤3，清洗掉保护涂层；
子步骤4，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层。
根据本发明的一些实施例，透光区形成步骤包括以下子步骤：
子步骤1，在功能性膜层上,设置金属镀膜层；
子步骤2，在金属镀膜层上印刷保护涂料，形成正向图案的保护涂层；
子步骤3，刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，形成正向图案的金属镀膜层；
子步骤4，清洗掉保护涂层；
子步骤5，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层。
根据本发明的一些实施例，透光区形成步骤包括以下子步骤：
子步骤1，在功能性膜层上,设置金属镀膜层；
子步骤2，在金属镀膜层上印刷保护涂料，形成正向图案的保护涂层；
子步骤3，刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，形成正向图案的金属镀膜层；
子步骤4，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层；
子步骤5，清洗掉保护涂层。
根据本发明的一些实施例，保护涂料印刷后通过热烘干固化或UV固化形成保护涂层。
根据本发明的一些实施例，通过清洗剂清洗保护涂层，清洗剂按质量份数计，包括以下组分：水20-70份、溶剂2-40份、乙二醇2-15份、混合碱0.5-10份。
根据本发明的一些实施例，通过刻蚀液刻蚀金属镀膜层，刻蚀液为混合液，混合液按质量份数计，包括以下组分：混合酸5-65份、氧化剂10-40份、活性剂1-20份。
根据本发明的一些实施例，通过刻蚀液刻蚀功能性膜层，刻蚀液为硝酸，浓度为5％-65％。
根据本发明的一些实施例，所述金属镀膜层含有耐酸金属。
根据本发明的一些实施例，所述金属镀膜层含有钨、钒、镍、铬中的一种或几种组合。
根据本发明的一些实施例，所述保护涂料通过丝印、模板印刷或数码打印的方式印刷。
根据本发明的一些实施例，所述保护涂料为丝印油墨、模板印刷油墨或光感印刷油墨。
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为碲化镉薄膜太阳能电池的组成示意图；
图2为非晶硅太阳能电池的组成示意图。
附图标记：
玻璃衬层底a1、透明前接触导电膜层a2、CdS层a3、碲化镉CdTe膜层(吸收层)a4、高功函数背电极层a5、金属电极层a6；
玻璃衬层底b1、透明前接触导电膜层b2、n型非晶硅半导体层b3、i型非晶硅半导体层(吸收层)b4、p型非晶硅半导体层b5、金属电极层b6。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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，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。
根据本发明实施例的透光太阳电池制造工艺，包括功能层形成步骤及透光区形成步骤，其中，功能层形成步骤为在玻璃基板上依次设置透明前接触导电膜及功能性膜层；透光区形成步骤为在功能性膜层上设置带有正向图案的金属镀膜层，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层，即可形成透光区域，达到透光的效果，且制作成本低，实现透光的同时保留Front contact:TCOs,FTO导电膜，保证了实现透光后子电池的相互连通，保持较高的导电性能。
在本发明中，所印刷或刻蚀形成的图案可根据太阳能薄膜电池所需的透光区域设置，可为阵列直条图案、阵列点状图案、交错图案等。
具体的，在本发明中，正向图案所指的是太阳能电池中所预期需要获得的透光区域所形成的图案，而反向图案则是指太阳能电池中所预期的不透光区域所形成的图案。
在本发明中，涉及的太阳能电池可为非晶硅太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和碲化镉太阳能电池等薄膜太阳能电池。
在本发明中，功能性膜层所指的是非透明的太阳能吸收层及其辅助膜层。
如图1中所示，在CdTe电池(碲化镉薄膜太阳能电池)中，依次包括玻璃衬层底a1、透明前接触导电膜层a2、CdS层a3、碲化镉CdTe膜层(吸收层)a4、高功函数背电极层a5、金属电极层a6，其中，CdS层a3、碲化镉CdTe膜层(吸收层)a4、高功函数背电极层a5为上述的功能性膜层，金属电极层a6为金属镀膜层，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层时会刻蚀CdS层a3、碲化镉CdTe膜层(吸收层)a4、高功函数背电极层a5，形成只有玻璃衬层底a1、透明前接触导电膜层a2的透光区域。
如图2所示，在非晶硅太阳能电池中，依次包括玻璃衬层底b1、透明前接触导电膜层b2、n型非晶硅半导体层b3、i型非晶硅半导体层(吸收层)b4、p型非晶硅半导体层b5、金属电极层b6，其中，n型非晶硅半导体层b3、i型非晶硅半导体层(吸收层)b4、p型非晶硅半导体层b5为上述的功能性膜层，金属电极层b6为金属镀膜层，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层时会刻蚀n型非晶硅半导体层b3、i型非晶硅半导体层(吸收层)b4、p型非晶硅半导体层b5，形成只有玻璃衬层底b1、透明前接触导电膜层b2的透光区域。
当然，在具体实施过程中，功能性膜层并非仅仅为上述示例所提供的组成膜层，其还可根据不同类型的太阳能薄膜电池而发生变化，也可为上述示例的一些替换膜层，在本发明中，功能性膜层泛指的是非透明的太阳能吸收层及其辅助膜层，通过刻蚀功能性膜层后能够使太阳能薄膜电池形成透光区域。
实施例一
透光太阳电池制造工艺，包括以下步骤：
1、在玻璃基板上依次设置透明前接触导电膜及功能性膜层；
2、在功能性膜层上印刷保护涂料，形成反向图案的保护涂层；
3、在功能性膜层上,设置金属镀膜层；
4、清洗掉保护涂层；
5、刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层。
其中，保护涂层的作用是阻挡金属镀膜层附着至功能性膜层上，在清洗保护涂层时可将保护涂层及附着在保护涂层上的金属镀膜层清洗掉，从而形成具有正向图案的且附着在功能性膜层上的金属镀膜层，通过刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层，即可形成正向图案的透光区域，工艺简单，成本低，实现透光的同时保留Front contact:TCOs,FTO导电膜，保证了实现透光后子电池的相互连通，保持较高的导电性能。
在本发明的一些实施例中，保护涂料通过丝印、模板印刷或数码打印的方式印刷至功能性膜层上。
在本发明的一些实施例中，保护涂料印刷后通过热烘干固化或UV固化形成保护涂层。
具体的，烘干固化温度设定为60℃-200℃范围。
在本发明的一些实施例中，保护涂料为丝印油墨、模板印刷油墨或光感印刷油墨。
具体的，保护涂料按质量份数计，包括以下组分：环氧树脂5-50份、色粉1-20份、高熔点溶剂10-60份、填料5-55份。
在本发明的一些实施例中，通过清洗剂清洗保护涂层，清洗剂按质量份数计，包括以下组分：水20-70份、溶剂2-40份、乙二醇2-15份、混合碱0.5-10份。
在本发明的一些实施例中，通过硝酸刻蚀功能性膜层，金属镀膜层具有一定的抗酸洗性能，使用硝酸进行酸洗刻蚀时，在酸洗过程中，被金属覆盖的区域被保留，没有被金属覆盖的区域被酸洗掉，形成透光区域。
在本发明的一些实施例中，使用浓度为5％-65％的硝酸进行酸洗刻蚀功能性膜层。
在本发明的一些实施例中，金属镀膜层含有耐酸金属，以达到一定的抗酸洗性能。
在本发明的一些实施例中，金属镀膜层含有钨、钒、镍、铬中的一种或几种组合，以具有能够较好的抗酸洗性能。
在本发明的一些实施例中，金属镀膜层可包含多层金属膜，其中最外层为抗酸洗金属，如钨、钒、镍或铬金属。
当然，在具体实施过程中，也可采用其他刻蚀液刻蚀功能性膜层，只要达到保留金属镀膜层，蚀刻功能性膜层即可，如采用酸性液、碱性液、氧化剂中的一种或多种组合，酸性液为HNO3、HCl、H2SO4、HF、HClO4、CH3COOH，H3PO4中的一种或多种组合；碱性液为NaOH、KOH、NH4OH中的一种或多种组合；氧化剂为H2O2、KMnO4、K2Cr2O7、高氯酸盐、高氯酸、Ce(NH4)2(NO3)6、FeCl3中的一种或多种组合。
实施例二
透光太阳电池制造工艺，包括以下步骤：
1、在玻璃基板上依次设置透明前接触导电膜及功能性膜层；
2、在功能性膜层上,设置金属镀膜层；
3、在金属镀膜层上印刷保护涂料，形成正向图案的保护涂层；
4、刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，形成正向图案的金属镀膜层；
5、清洗掉保护涂层；
6、刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层。
其中，保护涂层的作用是形成抗蚀刻区域，通过一级酸洗对不被保护涂层覆盖的金属镀膜层进行刻蚀，从而形成正向图案的金属镀膜层和保护涂层，将保护涂层清洗掉后，通过二级酸洗刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层，即可形成正向图案的透光区域，工艺简单，成本低，实现透光的同时保留Front contact:TCOs,FTO导电膜，保证了实现透光后子电池的相互连通，保持较高的导电性能。
在本发明的一些实施例中，保护涂料通过丝印、模板印刷或数码打印的方式印刷至功能性膜层上。
在本发明的一些实施例中，保护涂料印刷后通过热烘干固化或UV固化形成保护涂层。
具体的，烘干固化温度设定为60℃-200℃范围。
在本发明的一些实施例中，保护涂料为丝印油墨、模板印刷油墨或光感印刷油墨。
具体的，保护涂料按质量份数计，包括以下组分：环氧树脂5-50份、色粉1-20份、高熔点溶剂10-60份、填料5-55份。
在本发明的一些实施例中，通过清洗剂清洗保护涂层，清洗剂按质量份数计，包括以下组分：水20-70份、溶剂2-40份、乙二醇2-15份、混合碱0.5-10份。
在本发明的一些实施例中，通过混合酸进行一级酸洗，混合酸能够刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，混合酸为多种酸性液的混合。
在本发明的一些实施例中，通过混合液刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，混合液按质量份数计，包括以下组分：混合酸5-65份、氧化剂10-40份、活性剂1-20份。
当然，在具体实施过程中，也可采用其他刻蚀液不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，如采用酸性液、碱性液、氧化剂中的一种或多种组合，酸性液为HNO3、HCl、H2SO4、HF、HClO4、CH3COOH，H3PO4中的一种或多种组合；碱性液为NaOH、KOH、NH4OH中的一种或多种组合；氧化剂为H2O2、KMnO4、K2Cr2O7、高氯酸盐、高氯酸、Ce(NH4)2(NO3)6、FeCl3中的一种或多种组合。
在本发明的一些实施例中，二级酸洗通过硝酸刻蚀功能性膜层，金属镀膜层具有一定的抗酸洗性能，使用硝酸进行酸洗刻蚀时，在酸洗过程中，被金属覆盖的区域被保留，没有被金属覆盖的区域被酸洗掉，形成透光区域。
在本发明的一些实施例中，使用浓度为5％-65％的硝酸进行酸洗刻蚀功能性膜层。
在本发明的一些实施例中，金属镀膜层含有耐酸金属，以达到一定的抗酸洗性能。
在本发明的一些实施例中，金属镀膜层含有钨、钒、镍、铬中的一种或几种组合，以具有能够较好的抗酸洗性能。
在本发明的一些实施例中，金属镀膜层可包含多层金属膜，其中最外层为抗酸洗金属，如钨、钒、镍或铬金属。
当然，在具体实施过程中，也可采用其他刻蚀液刻蚀功能性膜层，只要达到保留金属镀膜层，蚀刻功能性膜层即可，如采用酸性液、碱性液、氧化剂中的一种或多种组合，酸性液为HNO3、HCl、H2SO4、HF、HClO4、CH3COOH，H3PO4中的一种或多种组合；碱性液为NaOH、KOH、NH4OH中的一种或多种组合；氧化剂为H2O2、KMnO4、K2Cr2O7、高氯酸盐、高氯酸、Ce(NH4)2(NO3)6、FeCl3中的一种或多种组合。
在本实施例中，一级酸洗和二级酸洗采用独立的酸洗液配方分级进行，其中一级酸洗所采用的刻蚀液主要是刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，二级酸洗所采用的刻蚀液主要是刻蚀功能性膜层但可以保留金属镀膜层。
实施例3
透光太阳电池制造工艺，包括以下步骤：
1、在玻璃基板上依次设置透明前接触导电膜及功能性膜层；
2、在功能性膜层上,设置金属镀膜层；
3、在金属镀膜层上印刷保护涂料，形成正向图案的保护涂层；
4、刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，形成正向图案的金属镀膜层；
5、刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层；
6、清洗掉保护涂层。
其中，保护涂层的作用是形成抗蚀刻区域，通过一级酸洗对不被保护涂层覆盖的金属镀膜层进行刻蚀，从而形成正向图案的金属镀膜层和保护涂层，再通过二级酸洗刻蚀不被金属镀膜层和保护涂层覆盖的功能性膜层，最后清洗掉保护涂层，即可形成正向图案的透光区域，工艺简单，成本低，实现透光的同时保留Front contact:TCOs,FTO导电膜，保证了实现透光后子电池的相互连通，保持较高的导电性能。
在本发明的一些实施例中，保护涂料通过丝印、模板印刷或数码打印的方式印刷至功能性膜层上。
在本发明的一些实施例中，保护涂料印刷后通过热烘干固化或UV固化形成保护涂层。
具体的，烘干固化温度设定为60℃-200℃范围。
在本发明的一些实施例中，保护涂料为丝印油墨、模板印刷油墨或光感印刷油墨。
具体的，保护涂料按质量份数计，包括以下组分：环氧树脂5-50份、色粉1-20份、高熔点溶剂10-60份、填料5-55份。
在本发明的一些实施例中，通过清洗剂清洗保护涂层，清洗剂按质量份数计，包括以下组分：水20-70份、溶剂2-40份、乙二醇2-15份、混合碱0.5-10份。
在本发明的一些实施例中，通过混合酸进行一级酸洗，混合酸能够刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，混合酸为多种酸性液的混合。
在本发明的一些实施例中，通过混合液刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，混合液按质量份数计，包括以下组分：混合酸5-65份、氧化剂10-40份、活性剂1-20份。
当然，在具体实施过程中，也可采用其他刻蚀液不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，如采用酸性液、碱性液、氧化剂中的一种或多种组合，酸性液为HNO3、HCl、H2SO4、HF、HClO4、CH3COOH，H3PO4中的一种或多种组合；碱性液为NaOH、KOH、NH4OH中的一种或多种组合；氧化剂为H2O2、KMnO4、K2Cr2O7、高氯酸盐、高氯酸、Ce(NH4)2(NO3)6、FeCl3中的一种或多种组合。
在本发明的一些实施例中，二级酸洗通过硝酸刻蚀功能性膜层，金属镀膜层具有一定的抗酸洗性能，使用硝酸进行酸洗刻蚀时，在酸洗过程中，被金属覆盖的区域被保留，没有被金属覆盖的区域被酸洗掉，形成透光区域。
在本发明的一些实施例中，使用浓度为5％-65％的硝酸进行酸洗刻蚀功能性膜层。
在本发明的一些实施例中，金属镀膜层含有耐酸金属，以达到一定的抗酸洗性能。
在本发明的一些实施例中，金属镀膜层含有钨、钒、镍、铬中的一种或几种组合，以具有能够较好的抗酸洗性能。
在本发明的一些实施例中，金属镀膜层可包含多层金属膜，其中最外层为抗酸洗金属，如钨、钒、镍或铬金属。
当然，在具体实施过程中，也可采用其他刻蚀液刻蚀功能性膜层，只要达到保留金属镀膜层，蚀刻功能性膜层即可，如采用酸性液、碱性液、氧化剂中的一种或多种组合，酸性液为HNO3、HCl、H2SO4、HF、HClO4、CH3COOH，H3PO4中的一种或多种组合；碱性液为NaOH、KOH、NH4OH中的一种或多种组合；氧化剂为H2O2、KMnO4、K2Cr2O7、高氯酸盐、高氯酸、Ce(NH4)2(NO3)6、FeCl3中的一种或多种组合。
在本实施例中，一级酸洗和二级酸洗采用独立的酸洗液配方分级进行，其中一级酸洗所采用的刻蚀液主要是刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，二级酸洗所采用的刻蚀液主要是刻蚀功能性膜层但可以保留金属镀膜层。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种透光太阳电池制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
功能层形成步骤，在玻璃基板上依次设置透明前接触导电膜及功能性膜层；
透光区形成步骤，在功能性膜层上设置带有正向图案的金属镀膜层，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层。
2.根据权利要求1所述的透光太阳电池制造工艺，其特征在于，
所述透光区形成步骤包括以下子步骤：
子步骤1，在功能性膜层上印刷保护涂料，形成反向图案的保护涂层；
子步骤2，在功能性膜层上,设置金属镀膜层；
子步骤3，清洗掉保护涂层；
子步骤4，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层。
3.根据权利要求1所述的透光太阳电池制造工艺，其特征在于，
所述透光区形成步骤包括以下子步骤：
子步骤1，在功能性膜层上,设置金属镀膜层；
子步骤2，在金属镀膜层上印刷保护涂料，形成正向图案的保护涂层；
子步骤3，刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，形成正向图案的金属镀膜层；
子步骤4，清洗掉保护涂层；
子步骤5，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层。
4.根据权利要求1所述的透光太阳电池制造工艺，其特征在于，
所述透光区形成步骤包括以下子步骤：
子步骤1，在功能性膜层上,设置金属镀膜层；
子步骤2，在金属镀膜层上印刷保护涂料，形成正向图案的保护涂层；
子步骤3，刻蚀不被保护涂层覆盖的金属镀膜层，形成正向图案的金属镀膜层；
子步骤4，刻蚀不被金属镀膜层覆盖的功能性膜层；
子步骤5，清洗掉保护涂层。
5.根据权利要求2或3或4所述的透光太阳电池制造工艺，其特征在于，
所述保护涂料印刷后通过热烘干固化或UV固化形成保护涂层。
6.根据权利要求2或3或4所述的透光太阳电池制造工艺，其特征在于，
通过清洗剂清洗保护涂层，清洗剂按质量份数计，包括以下组分：水20-70份、溶剂2-40份、乙二醇2-15份、混合碱0.5-10份。
7.根据权利要求3或4所述的透光太阳电池制造工艺，其特征在于，
通过刻蚀液刻蚀金属镀膜层，刻蚀液为混合液，混合液按质量份数计，包括以下组分：混合酸5-65份、氧化剂10-40份、活性剂1-20份。
8.根据权利要求2或3或4所述的透光太阳电池制造工艺，其特征在于，
通过刻蚀液刻蚀功能性膜层，刻蚀液为硝酸，浓度为5％-65％。
9.根据权利要求2或3或4所述的透光太阳电池制造工艺，其特征在于，
所述金属镀膜层含有钨、钒、镍、铬中的一种或几种组合。
10.根据权利要求2或3或4所述的透光太阳电池制造工艺，其特征在于，
所述保护涂料通过丝印、模板印刷或数码打印的方式印刷。
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