CN112768557A - 一种CdTe太阳电池的制作方法 - Google Patents

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吴一民
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Abstract

本发明提供一种CdTe太阳电池的制作方法，其特征在于：提供一个带有底电极的衬底层，沉积光吸收层和背电极层；用三个激光头阵列的激光器同时在CdTe薄膜电池结构上刻线，第一激光头的激光刻断底电极、光吸收层和背电极层，第二和第三激光头的激光刻断光吸收层和背电极层；三个激光头阵列同时工作，将整个膜层分割为多个电池单元；在第一激光器刻线处丝网印刷低温固化绝缘胶，填充于第一激光头刻线槽内；第一激光器和第二激光器刻线处丝网印刷低温固化导电浆料，固化后得到多个电池单元串联的CdTe太阳电池。本发明简化工艺流程，减少环保压力，工艺过程显著降低成本并提高良率。

Description

一种CdTe太阳电池的制作方法
技术领域
本发明属于光伏电池技术领域，特别是涉及一种CdTe太阳电池的制作方法。
背景技术
碲化镉太阳电池是一种以p型CdTe和n型CdS/CdSe的异质结为基础的薄膜太阳能电池，较单晶硅太阳能电池有制作方便、成本低廉和重量较轻等优点。碲化镉薄膜太阳能电池的生产成本远远低于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，其次它和太阳光谱很一致，可吸收95％以上的阳光。在CdTe太阳电池规模工业化生产过程中，需要将整块的多层膜结构切割和金属化制作背电极形成多电池片串联结构组件，切割采用多次激光刻线加工实现，加工过程中容易出现太阳能薄膜电池刻线加工的不平直，线与线之间不平行甚至交叉失效，多组刻线之间间距不一致等问题。另外，产线上由于刻线的线数太多，需要采用数量很大的单排微视传感器，成本很高，另外，光刻胶的整面涂敷和清洗也会带来大量的浪费和环保压力。因此，开发一种新型的CdTe太阳电池工艺优化刻线和组件金属化过程实属必要。
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CdTe太阳电池的制作方法，用于解决现有技术中激光刻线工序冗长复杂，以及光刻胶大量浪费的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种CdTe太阳电池的制作方法，包括步骤：
1)提供一个带有底电极的衬底层，在衬底层的底电极上沉积CdS/CdSe缓冲层；在CdS/CdSe缓冲层上沉积CdTe光吸收层，通过活化退火工序对所述CdTe光吸收层进行活化退火处理；
2)在所述活化后的CdTe光吸收层上沉积背电极层；
3)提供一个带有三个激光头阵列的激光器，所述激光器的三个激光头同时在CdTe薄膜上刻线，第一激光头的激光刻断底电极、缓冲层、光吸收层和背电极层，第二和第三激光头的激光刻断缓冲层、光吸收层和背电极层；三个激光头阵列同时工作，将整个膜层分割为多个电池单元；
4)采用丝网印刷工艺在在第一激光器刻线处印刷低温固化绝缘胶，填充于第一激光头刻线槽内；
5)采用丝网印刷工艺在第一激光器和第二激光器刻线处印刷低温固化导电浆料，固化后得到多个电池单元串联的CdTe太阳电池。
可选地，所述衬底层为超白玻璃基板、钢化玻璃基板、有机玻璃基板；所述底电极的材料为ITO导电膜层、FTO导电膜层和AZO导电膜层中的一种。
可选地，所述CdS/CdSe缓冲层厚度50～100nm，CdTe光吸收层厚度2.0～4.0μm；所述CdS/CdSe缓冲层和所述CdTe光吸收层的沉积方法包括气相传输沉积、近空间升华沉积。
可选地，所述活化退火温度为350～600℃，时间为5～40min。
可选地，所述低温固化绝缘胶包括环氧绝缘胶、丙烯酸绝缘胶、聚氨酯绝缘胶、PI绝缘胶、绝缘硅胶。
可选地，所述低温固化导电浆料为导电银浆、导电铜浆、导电镍浆、导电银包铜浆、导电银包镍浆、导电金浆料中的一种。
可选地，所述背电极层的厚度220～250nm，背电极材料包括钼、银、铜、金。
可选地，所述激光刻线宽度20～100μm，每组刻线内相邻刻线边缘间距30～100μm。
可选地，所述CdTe光吸收层和背电极层之间沉积一层背接触层，材料为Cu掺杂ZnTe，厚度20～30nm，所述背接触层被激光刻断。
可选地，所述透明底电极和所述CdS/CdSe缓冲层之间有一层窗口层，窗口层为MgZnO膜层，窗口层的厚度40～70nm。
如上所述，本发明的一种CdTe太阳电池的制作方法，具有以下有益效果：通过固定距激光阵列实现单元切割，提高刻线精度，简化工艺流程，通过刻槽区域光刻胶精准填充，减少了光刻胶浪费和环保压力，工艺过程显著降低成本并提高良率。
附图说明
图1显示为本发明的一种CdTe太阳电池的制作方法的工艺流程图。
图2～6显示为本发明的一种CdTe太阳电池的制作方法各步骤所呈现结构示意图。
元件标号说明：
100 基板
200 底电极
300 半导体异质结
301 CdS/CdSe缓冲层
302 CdTe光吸收层
400 背电极层
500 低温固化绝缘胶
600 低温固化导电胶
S1～S5 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。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
参阅图1～6，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、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本实施例提供一种CdTe太阳电池的制作方法，步骤流程如图1所示。
一种CdTe太阳电池的制作方法具体过程如图2～5所示：
如图2所示，提供一个带有底电极200的衬底层100，在衬底层100的底电极200上沉积CdS/CdSe缓冲层301；在CdS/CdSe缓冲层301上沉积CdTe光吸收层302，通过活化退火工序对所述CdTe光吸收层302进行活化退火处理。衬底层可以是超白玻璃基板、钢化玻璃基板、有机玻璃基板；所述底电极的材料为ITO导电膜层、FTO导电膜层和AZO导电膜层中的一种。所述CdS/CdSe缓冲层301厚度50～100nm，CdTe光吸收层302厚度2.0～4.0μm；所述半导体异质结层300的沉积方法包括气相传输沉积、近空间升华沉积。所述活化退火温度为350～600℃，时间为5～40min。所述CdTe光吸收层302和背电极层200之间还可以沉积一层背接触层，材料为Cu掺杂ZnTe，厚度20～30nm；所述透明底电极200和所述CdS/CdSe缓冲层之间301还可以沉积一层窗口层，窗口层为MgZnO膜层，窗口层的厚度40～70nm。
如图3所示，在所述活化后的CdTe光吸收层302上沉积背电极层400；所述背电极层400的厚度220～250nm，背电极材料包括钼、银、铜、金。
如图4所示，提供一个带有三个激光头阵列的激光器，所述激光器的三个激光头P1、P2和P3同时在CdTe薄膜上刻线，P1刻断底电极200、CdS/CdSe缓冲层301、CdTe光吸收层302和背电极层400，P2和P3刻断CdS/CdSe缓冲层301、CdTe光吸收层302和背电极层400；三个激光头阵列同时工作，将整个膜层分割为多个电池单元；所述激光刻线宽度20～100μm，每组刻线内相邻刻线边缘间距30～100μm。沉积的背接触层被激光刻断。
如图5所示，采用丝网印刷工艺在在P1刻线处印刷低温固化绝缘胶500，填充于P1刻线槽内；所述低温固化绝缘胶500包括环氧绝缘胶、丙烯酸绝缘胶、聚氨酯绝缘胶、PI绝缘胶、绝缘硅胶。
如图6所示，采用丝网印刷工艺在P1和P2处印刷低温固化导电浆料600，低温固化导电浆料600填充P2刻线区域，固化后得到多个电池单元串联的CdTe太阳电池。所述低温固化导电浆料600为导电银浆、导电铜浆、导电镍浆、导电银包铜浆、导电银包镍浆、导电金浆料中的一种。
综上所述，本发明通过固定距激光阵列实现单元切割，提高刻线精度，简化工艺流程，通过刻槽区域光刻胶精准填充，减少了光刻胶浪费和环保压力，工艺过程显著降低成本并提高良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的缺点而具有高度的产业价值。
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 (10)

1.一种CdTe太阳电池的制作方法，其特征在于，包括步骤：
1)提供一个带有底电极的衬底层，在衬底层的底电极上沉积CdS/CdSe缓冲层；在CdS/CdSe缓冲层上沉积CdTe光吸收层，通过活化退火工序对所述CdTe光吸收层进行活化退火处理；
2)在所述活化后的CdTe光吸收层上沉积背电极层；
3)提供一个带有三个激光头阵列的激光器，所述激光器的三个激光头同时在CdTe薄膜上刻线，第一激光头的激光刻断底电极、缓冲层、光吸收层和背电极层，第二和第三激光头的激光刻断缓冲层、光吸收层和背电极层；三个激光头阵列同时工作，将整个膜层分割为多个电池单元；
4)采用丝网印刷工艺在在第一激光器刻线处印刷低温固化绝缘胶，填充于第一激光头刻线槽内；
5)采用丝网印刷工艺在第一激光器和第二激光器刻线处印刷低温固化导电浆料，固化后得到多个电池单元串联的CdTe太阳电池。
2.根据权利要求1所述一种CdTe太阳电池的制作方法，其特征在于：所述衬底层为超白玻璃基板、钢化玻璃基板、有机玻璃基板；所述底电极的材料为ITO导电膜层、FTO导电膜层和AZO导电膜层中的一种。
3.根据权利要求1所述一种CdTe太阳电池的制作方法，其特征在于：所述CdS/CdSe缓冲层厚度50～100nm，CdTe光吸收层厚度2.0～4.0μm；所述CdS/CdSe缓冲层和所述CdTe光吸收层的沉积方法包括气相传输沉积、近空间升华沉积。
4.根据权利要求1所述一种CdTe太阳电池的制作方法，其特征在于：所述活化退火温度为350～600℃，时间为5～40min。
5.根据权利要求1所述一种CdTe太阳电池的制作方法，其特征在于：所述低温固化绝缘胶包括环氧绝缘胶、丙烯酸绝缘胶、聚氨酯绝缘胶、PI绝缘胶、绝缘硅胶。
6.根据权利要求1所述一种CdTe太阳电池的制作方法，其特征在于：所述低温固化导电浆料为导电银浆、导电铜浆、导电镍浆、导电银包铜浆、导电银包镍浆、导电金浆料中的一种。
7.根据权利要求1所述一种CdTe太阳电池制作方法，其特征在于：所述激光刻线宽度20～100μm，每组刻线内相邻刻线边缘间距30～100μm。
8.根据权利要求1所述一种CdTe太阳电池制作方法，其特征在于：所述背电极层的厚度220～250nm，背电极材料包括钼、银、铜、金。
9.根据权利要求1～7任意一项所述一种CdTe太阳电池背电极制作方法，其特征在于：所述CdTe光吸收层和背电极层之间沉积一层背接触层，材料为Cu掺杂ZnTe，厚度20～30nm，所述背接触层被激光刻断。
10.根据权利要求1～7任意一项所述一种CdTe太阳电池背电极制作方法，其特征在于：所述透明底电极和所述CdS/CdSe缓冲层之间有一层窗口层，窗口层为MgZnO膜层，窗口层的厚度40～70nm。
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