CN113257928A - 一种降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，属于薄膜太阳能电池组件领域，在底电极层上进行刻蚀后形成若干个P1线，形成电池PN结后在吸收层上刻蚀，形成P2，P1线的底部延伸至底电极层，P2位于P1线形成的本封闭区域内部，再沉积顶电极层，在顶电极层上表面制备栅线，栅线和P2连接，在制备栅线后的顶电极层表面进行刻蚀，形成P3线，P3线的底部延伸至底电极层的上表面，实现薄膜太阳能电池的分割和串联。通过特殊设计P1线和P2，使P2位于P1线形成的半封闭区域内部，从而能够大幅度降低P1至P3之间的死区面积，进而提高电池的功率。
Description
技术领域
本发明属于薄膜太阳能电池组件领域，涉及一种降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法。
背景技术
太阳能薄膜电池是一种利用太阳光直接发电的光电器件，具有质量小、厚度薄、可弯曲、原材料成本低等优点。近年来，太阳能薄膜电池发展迅速，在光伏发电领域占比越来越高。当前已实现工业化制备的太阳能薄膜电池材料主要有碲化镉、铜铟镓硒、非晶体硅、砷化镓、钙钛矿等薄膜电池。
对于大面积薄膜电池组件，为了获得合适的电压和电流输出，可通过激光或机械划线方式，进行P1、P2和P3划线，如图4所示，实现电池的“分割”和“串联”。其工艺流程如下：在基板上沉积底电极，用激光或机械划线方式刻划P1线，完成子电池分割；沉积PN结区膜层，然后用激光或机械划线方式刻划P2，完成子电池串联沟道刻划；沉积顶部电极膜层；最后用激光或机械划线方式刻划P3线，完成前电极的分割。现有技术中，P1至P3线之间的区域称为死区，该区域内无法产生光电转换，对组件功率无贡献，故降低死区面积是提高电池组件功率的重要方法之一。
发明内容
为了克服上述现有技术中，薄膜太阳能电池中死区面积较大导致电池组件功率降低的缺点，本发明的目的在于提供一种降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，薄膜太阳能电池从下至上依次包括基板、底电极层、吸收层、顶电极层及栅线。
包括如下步骤：
步骤1)在基板上设置底电极层，在底电极层上进行刻蚀，形成若干个P1线，P1线的底部延伸至基板，每个P1线在底电极层表面形成半封闭区域；
步骤2)在底电极层上沉积吸收层，形成电池PN结；
步骤3)在吸收层上刻蚀，形成P2，P1线的底部延伸至底电极层，P2位于P1线形成的本封闭区域内部；
步骤4)在含有P2的吸收层的上表面沉积顶电极层；
步骤5)在顶电极层上表面制备栅线，栅线和P2连接；
步骤6)在制备栅线后的顶电极层表面进行刻蚀，形成P3线，P3线的底部延伸至底电极层的上表面，实现薄膜太阳能电池的分割和串联。
优选地，底电极层为金属电极或透明导电薄膜电极。
优选地，刻蚀采用激光刻蚀或机械刻划。
优选地，相邻P1线的中心之间的距离为5～30mm。
优选地，P1线呈半圆弧形、方形或梯形；
P2为圆形。
优选地，底电极层的厚度为100～2000nm；
顶电极层的厚度为50～500nm；
吸收层的厚度为200～1000nm。
优选地，吸收层由半导体材质制备而成；
顶电极层由AZO、ITO、FTO、IZO或石墨烯制备而成。
优选地，P1线、P2和P3线的线宽均为15～100μm。
优选地，P1线的中心和P3线的中心之间的距离为30～500μm。
优选地，P1线为半圆弧形时，相邻两个圆弧的圆心之间的距离为300～2000μm，圆弧直径为20～200μm；
P2为圆形时，直径为15～200μm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，在基板上设置底电极层，在底电极层上进行刻蚀，形成若干个P1线，形成电池PN结后在吸收层上刻蚀，形成P2，P1线的底部延伸至底电极层，P2位于P1线形成的本封闭区域内部，再沉积顶电极层，在顶电极层上表面制备栅线，栅线和P2连接，在制备栅线后的顶电极层表面进行刻蚀，形成P3线，P3线的底部延伸至底电极层的上表面，通过特殊设计P1线和P2，使P2位于P1线形成的半封闭区域内部，从而能够大幅度降低P1至P3之间的死区面积，进而提高电池的功率。
附图说明
图1为本发明的电池结构截面图；
图2为本发明的P1、P2、P3划线位置示意图；
图3为本发明的栅线和划线的结构示意图；
图4为常规电池设计的划线图。
其中：1-基板；2-底电极层；3-吸收层；4-顶电极层；5-栅线；6-P1线；7-P2；8-P3线；9-常规设计的P1线；10-常规设计的P2；11-常规设计的P3线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
常规技术中，为了获得合适的电压和电流输出，可通过激光或机械划线方式，进行P1、P2和P3划线，得到常规设计的P1线9、常规设计的P210和常规设计的P3线，如图4所示，实现电池的“分割”和“串联”。该方式存在死区面积较大的缺点。
实施例1
如图1所示，一种降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，薄膜太阳能电池从下至上依次包括基板1、底电极层2、吸收层3、顶电极层4及栅线5。底电极层2的厚度为100nm；顶电极层4的厚度为50nm；吸收层3的厚度为200nm。
包括如下步骤：
步骤1)在基板1上设置底电极层2，在底电极层2上进行刻蚀，形成若干个P1线6，相邻P1线6的中心之间的距离为5mm；P1线6的底部延伸至基板1，每个P1线6在底电极层2表面形成半封闭区域；
步骤2)在底电极层2上沉积吸收层3，形成电池PN结；
步骤3)在吸收层3上刻蚀，形成P27，P1线6的底部延伸至底电极层2，如图2所示，P27位于P1线6形成的本封闭区域内部P27为圆形；
步骤4)在含有P27的吸收层3的上表面沉积顶电极层4；
步骤5)在顶电极层4上表面制备栅线5，栅线5和P27连接，如图3所示；
步骤6)在制备栅线5后的顶电极层4表面进行刻蚀，形成P3线8，P3线8的底部延伸至底电极层2的上表面，实现薄膜太阳能电池的分割和串联。P1线6、P27和P3线8的线宽均为15μm。
实施例2
除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
相邻P1线6的中心之间的距离为30mm；
底电极层2的厚度为2000nm；顶电极层4的厚度为500nm；吸收层3的厚度为1000nm。P1线6的线宽为50μm；P27的线宽为20μm；P3线8的线宽为40μm。
P1线6的中心和P3线8的中心之间的距离为30μm。
P1线6为半圆弧形，相邻两个圆弧的圆心之间的距离为300μm，圆弧直径为20μm；
P27为圆形，直径为15μm。
实施例3
除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
相邻P1线6的中心之间的距离为10mm；
底电极层2的厚度为500nm；顶电极层4的厚度为450nm；吸收层3的厚度为800nm。P1线6的线宽为80μm；P27的线宽为60μm；P3线8的线宽为80μm。
P1线6的中心和P3线8的中心之间的距离为300μm。
P1线6为半圆弧形，相邻两个圆弧的圆心之间的距离为2000μm，圆弧直径为200μm；
P27为圆形，直径为100μm。
实施例4
除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
相邻P1线6的中心之间的距离为15mm；
底电极层2的厚度为1000nm；顶电极层4的厚度为300nm；吸收层3的厚度为1000nm。P1线6的线宽为60μm；P27的直径为30μm；P3线8的线宽为40μm。
P1线6的中心和P3线8的中心之间的距离为200μm。
P1线6为半圆弧形，相邻两个圆弧的圆心之间的距离为1200μm，圆弧直径为100μm；
P27为圆形，直径为30μm。
实施例5
除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
相邻P1线6的中心之间的距离为20mm；
底电极层2的厚度为300nm；顶电极层4的厚度为400nm；吸收层3的厚度为1000nm。P1线6的线宽为70μm；P27的线宽为50μm；P3线8的线宽为60μm。
P1线6的中心和P3线8的中心之间的距离为400μm。
P1线6为半圆弧形，相邻两个圆弧的圆心之间的距离为400μm，圆弧直径为35μm；
P27为圆形，直径为20μm。
实施例6
除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
相邻P1线6的中心之间的距离为25mm；
底电极层2的厚度为1500nm；顶电极层4的厚度为350nm；吸收层3的厚度为700nm。P1线6的线宽为40μm；P27的线宽为20μm；P3线8的线宽为60μm。
P1线6的中心和P3线8的中心之间的距离为50μm。
P1线6为半圆弧形，相邻两个圆弧的圆心之间的距离为700μm，圆弧直径为40μm；
P27为圆形，直径为25μm。
需要说明的是，底电极层为金属电极或透明导电薄膜电极。刻蚀采用激光刻蚀或机械刻划。吸收层由半导体材质制备而成，顶电极层由AZO、ITO、FTO、IZO或石墨烯制备而成。其中半圆弧型也可用其他结构代替，如方形、梯形等，目的是实现在该局部区域底电极层和顶电极层的接触。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，薄膜太阳能电池从下至上依次包括基板(1)、底电极层(2)、吸收层(3)、顶电极层(4)及栅线(5)；
其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)在基板(1)上设置底电极层(2)，在底电极层(2)上进行刻蚀，形成若干个P1线(6)，P1线(6)的底部延伸至基板(1)，每个P1线(6)在底电极层(2)表面每隔一定的距离形成半封闭区域；
步骤2)在底电极层(2)上沉积吸收层(3)，形成电池PN结；
步骤3)在吸收层(3)上刻蚀，形成P2(7)，P2(7)的底部延伸至底电极层(2)，P2(7)位于P1线(6)形成的半封闭区域内部；
步骤4)在含有P2(7)的吸收层(3)的上表面沉积顶电极层(4)；
步骤5)在顶电极层(4)上表面制备栅线(5)，栅线(5)和P2(7)连接；
步骤6)在制备栅线(5)后的顶电极层(4)表面进行刻蚀，形成P3线(8)，P3线(8)的底部延伸至底电极层(2)的上表面，实现薄膜太阳能电池的分割和串联。
2.根据权利要求1所述的降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，其特征在于，底电极层(2)为金属电极或透明导电薄膜电极。
3.根据权利要求1所述的降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，其特征在于，刻蚀采用激光刻蚀或机械刻划。
4.根据权利要求1所述的降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，其特征在于，相邻P1线(6)的中心之间的距离为5～30mm。
5.根据权利要求1所述的降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，其特征在于，P1线(6)呈每隔一段距离形成弯曲，呈半圆弧形、方形或梯形；
P2(7)为圆形。
6.根据权利要求5所述的降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，其特征在于，底电极层(2)的厚度为100～2000nm；
顶电极层(4)的厚度为50～500nm；
吸收层(3)的厚度为200～1000nm。
7.根据权利要求1所述的降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，其特征在于，吸收层(3)由半导体材质制备而成；
顶电极层(4)由AZO、ITO、FTO、IZO或石墨烯制备而成。
8.根据权利要求1所述的降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，其特征在于，P1线(6)、P2(7)和P3线(8)的线宽均为15～100μm。
9.根据权利要求5所述的降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，其特征在于，P1线(6)的中心和P3线(8)的中心之间的距离为30～500μm。
10.根据权利要求1所述的降低薄膜太阳能电池死区面积的划线方法，其特征在于，P1线(6)为半圆弧形时，相邻两个圆弧的圆心之间的距离为300～2000μm，圆弧直径为20～200μm；
P2(7)为圆形时，直径为15～200μm。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210813 |