CN113594301A - 一种降低太阳能电池串联电阻的方法及电池制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低太阳能电池串联电阻的方法及电池制备方法，太阳能电池包括依次层叠的导电层、窗口层、吸收层、背接触层、背电极层；使用激光刻蚀P1刻线、P2刻线、P3刻线；并在P1刻线与P3刻线隔断形成的发电区激光打孔形成孔P2.1；孔P2.1打孔的数量、半径、间距的估算方法以公式A确认。本发明的碲化镉太阳能电池在打孔后并未降低太阳能电池的发电效率，使得在减少了发电面积的情况下提升了发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体为一种降低太阳能电池串联电阻的方法及电池制备方法。
背景技术
当前光伏应用领域，薄膜光伏太阳能电池越来越受关注，薄膜太阳能电池无论是铜铟镓硒，还是非晶硅，或者碲化镉在工艺路线中，都是采用激光刻蚀完成电池的集成，即P1-P2-P3，但由于激光刻蚀损失一定的有效利用面积，即P1刻线到P3刻线间的距离称为死区，所以各个制造公司都是以降低死区面积来提高电池的效率，在这个过程中，就需要控制刻线的宽度以及精度，由于P2刻线起到的是导线的作用，所以P2刻线刻蚀的情况会影响到电池的串联电阻，从而影响电池的效率，同时，由于受宽度的限制，导致P2刻线在耐流方面有一定的限制，在实际应用中当电池的电流超过一定的限度时，P2刻线存在烧线等导致断路情况，影响整个系统的输出效率，严重了由可能起火等问题。
现有技术为了控制刻蚀效果，采用了PS激光器或者高精度的设备，这样虽然可以减少烧线情况，但是设备成本高昂，同时仍然会存在一些问题。1、P2刻线在实际应用中，由于受线宽限制，耐流存在局限性；2、由于受死区限制，P2刻线为导线作用，P2刻线刻蚀宽度和精度会影响串联电阻；3、P2刻线由于耐流性受限制，导致实际应用中存在烧线风险，影响整个系统。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效降低串联电阻，增加电流的传输途径，并通过设计和计算仍可提升效率的降低太阳能电池串联电阻的方法及其太阳能电池和制备方法。
本发明首先提供一种降低太阳能电池串联电阻的方法，太阳能电池包括依次层叠的导电层、窗口层、吸收层、背接触层、背电极层；使用激光刻蚀P1刻线、P2刻线、P3刻线；并在P1刻线与P3刻线隔断形成的发电区激光打孔形成孔P2.1；
孔P2.1打孔的数量、半径、间距的估算方法以公式A确认，公式A为：
Pw＝k(R1-R2)-[πr2 2n1n2/L*W]*P；
其中R1＝ρL/2r1(Thickness1+Thickness2)；
R2＝ρ(L+2r2n1)/[(2r1+2r2n2)*(Thickness1+Thickness2)；
具体的符号示意：R1为P2刻线后的电池板电阻；R2为P2刻线打孔P2.1后的电池板电阻；Pw为电阻降低功率提升与损失面积功率损失差值；k为每欧姆电阻影响的功率(≈2W)；L为电池板的长度(0-1600mm)；W为电池板的宽度(0-1200mm)；P为电池的功率(0-300W)；ρ为背电极材料的电阻率(5.2Ω·m-5.6Ω·m)；Thickness1为吸收层的厚度(2-5um)；Thickness2为窗口层的厚度(60-120nm)；r1为刻线P2的半径(30-55um)；r2为孔P2.1的半径(15-45um)；n1为沿电池板W方向打孔的数量(0-100个)；n2为沿电池板L方向打孔的数量(0-100个)。
整个公式主要根据计算出的Pw的最大值，并根据相应的参数进行各步骤的尺寸制备。
基于降低太阳能电池板的内阻有助于提升效率，打孔会损失部分的吸光面积，但当降低电阻提高的功率大于由于打孔损失的吸光面积影响的功率时，太阳能电池板的效率就会得到提升。
优选的，所述P2刻线和孔P2.1同时从电池板两侧进行激光刻蚀。如同时从电池板的上表面和下表面进行激光刻蚀。
其次，本发明还提供上述的降低太阳能电池串联电阻的方法制备的太阳能电池，包括依次层叠的导电层、窗口层、吸收层、背接触层、背电极层；设置有P1刻线、P2刻线、P3刻线；在P1刻线与P3刻线隔断形成的发电区设置有孔P2.1。
优选的，所述P2刻线和孔P2.1同时从两侧用激光刻蚀成型。
优选的，P1刻线贯穿导电层、窗口层、吸收层。
优选的，P2刻线贯穿窗口层和吸收层。
优选的，P3刻线贯穿窗口层、吸收层、背接触层、背电极层。
优选的，孔P2.1贯穿窗口层和吸收层。
再次，本申请还公开了一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
S1制备导电层，厚度为400～500纳米；
导电层制备的时候，采用化学气相沉积法(CVD-Chemical Vapor Deposition)制备，更优选的采用低压力化学气相沉积法(LPCVD-Low Pressure Chemical VaporDeposition)制备；S2制备窗口层，厚度为60～120纳米；
窗口层制备的时候，优选采用近空间升华法(CSS-)制备；S3制备吸收层，厚度为2-5微米；
吸收层制备的时候，优选采用近空间升华法(CSS)制备；S4制备P1刻线、P2刻线、孔P2.1；
镀膜完成后，采用激光(红外或紫外激光)进行第一次激光刻蚀(P1)刻蚀P1刻线，P1完成后，填充光刻胶，固化曝光后进行第二次激光刻蚀(P2)刻蚀出P2刻线和孔P2.1；孔P2.1的打孔数量、孔半径、间距参数以公式A计算；
S5制备背接触层，厚度为10～50纳米；
S6制备背电极层，厚度为200～500纳米；
S7制备P3刻线，背电极层制备完成后，进行第三次激光刻蚀(P3)，完成第三次激光刻蚀后，得到太阳能电池成品。
优选的，第二次激光刻蚀(P2)时，刻线P2和打孔P2.1同时进行。
目前薄膜光伏太阳能电池的串联方式都是通过激光P1-P2-P3来完成的，P1刻线到P3刻线的距离称为死区，为了降低死区，都是控制线宽来尽可能的降低死区，其中P2用于电池串联，刻线宽度变窄后，存在串联电阻升高，以及耐受电流受限等问题。通过本发明的计算公式进行设计和计算，通过刻蚀P2刻线并打孔P2.1的方式降低串联电阻，提升效率。
本发明主要通过增加P2刻线工序阵列打孔的方式增加电流传输途径，因发电玻璃的电流都需要流经P2，所以P2本身起到传到电流的作用，类似于两节电池连接的导线，即把相邻两个子电池串联起来，但电流会受P2的线宽限制，即受P1到P2，P2到P3之间的间距限制，P2刻线宽度有限，这种情况下导致电阻就会增加，电阻会降低发电效率，同时电流流经刻线时，会产生发热现象，即P(发热功率)＝I2R，容易导致烧线等情况，打孔后，电流可以同时流经P2刻线和打孔位置，增加了电流的传输通道，起到分流的作用，降低了流经刻线的电流，这样整体的串联电阻降低，可以增加发电功率的同时降低烧线的风险，解决了目前薄膜电池存在的问题。并优选的是在P2刻线刻蚀的同时从P2刻线的刻蚀面的相反面进行孔P2.1的刻蚀。
本发明的太阳能电池的刻线和打孔均采用激光，在刻蚀P2刻线的同时加工打孔P2.1。同时加工的优点为精度高，无需二次定位，工艺容易控制，采用激光波长相同，一次除尘设计就可以完成上下同时加工的粉尘处理，同时加工工艺节拍短，设备成本低。
本发明的太阳能电池通过打孔的方式，增加电流的传输途径，降低串联电阻，同时通过设计和计算仍可提升效率，在实际应用中降低刻线P2烧线的风险，从而降低系统输出和安全风险。
本发明的太阳能电池在打孔后并未降低太阳能电池的发电效率，使得在减少了发电面积的情况下提升了发电效率。
附图说明
图1为本发明一种优选实施例的太阳能电池的剖面图；
图2为本发明一种优选实施例的太阳能电池的俯视图；
图3为本发明一种优选实施例的太阳能电池的仰视图；
具体的附图标记为：
1导电层；2窗口层；3吸收层；4背接触层；5背电极层；6P1刻线；7P2刻线；8P3刻线；9发电区；10孔P2.1。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明首先公开了一种降低太阳能电池串联电阻的方法，太阳能电池包括依次层叠的导电层1、窗口层2、吸收层3、背接触层4、背电极层5；使用激光刻蚀P1刻线6、P2刻线7、P3刻线8；并在P1刻线6与P3刻线8隔断形成的发电区9激光打孔形成孔P2.1 10；
孔P2.1 10打孔的数量、半径、间距的估算方法以公式A确认，公式A为：
Pw＝k(R1-R2)-[πr2 2n1n2/L*W]*P；
其中R1＝ρL/2r1Thickness1+Thickness2)；
R2＝ρL+2r2n1)/[(2r1+2r2n2)*Thickness1+Thickness2)；
具体的符号示意：R1为P2刻线7后的电池板电阻；R2为P2刻线7打孔P2.1 10后的电池板电阻；Pw为电阻降低功率提升与损失面积功率损失差值；k为每欧姆电阻影响的功率；L为电池板的长度；W为电池板的宽度；P为电池板的功率；ρ为背电极材料的电阻率；Thickness1为吸收层3的厚度；Thickness2为窗口层2的厚度；r1为刻线P2的半径；r2为孔P2.1 10的半径；n1为沿电池板W方向打孔的数量；n2为沿电池板L方向打孔的数量。
导电层1优选的为TCO层、窗口层2优选的为CdS层、吸收层3优选的为CdTe层。
整个公式主要根据计算出的Pw的最大值，并根据相应的参数进行各步骤的尺寸制备。
在一种较佳的实施例中，所述P2刻线7和孔P2.1 10同时从电池板两侧进行激光刻蚀。如同时从电池板的上表面和下表面进行激光刻蚀。
其次，本发明还提供上述的降低太阳能电池串联电阻的方法制备的太阳能电池，包括依次层叠的导电层1、窗口层2、吸收层3、背接触层4、背电极层5；设置有P1刻线6、P2刻线7、P3刻线8；在P1刻线6与P3刻线8隔断形成的发电区9设置有孔P2.1 10。
在一种较佳的实施例中，所述P2刻线7和孔P2.1 10同时从两侧用激光刻蚀成型。
在一种较佳的实施例中，P1刻线6贯穿导电层1、窗口层2、吸收层3。
在一种较佳的实施例中，P2刻线7贯穿窗口层2和吸收层3。
在一种较佳的实施例中，P3刻线8贯穿窗口层2、吸收层3、背接触层4、背电极层5。
在一种较佳的实施例中，孔P2.1 10贯穿窗口层2和吸收层3。
本申请还公开了一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
S1制备导电层1，厚度为400～500纳米；
导电层1制备的时候，采用化学气相沉积法CVD-Chemical Vapor Deposition制备，更优选的采用低压力化学气相沉积法LPCVD-Low Pressure Chemical VaporDeposition制备；
S2制备窗口层2，厚度为60～120纳米；
窗口层2制备的时候，优选采用近空间升华法CSS-制备；
S3制备吸收层3，厚度为2-5微米；
吸收层3制备的时候，优选采用近空间升华法CSS制备；
S4制备P1刻线6、P2刻线7、孔P2.1 10；
采用激光红外或紫外激光进行第一次激光刻蚀P1刻蚀P1刻线6，P1完成后，填充光刻胶，固化曝光后进行第二次激光刻蚀P2刻蚀出P2刻线7和孔P2.1 10；孔P2.1 10的打孔数量、孔半径、间距参数以公式A计算；
如图2所示，为太阳能电池进行第二次激光刻蚀后的示意图，图中的标记中a为P1刻线6；b为P2刻线7；c为孔P2.1 10；d为P2刻线7和孔P2.1 10间距；e为两个孔P2.1 10之间的横向间距；f为吸收层3，优选的为CdTe；g为两个孔P2.1 10之间的竖向间距。
S5制备背接触层4，厚度为10～50纳米；
S6制备背电极层5，厚度为200～500纳米；
S7制备P3刻线8，背电极层5制备完成后，进行第三次激光刻蚀P3，完成第三次激光刻蚀后，得到太阳能电池成品。
如图3所示，为太阳能电池进行第三次激光刻蚀后的示意图，图中的标记中a为P1刻线6；b为P2刻线7；c为孔P2.1 10；k为P3刻线8；j为背电极层5。
优选的，第二次激光刻蚀P2时，刻线P2和打孔P2.1 10同时进行。
本发明主要通过在P2刻线7的刻蚀工序同时阵列打孔P2.1 10的方式增加电流传输途径，解决目前薄膜电池存在的问题。在降低了发电有效面积的同时，提升了发电效率，通过增加电流的传输途径，降低串联电阻，提高电池效率，降低刻线的烧线风险，降低系统应用风险。
上述为本发明的详细阐述，下面为本发明实施例。
实施例一
本实施例的太阳能电池为碲化镉太阳能电池，包括依次层叠的导电层1、窗口层2、吸收层3、背接触层4、背电极层5形成的电池板；使用激光刻蚀P1刻线6、P2刻线7、P3刻线8；并在P1刻线6与P3刻线8隔断形成的发电区9激光打孔形成孔P2.1 10。所述P2刻线7和孔P2.1 10分别从两侧用激光刻蚀。P1刻线6贯穿导电层1、窗口层2、吸收层3。P2刻线7贯穿窗口层2和吸收层3。P3刻线8贯穿窗口层2、吸收层3、背接触层4、背电极层5。孔P2.1 10贯穿窗口层2和吸收层3。
本实施例的碲化镉太阳能电池制备方法为：
S1制备导电层1，导电层1采用LPCVD方法沉积，沉积厚度为400纳米；
S2制备窗口层2，硫化镉层采用CSS近空间升华法制备，厚度为120纳米；
S3制备吸收层3，碲化镉层同样采用CSS近空间升华法制备，硫化镉层和碲化镉层为连续完成，厚度为5微米；
S4制备P1刻线6、P2刻线7、孔P2.1 10，镀膜完成后，采用激光红外或紫外激光进行第一次激光刻蚀P1刻蚀P1刻线6，P1完成后，填充光刻胶，固化曝光后进行第二次激光刻蚀，第二次激光刻蚀时，刻线P2和打孔P2.1 10同时进行。采用同一台激光设备，两个激光头上下同时加工，P2.1的打孔数量等参数参考公式计算，同时加工的优点为精度高，无需二次定位，工艺容易控制，采用激光波长相同，一次除尘设计就可以完成上下同时加工的粉尘处理，同时加工工艺节拍短，设备成本低。
S5制备背接触层4，采用磁控溅射方法沉积，沉积厚度为10纳米；
S6制备背电极层5，背电极层5同样采用磁控溅射方法，材料为金属导电材料，厚度为200纳米；
S7制备P3刻线8，背电极沉积完成后，进行激光第三次刻蚀P3，完成第三次刻蚀后，电池芯片结构完成；
通过设计和计算，通过P2刻线7后打孔的方式降低串联电阻，提升效率，通过公式A综合计算出实际需要的打孔数量和半径，以及间距等参数。
孔P2.1 10打孔的数量、半径、间距的估算方法以公式A确认，公式A为：
Pw＝k(R1-R2)-[πr2 2n1n2/L*W]*P；
其中R1＝ρL/2r1Thickness1+Thickness2)；
R2＝ρL+2r2n1)/[(2r1+2r2n2)*Thickness1+Thickness2)；
具体的符号示意：R1为P2刻线7后的电池板电阻；R2为P2刻线7打孔P2.1 10后的电池板电阻；Pw为电阻降低功率提升与损失面积功率损失差值；k为每欧姆电阻影响的功率；L为电池板的长度；W为电池板的宽度；P为电池板的功率；ρ为背电极材料的电阻率；Thickness1为吸收层3的厚度；Thickness2为窗口层2的厚度；r1为刻线P2的半径；r2为孔P2.1 10的半径；n1为沿电池板W方向打孔的数量；n2为沿电池板L方向打孔的数量。
经检测后得到具体的数值：R1＝13.12Ω；R2＝6.52Ω；k＝2；L＝1600mm；W＝1200mm；P＝255W；ρ＝5.6Ω/m；Thickness1＝5um；Thickness2＝120nm；r1＝50um；
为了得到最大的Pw值，最终确定r2＝45um；n1＝100；n2＝10，得到功率提升1.32W。
设备刻线和打孔均采用激光，在刻线P2的同时加工打孔P2.1 10，刻线激光从受光面入射刻蚀，打孔激光从膜面入射，形成如图1所示剖面图；
孔P2.1 10的横向和纵向数量，孔径等参数通过设计计算得出，与刻线P2同时完成，形成如图2所示的俯视图；
刻蚀P2刻线7与打孔P2.1 10结束后，背电极分别填充刻线P2和P2.1，然后完成最后一道刻蚀P3刻线8，形成完整的电池串联结构，仰视图如图3所示。
实施例二
本实施例的太阳能电池为碲化镉太阳能电池，包括依次层叠的导电层1、窗口层2、吸收层3、背接触层4、背电极层5形成的电池板；使用激光刻蚀P1刻线6、P2刻线7、P3刻线8；并在P1刻线6与P3刻线8隔断形成的发电区9激光打孔形成孔P2.1 10。所述P2刻线7和孔P2.1 10分别从两侧用激光刻蚀。P1刻线6贯穿导电层1、窗口层2、吸收层3。P2刻线7贯穿窗口层2和吸收层3。P3刻线8贯穿窗口层2、吸收层3、背接触层4、背电极层5。孔P2.1 10贯穿窗口层2和吸收层3。
本实施例的碲化镉太阳能电池制备方法为：
S1制备导电层1，导电层1采用LPCVD方法沉积，沉积厚度为500纳米；
S2制备窗口层2，硫化镉层采用CSS近空间升华法制备，厚度为80纳米；
S3制备吸收层3，碲化镉层同样采用CSS近空间升华法制备，硫化镉层和碲化镉层为连续完成，厚度为3微米；
S4制备P1刻线6、P2刻线7、孔P2.1 10，镀膜完成后，采用激光红外或紫外激光进行第一次激光刻蚀P1刻蚀P1刻线6，P1完成后，填充光刻胶，固化曝光后进行第二次激光刻蚀，第二次激光刻蚀时，刻线P2和打孔P2.1 10同时进行。采用同一台激光设备，两个激光头上下同时加工，P2.1的打孔数量等参数参考公式计算，同时加工的优点为精度高，无需二次定位，工艺容易控制，采用激光波长相同，一次除尘设计就可以完成上下同时加工的粉尘处理，同时加工工艺节拍短，设备成本低。
S5制备背接触层4，采用磁控溅射方法沉积，沉积厚度为50纳米；
S6制备背电极层5，背电极层5同样采用磁控溅射方法，材料为金属导电材料，厚度为500纳米；
S7制备P3刻线8，背电极沉积完成后，进行激光第三次刻蚀P3，完成第三次刻蚀后，电池芯片结构完成；
通过设计和计算，通过P2刻线7后打孔的方式降低串联电阻，提升效率，通过公式A综合计算出实际需要的打孔数量和半径，以及间距等参数。
孔P2.1 10打孔的数量、半径、间距的估算方法以公式A确认，公式A为：
Pw＝k(R1-R2)-[πr2 2n1n2/L*W]*P；
其中R1＝ρL/2r1Thickness1+Thickness2)；
R2＝ρL+2r2n1)/[(2r1+2r2n2)*Thickness1+Thickness2)；
具体的符号示意：R1为P2刻线7后的电池板电阻；R2为P2刻线7打孔P2.1 10后的电池板电阻；Pw为电阻降低功率提升与损失面积功率损失差值；k为每欧姆电阻影响的功率；L为电池板的长度；W为电池板的宽度；P为电池的功率；ρ为背电极材料的电阻率；Thickness1为吸收层3的厚度；Thickness2为窗口层2的厚度；r1为刻线P2的半径；r2为孔P2.1 10的半径；n1为沿电池板W方向打孔的数量；n2为沿电池板L方向打孔的数量。
经检测后得到具体的数值：R1＝27.27Ω；R2＝7.57Ω；k＝2；L＝1600mm；W＝1200mm；P＝255W；ρ＝5.6Ω/m；Thickness1＝3um；Thickness2＝80nm；r1＝40um；
为了得到最大的Pw值，最终确定r2＝30um；n1＝50；n2＝50，得到功率提升3.94W。
设备刻线和打孔均采用激光，在刻线P2的同时加工打孔P2.1 10，刻线激光从受光面入射刻蚀，打孔激光从膜面入射；
孔P2.1 10的横向和纵向数量，孔径等参数通过设计计算得出，与刻线P2同时完成；
刻蚀P2刻线7与打孔P2.1 10结束后，背电极分别填充刻线P2和P2.1，然后完成最后一道刻蚀P3刻线8，形成完整的电池串联结构。
实施例三
本实施例的太阳能电池为碲化镉太阳能电池，包括依次层叠的导电层1、窗口层2、吸收层3、背接触层4、背电极层5形成的电池板；使用激光刻蚀P1刻线6、P2刻线7、P3刻线8；并在P1刻线6与P3刻线8隔断形成的发电区9激光打孔形成孔P2.1 10。所述P2刻线7和孔P2.1 10分别从两侧用激光刻蚀。P1刻线6贯穿导电层1、窗口层2、吸收层3。P2刻线7贯穿窗口层2和吸收层3。P3刻线8贯穿窗口层2、吸收层3、背接触层4、背电极层5。孔P2.1 10贯穿窗口层2和吸收层3。
本实施例的碲化镉太阳能电池制备方法为：
S1制备导电层1，导电层1采用LPCVD方法沉积，沉积厚度为450纳米；
S2制备窗口层2，硫化镉层采用CSS近空间升华法制备，厚度为60纳米；
S3制备吸收层3，碲化镉层同样采用CSS近空间升华法制备，硫化镉层和碲化镉层为连续完成，厚度为2微米；
S4制备P1刻线6、P2刻线7、孔P2.1 10，镀膜完成后，采用激光红外或紫外激光进行第一次激光刻蚀P1刻蚀P1刻线6，P1完成后，填充光刻胶，固化曝光后进行第二次激光刻蚀，第二次激光刻蚀时，刻线P2和打孔P2.1 10同时进行。采用同一台激光设备，两个激光头上下同时加工，P2.1的打孔数量等参数参考公式计算，同时加工的优点为精度高，无需二次定位，工艺容易控制，采用激光波长相同，一次除尘设计就可以完成上下同时加工的粉尘处理，同时加工工艺节拍短，设备成本低。
S5制备背接触层4，采用磁控溅射方法沉积，沉积厚度为30纳米；
S6制备背电极层5，背电极层5同样采用磁控溅射方法，材料为金属导电材料，厚度为400纳米；
S7制备P3刻线8，背电极沉积完成后，进行激光第三次刻蚀P3，完成第三次刻蚀后，电池芯片结构完成；
通过设计和计算，通过P2刻线7后打孔的方式降低串联电阻，提升效率，通过公式A综合计算出实际需要的打孔数量和半径，以及间距等参数。
孔P2.1 10打孔的数量、半径、间距的估算方法以公式A确认，公式A为：
Pw＝k(R1-R2)-[πr2 2n1n2/L*W]*P；
其中R1＝ρL/2r1Thickness1+Thickness2)；
R2＝ρL+2r2n1)/[(2r1+2r2n2)*Thickness1+Thickness2)；
具体的符号示意：R1为P2刻线7后的电池板电阻；R2为P2刻线7打孔P2.1 10后的电池板电阻；Pw为电阻降低功率提升与损失面积功率损失差值；k为每欧姆电阻影响的功率；L为电池板的长度；W为电池板的宽度；P为电池板的功率；ρ为背电极材料的电阻率；Thickness1为吸收层3的厚度；Thickness2为窗口层2的厚度；r1为刻线P2的半径；r2为孔P2.1 10的半径；n1为沿电池板W方向打孔的数量；n2为沿电池板L方向打孔的数量。
经检测后得到具体的数值：R1＝54.37Ω；R2＝8.57Ω；k＝2；L＝1600mm；W＝1200mm；P＝255W；ρ＝5.6Ω/m；Thickness1＝2um；Thickness2＝60nm；r1＝30um；
为了得到最大的Pw值，最终确定r2＝45um；n1＝10；n2＝100，得到功率提升9.16W。
设备刻线和打孔均采用激光，在刻线P2的同时加工打孔P2.1 10，刻线激光从受光面入射刻蚀，打孔激光从膜面入射；
孔P2.1 10的横向和纵向数量，孔径等参数通过设计计算得出，与刻线P2同时完成；
刻蚀P2刻线7与打孔P2.1 10结束后，背电极分别填充刻线P2和P2.1，然后完成最后一道刻蚀P3刻线8，形成完整的电池串联结构。
电池效率转化实验
设置一对比例和实施例四，其制备方法和本发明的制备方式一致，区别在于对比例中步骤4中未打孔P2.1，对比例和实施例四的吸收层加窗口层厚度设置成4.1um；P2刻线的宽度为30um。其余设置对比例和实施例四的制备参数和制备步骤均一致。
得到对比例和实施例四的电池串联结构。
将实施例四和对比例的电池进行对比，得到下表。
| 吸收层加窗口层厚度 | P2刻线宽度 | 打孔直径 | 发电面积 | 串联电阻 | 功率 | 转换效率 | ||
| 对比例 | 未打孔 | 4.1um | 30um | --- | 1.92㎡ | 27.32Ω | 249.32W | 12.99％ |
| 实施例 | 打孔 | 4.1um | 30um | 45um | 1.845㎡ | 7.04Ω | 254.05W | 13.77％ |
从上表可知，本发明通过打孔的方式，增加电流的传输途径，降低串联电阻，同时通过设计和计算仍可提升效率，在实际应用中降低P2刻线烧线的风险，从而降低系统输出和安全风险。本发明通过设计和计算，在P2刻线的同时进行打孔，增加电流的传输途径。可以有效的降低由P2单一刻线引起的电阻偏高问题，降低串联电阻。通过设计计算，降低串联电阻带来的提升与损失面积的差值，反而会提升效率。在实际应用中，不会因为电流太大而导致刻线烧线，降低系统输出损失的风险以及起火的安全风险。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种降低太阳能电池串联电阻的方法，其特征在于：太阳能电池包括依次层叠的导电层、窗口层、吸收层、背接触层、背电极层；使用激光刻蚀P1刻线、P2刻线、P3刻线；并在P1刻线与P3刻线隔断形成的发电区激光打孔形成孔P2.1；
孔P2.1打孔的数量、半径、间距的估算方法以公式A确认，公式A为：
其中R1＝ρL/2r1(Thickness1+Thickness2)；
R2＝ρ(L+2r2n1)/[(2r1+2r2n2)*(Thickness1+Thickness2)；
具体的符号示意：R1为P2刻线后的电池板电阻；R2为P2刻线打孔P2.1后的电池板电阻；Pw为电阻降低功率提升与损失面积功率损失差值；k为每欧姆电阻影响的功率；L为电池板的长度；W为电池板的宽度；P为电池板的功率；ρ为背电极材料的电阻率；Thickness1为吸收层的厚度；Thickness2为窗口层的厚度；r1为刻线P2的半径；r2为孔P2.1的半径；n1为沿电池板W方向打孔的数量；n2为沿电池板L方向打孔的数量。
2.根据权利要求1所述的降低太阳能电池串联电阻的方法，其特征在于：所述P2刻线和孔P2.1同时从两侧进行激光刻蚀。
3.一种采用权利要求1所述的降低太阳能电池串联电阻的方法制备的太阳能电池，其特征在于：包括依次层叠的导电层、窗口层、吸收层、背接触层、背电极层；设置有P1刻线、P2刻线、P3刻线；在P1刻线与P3刻线隔断形成的发电区设置有孔P2.1。
4.根据权利要求3所述的降低太阳能电池串联电阻的方法制备的太阳能电池，其特征在于：所述P2刻线和孔P2.1同时从两侧用激光刻蚀成型。
5.根据权利要求3所述的降低太阳能电池串联电阻的方法制备的太阳能电池，其特征在于：P1刻线贯穿导电层、窗口层、吸收层。
6.根据权利要求3所述的降低太阳能电池串联电阻的方法制备的太阳能电池，其特征在于：P2刻线贯穿窗口层和吸收层。
7.根据权利要求3所述的降低太阳能电池串联电阻的方法制备的太阳能电池，其特征在于：P3刻线贯穿窗口层、吸收层、背接触层、背电极层。
8.根据权利要求3所述的降低太阳能电池串联电阻的方法制备的太阳能电池，其特征在于：孔P2.1贯穿窗口层和吸收层。
9.根据权利要求3所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1制备导电层，厚度为400～500纳米；
S2制备窗口层，厚度为60～120纳米；
S3制备吸收层，厚度为2-5微米；
S4制备P1刻线、P2刻线、孔P2.1；
采用激光进行第一次激光刻蚀(P1)刻蚀P1刻线，P1完成后，填充光刻胶，固化曝光后进行第二次激光刻蚀(P2)刻蚀出P2刻线和孔P2.1；孔P2.1的打孔数量、孔半径、间距参数以公式A计算；
S5制备背接触层，厚度为10～50纳米；
S6制备背电极层，厚度为200～500纳米；
S7制备P3刻线，背电极层制备完成后，进行第三次激光刻蚀(P3)，完成第三次激光刻蚀后，得到太阳能电池成品。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：第二次激光刻蚀(P2)时，刻线P2和打孔P2.1同时进行。
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