CN115207144B - 太阳能电池组件的刻槽填充方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能电池组件的刻槽填充方法，该方法包括：制备依次包括玻璃基板、透明导电层、N型窗口层、P型吸收层的太阳能电池薄膜；自太阳能电池薄膜的膜面刻划形成刻槽；于膜面涂覆负性光刻胶层；其中负性光刻胶层中添加感光剂，感光剂为温感材料；对负性光刻胶层进行去溶剂过程；对负性光刻胶层进行曝光固化，并在刻槽侧壁的光刻胶层的侧边形成驻波缺陷；对曝光固化后的负性光刻胶层进行烘焙，感光剂在光刻胶层中扩散，对驻波缺陷进行填充；对太阳能电池薄膜进行显影，去除刻槽外未曝光固化的负性光刻胶层。该方法可使负性光刻胶在膜层刻线槽内有良好的固化填充效果，提高光刻胶层的附着力，以达到绝佳的绝缘效果。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件的制备技术领域，特别是涉及一种太阳能电池组件的刻槽填充方法。
背景技术
薄膜太阳能电池是采用光伏技术直接将光能转换为电能的一种器件，具有质量小、厚度薄、可弯曲、原材料成本低等优点。近年来，薄膜太阳能电池发展迅速，在光伏发电领域占比越来越高。当前已实现工业化制备的薄膜太阳能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。
为了给二次电池充电，或者直接用于直流电器，需要在薄膜太阳能电池的制备过程中实现多结串联集成，从而获得一定开路电压和短路电流，因此在薄膜太阳能电池制备过程中会采用相应的激光或机械划线方法将大面积的电池基板竖线划分为长条形电池并完成串联，再经过汇流封装制成组件。该过程一般经过P1、P2、P3三道划线，第一道划线P1完成子电池的分割，第二道划线P2完成子电池串联沟道划刻，第三道划刻P3完成前电极的分割。在进行第一道划线P1工艺过程中一般通过对刻槽采用光刻胶进行填充，但光刻胶填充效果不佳，容易产生相邻子电池之间绝缘性能较差的问题。
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太阳能电池组件的刻槽填充方法，用于解决现有技术中在形成太阳能电池组件过程中由于第一道划刻的刻槽填充效果较差，影响相邻子电池之间绝缘性能等的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太阳能电池组件的刻槽填充方法，所述刻槽填充方法包括：
制备太阳能电池薄膜，所述太阳能电池薄膜自基底面向膜面依次包括：玻璃基板、透明导电层、N型窗口层、P型吸收层；
刻划形成贯穿所述P型吸收层、所述N型窗口层及所述透明导电层的刻槽；
于所述太阳能电池薄膜的膜面涂覆负性光刻胶层，且所述负性光刻胶层填充满所述刻槽；其中所述负性光刻胶层中添加感光剂，所述感光剂为温感材料；
对所述负性光刻胶层进行去溶剂过程，使所述负性光刻胶层变为干膜；
自所述玻璃基板的背面对所述负性光刻胶层进行曝光固化，其中，所述刻槽中的负性光刻胶层经过光照发生交联反应进行固化，并在所述刻槽侧壁的所述光刻胶层的侧边形成驻波缺陷，未被光照的所述光刻胶层未发生固化反应；
对曝光固化后的负性光刻胶层进行烘焙，在该烘焙状态下，所述感光剂在所述光刻胶层中扩散，并扩散至所述驻波缺陷所在区域，对所述驻波缺陷进行填充；
对所述太阳能电池薄膜进行显影，去除未发生固化反应的所述负性光刻胶层，剩余填充满所述刻槽的发生固化反应的所述负性光刻胶层。
可选地，所述太阳能电池薄膜为碲化镉太阳能电池薄膜，所述透明导电层为TCO透明导电层，所述N型窗口层为N型硫化镉层或N型硒化镉层，所述P型吸收层为P型碲化镉层。
可选地，所述负性光刻胶层的厚度介于18μm～22μm之间，均匀性≤5％。
可选地，采用热风箱风干的形式对所述负性光刻胶层进行去溶剂过程；其中风干温度介于80℃～100℃之间，风干时间介于1min～2min之间。
进一步地，所述热风箱风干的形式在相对密闭负压条件下进行，以防止有害气体外溢。
可选地，采用UV灯对所述负性光刻胶层进行曝光固化。
进一步地，所述UV灯的光强介于190mW/cm2～210mW/cm2之间；将所述UV灯置于所述太阳能电池薄膜的传输滚轴中间，且距离所述玻璃基板的下表面190mm～210mm之间，所述太阳能电池薄膜的传输速度介于2.8m/min～3.2m/min之间。
可选地，采用热板对所述负性光刻胶层进行烘焙。
可选地，所述负性光刻胶层中的溶剂包括水。
可选地，所述感光剂为PAC，分子式为C23H28N4O2，分子量为392.494；对所述负性光刻胶层进行烘焙时，烘焙温度介于145℃～155℃之间，时间介于1min～2min之间。
如上所述，本发明的太阳能电池组件的刻槽填充方法，通过负性光刻胶层中的感光材料并结合曝光固化后的烘焙过程，可有效修复曝光固化过程产生的驻波缺陷，使刻槽侧壁的负性光刻胶层边缘趋于光滑，如此，负性光刻胶层在刻槽内可形成良好的固化填充效果，提高光刻胶层的附着力，以达到绝佳的绝缘效果。
附图说明
图1显示为本发明的太阳能电池组件的刻槽填充方法的工艺流程图。
图2至图6显示为本发明的太阳能电池组件的刻槽填充方法各步骤所呈现的截面结构示意图。
图7显示为本发明的太阳能电池组件的刻槽填充方法中负性光刻胶层在曝光固化过程中的内部结构截面示意图。
图8显示为本发明的太阳能电池组件的刻槽填充方法中负性光刻胶层在曝光固化后在其侧边形成驻波缺陷的截面示意图。
图9显示为本发明的太阳能电池组件的刻槽填充方法中负性光刻胶层在烘焙过程中的内部结构截面示意图。
图10显示为本发明的太阳能电池组件的刻槽填充方法中负性光刻胶层在烘焙过程后，其侧边的驻波缺陷被消除截面示意图。
元件标号说明
10 太阳能电池薄膜
101 玻璃基板
102 透明导电层
103 N型窗口层
104 P型吸收层
105 刻槽
106 负性光刻胶层
107 UV灯
108 固化填充光刻胶层
109 不透光区域
110 透光区域
111 驻波缺陷
S1～S7 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。
请参阅图1至图10。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、数量及比例可根据实际需要进行改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提供一种太阳能电池组件的刻槽填充方法，所述刻槽填充方法包括：
制备太阳能电池薄膜，所述太阳能电池薄膜自基底面向膜面依次包括：玻璃基板、透明导电层、N型窗口层、P型吸收层；
刻划形成贯穿所述P型吸收层、所述N型窗口层及所述透明导电层的刻槽；
于所述太阳能电池薄膜的膜面涂覆负性光刻胶层，且所述负性光刻胶层填充满所述刻槽；其中所述负性光刻胶层中添加感光剂，所述感光剂为温感材料；
对所述负性光刻胶层进行去溶剂过程，使所述负性光刻胶层变为干膜；
自所述玻璃基板的背面对所述负性光刻胶层进行曝光固化，其中，所述刻槽中的负性光刻胶层经过光照发生交联反应进行固化，并在所述刻槽侧壁的所述光刻胶层的侧边形成驻波缺陷，未被光照的所述光刻胶层未发生固化反应；如图7所示，当光线照射在太阳能电池薄膜上时，由于光线可以通过玻璃基板及透明导电层进入刻槽中的负性光刻胶层，此区域即为透光区域110，而光线无法透过N型窗口层及P型吸收层，所以光线无法照射在该区域上的负性光刻胶层上，此区域即为不透光区域109，在透光区域110负性光刻胶层发生交联反应固化，而在不透光区域109负性光刻胶层不会发生交联反应固化，而在透光区域110，当光线照射玻璃基板及透明导电层时，部分入射光会进行反射。在光刻胶侧边与入射光相互干渉部分形成驻波，如图8所示，在驻波区域(负性光刻胶层的侧边)，负性光刻胶层不能发生交联反应固化，从而形成驻波缺陷111；
对曝光固化后的负性光刻胶层进行烘焙，在该烘焙状态下，所述感光剂在所述光刻胶层中扩散，并扩散至所述驻波缺陷所在区域，对所述驻波缺陷进行填充，具体地，如图9所示，在烘焙时，驻波区域周围的负性光刻胶层中的感光剂会扩散至驻波区域，对驻波缺陷111进行填充，如图10所示，从而刻槽侧壁的负性光刻胶层边缘趋于光滑，如此，负性光刻胶层在刻槽内可形成良好的接触面，提高附着力，以达到绝佳的绝缘效果；
对所述太阳能电池薄膜进行显影，去除未发生固化反应的所述负性光刻胶层，剩余填充满所述刻槽的发生固化反应的所述负性光刻胶层。
本实施例的太阳能电池组件的刻槽填充方法，通过负性光刻胶层中的感光材料并结合曝光固化后的烘焙过程，可有效修复曝光固化过程产生的驻波缺陷，使刻槽侧壁的负性光刻胶层边缘趋于光滑，如此，负性光刻胶层在刻槽内可形成良好的填充固化，提高光刻胶层的附着力，以达到绝佳的绝缘效果。
下面结合具体附图对本实施例的太阳能电池组件的刻槽填充方法进行详细说明。
如图1及图2所示，首先进行步骤S1，制备太阳能电池薄膜10，所述太阳能电池薄膜10自基底面向膜面依次包括：玻璃基板101、透明导电层102、N型窗口层103、P型吸收层104。
这里需要说明的是，所述太阳能电池薄膜10可能还包括一些其他的功能层，例如背电极接触层，背电极层等等，具体根据实际需要进行设置，在此不做过分限制。
本实施例中优选所述太阳能电池薄膜10为碲化镉太阳能电池薄膜，但也不限于此，其他采用本实施例的刻槽填充方法的太阳能电池薄膜也可。所述N型窗口层103为N型硫化镉层或N型硒化镉层，所述P型吸收层104为P型碲化镉层，形成的碲化镉太阳能电池薄膜的膜面为银灰色，不透光。
作为示例，所述透明导电层102可以作为太阳能电池薄膜的前电极，起到导电子阻空穴的作用。本实施例中选择所述透明导电层102为TCO透明导电层。
如图1及图3所示，然后进行步骤S2，刻划形成贯穿所述P型吸收层104、所述N型窗口层103及所述透明导电层102的刻槽105。后续将通过填充该刻槽105实现子电池的分割。
所述刻槽105的口径大小根据实际需要进行设置，在此不做限制。可以采用激光刻蚀或机械划线的方法形成该刻槽105，当采用机械划线的方法可从太阳能电池薄膜的膜面向下刻划，依次刻划所述P型吸收层104、所述N型窗口层103及所述透明导电层102，形成所述刻槽105；当采用激光刻蚀的方法可从太阳能电池薄膜的基底面向上刻划，依次刻划所述透明导电层102、所述N型窗口层103及所述P型吸收层104，形成所述刻槽105。
如图1及图4所示，接着进行步骤S3，于所述太阳能电池薄膜10的膜面涂覆负性光刻胶层106，且所述负性光刻胶层106填充满所述刻槽105；其中所述负性光刻胶层106中添加感光剂，所述感光剂为温感材料。所述感光剂在适当的温度下会发生扩散。
作为示例，所述负性光刻胶层106的厚度介于18μm～22μm之间，均匀性≤5％，如此涂覆的负性光刻胶层106，无漏涂部位、无气泡、无划伤，涂覆效果佳。
较佳地，本实施例中采用的感光剂为PAC，分子式为：C23H28N4O2，分子量为：392.494。该感光剂在145℃～155℃之间的扩散效果极佳。
如图1所示，接着进行步骤S4，对所述负性光刻胶层106进行去溶剂过程，使所述负性光刻胶层106变为干膜。该过程可将负性光刻胶层106内的溶剂从70％降到7％，得到基本干燥的光刻胶薄膜，为下一步光照做准备。
作为示例，本实施例中的负性光刻胶层106中的溶剂包括水。
作为一较佳示例，采用热风箱风干的形式对所述负性光刻胶层106进行去溶剂过程；其中风干温度介于80℃～100℃之间，风干时间介于1min～2min之间。更佳地，热风箱风干的形式在相对密闭负压条件下进行，防止产生的有害气体外溢。热风箱在用风机持续补入新鲜空气的情况下还要保持热风的恒温循环流动，因此需要设置一定的排风量。
如图1、图5、图7及图8所示，接着进行步骤S5，自所述玻璃基板101的背面对所述负性光刻胶层106进行曝光固化，其中，所述刻槽105中的负性光刻胶层106经过光照发生交联反应进行固化，并在所述刻槽105侧壁的所述光刻胶层106的侧边形成驻波缺陷，未被光照的所述光刻胶层未发生固化反应。
作为示例，采用UV灯107对所述负性光刻胶层106进行曝光固化。较佳地，所述UV灯107的光强介于190mW/cm2～210mW/cm2之间；将所述UV灯107置于所述太阳能电池薄膜10的传输滚轴中间，且距离所述玻璃基板101的下表面190mm～210mm之间，所述太阳能电池薄膜10的传输速度介于2.8m/min～3.2m/min之间。
如图1、图5、图9及图10所示，接着进行步骤S6，对曝光固化后的负性光刻胶层106进行烘焙，在该烘焙状态下，所述感光剂在所述光刻胶层106中扩散，并扩散至所述驻波缺陷所在区域，对所述驻波缺陷111进行填充。另外，该过程还可将所述负性光刻胶层106中的溶剂由之前的7％减少至3％，进一步提高刻槽内负性光刻胶层的粘附性。
作为示例，采用热板对所述负性光刻胶层106进行烘焙。当所述感光剂为PAC时，对所述负性光刻胶层进行烘焙时，烘焙温度介于145℃～155℃之间，时间介于1min～2min之间。
如图1及图6所示，最后进行步骤S7，对所述太阳能电池薄膜10进行显影，去除未发生固化反应的所述负性光刻胶层106，剩余填充满所述刻槽的发生固化反应的所述负性光刻胶层作为固化填充光刻胶层108。
综上所述，本发明的太阳能电池组件的刻槽填充方法，通过负性光刻胶层中的感光材料并结合曝光固化后的烘焙过程，可有效修复曝光固化过程产生的驻波缺陷，使刻槽侧壁的负性光刻胶层边缘趋于光滑，如此，负性光刻胶层在刻槽内可形成良好的固化填充效果，提高光刻胶层的附着力，以达到绝佳的绝缘效果。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
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)
1.一种太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于，所述刻槽填充方法包括：
制备太阳能电池薄膜，所述太阳能电池薄膜自基底面向膜面依次包括：玻璃基板、透明导电层、N型窗口层、P型吸收层；
刻划形成贯穿所述P型吸收层、所述N型窗口层及所述透明导电层的刻槽；
于所述太阳能电池薄膜的膜面涂覆负性光刻胶层，且所述负性光刻胶层填充满所述刻槽；其中所述负性光刻胶层中添加感光剂，所述感光剂为温感材料；
对所述负性光刻胶层进行去溶剂过程，使所述负性光刻胶层变为干膜；
自所述玻璃基板的背面对所述负性光刻胶层进行曝光固化，其中，所述刻槽中的负性光刻胶层经过光照发生交联反应进行固化，并在所述刻槽侧壁的所述光刻胶层的侧边形成驻波缺陷，未被光照的所述光刻胶层未发生固化反应；
对曝光固化后的负性光刻胶层进行烘焙，在该烘焙状态下，所述感光剂在所述光刻胶层中扩散，并扩散至所述驻波缺陷所在区域，对所述驻波缺陷进行填充；
对所述太阳能电池薄膜进行显影，去除未发生固化反应的所述负性光刻胶层，剩余填充满所述刻槽的发生固化反应的所述负性光刻胶层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于：所述太阳能电池薄膜为碲化镉太阳能电池薄膜，所述透明导电层为TCO透明导电层，所述N型窗口层为N型硫化镉层或N型硒化镉层，所述P型吸收层为P型碲化镉层。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于：所述负性光刻胶层的厚度介于18μm～22μm之间，均匀性≤5％。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于：采用热风箱风干的形式对所述负性光刻胶层进行去溶剂过程；其中风干温度介于80℃～100℃之间，风干时间介于1min～2min之间。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于：所述热风箱风干的形式在相对密闭负压条件下进行，以防止有害气体外溢。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于：采用UV灯对所述负性光刻胶层进行曝光固化。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于：所述UV灯的光强介于190mW/cm2～210mW/cm2之间；将所述UV灯置于所述太阳能电池薄膜的传输滚轴中间，且距离所述玻璃基板的下表面190mm～210mm之间，所述太阳能电池薄膜的传输速度介于2.8m/min～3.2m/min之间。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于：采用热板对所述负性光刻胶层进行烘焙。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于：所述负性光刻胶层中的溶剂包括水。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的刻槽填充方法，其特征在于：所述感光剂为PAC，分子式为C23H28N4O2，分子量为392.494；对所述负性光刻胶层进行烘焙时，烘焙温度介于145℃～155℃之间，时间介于1min～2min之间。
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