CN201130666Y

CN201130666Y - 一种硅薄膜太阳能电池

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Publication number: CN201130666Y
Application number: CN 200720196120
Authority: CN
Inventors: 李毅; 李全相
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2017-12-18

Abstract

本实用新型涉及一种硅薄膜太阳能电池，该硅薄膜太阳能电池广泛应用于草坪灯、庭院灯等节能电子产品，由大规模集成串联式电池单元节构成，以透明导电基板为衬底，包括依序层叠的前电极层、薄膜电池层、背电极层和背层构成，所说的由串联式单元节构成的单元电池，在其电池周边有激光刻蚀的隔离槽，在其槽内有丝印的绝缘、阻焊、耐湿、耐酸碱的背漆层。本实用新型提供的硅薄膜太阳能电池不仅能防止电池周边短路、漏电流，还能防止环境中的湿气进入电池而潮解。

Description

一种硅薄膜太阳能电池

所属技术领域

本实用新型提供一种硅薄膜太阳能电池，涉及一种广泛应用于草坪灯、庭院灯等节能电子产品中的硅薄膜太阳能电池。

背景技术

众所周知，对于太阳能电池来说，薄膜电池是第二代太阳能电池，由于原材料来源丰富，无污染，能耗低，生产成本低，是绿色环保产品，自21世纪以来，薄膜电池有了飞速发展。薄膜太阳电池技术的不断进步，产品的性价比合理，用途越来越多。

薄膜太阳能电池的传统制造方法，见图6，是在透明导电基板2上沉积前电极层3，在前电极层3上用激光刻蚀出沟道6，形成前电极图形；并用等离子化学气相沉积法在前电极层上依次沉积非晶硅薄膜p层、i层和n层，形成pin薄膜电池层4。用激光刻蚀薄膜电池层4形成沟道7，将薄膜电池层4隔离成多个单元，并在沟道7内填充与背电极5相同的材料；用激光刻蚀薄膜电池层4和背电极层5形成沟道8。

按照以上传统的方法制备的薄膜太阳能电池存在电池周边漏电流的问题。

美国专利US20060266409A1(公开日：2006.11.30)揭示了一种能防止电池周边漏电流的薄膜太阳能电池及其制造方法，见图7。在前电极层3、薄膜电池层4、背电极5仍然采用了以上所描述的传统技术。但主要区别是：第一次激光刻蚀薄膜电池层4和背电极层5形成沟道9；第二次激光刻蚀前电极层3、薄膜电池层4和背电极层5，形成突台L，前电极层3的突台L的长度大于100μm，小于1000μm。若采用美国专利US20060266409A1的方法制备薄膜太阳能电池，可以有效地减少电池周边的漏电流，但是，由于存在突台L，不便于薄膜电池层非常严密地封装。突台L使周边的前电极3、薄膜电池层4、背电极5裸露在外面，从而环境中的湿气和酸碱蒸汽容易进入电池内部结构，使电池的电性能降低，缩短电池的使用寿命。

因此，目前薄膜太阳能电池仍然存在以下问题：1、在室外使用时，产品的耐候性和稳定性还存在不足；2、产品单元节间距单一，大基片切割成小电池的利用率低，小电池的有效光电转换面积利用率低，且电池输出电压和电流的匹配困难；3、传统封装工艺复杂，不便于操作，封装层和电池体结合力差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种封装简单的硅薄膜太阳能电池，采用激光刻蚀技术，在单元电池的四周边刻蚀出隔离槽，在隔离槽内丝印上绝缘、阻焊、耐湿、耐酸碱的背漆层，把电池外边沿上的膜层和电池内部有效工作区内膜层完全隔开，有效地防止电池边沿短路漏电现象，同时也阻断电池外边沿上未被保护的硅膜层吸潮后从电池外边沿往电池内部潮解的路线，也阻止环境中湿气和酸碱蒸汽等对电池内部结构的影响和破坏，有效地提高电池的耐候性和稳定性，延长电池的使用寿命。

另一个目的是采用激光刻划铝膜技术或干法腐蚀的工艺，加工出薄膜太阳能电池的背电极图形。通过这种工艺生产的电池，各单元节的间距尺寸可根据需要任意调整，在相同尺寸的基片上可制作出不同输出电压和输出电流的电池，使电池输出电压和输出电流得到最佳的匹配，满足客户对电池输出性能的不同要求。

又一个目的是提供一种由大规模集成串联式电池单元节构成硅薄膜太阳能电池，一个单元电池由若干个单元节构成，并可以用大规模集成串联式电池单元节构成的大型电池板制备小型强光硅薄膜太阳能电池。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种硅薄膜太阳能电池，由大规模集成串联式电池单元节构成，以透明导电基板为衬底，包括依序层叠的前电极层、薄膜电池层、背电极层和背层构成，其特征在于所说的由串联式单元节构成的单元电池，在其电池周边有激光刻蚀的隔离槽，在其槽内有丝印的绝缘、阻焊、耐湿、耐酸碱的背漆层。

本实用新型提供的硅薄膜太阳能电池，所说的以透明导电基板为衬底的单元电池，其单元节的节间距和有效工作区域内的输出电压和输出电流可调整。

本实用新型提供的硅薄膜太阳能电池，所说的电池周边0.5mm～5mm处设有宽度为0.2mm～2.0mm的隔离槽，所说的隔离槽的形状，包括直线形、圆形、弧形、正多边形，所说的隔离槽内填充背漆层，背漆层比电池周边隔离槽外边沿大0.2mm～3.0mm。

本实用新型提供的硅薄膜太阳能电池，所说的硅薄膜太阳能电池是强光型非晶硅薄膜太阳能电池，背漆层是一种绝缘、耐酸碱的树脂保护层，背漆层的厚度为20μm～120μm。

本实用新型提供的硅薄膜太阳能电池，所说的薄膜电池层是至少含有一个PN结的非晶硅或微晶硅电池层，前电极层是透明导电膜，亦是复合导电膜或SnO₂、ITO、ZnO膜其中的一种。

本实用新型产生的积极效果是采用激光刻蚀技术与丝印技术相结合，在电池的四周边刻蚀出隔离槽，在隔离槽内丝印上绝缘、阻焊、耐湿、耐酸碱的背漆层，把电池外边沿上的膜层和电池内部有效工作区内膜层完全隔开，有效地防止了电池边沿短路漏电，同时也阻断了电池外边沿上未被保护的硅膜层吸潮后从电池外边沿往电池内部潮解的路线，也阻止了环境中湿气和酸碱蒸汽等对电池内部结构的影响和破坏，有效地提高了电池的耐候性和稳定性，延长了电池的使用寿命。本实用新型中背漆层覆盖隔离槽和背电极层，封装工艺简单，且封装层与电池结合紧密。另外，本实用新型采用激光刻划铝膜技术或干法腐蚀铝膜的工艺，加工出薄膜太阳能电池的铝背电极图形。通过这种工艺生产的电池，各光电单元的有效工作区域可根据需要任意调整，在相同尺寸的基片上可制作出不同输出电压和输出电流的电池，使电池输出电压和输出电流得到最佳的匹配，满足客户对电池输出性能的不同要求。

附图说明

图1是本实用新型提供的薄膜太阳能电池的剖视图；

图2是图1中前电极层11的俯视图；

图3是图1中隔离槽16的俯视图。

图4是本发明提供的异形薄膜太阳能电池示意图。

图5是异形薄膜太阳能电池的剖面图。

图6是传统的薄膜太阳能电池结构图。

图7是美国专利US20060266409A1公开的薄膜太阳能电池结构图。

图1-5中：10是透明导电基板；11是前电极膜层；11-1是前电极膜层横向槽；11-2是前电极膜层纵向槽；11-3是前电极膜层分节槽；12是薄膜电池层；12-1是硅薄膜层分节槽；13是背电极层；13-1是背电极膜层分节槽；14是背漆层；15是可焊电极；16是激光刻蚀出的隔离槽。16-1是横向隔离槽；16-2是纵向隔离槽；17是异形电池的切割线；18是异形电池的透明视窗；19是字符。

下面结合附图进一步说明本实用新型薄膜太阳能电池结构。

见图1，在透明导电衬底10上顺序层叠前电极层11、薄膜电池层12、背电极层13、背漆层14。前电极层10设有横向槽11-1、纵向槽11-2及分节槽11-3；薄膜电池层12和背电极层13也分别设有相应的分节槽(如图1薄膜电池分节槽12-1，背电极层分解槽13-1)；前电极层、薄膜电池层和背电极层的分节槽将相应的膜层分成多个相等或不等的工作区域(如图1)，这样可以根据需要设计各膜层的有效工作面积，实现电流和电压的最佳匹配。

见图3，在单元电池周边设有隔离槽16，横向隔离槽16-1和纵向隔离槽16-2距单元电池周边0.5mm～5mm；隔离槽内填充绝缘、阻焊、耐湿、耐酸碱的背漆层，把电池外边沿上的膜层和电池内部有效工作区内膜层完全隔开，防止了电池边沿短路、漏电流。

见图4、图5中所示异形薄膜太阳能电池结构，在透明导电衬底上顺序沉积透明前电极层11、薄膜电池层12、背电极层13，单元电池周边设有正八边形隔离槽16，隔离槽内填充绝缘、阻焊、耐湿、耐酸碱的背漆层，防止了电池边沿短路、漏电流。

具体实施方式

实施例1：生产外形为50mm×50mm×3.0mm的节间距为10mm的小型强光单结非晶硅太阳能电池。外形为50mm×50mm×3.0mm的硅薄膜太阳能电池由5个节间距为10mm的单元节构成，其工艺步骤如下：

步骤1、前电极11图形制作：采用按设计排版50mm×50mm阵列间距的ITO或SnO₂透明导电膜玻璃为基板，用激光将基板上的连续导电膜刻蚀成宽度为10mm的独立小块，小块间相互绝缘，如图2所示的阴影部分，11-1是前电极膜层横向槽；11-2是前电极膜层纵向槽；11-3是前电极膜层分节槽，即构成前电极图形。

步骤2、沉积薄膜电池层12：将已刻好前电极图形的基板经超声清洗烘干后，装入镀非晶硅膜的专用夹具，预热，在基板上依次沉积P型非晶硅掺杂层、I型本征非晶硅层和N型非晶硅掺杂层。

步骤3、激光刻划薄膜电池层12，形成薄膜电池层分节槽12-1(如图1)。

步骤4、铝背电极13的制作：在薄膜电池层12上沉积铝背电极层，并用激光刻划铝膜，形成背电极膜层分节槽13-1，制作出铝背电极图形(如图1)。

步骤5、隔离槽16的制作：采用波长为532nm的绿光激光器在距离每个50mm×50mm单元电池边沿0.5mm～5mm处刻除铝背电极层13和薄膜电池层12，刻蚀出宽度为0.2mm～2.0mm的隔离槽16(如图3，16-1为横向隔离槽；16-2为纵向隔离槽)。

步骤6、背漆层14的制作：在隔离槽的基板上覆盖一层绝缘、阻焊、耐湿、耐酸碱的厚度为20μm～120μm的树脂保护层(如图1)；

步骤7、字符制作：在单元电池上制作公司商标、电池型号和正负电极标识。

步骤8、可焊电极15制作：在背漆层14的基板上引出电极的相应位置制作可焊电极，如图1中15所示的阴影部分，并烘干。

步骤9、切割分粒：采用高精度程控玻璃切割机，将由大规模集成串联式电池单元节构成的大型电池板切割成小型强光硅薄膜太阳能电池，按设计排版50mm×50mm阵列间距，把基板上的成品电池切割成50mm×50mm矩形小片。

至此，外形为50mm×50mm的节间距为10mm的小型强光单结非晶硅太阳能电池制作完成。电性能、外观检测合格后入库。

实施例2：生产外形为正八边形中间带有圆形透明视窗的环形太阳能电池。

步骤如下：

步骤1、前电极层图形制作：以ITO或SnO₂透明导电膜玻璃为基板，采用激光标刻技术，把基板上的连续导电膜刻蚀成要求形状和尺寸的独立小块，即前电极图形。

步骤2、沉积非晶硅层12：在已刻好前电极图形的基板上依次沉积P型非晶硅掺杂层、I本征非晶硅层和N型非晶硅掺杂层。

步骤3、激光刻划非晶硅层12：采用激光标刻技术，在沉积好非晶硅的基板玻璃基片上，在前电极11图形区域内相应位置，按设计要求图形刻除非晶硅层12，露出前电极11引出图形。

步骤4、背电极13的制作与实施例1中步骤4相同。

步骤5、隔离槽16的制作：采用波长为532nm的绿光激光器在距电池周边0.5mm～5mm处刻除铝背电极层和薄膜电池层，刻蚀出宽度为0.2mm～2.0mm的隔离槽。

步骤6、背漆保护层14制作：在背电极的基板上制作绝缘、耐湿、耐酸碱的树脂油墨保护层，并烘干。

步骤7、字符19制作：在背漆层的基板上引出电极的相应位置，制作公司商标、电池型号和正负电极标识，如图4中19所示的字符。

步骤8、可焊电极15制作：在背漆层17的基板上引出电极的相应位置，制作可焊导电铜浆，如图4中15所示的阴影部分，并烘干。

步骤9、透明视窗18制作：采用激光标刻技术，把电池内部按设计需要做成透明视窗区域的棕色非晶硅层刻除，制作出透明视窗，如图4中18所示的白色部分。

步骤10、切割分粒：采用高精度程控玻璃切割机，按设计排版阵列间距，把基板上的成品电池切割成矩形小片，如图4中的矩形外框；

步骤11、外形加工：采用高精度程控异形玻璃切割机，按电池要求形状和尺寸切割出电池外形，如图4中所示的正八边形。

Claims

1、一种硅薄膜太阳能电池，由大规模集成串联式电池单元节构成，以透明导电基板为衬底，包括依序层叠的前电极层、薄膜电池层、背电极层和背层构成，其特征在于所说的由串联式单元节构成的单元电池，在其电池周边有激光刻蚀的隔离槽，在其槽内有丝印的绝缘、阻焊、耐湿、耐酸碱的背漆层。

2、根据权利要求1所述的一种硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的以透明导电基板为衬底的单元电池，其单元节的节间距和有效工作区域内的输出电压和输出电流可调整。

3、根据权利要求1所述的一种硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的电池周边0.5mm～5mm处设有宽度为0.2mm～2.0mm的隔离槽，所说的隔离槽的形状，包括直线形、圆形、弧形、正多边形，所说的隔离槽内填充背漆层，背漆层比电池周边隔离槽外边沿大0.2mm～3.0mm。

4、根据权利要求1所述的一种硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的硅薄膜太阳能电池是强光型非晶硅薄膜太阳能电池，背漆层是一种绝缘、耐酸碱的树脂保护层，背漆层的厚度为20μm～120μm。

5、根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于所说的薄膜电池层是至少含有一个PN结的非晶硅或微晶硅电池层，前电极层是透明导电膜，亦是复合导电膜或SnO₂、ITO、ZnO膜其中的一种。