CN210092097U - 一种柔性内联式cigs太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种柔性内联式CIGS太阳能电池，包括：柔性衬底；背保护层，其沉积在柔性衬底的下表面；绝缘层沉积在柔性衬底上方；阻挡层沉积在绝缘层上方；背电极层沉积在阻挡层上方；CIGS吸收层沉积在背电极层上方；缓冲层沉积在CIGS吸收层上方；窗口层沉积在缓冲层上方；前电极层沉积在窗口层上方；多组刻线，每组刻线包括P1刻线、P2刻线和P3刻线。本实用新型提高了电池的有效发电面积，提高了电池的效率，产品的质量高、成本低，有利于商业化规模生产。
Description
技术领域
本实用新型属于柔性CIGS太阳能电池技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种柔性内联式CIGS太阳能电池。
背景技术
作为清洁能源的太阳能电池近年来迅速发展，柔性CIGS太阳能电池因具有成本低、可大规模生产、并易于集成等优点成为未来太阳能电池发展方向。目前柔性衬底的CIGS太阳能电池子电池集成互联技术业内普遍采用外部连接方式。外联方式需要在电池片上采用丝网印刷或其它技术制备金属栅线将电流收集引出至Busbar，然后再通过Busbar将子电池的正极和下一片子电池的负极焊接起来，实现子电池互联。该方式的缺陷是死区面积大，占到整个电池面积的6-8％，组件效率损失非常高。
本实用新型提供的柔性衬底CIGS太阳能电池，设置的缓冲层有效的缓解了窗口层与CIGS吸收层之间的能带不连续，另外由于硫化镉具有较高的透光性，可使可见光有效透过缓冲层，从而被CIGS吸收层吸收；设置的窗口层具有较高的透光性，该层可以增加太阳能电池的开路电压，提高电池特性采用内部集成子电池互联的方式；通过使用波长为1064或532nm的亚纳秒激光结合机械划线技术刻划有P1刻线、P2刻线和P3刻线将电池内部串联，避免了在子电池表面制备栅线收集电流，也无需在子电池之间额外使用Busbar实现子电池的正负极串接，大大降低了电池的“死区”面积，提高电池组件效率的同时，也降低了电池生产成本。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种柔性内联式CIGS太阳能电池，包括：
柔性衬底；
背保护层，其沉积在柔性衬底下方；
用以保护柔性衬底的绝缘层，其沉积在柔性衬底上方；阻挡层，其沉积在绝缘层上方，且和绝缘层形成多层阻挡结构；
作为电池正极的背电极层，其沉积在阻挡层上方；CIGS吸收层，其沉积在背电极层上方；缓冲层，其沉积在CIGS吸收层上方；
窗口层，其沉积在缓冲层上方；作为电池负极的前电极层，其沉积在窗口层上方；
多组刻线，每组刻线包括P1刻线、P2刻线和P3刻线，其中P1刻线穿透阻挡层和背电极层，且P1刻线一直刻划到绝缘层表面；P2刻线穿透CIGS吸收层和缓冲层，P2刻线下端刻划至背电极层上表面，且P2刻线与P1刻线是平行设置；P3刻线穿透前电极层、窗口层、缓冲层以及CIGS吸收层，P3刻线下端刻划至背电极层上表面，同样的，P3刻线与P1刻线保持平行。
优选的是，其中，所述柔性衬底为柔性不锈钢衬底或柔性聚酰亚胺衬底；背保护层为背钼保护层；绝缘层为氮化铝绝缘层、二氧化硅绝缘层、二氧化钛绝缘层、氧化锌绝缘层、氮化硅绝缘层和三氧化二铝绝缘层中的一种；阻挡层为铬阻挡层、铝阻挡层、钛阻挡层、铬镍合金阻挡层或者钨钛合金阻挡层中的一种；背电极层为背钼电极层；缓冲层为硫化镉缓冲层或硫化铟缓冲层；窗口层为i-ZnO窗口层；前电极层为ITO前电极层、AZO前电极层、FTO前电极层中的一种。
优选的是，其中，所述每组的P1刻线、P2刻线和P3刻线，其中，P2刻线位于P1刻线和P2刻线之间，相邻两条P2刻线的间距为5000-6000um，每组刻线中的P1刻线与P2刻线间距为100-150um，每组刻线中的P3刻线与P1刻线间距为200-260um，相邻两条P3刻线间距也为5000-6000um。
优选的是，其中，所述每组刻线之间采用平行的间隔设置。
优选的是，其中，电池组件四周采用激光或机械刻线技术刻一圈绝缘线，绝缘线将绝缘层上方所有膜层刻断。
优选的是，其中，所述绝缘层采用加厚的设置。
本实用新型至少包括以下有益效果：提供一种柔性衬底表面绝缘阻挡层(该绝缘阻挡层为AlN、SiO2、Al2O3、TiO2、ZnO、Si3N4或TiN中一层或多层复合化合物绝缘薄膜)，阻挡CIGS高温制程中衬底中的杂质离子向CIGS吸收层扩散，抑制低能级缺陷态生成，提高载流子寿命。另外该阻挡层在高温制程后，仍能保持其优异的绝缘特性，实现柔性衬底与CIGS太阳能电池背电极层的绝缘，为刻线方式实现CIGS内部集成子电池互联提供了前提保障，在柔性衬底正面制备较厚的绝缘阻挡层，有利于对第一道刻线实施激光刻线，避免高能激光损伤柔性衬底；柔性不锈钢衬底太阳能电池组件的内部集成互联三道刻线的刻划，实现太阳能电池组件的子电池内联，避免了密集的栅线及Busbar造成的死区面积大、原材料成本高等弊端，从而提高了组件效率；降低了设备、人员以及原材料成本。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本实用新型提供的柔性内联式CIGS太阳能电池结构示意图；
图2为本实用新型提供的柔性内联式CIGS太阳能电池剖视结构示意图；
图3为本实用新型提供的柔性内联式CIGS太阳能电池的俯视图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-3所示：本实用新型的一种柔性内联式CIGS太阳能电池，包括：
柔性衬底2；
用以防止硒蒸汽腐蚀衬底的背保护层1，其沉积在柔性衬底2的下表面；
用以保护柔性衬底的绝缘层3，其沉积在柔性衬底2上方；阻挡层4，其沉积在绝缘层3上方；
背电极层5，其沉积在阻挡层4上方；CIGS吸收层6，其沉积在背电极层5上方；缓冲层7，其沉积在CIGS吸收层6上方；
窗口层8，其沉积在缓冲层7上方；前电极层9，其沉积在窗口层8上方；
多组刻线，每组刻线包括P1刻线13、P2刻线14和P3刻线15，其中P1刻线13采用卷对卷波长为1064nm或532nm的亚纳秒激光下打光方式将阻挡层4和背电极层5完全刻断，P1刻线13一直刻划到绝缘层3表面，使P1刻线13两侧的子电池完全绝缘，同时对绝缘层3不造成损伤；P2刻线14采用卷对卷机械刻线将CIGS吸收层6、缓冲层7两层薄膜完全刻断，P2刻线下端刻划至背电极层5上表面，保证P2刻线14两侧的子电池通过P2刻线14沟槽接触导通，且P2刻线14与P1刻线13是平行设置；P3刻线15采用卷对卷机械刻线将前电极层9、窗口层8、缓冲层7以及CIGS吸收层6完全刻断，其下端刻划至背电极层5上表面，保证P3刻线15两侧的子电池的前电极完全断开，同样的，P3刻线15与P1刻线13保持平行。
工作原理：通过P1刻线13、P2刻线14和P3刻线15对不同的膜层进行刻划，实现子电池内部串联，在本柔性内联式CIGS太阳能电池工作时，整个太阳能电池一端作为正极，另一端为负极，电池正极与负极之间连接需要供电的元器件，电流从正极流出电池，从负极流回电池，前电极层与背电极层之间的电流方向为从背电极层流向前电极层，在太阳能电池内部，由于P1刻线、P2刻线和P3刻线的刻断效果，实现了子电池内部串联；缓冲层7有效的缓解窗口层与CIGS吸收层之间的能带不连续，另外由于硫化镉具有较高的透光性和较高的电阻，可使可见光有效透过缓冲层7，从而被CIGS吸收层吸收；窗口层要求具有较高的透光性，该层可以增加太阳能电池的开路电压，提高电池特性；前电极层要求具有高透光性和高导电性，用于收集电流。
另一种实例中，所述柔性衬底2为耐高温的柔性衬底，例如柔性不锈钢衬底或柔性聚酰亚胺衬底；背保护层1为和柔性衬底结合较好且在高温下特性比较稳定的涂层，比如背钼保护层；绝缘层3为氮化铝绝缘层、二氧化硅绝缘层、二氧化钛绝缘层、氧化锌绝缘层、氮化硅绝缘层和三氧化二铝绝缘层中的一种；阻挡层4为铬阻挡层、铝阻挡层、钛阻挡层、铬镍合金阻挡层或者钨钛合金阻挡层中的一种；背电极层5为和CIGS晶格匹配好，高温下特性稳定，导电性好、反光性好的金属涂层，比如背钼电极层；缓冲层7为和CIGS晶格匹配度较好的化合物薄膜层，例如硫化镉缓冲层或硫化铟缓冲层；窗口层8为i-ZnO窗口层，i-ZnO窗口层具有高阻高透光性；前电极层9为透明导电氧化物薄膜，比如ITO前电极层、AZO前电极层、FTO前电极层中的一种。
另一种实例中，所述每组的P1刻线13、P2刻线14和P3刻线15，其中，P2刻线14位于P1刻线13和P2刻线15之间，相邻两条P2刻线的间距为5000-6000um，每组刻线中的P1刻线与P2刻线间距为100-150um，每组刻线中的P3刻线与P1刻线间距为200-260um，相邻两条P3刻线间距也为5000-6000um。
另一种实例中，所述每组刻线之间采用平行的间隔设置。
另一种实例中，电池组件四周采用激光或机械刻线技术刻一圈绝缘线，绝缘线将绝缘层上方所有膜层刻断，避免电池边缘短路影响电池效率。
另一种实例中，所述绝缘层3采用加厚的设置，阻挡CIGS高温制备过程中Fe向CIGS吸收层扩散，抑制低能级缺陷态生成，提高载流子寿命，另外氧化铝绝缘层3在高温制成后，仍能保持其优异的绝缘特性，实现不锈钢箔与CIGS太阳能电池背电极层的绝缘，为刻线方式实现CIGS内部集成电池互联提供了前提保障。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种柔性内联式CIGS太阳能电池，其特征在于，包括：
柔性衬底；
背保护层，其沉积在柔性衬底下方；
用以保护柔性衬底的绝缘层，其沉积在柔性衬底上方；阻挡层，其沉积在绝缘层上方，且和绝缘层形成多层阻挡结构；
作为电池正极的背电极层，其沉积在阻挡层上方；CIGS吸收层，其沉积在背电极层上方；缓冲层，其沉积在CIGS吸收层上方；
窗口层，其沉积在缓冲层上方；作为电池负极的前电极层，其沉积在窗口层上方；
多组刻线，每组刻线包括P1刻线、P2刻线和P3刻线，其中P1刻线穿透阻挡层和背电极层，且P1刻线一直刻划到绝缘层表面；P2刻线穿透CIGS吸收层和缓冲层，P2刻线下端刻划至背电极层上表面，且P2刻线与P1刻线是平行设置；P3刻线穿透前电极层、窗口层、缓冲层以及CIGS吸收层，P3刻线下端刻划至背电极层上表面，同样的，P3刻线与P1刻线保持平行。
2.如权利要求1所述的柔性内联式CIGS太阳能电池，其特征在于，所述柔性衬底为柔性不锈钢衬底或柔性聚酰亚胺衬底；背保护层为背钼保护层；绝缘层为氮化铝绝缘层、二氧化硅绝缘层、二氧化钛绝缘层、氧化锌绝缘层、氮化硅绝缘层和三氧化二铝绝缘层中的一种；阻挡层为铬阻挡层、铝阻挡层、钛阻挡层、铬镍合金阻挡层或者钨钛合金阻挡层中的一种；背电极层为背钼电极层；缓冲层为硫化镉缓冲层或硫化铟缓冲层；窗口层为i-ZnO窗口层；前电极层为ITO前电极层、AZO前电极层、FTO前电极层中的一种。
3.如权利要求1所述的柔性内联式CIGS太阳能电池，其特征在于，所述每组的P1刻线、P2刻线和P3刻线，其中，P2刻线位于P1刻线和P2刻线之间，相邻两条P2刻线的间距为5000-6000um，每组刻线中的P1刻线与P2刻线间距为100-150um，每组刻线中的P3刻线与P1刻线间距为200-260um，相邻两条P3刻线间距也为5000-6000um。
4.如权利要求1所述的柔性内联式CIGS太阳能电池，其特征在于，所述每组刻线之间采用平行的间隔设置。
5.如权利要求1所述的柔性内联式CIGS太阳能电池，其特征在于，电池组件四周采用激光或机械刻线技术刻一圈绝缘线，绝缘线将绝缘层上方所有膜层刻断。
6.如权利要求1所述的柔性内联式CIGS太阳能电池，其特征在于，所述绝缘层采用加厚的设置。
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| CN201921156272.5U CN210092097U (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种柔性内联式cigs太阳能电池 |
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| CN201921156272.5U Active CN210092097U (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种柔性内联式cigs太阳能电池 |
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| CN (1) | CN210092097U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112216750A (zh) * | 2020-09-22 | 2021-01-12 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种柔性薄膜太阳电池背电极及其制备方法 |
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2019
- 2019-07-23 CN CN201921156272.5U patent/CN210092097U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112216750A (zh) * | 2020-09-22 | 2021-01-12 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种柔性薄膜太阳电池背电极及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 8 Fenghuang Middle Road, Fucheng District, Mianyang City, Sichuan Province 621000 Patentee after: Mianyang Haohua Photoelectric Technology Co.,Ltd. Address before: No. 8 Fenghuang Middle Road, Fucheng District, Mianyang City, Sichuan Province 621000 Patentee before: Mianyang Jinneng Mobile Energy Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |