CN216145627U - 一种薄膜太阳能电池结构 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种薄膜太阳能电池结构，该结构包括：位于基板上的背电极层；第一基板壁距离第一背电极层壁的距离，和第二基板壁距离第二背电极层壁的距离分别为清边区域宽度；第一基板壁距离第一层叠层壁的距离，和第二基板壁距离第二层叠层壁的距离分别为清边区域宽度；第一刻槽距离第一基板壁的距离和第二刻槽距离第二基板壁的距离分别大于清边区域宽度。则在采用激光形成清边区域时，刻槽和清边区域之间有层叠层阻挡，即使作为阻挡的部分层叠层被激光融化进入清边区域，清边区域和膜层主体之间有作为阻挡的层叠层和刻槽在，可防止融化部分与膜层主体部分接触，避免薄膜太阳能电池膜层之间发生搭接短路，有效提高薄膜太阳能电池性能。

Description

一种薄膜太阳能电池结构
技术领域
本申请涉及薄膜太阳能电池领域，尤其涉及一种薄膜太阳能电池结构。
背景技术
随着太阳能电池的不断发展，研发人员已开发出了各种各样的太阳能电池，其中薄膜太阳能电池由于具有光电转化率高、性能好、成本低等优点，受到了人们的关注。
在进行薄膜太阳能电池的制备时，需要进行电池清边，电池清边指的是选择性地去除电池边缘的全部或部分膜层，以保证电池边缘的绝缘，其中，对电池端部，即平行于电池流动方向的基底端边，需要进行清边去除基底表面的所有膜层，现阶段通常采用大能量激光照射的方式一并去除膜层，然而由于激光能量较大，清边过程中热量过高，从而容易导致膜层熔断，使薄膜太阳能电池中的膜层之间发生搭接短路，影响薄膜太阳能电池的性能。
实用新型内容
为了解决以上技术问题，本申请提供了一种薄膜太阳能电池结构，可以避免薄膜太阳能电池中的膜层之间发生搭接短路，提高薄膜太阳能电池的性能。
第一方面，本申请实施例提供了一种薄膜太阳能电池结构，包括：
基板；
位于所述基板上的背电极层；平行于电流流动方向的基板壁分别为第一基板壁和第二基板壁；平行于所述电流流动方向的背电极层壁分别为第一背电极层壁和第二背电极层壁；所述第一基板壁距离所述第一背电极层壁的距离，和所述第二基板壁距离所述第二背电极层壁的距离分别为清边区域宽度；
在所述背电极层的远离所述基板的一侧设置的层叠层；平行于所述电流流动方向的层叠层壁分别为第一层叠层壁和第二层叠层壁；所述第一基板壁距离所述第一层叠层壁的距离，和所述第二基板壁距离所述第二层叠层壁的距离分别为所述清边区域宽度；
贯穿所述层叠层与所述背电极层接触的第一刻槽和第二刻槽，且所述第一刻槽和第二刻槽贯穿所述层叠层垂直于所述电流流动方向的两端；所述第一刻槽距离所述第一基板壁的距离和所述第二刻槽距离所述第二基板壁的距离分别大于所述清边区域宽度。
可选地，所述层叠层包括光电转换功能层和导电层。
可选地，所述光电转换功能层包括电池吸收层、缓冲层和/或传输层。
可选地，所述基板的材料为玻璃；所述背电极层的材料为导电金属或透明导电金属氧化物材料。
可选地，所述光电转换功能层的材料包括铜铟镓硒、碲化镉、非晶硅或钙钛矿；所述透明导电层的材料包括氧化铟锡、铝掺杂氧化锌或氟掺杂氧化锡。
可选地，所述刻槽的宽度为20-300um。
第二方面，本申请实施例提供了一种薄膜太阳能电池结构的制备装置，包括高能量激光源，和，低能量激光源和机械刻针两者中的任意一个；
所述高能量激光源用于发射高能量激光以形成所述清边区域；
所述低能量激光源或所述机械刻针用于形成所述刻槽。
可选地，所述机械刻针的材料为钨钢材质或金刚石材质。
可选地，所述高能量激光源发射的高能量激光的脉冲能量范围为大于1mJ；所述低能量激光源发射的低能量激光的脉冲能量范围为1-300uJ。
第三方面，本申请实施例提供了一种薄膜太阳能电池结构的制备设备，包括上述记载的装置。
与现有技术相比，本申请至少具有以下优点：
本申请提供了一种薄膜太阳能电池结构、制备装置和设备，该结构包括：基板；位于基板上的背电极层；平行于电流流动方向的基板壁分别为第一基板壁和第二基板壁；平行于电流流动方向的背电极层壁分别为第一背电极层壁和第二背电极层壁；第一基板壁距离第一背电极层壁的距离，和第二基板壁距离第二背电极层壁的距离分别为清边区域宽度；在背电极层的远离基板的一侧设置的层叠层；平行于电流流动方向的层叠层壁分别为第一层叠层壁和第二层叠层壁；第一基板壁距离第一层叠层壁的距离，和第二基板壁距离第二层叠层壁的距离别为清边区域宽度；贯穿层叠层与背电极层接触的第一刻槽和第二刻槽，且第一刻槽和第二刻槽贯穿层叠层垂直于电流流动方向的两端；第一刻槽距离第一基板壁的距离和第二刻槽距离第二基板壁的距离分别大于清边区域宽度。由于第一刻槽距离第一基板壁的距离和第二刻槽距离第二基板壁的距离分别大于清边区域宽度，则在采用高能量激光形成清边区域时，刻槽和清边区域之间仍有一定的层叠层阻挡，即使作为阻挡的部分层叠层被高能量激光照射融化进入清边区域，清边区域和膜层主体部分之间仍有作为阻挡的层叠层和刻槽存在，可以防止融化的部分与膜层主体部分接触，有效避免薄膜太阳能电池的膜层之间发生搭接短路，有效提高了薄膜太阳能电池的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了本申请实施例提供的一种薄膜太阳能电池的结构的剖面图；
图2示出了本申请实施例提供的一种薄膜太阳能电池的结构的俯视图；
图3示出了本申请实施例提供的一种薄膜太阳能电池中层叠层的具体结构的剖视图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术中的描述，随着太阳能电池的不断发展，研发人员已开发出了各种各样的太阳能电池，其中薄膜太阳能电池由于具有光电转化率高、性能好、成本低等优点，受到了人们的关注。
在进行薄膜太阳能电池的制备时，需要进行电池清边，电池清边指的是选择性地去除电池边缘的全部或部分膜层，以保证电池边缘的绝缘，其中，对电池端部，即平行于电池流动方向的基底端边，需要进行清边去除基底表面的所有膜层，现阶段通常采用高能量激光照射的方式一并去除膜层，然而由于激光能量较大，清边过程中热量过高，从而容易导致膜层熔断，使薄膜太阳能电池中的膜层之间发生搭接短路，影响薄膜太阳能电池的性能。
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种薄膜太阳能电池结构、制备装置和设备，该结构包括：基板；位于基板上的背电极层；平行于电流流动方向的基板壁分别为第一基板壁和第二基板壁；平行于电流流动方向的背电极层壁分别为第一背电极层壁和第二背电极层壁；第一基板壁距离第一背电极层壁的距离，和第二基板壁距离第二背电极层壁的距离分别为清边区域宽度；在背电极层的远离基板的一侧设置的层叠层；平行于电流流动方向的层叠层壁分别为第一层叠层壁和第二层叠层壁；第一基板壁距离第一层叠层壁的距离，和第二基板壁距离第二层叠层壁的距离分别为清边区域宽度；贯穿层叠层与背电极层接触的第一刻槽和第二刻槽，且第一刻槽和第二刻槽贯穿层叠层垂直于电流流动方向的两端；第一刻槽距离第一基板壁的距离和第二刻槽距离第二基板壁的距离分别大于清边区域宽度。由于第一刻槽距离第一基板壁的距离和第二刻槽距离第二基板壁的距离分别大于清边区域宽度，则在采用高能量激光形成清边区域时，刻槽和清边区域之间仍有一定的层叠层阻挡，即使作为阻挡的部分层叠层被高能量激光照射融化进入清边区域，清边区域和膜层主体部分之间仍有作为阻挡的层叠层和刻槽存在，可以防止融化的部分与膜层主体部分接触，有效避免薄膜太阳能电池的膜层之间发生搭接短路，有效提高了薄膜太阳能电池的性能。
为了更好的理解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的描述。
示例性结构
参见图1所示，为本申请实施例提供的一种薄膜太阳能电池的结构剖面图，该结构包括：
基板101，在本申请实施例中，基板101的材料可以为玻璃，需要说明的是，本申请实施例在此对基板材料不作具体限定，具体可由本领域技术人员根据实际情况进行设定。
位于基板101上的背电极层102；平行于电流流动方向的基板壁分别为第一基板壁1011和第二基板壁1012；平行于电流流动方向的背电极层壁分别为第一背电极层壁1021和第二背电极层壁1022；第一基板壁1011距离第一背电极层壁1021的距离，和第二基板壁1012距离第二背电极层壁1022的距离相等且分别为清边区域宽度w0和w1。
其中，图1中I示出了电流流动方向，具体的，可以参见图2所示，图2 示出了本申请实施例提供的一种太阳能薄膜电池结构的俯视图，I示出了电流流动方向。可选地，背电极层的材料可以为导电金属或透明导电金属氧化物材料。
在背电极层102的远离基板101的一侧设置的层叠层103；平行于电流流动方向的层叠层壁分别为第一层叠层壁1031和第二层叠层壁1032；第一基板壁1011距离第一层叠层壁1031的距离，和第二基板壁1012距离第二层叠层壁1032的距离分别为清边区域宽度w0和w1。
可选地，参见图3所示，层叠层103可以包括光电转换层103A和导电层 103B，可选地，光电转换层103A的材料可以为铜铟镓硒、碲化镉、非晶硅或钙钛矿，导电层103B的材料可以为金、银、铜、铝、氧化铟锡、铝掺杂氧化锌或氟掺杂氧化锡。需要说明的是，本申请实施例在此对各个膜层的材料不作具体限定，以上仅作为示例提供，具体可由本领域技术人员根据实际情况进行设置。
可选地，光电转换功能层可以包括电池吸收层、缓冲层和/或传输层(图中未示出)，举例来说，当电池吸收层的材料为铜铟镓硒时，光电转换功能层还可以包括材料为硫化镉的缓冲层；当电池吸收层的材料为钙钛矿时，光电转换功能层还可以包括电子传输层和空穴传输层。
贯穿层叠层103与背电极层102接触的第一刻槽1041和第二刻槽1042，且第一刻槽1041和第二刻槽1042贯穿层叠层103垂直于电流流动方向的两端；第一刻槽1041距离第一基板壁1011的距离w2和第二刻槽1042距离第二基板壁1012的距离w3分别大于清边区域宽度w1。可选地，第一刻槽1041 和第二刻槽1042的宽度可以相等，且为20-300um。
需要说明的是，上述清边区域宽度w0、w1、第一刻槽1041距离第一基板壁1011的距离w2和第二刻槽1042距离第二基板壁1012的距离w3，本申请实施例仅示例性说明了w0、w1、w2和w3之间的大小关系，w0、w1、w2和w3 的具体数值在此不具体限定，具体可由本领域技术人员根据实际情况进行限定。
可选地，本申请实施例中仅对平行于电池流动方向的基板端边上的膜层进行了清边去除，形成了清边区域，还可以对基板四面端边上的膜层进行清边去除，形成基板上四端具有清边区域的薄膜太阳能电池结构，本申请实施例在此不作具体限定，具体可由本领域技术人员根据实际情况进行操作。
可选地，第一刻槽1041距离第一基板壁1011的距离w2和第二刻槽1042 距离第二基板壁1012的距离w3可以相等。清边区域宽度w0和w1可以相等。由于第一刻槽1041距离第一基板壁1011的距离w2和第二刻槽1042距离第二基板壁1012的距离w3分别大于清边区域宽度w1，则在采用高能量激光形成清边区域时，刻槽和清边区域之间仍有一定的层叠层阻挡，即使作为阻挡的部分层叠层被高能量激光照射融化进入清边区域，清边区域和膜层主体部分之间仍有作为阻挡的层叠层和刻槽存在，可以防止融化的部分与膜层主体部分接触，有效避免薄膜太阳能电池的膜层之间发生搭接短路，有效提高了薄膜太阳能电池的性能。
示例性装置
基于上述提供的一种薄膜太阳能电池结构，本申请实施例还提供了一种薄膜太阳能电池结构的制备装置，包括高能量激光源，和，低能量激光源和机械刻针两者中的任意一个。
低能量激光源或机械刻针用于形成刻槽，其中采用低能量激光源或机械刻针形成刻槽不会引起层叠层中的膜层的熔断，避免膜层熔断引起的短路。
高能量激光源用于发射高能量激光以形成所述清边区域，由于第一刻槽距离第一基板壁的距离和第二刻槽距离第二基板壁的距离分别大于清边区域宽度，则在采用高能量激光形成清边区域时，刻槽和清边区域之间仍有一定的层叠层阻挡，即使作为阻挡的部分层叠层被高能量激光照射融化进入清边区域，清边区域和膜层主体部分之间仍有作为阻挡的层叠层和刻槽存在，可以防止融化的部分与膜层主体部分接触，有效避免薄膜太阳能电池的膜层之间发生搭接短路，有效提高了薄膜太阳能电池的性能。
可选地，本申请实施例提供的高能量激光源的脉冲能量范围可以为大于 1mJ，低能量激光源的单脉冲能量范围可以为为1-300uJ。可选地，本申请实施例提供的机械刻针的直径可以为20-300um，机械刻针的材料可以为钨钢材质或金刚石材质。
通过采用示例性装置中提供的一种薄膜太阳能电池结构的制备装置，能使该制备装置加工制备的薄膜太阳能电池不会出现导电层和背电极层搭接短路所导致的电池漏电的问题，从而确保太阳能电池的性能更可靠。
示例性设备
本实施例提供一种薄膜太阳能电池结构的制备设备，包括示例性装置中中提供的一种薄膜太阳能电池结构的制备装置。
通过采用示例性装置中提供的一种薄膜太阳能电池结构的制备装置，能使该制备设备加工制备的薄膜太阳能电池不会出现导电层和背电极层搭接短路所导致的电池漏电的问题，从而确保太阳能电池的性能更可靠。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，虽然本申请已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种薄膜太阳能电池结构，其特征在于，包括：
基板；
位于所述基板上的背电极层；平行于电流流动方向的基板壁分别为第一基板壁和第二基板壁；平行于所述电流流动方向的背电极层壁分别为第一背电极层壁和第二背电极层壁；所述第一基板壁距离所述第一背电极层壁的距离，和所述第二基板壁距离所述第二背电极层壁的距离分别为清边区域宽度；
在所述背电极层的远离所述基板的一侧设置的层叠层；平行于所述电流流动方向的层叠层壁分别为第一层叠层壁和第二层叠层壁；所述第一基板壁距离所述第一层叠层壁的距离，和所述第二基板壁距离所述第二层叠层壁的距离分别为所述清边区域宽度；
贯穿所述层叠层与所述背电极层接触的第一刻槽和第二刻槽，且所述第一刻槽和第二刻槽贯穿所述层叠层垂直于所述电流流动方向的两端；所述第一刻槽距离所述第一基板壁的距离和所述第二刻槽距离所述第二基板壁的距离分别大于所述清边区域宽度。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述层叠层包括光电转换功能层和导电层。
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述光电转换功能层包括电池吸收层、缓冲层和/或传输层。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的结构，其特征在于，所述基板的材料为玻璃；所述背电极层的材料为导电金属或透明导电金属氧化物材料。
5.根据权利要求2-3任意一项所述的结构，其特征在于，所述光电转换功能层的材料包括铜铟镓硒、碲化镉、非晶硅或钙钛矿；所述导电层的材料包括氧化铟锡、铝掺杂氧化锌或氟掺杂氧化锡。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的结构，其特征在于，所述刻槽的宽度为20-300um。
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