DE112016006369T5 - Voll-Laserstrukturierungsverfahren für Solarzellenmodul auf flexiblem Edelstahlsubstrat - Google Patents

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Wanlei Dai
Yuandong Liu
Wei Zhang
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Beijing Sifang Crenergey Optoelectronics Tech Co Ltd
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Abstract

Es ist ein Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat bereitgestellt, umfassend: der Reihe nach Herstellen einer Isolierschicht und einer Molybdänschicht auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat; Durchführen einer Strukturierung auf der hergestellten Isolierschicht und Molybdänschicht unter Verwendung eines Lasers 1, um eine erste strukturierte Linie (P1) zu bilden; Herstellen, auf der Molybdänschicht, auf der eine Strukturierung von P1 fertiggestellt ist, der folgenden Schichten: einer Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht, einer Kadmiumsulfidschicht und einer intrinsischen Zinkoxidschicht, und Durchführen einer Strukturierung unter Verwendung eines Lasers 2 nach Herstellung der obengenannten Schichten, um eine zweite strukturierte Linie (P2) zu bilden, wobei die strukturierte Linie P2 parallel zur strukturierten Linie P1 ist; und Herstellen, auf der intrinsischen Zinkoxidschicht, auf welcher eine Strukturierung von P2 fertiggestellt ist, einer Aluminium-dotierten Zinkoxidschicht, und Durchführen einer Strukturierung unter Verwendung eines Lasers 3, um eine dritte strukturierte Linie (P3) zu bilden, wobei die strukturierte Linie P3 parallel zur strukturierten Linie P1 ist. Die Erfindung kann Defekte eines Siebdrucks, wie eine große Totfläche, eine teure Slurry, die im Siebdruck verwendet wird, und einen häufigen Austausch eines Drucksiebs vermeiden, wodurch die Komponenteneffizient und Vorrichtungsstabilität verbessert werden und der Zweck einer Kostenverringerung und Verbesserung der Produktionseffizienz erzielt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat und gehört zum technischen Gebiet von Dünnfilm-Solarzellen.
  • Technologie nach dem Stand der Technik
  • Energiekrise und Umweltverschmutzung sind zwei wesentliche Probleme in der heutigen Welt. Sonnenenergie ist unerschöpflich und daher eine wichtige Möglichkeit zur Lösung der Energiekrise. Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzellen haben Vorteile einer einstellbaren optischen Bandlücke, einer hohen Strahlungsresistenz, einer stabilen Zellenleistung, einer guten Schwachlichttoleranz usw., die sie zu einem der am vielversprechendsten Photovoltaikmaterialien in Dünnfilm-Solarzellen machen.
  • Substrate von Dünnfilm-Solarzellen können in steife Substrate und flexible Substrate klassifiziert werden. Von den zwei Kategorien sind Solarzellen mit flexiblem Substrat Zellen, die auf flexiblen Materialien (z.B. Edelstahl und Polyimid) hergestellt werden. Verglichen mit kristallinen Siliziumzellen und Glassubstratzellen haben die erstgenannten die Vorteile, leicht, biegbar, faltbar und bruchfest zu sein. Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Zellen erfordern eine Hochtemperatur-Selenylierung über 500 Grad. Die gängige Praxis in der Industrie ist die Herstellung flexibler Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Solarzellen auf flexiblen Edelstahlsubstraten. Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Solarzellen auf flexiblen Edelstahlsubstraten werden in einer industriell allgemeinen Vorgangsweise produziert, dass Strom durch Siebdruck ausgeleitet wird. Das Verfahren hat einen Nachteil, dass die Totfläche bis zu 7% der gesamten Zelle beträgt, was zu einem sehr hohen Komponenteneffizienzverlust führt; außerdem ist die Siebdrucktechnologie komplex, schwach wiederholbar, verbraucht eine große Menge an Silber-Slurry und verursacht hohe Kosten; daher kann der Nachteil eines Siebdrucks vermieden werden, wenn die Zellen intern in Reihe durch das Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für steife Substrate verbunden werden, das von uns zuvor angemeldet wurde (Anmeldung Nr.: CN201510271942.8 ); bei flexiblen Edelstahlsubstraten werden jedoch Mo-Schichten nach einer P1-Strukturierung abgeschnitten. Da die Edelstahlsubstrate leitfähig sind, kann keine Isolierung zwischen den Zellen gebildet werden; innovativ in der Erfindung, wird eine Isolierschicht auf die Edelstahlsubstrate gesputtert, sodass diese von der Mo-Schicht auf der rückwärtigen Elektrode isoliert sind; dann wird eine Voll-Laserstrukturierung verwendet, um eine interne Verbindung der Module zu erzielen; zur Vermeidung einer Beschädigung der Isolierschichten wird außerdem die gesamte Strukturierung defokussiert durchgeführt; bei Verwendung des Voll-Laser-Strukturierungsverfahrens kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit bis zu 2~3 m/s betragen, da die Laser-Wiederholungsfrequenz 30 MHz~1 GHz ist, die durch die Laser-Strukturierung zurückbleibenden Flecken sind klein und die Totzonenbreite kann unter 200 µm verringert werden; der Komponentenleistungsverlust nach Strukturierung kann daher deutlich verringert werden, die Verarbeitungseffizienz ist hoch und die Produktionskosten sind gering. Überdies haben Laser Merkmale eines stabilen Betriebs und einer langen Lebensdauer, wodurch die Wartungskosten und Produktionskosten der Vorrichtung verringert werden.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Ziel der Erfindung ist, ein Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat bereitzustellen, um alle drei strukturierten Linien von Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzellen fertigzustellen und somit eine interne Subzellen-Verbindung eines Solarzellenmoduls zu erzielen. Da die Laser-Wiederholungsfrequenz 30 MHz~1 GHz ist, kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit bis zu 2~3 m/s betragen; durch Laser-Fokussierung kann die strukturierte Linienbreite verringert werden, Kantenaufrollen und Bruch können verringert oder sogar eliminiert werden und die Totzonenbreite kann unter 200 µm verringert werden; ein Komponentenleistungsverlust nach Strukturierung kann daher deutlich verringert werden, die Verarbeitungseffizienz ist hoch, ein Verbrauch an Rohmaterialien wie Silber-Slurry kann verringert werden und die Produktionskosten sind gering. Überdiese haben Laser Merkmale eines stabilen Betriebs und langer Lebensdauer, wodurch die Wartungskosten der Vorrichtung verringert werden.
  • Ein Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat, bereitgestellt durch die Erfindung, umfassend die folgenden Schritte:
    1. (1) Herstellen einer Isolierschicht auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat;
    2. (2) Herstellen einer Molybdänschicht auf der Isolierschicht;
    3. (3) Strukturieren der Molybdänschicht unter Verwendung eines Lasers 1, bis die Molybdänschicht vollständig abgeschnitten ist, um eine erste strukturierte Linie (P1) zu bilden; die erste strukturierte Linie (P1) erreicht die Isolierschichtoberfläche, ohne die Isolierschicht zu beschädigen, sodass Subzellen an den zwei Seiten der ersten strukturierten Linie (P1) vollständig isoliert sind, ohne die Bodenisolierschicht zu beschädigen; Laserlicht wird durch eine Fokussierlinse fokussiert, wird durch einen Strahlaufweiter aufgeweitet, geht durch eine Laserstrahlformungslinse, um Laserenergie von einer Gaußschen Verteilung zu einer Flat-Top-Verteilung zu formen, und wird schließlich durch eine Fokussierlinse fokussiert, um einen Flat-Top-Strahl mit gleichförmiger Energieverteilung zu erhalten, der zum Abschneiden der Molybdänschicht verwendet wird;
    4. (4) Herstellen einer Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht auf der Molybdänschicht;
    5. (5) Herstellen einer Kadmiumsulfidschicht auf der Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht;
    6. (6) Herstellen einer intrinsischen Zinkoxidschicht auf der Kadmiumsulfidschicht;
    7. (7) Unter Verwendung eines Lasers 2, gleichzeitiges Abschneiden der intrinsischen Zinkoxidschicht, der Kadmiumsulfidschicht und der Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht zur Freilegung der Molybdänschicht und Bilden einer zweiten strukturierten Linie (P2); die zweite strukturierte Linie (P2) schneidet die drei Filmschichten, d.h. die intrinsische Zinkoxidschicht, die Kadmiumsulfidschicht und die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht vollständig ab, ohne die Oberfläche der Molybdänschicht zu beschädigen, und die zweite strukturierte Linie (P2) wird parallel zur ersten strukturierten Linie (P1) gehalten;
    8. (8) Herstellen einer Al-dotierten Zinkoxidschicht auf der intrinsischen Zinkoxidschicht;
    9. (9) Unter Verwendung eines Lasers 3, gleichzeitiges Abschneiden der Al-dotierten Zinkoxidschicht, der intrinsischen Zinkoxidschicht, der Kadmiumsulfidschicht und der Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht zur Freilegung der Molybdänschicht und Bilden einer dritten strukturierten Linie (P3), wodurch eine interne Verbindung der Subzellen des Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzellenmoduls erzielt wird; die dritte strukturierte Linie P3 muss die vier Filmschichten, d.h. die Al-dotierte Zinkoxidschicht, intrinsische Zinkoxidschicht, die Kadmiumsulfidschicht und die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht vollständig abschneiden, ohne die Oberfläche der Molybdänschicht zu beschädigen; und die dritte strukturierte Linie (P3) wird parallel zur ersten strukturierten Linie (P1) und zur zweiten strukturierten Linie (P2) gehalten.
  • Ein Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat, wie oben erwähnt, worin der Laser 1, Laser 2 und Laser 3 einer oder mehrere von Nanosekunden-Laser, Sub-Nanosekunden-Laser oder Pikosekunden-Laser sein können; wobei die Nanosekunden-Laser Pulsfaser-Laser mit einer Laser-Wellenlänge von einem oder mehreren von 1064 nm, 532 nm und 355 nm, einem Strahlmodus von TEM00, der Strahlqualität (M2)<1,3, der Pulsbreite von 1~ 600 Nanosekunden, der Einzelpulsenergie von 1~2000 Mikro-Joule, der Pulswiederholungsfrequenz von 1 KHz~1000 KHz und der Durchschnittsleistung von 0~ 25 Watt sind; wobei die Sub-Nanosekunden-Laser Halbleiter-Laser mit einer Laser-Wellenlänge von einem oder mehreren von 1064 nm, 532 nm und 355 nm, mit einem Strahlmodus von TEM00, mit der Strahlqualität (M2)<1,3, der Pulsbreite von 600~ 2000 Pikosekunden, der Einzelpulsenergie von 1~300 Mikro-Joule, der Pulswiederholungsfrequenz von 10 KHz~100 KHz und der Durchschnittsleistung von 0~ 3 Watt sind; wobei die Pikosekunden-Laser Pulsfaser-Laser mit einer Laser-Wellenlänge von einem oder mehreren von 1064 nm, 532 nm und 355 nm, mit einem Strahlmodus von TEM00, mit der Strahlqualität (M2)<1,3, der Pulsbreite unter 10 Pikosekunden, der Einzelpulsenergie von 1~40 Mikro-Joule, der Pulswiederholungsfrequenz von 1 Hz~ 1000 KHz und der Durchschnittsleistung von 0~6 Watt sind.
  • Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat, wie oben erwähnt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste strukturierte Linie (P1) von der Filmseite oder der Rückseite eintrifft; Eintreffen von der Filmseite bedeutet, dass der Laserstrahl von der Filmseite kommt und über eine Fokussierlinse auf die Filmoberfläche fokussiert wird; das Eintreffen von der Rückseite bedeutet, dass der Laserstrahl von der der Filmseite gegenüberliegenden Seite kommt;
  • Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat, wie oben erwähnt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite strukturierte Linie (P2) von der Filmseite eintrifft.
  • Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat, wie oben erwähnt, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte strukturierte Linie (P3) von der Filmseite eintrifft.
  • Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat, wie oben erwähnt, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht eines oder mehr von isolierenden Oxiden oder Nitriden wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Zinkoxid, Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid sein kann; die Isolierschicht eine Dicke von 1,0~2,0 µm hat; die Molybdänschicht 600~1200 nm; die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht 1,0~2,0 µm; die Kadmiumsulfidschicht 30~80 nm; der intrinsische Zinkoxidfilm 50~150 nm; der Al-dotierte Zinkoxidfilm 300~1000 nm.
  • Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein großflächiges Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzellenmodul, wie oben erwähnt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste strukturierte Linie (P1) parallel zur Kante des Edelstahlsubstrats ist, die zweite strukturierte Linie (P2) parallel zu P1 ist und die dritte strukturierte Linie (P3) ebenso parallel zu P1 ist; wobei alle parallelen Zustände unter Verwendung eines automatischen optischen Verfolgungssystems erzielt werden;
  • In der Erfindung wird eine interne Verbindung der Subzellen des Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzellenmoduls auf dem flexiblen Edelstahlsubstrat mittels einer Voll-Laserstrukturierung erzielt, wodurch die Totfläche des Moduls effektiv verringert wird, die Leistung des Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzellenmoduls verbessert wird, auf den herkömmlichen Siebdruck verzichtet wird, die Modulproduktionseffizienz verbessert wird und die Produktions- und Wartungskosten verringert werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist das Strukturdiagramm der Solarzelle auf dem Edelstahlsubstrat gemäß der Erfindung;
    • 2 ist die Darstellung des Voll-Laser-Strukturierungsverfahrens für das Solarzellenmodul auf dem Edelstahlsubstrat gemäß der Erfindung;
    • 3 ist die schematische Darstellung einer P1-Strukturierung gemäß der Erfindung;
    • 4 ist die schematische Darstellung einer P2-Strukturierung gemäß der Erfindung;
    • 5 ist die schematische Darstellung einer P3-Strukturierung gemäß der Erfindung;
    • 6 ist das Erscheinungsbild einer strukturierten P1 in Ausführungsform 1;
    • 7 ist das Erscheinungsbild einer strukturierten P2 in Ausführungsform 1;
    • 8 ist das Erscheinungsbild einer strukturierten P3 in Ausführungsform 1.
  • Spezifische Implementierung
  • Das technische Schema der Erfindung wird in Verbindung mit Ausführungsformen und beiliegenden Zeichnungen der Beschreibung näher beschrieben.
  • Ausführungsform 1
  • 1 ist das Strukturdiagramm der Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzelle auf dem flexiblen Edelstahlsubstrat gemäß der Erfindung. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Zelle ein Edelstahlsubstrat, eine Isolierschicht, eine Molybdänschicht, eine Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht, eine Kadmiumsulfidschicht, eine intrinsische Zinkoxidschicht und eine Al-dotierte Zinkoxidschicht.
  • 2 ist die Darstellung des Voll-Laser-Strukturierungsverfahrens für die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Dünnfilm-Solarzelle auf dem flexiblen Edelstahlsubstrat gemäß der Erfindung. Wie in 2 dargestellt, umfasst das Voll-Laser-Strukturierungsverfahren eine Laserstrukturierung von drei Linien. Zunächst werden die Isolierschicht und ein Molybdänfilm auf dem flexiblen Edelstahlsubstrat hergestellt; der hergestellte Molybdänfilm wird unter Verwendung eines Lasers 1 abgeschnitten, um eine erste strukturierte Linie (P1) zu bilden; die erste strukturierte Linie schneidet die Molybdänschicht auf der Isolierschichtoberfläche ab, ohne die Isolierschicht zu beschädigen; Laserlicht wird durch eine Fokussierlinse fokussiert, durch einen Strahlaufweiter aufgeweitet, geht durch eine Laserstrahlformungslinse, um Laserenergie von einer Gaußschen Verteilung zu einer Flat-Top-Verteilung zu formen, und wird schließlich durch eine Fokussierlinse fokussiert, um einen Flat-Top-Strahl mit gleichförmiger Energieverteilung zu erhalten, um die Molybdänschicht abzuschneiden.
  • Vorzugsweise werden in der Anwendung sowohl die zweite strukturierte Linie (P2) wie auch die dritte strukturierte Linie (P3) derselben Laserformung unterzogen.
  • Die folgenden Filmschichten werden auf der Molybdänschicht hergestellt, auf der eine Strukturierung von P1 fertiggestellt ist: Der Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Film, der Kadmiumsulfidfilm und der intrinsische Zinkoxidfilm; eine Strukturierung wird unter Verwendung eines Lasers 2 durchgeführt, um die zweite strukturierte Linie (P2) zu bilden; die zweite strukturierte Linie P2 ist parallel zur ersten strukturierten Linie P1 und entfernt das Kupfer-Indium-Gallium-Selen, das Kadmiumsulfid und das intrinsische Zinkoxid auf der Molybdänschicht vollständig; die Al-dotierte Zinkoxidschicht wird auf der intrinsischen Zinkoxidschicht hergestellt, auf der eine Strukturierung von P2 fertiggestellt ist; eine Strukturierung wird unter Verwendung eines Lasers 3 durchgeführt, um die dritte strukturierte Linie (P3) zu bilden; die dritte strukturierte Linie P3 ist parallel zur ersten strukturierten Linie P1 und entfernt das Kupfer-Indium-Gallium-Selen, das Kadmiumsulfid und das intrinsische Zinkoxid auf der Molybdänschicht vollständig.
  • Gemäß der Erfindung umfasst das Zellenherstellungsverfahren die folgenden Schritte:
    • Schritt 1, Herstellung der Isolierschicht auf dem flexiblen Edelstahlsubstrat: Der isolierende intrinsische ZnO-Film wird auf dem Edelstahlsubstrat mittels Gleichstrommagnetronsputtern mit einer Filmdicke von 1,5 µm hergestellt.
    • Schritt 2, Herstellung des Molybdänfilms: Der Mo-Film wird auf der Isolierschichtoberfläche mittels Gleichstrommagnetronsputtern mit einer Filmdicke von 1 µm hergestellt.
    • Schritt 3, P1-Strukturierung: Strukturierung von P1 wird auf der Probe unter Verwendung eines Pikosekunden-Lasers, wobei das Laserlicht von der Filmseite einfällt, mit der Pulsbreite von 8 Pikosekunden, der Wellenlänge von 1064 nm, der Strukturierungsleistung von 3,0 W, der Einzelpulsenergie von 37,5 µJ, der Wiederholungsfrequenz von 80 kHz und der Strukturierungsgeschwindigkeit von 2 m/s hergestellt. Die strukturierte Linie ist 41,51 breit. Das Strukturierungsdiagramm ist wie in 3 dargestellt. Die Mo-Schicht in der strukturierten Linie wird vollständig entfernt, um die Isolierschichtoberfläche freizulegen, ohne die Isolierschicht zu beschädigen. Der strukturierte Effekt ist wie in 6 dargestellt.
    • Schritt 4, Herstellung des Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Films: Die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht wird auf dem Substrat, auf dem eine Strukturierung von P1 fertiggestellt ist, mittels Gleichstrommagnetronsputtern und Selenylierung der metallvorbeschichteten Schicht mit einer Filmdicke von 1 µm hergestellt.
    • Schritt 5, Herstellung des Kadmiumsulfidfilms: Die Kadmiumsulfidschicht wird auf dem abgeschiedenen Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Film durch das chemische Badabscheidungsverfahren mit einer Filmdicke von 50 nm hergestellt.
    • Schritt 6, Herstellung des intrinsischen Zinkoxidfilms: Die intrinsische Zinkoxidschicht wird auf dem Substrat, auf dem die Herstellung des Kadmiumsulfidfilms fertiggestellt ist, durch das Gleichstrommagnetronsputterverfahren mit einer Filmdicke von 50 nm hergestellt.
    • Schritt 7, P2-Strukturierung: Eine Strukturierung von P2 wird auf der Probe unter Verwendung eines Pikosekunden-Lasers, wobei das Laserlicht von der Filmseite einfällt, mit der Pulsbreite von 8 Pikosekunden, der Wellenlänge von 1064 nm, der Strukturierungsleistung von 5 W, der Einzelpulsenergie von 5 µJ, der Wiederholungsfrequenz von 1000 kHz und der Strukturierungsgeschwindigkeit von 2 m/s hergestellt. Die strukturierte Linie P2 ist 48 µm breit. Das Strukturierungsdiagramm ist wie in 4 dargestellt. Das intrinsische Zinkoxid, das Kadmiumsulfid und das Kupfer-Indium-Gallium-Selen in der Zelle werden vollständig abgeschnitten, um die Molybdänschicht freizulegen. Der strukturierte Effekt ist wie in 7 dargestellt. Die strukturierte Linie P2 wird unter Verwendung eines automatischen Verfolgungssystems parallel zur strukturierten Linie P1 gehalten.
    • Schritt 8, Herstellung des Al-dotierten Zinkoxidfilms: die Al-dotierte Zinkoxidschicht wird auf dem Substrat, auf dem eine Strukturierung von P2 fertiggestellt ist, durch das Magnetronsputterverfahren mit einer Filmdicke von 800 nm hergestellt.
    • Schritt 9, P3-Strukturierung: eine Strukturierung von P3 wird auf der Probe unter Verwendung eines Pikosekunden Lasers, wobei das Laserlicht von der Filmseite einfällt, mit der Pulsbreite von 8 Pikosekunden, der Wellenlänge von 1064 nm, der Strukturierungsleistung von 0,5 W, der Einzelpulsenergie von 7,14 uJ, der Wiederholungsfrequenz von 70 kHz und der Strukturierungsgeschwindigkeit von 2 m/s durchgeführt. Die Al-dotierte Zinkoxidschicht, die intrinsische Zinkoxidschicht, die Kadmiumsulfidschicht und die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht werden vollständig abgeschnitten, um die Molybdänschicht freizulegen und die Modulstrukturierung fertigzustellen. Das Strukturierungsdiagramm ist wie in 5 dargestellt. Die strukturierte Linie ist 40,59 µm breit. Der strukturierte Effekt ist wie in 8 dargestellt. Die strukturierte Linie P3 wird unter Verwendung eines automatischen Verfolgungssystems parallel zur strukturierten Linie P1 gehalten.
  • Ausführungsform 2
  • Schritt 1, Herstellung der Isolierschicht auf dem flexiblen Edelstahlsubstrat, gleich wie in Ausführungsform 1.
  • Schritt 2, gleich wie in Ausführungsform 1.
  • Schritt 3, P1-Strukturierung: eine Strukturierung von P1 wird auf der Probe unter Verwendung eines Sub-Nanosekunden-Lasers, wobei das Laserlicht von der Filmseite einfällt, mit der Pulsbreite von 800 Pikosekunden, der Wellenlänge von 532 nm, der Strukturierungsleistung von 2,7 W, der Einzelpulsenergie von 33,75 uJ, der Wiederholungsfrequenz von 80 kHz und der Strukturierungsgeschwindigkeit von 2 m/s durchgeführt. Die strukturierte Linie ist 40 breit. Die Mo-Schicht in der strukturierten Linie wird vollständig entfernt, um die Isolierschichtoberfläche freizulegen, ohne den Isolierfilm zu beschädigen.
  • Schritte 4-9, gleich wie in Ausführungsform 1.
  • Ausführungsform 3
  • Schritt 1, gleich wie in Ausführungsform 1.
  • Schritt 2, gleich wie in Ausführungsform 1.
  • Schritt 3, P1-Strukturierung: eine Strukturierung von P1 wird auf der Probe unter Verwendung eines Nanosekunden-Lasers, wobei das Laserlicht von der Filmseite einfällt, mit der Pulsbreite von 100 Nanosekunden, der Wellenlänge von 532 nm, der Strukturierungsleistung von 3 W, der Einzelpulsenergie von 37,5 uJ, der Wiederholungsfrequenz von 80 kHz und der Strukturierungsgeschwindigkeit von 2 m/s durchgeführt. Die strukturierte Linie ist 38 breit. Die Mo-Schicht in der strukturierten Linie wird vollständig entfernt, um die Isolierschichtoberfläche freizulegen, ohne den Isolierfilm zu beschädigen.
  • Schritte 4-9, gleich wie in Ausführungsform 1.
  • Ausführungsform 4
  • Schritte 1-6, gleich wie in Ausführungsform 1.
  • Schritt 7, P2-Strukturierung: eine Strukturierung von P2 wird auf der Probe unter Verwendung eines Sub-Nanosekunden-Lasers, wobei das Laserlicht von der Filmseite einfällt, mit der Pulsbreite von 800 Pikosekunden, der Wellenlänge von 532 nm, der Strukturierungsleistung von 0,4 W, der Einzelpulsenergie von 1,2 uJ, der Wiederholungsfrequenz von 500 kHz und der Strukturierungsgeschwindigkeit von 2 m/s durchgeführt. Die strukturierte Linie P2 ist 48 µm breit. Das intrinsische Zinkoxid, das Kadmiumsulfid und das Kupfer-Indium-Gallium-Selen in der Zelle werden vollständig abgeschnitten, um die Molybdänschicht freizulegen. Die strukturierte Linie P2 wird unter Verwendung eines automatischen Verfolgungssystems parallel zur strukturierten Linie P1 gehalten.
  • Schritte 7-9, gleich wie in Ausführungsform 1.
  • Der Inhalt der Erfindung wurde im Detail in Verbindung mit den obenstehenden bevorzugten Ausführungsformen vorgestellt. Es sollte jedoch klar sein, dass die obenstehende Beschreibung nicht als Einschränkung der Erfindung auszulegen ist. Für einen Durchschnittsfachmann in dem Bereich ist nach dem Lesen des obenstehenden Inhalts offensichtlich, dass die Erfindung verschiedenen Modifizierungen und Ersetzungen unterzogen werden kann. Daher soll der Schutzumfang der Erfindung durch die beiliegenden Ansprüche beschränkt sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 201510271942 [0003]

Claims (10)

  1. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass: Eine Isolierschicht auf dem Edelstahlsubstrat hergestellt wird, ein Molybdänfilm, d.h. der Reihe nach Herstellen einer Isolierschicht und einer Molybdänschicht auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat; eine Strukturierung auf der hergestellten Isolierschicht und Molybdänschicht unter Verwendung eines Lasers 1 durchgeführt wird, um eine erste strukturierte Linie (P1) zu bilden; die folgenden Filmschichten auf der Molybdänschicht hergestellt werden, auf der eine Strukturierung auf der ersten strukturierten Linie (P1) fertiggestellt ist: Eine Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht, eine Kadmiumsulfidschicht und eine intrinsische Zinkoxidschicht; nachdem die obengenannten Schichten hergestellt wurden, eine Strukturierung unter Verwendung eines Lasers durchgeführt wird, um eine zweite strukturierte Linie (P2) zu bilden; eine Al-dotierte Zinkoxidschicht auf der intrinsischen Zinkoxidschicht hergestellt wird, auf der eine Strukturierung auf der zweiten strukturierten Linie (P2) fertiggestellt ist, und die Strukturierung erneut unter Verwendung eines Lasers durchgeführt wird, um eine dritte strukturierte Linie (P3) zu bilden.
  2. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren für ein Solarzellenmodul auf einem flexiblen Edelstahlsubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (1) Die Isolierschicht wird auf dem flexiblen Edelstahlsubstrat hergestellt; die Isolierschicht kann eines oder mehr von isolierenden Oxiden oder Nitriden wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Zinkoxid, Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid sein; die Isolierschicht bedeckt das Edelstahlsubstrat vollständig; (2) Die Molybdänschicht wird auf der Isolierschicht hergestellt; (3) Die Molybdänschicht wird unter Verwendung eines Lasers 1 strukturiert, bis die Molybdänschicht vollständig abgeschnitten ist, um die erste strukturierte Linie (P1) zu bilden; die erste strukturierte Linie (P1) erreicht die Isolierschichtoberfläche, sodass Subzellen an den zwei Seiten der ersten strukturierten Linie (P1) vollständig isoliert sind, ohne die Isolierschicht zu beschädigen; wobei Laserlicht, das aus dem Laser 1 ausgestrahlt wird, durch eine Fokussierlinse fokussiert wird, durch einen Strahlaufweiter aufgeweitet wird, durch eine Laserstrahlformungslinse geht, um Laserenergie von einer Gaußschen Verteilung zu einer Flat-Top-Verteilung zu formen, und schließlich durch eine Fokussierlinse fokussiert wird, um einen Flat-Top-Strahl mit gleichförmiger Energieverteilung zu erhalten, der zum Abschneiden der Molybdänschicht verwendet wird; (4) Die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Filmschicht wird auf der Molybdänschicht hergestellt; (5) Die Kadmiumsulfidschicht wird auf der Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht hergestellt; (6) Die intrinsische Zinkoxidschicht wird auf der Kadmiumsulfidschicht hergestellt; (7) Unter Verwendung eines Lasers 2 werden die intrinsische Zinkoxidschicht, die Kadmiumsulfidschicht und die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht gleichzeitig abgeschnitten, um die Molybdänschicht freizulegen, und bilden eine zweite strukturierte Linie (P2); die zweite strukturierte Linie (P2) schneidet die drei Filmschichten, d.h. die intrinsische Zinkoxidschicht, die Kadmiumsulfidschicht und die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht vollständig ab, ohne die Oberfläche der Molybdänschicht zu beschädigen, und die zweite strukturierte Linie (P2) wird parallel zur ersten strukturierten Linie (P1) gehalten; (8) Die Al-dotierte Zinkoxidschicht wird auf der intrinsischen Zinkoxidschicht hergestellt; (9) Unter Verwendung eines Lasers 3 werden die Al-dotierte Zinkoxidschicht, die intrinsischen Zinkoxidschicht, die Kadmiumsulfidschicht und die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht gleichzeitig abgeschnitten, um die Molybdänschicht freizulegen, und bilden eine dritte strukturierte Linie (P3), wodurch eine interne Verbindung der Subzellen des Solarzellenmoduls erzielt wird; die dritte strukturierte Linie P3 muss die vier Filmschichten, d.h. die Al-dotierte Zinkoxidschicht, intrinsische Zinkoxidschicht, die Kadmiumsulfidschicht und die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht vollständig abschneiden, ohne die Oberfläche der Molybdänschicht zu beschädigen; und die dritte strukturierte Linie (P3) wird parallel zur ersten strukturierten Linie (P1) und zur zweiten strukturierten Linie (P2) gehalten.
  3. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: Der Laser 1, Laser 2 und Laser 3 einer von Nanosekunden-Lasern, Sub-Nanosekunden-Lasern oder Pikosekunden-Lasern sein können.
  4. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: Wobei die Nanosekunden-Laser Pulsfaser-Laser mit einer Laser-Wellenlänge von einem oder mehreren von 1064 nm, 532 nm und 355 nm, mit einem Strahlmodus von TEM00, mit der Strahlqualität <1,3, der Pulsbreite von 1~600 Nanosekunden, der Einzelpulsenergie von 1~2000 Mikro-Joule, der Pulswiederholungsfrequenz von 1 kHz~ 1000 kHz und der Durchschnittsleistung von 0~25 Watt sind; wobei die Sub-Nanosekunden-Laser Halbleiter-Laser mit einer Laser-Wellenlänge von einem oder mehreren von 1064 nm, 532 nm und 355 nm, mit einem Strahlmodus von TEM00, mit der Strahlqualität <1,3, der Pulsbreite von 600~2000 Pikosekunden, der Einzelpulsenergie von 1~300 Mikro-Joule, der Pulswiederholungsfrequenz von 10 kHz~100 kHz und der Durchschnittsleistung von 0~3 Watt sind; wobei die Pikosekunden-Laser Pulsfaser-Laser mit einer Laser-Wellenlänge von einem oder mehreren von 1064 nm, 532 nm und 355 nm, mit einem Strahlmodus von TEM00, mit der Strahlqualität <1,3, der Pulsbreite unter 10 Pikosekunden, der Einzelpulsenergie von 1~40 Mikro-Joule, der Pulswiederholungsfrequenz von 1 Hz~1000 kHz und der Durchschnittsleistung von 0~ 6 Watt sind.
  5. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: Die erste strukturierte Linie (P1) von der Filmseite oder der Rückseite eintrifft; Laserlicht, das von der Filmseite eintrifft, bedeutet, dass der Laserstrahl von der Filmseite kommt und über eine Fokussierlinse auf die Filmoberfläche fokussiert wird; das Eintreffen von der Rückseite bedeutet, dass der Laserstrahl von der der Filmseite gegenüberliegenden Seite kommt und auf dem Edelstahlsubstrat über eine Fokussierlinse fokussiert wird, um ein Schneiden durch Wärmeübertragung zu erzielen;
  6. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: Sowohl die zweite strukturierte Linie (P2) wie auch die dritte strukturierte Linie (P3) mit Laserlicht, das von der Filmseite einfällt, strukturiert werden; Laserlicht, das von der Filmseite einfällt, bedeutet, dass der Laserstrahl von der Filmseite kommt und über eine Fokussierlinse auf die Filmoberfläche fokussiert wird.
  7. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: In Schritt (1) die Isolierschicht ein elektrisch isolierender Film sein kann, der aus einem oder mehreren von Oxiden oder Nitriden, wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Zinkoxid, Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid, besteht; die Dicke der Isolierschicht 1000 ~2000 nm ist.
  8. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: In Schritt (2) die Dicke der Molybdänschicht 600~1200 nm ist.
  9. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass: In Schritt (4) die Kupfer-Indium-Gallium-Selen-Schicht eine Dicke von 1,0~2,0 µm hat; in Schritt (5) die Kadmiumsulfidschicht eine Dicke von 30~80 nm hat; in Schritt (6), die intrinsische Zinkoxidschicht eine Dicke von 50~150 nm hat.
  10. Voll-Laser-Strukturierungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass: In Schritt (8) die Al-dotierte Zinkoxidschicht eine Dicke von 300~1000 nm hat.
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