一種薄膜太陽能電池的制作工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種薄膜太陽能電池的制作工藝，其包括：1）在透明基板上沉積前電極材料層；2)形成光電轉換層；3)形成背電極材料層：移除部分背電極材料層，單片電池內形成若干個電池分區，相鄰兩個電池分區之間為共用負極或共用正極，共用正極或負極為通過激光刻蝕移除部分背電極材料層形成的匯流條結構，共用正極或負極與電池引出正極或負極之間通過導通材料帶連接。本發明專利技術將激光刻蝕技術與背電極材料層的導電特性結合，將單片電池近鄰邊端的背電極材料層作為電池內串聯電池分區的并聯連接介質，實現了單片電池內串聯電池分區的并聯連接，且具有低電池阻抗值并可降低電池開路電壓，滿足太陽能電池的輸出功率及逆變器選型的適應性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種新型薄膜太陽能電池的制作工藝，尤其是一種可實現降低電池開路電壓的薄膜太陽能電池結構，屬于太陽能光電轉換

技術介紹
光電轉換裝置的低成本 化、高效率化是太陽能行業發展的主要方向，而薄膜太陽能電池因使用較少原材料而備受關注，得到廣泛的發展。目前，除以往的非晶硅薄膜電池外，非晶/微晶硅薄膜太陽能電池也已實用化。為了使單片電池模塊具有較高的光電轉換率，需要將單片電池模塊內薄膜硅系光電轉換單元串聯連接輸出電能，申請號為95104992. 5的中國專利技術專利公開了一種內聯式集成型非晶硅太陽能電池，通過激光劃刻方法將單元電池節內部的串聯，這導致了單片電池具有較高的開路電壓，很大程度上縮減了逆變器的選型空間，提高了單片薄膜太陽能電池安裝使用的綜合成本。為降低薄膜硅基薄膜太陽能電池的開路電壓，將電池板分成多個區域，實現單片電池內電池節的并聯輸出，申請號為201010502031.9的中國專利技術專利“一種高功率低電壓硅基薄膜太陽能電池及其制造方法”公開了一種將電池分區域，匯流并聯連接的低電壓電池。雖然實現了低電壓，但在背電極上通過焊接導電帶，將共用的陽極(陰極)并聯連接，增加了電池后續層壓工藝封裝的難度，并且容易形成氣泡殘余，若實現三個以上的區域并聯，則背電極上的導電帶鋪設更加復雜，不可避免地出現回路死區，提高了層壓工藝中氣泡形成的概率，影響組件的耐候性能，無法通過濕漏等電性能測試，造成不良品。為避免因并聯出現的回路死區、回路交叉等，避免和減少導電帶引發的后續層壓工藝中的氣泡殘余，以增加硅基薄膜太陽能電池組件的耐候性，申請號為201110408648. 9的中國專利技術專利“一種低壓大電流硅基薄膜太陽能電池及其制備方法”公開了采用透明導電膜作為硅基薄膜太陽能電池前電極區域內單元電池節內部并聯的介質，但前電極作為透明導電膜，其較高的方塊電阻值制約著薄膜電池整體的輸出功率。由此，降低單片薄膜太陽能電池的開路電壓，制備具有低阻抗內并聯的薄膜太陽能電池成為迫切需要解決的問題，其既能保證組件的輸出功率又可提高逆變器的選型適應性，可有效降低單片薄膜太陽能電池安裝使用的綜合成本。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種可降低開路電壓、且為低阻抗并聯的薄膜太陽能電池制作工藝。為解決上述技術問題，本專利技術所采取的技術方案是一種薄膜太陽能電池的制作工藝，其包括以下步驟 1)在透明基板上沉積前電極材料層 移除部分前電極材料層，形成數條沿第一 Y方向開口以及相交于第一 Y方向開口的數條沿第一 X方向的開口，將前電極材料層分割成多個帶狀電極材料層； 2)光電轉換層的形成使其覆蓋前電極材料層及沿第一X方向開ロ及第一Y方向開ロ； 然后移除部分光電轉換層，形成數條平行于第一 Y方向開ロ的第二 Y方向開ロ； 3)背電極材料層的形成 使其覆蓋光電轉換層及第ニY方向開ロ； 移除部分背電極材料層，形成平行于第二 Y方向開ロ的第三Y方向開ロ及平行于第一X方向開ロ的第三X方向的開ロ，單片電池內形成若干個電池分區，每個電池分區具有若干個彼此串聯的太陽能光電轉換単元，相鄰兩個電池分區之間為共用負極或共用正極，并設有電池引出正極和電池引出負極； 其特征在于所述步驟3)中的共用正極、共用負極為通過激光刻蝕移除部分背電極材料層形成的匯流條結構，所述共用正極與電池引出正極、共用負極與電池引出負極之間分別通過第一導通材料帶和第二導通材料帶連接，從而將單片電池內若干個電池分區并聯連 接； 所述第一導通材料帶、第二導通材料帶為通過激光刻蝕背電極材料層形成的條狀結構。上述步驟3)中電池內共用正極與電池引出正極之間的第一導通材料帯，以及電池內共用負極與電池引出負極之間的第二導通材料帶均為背電極材料層。上述背電極材料層的材質為透明導電氧化物與金屬層復合的電極結構；其中透明導電氧化物的材質為摻硼氧化鋅(ZnO:B)、ニ氧化錫(Sn02)、氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化銦(In2O3)及摻鋁氧化鋅(ZnO:Al)的任意ー種或幾種組合，所述金屬為金、鋁、銀、鐵及其他具有較高電導率的重金屬及輕金屬。所述背電極材料層(115)的制備方法為低壓化學氣相沉積(LPCVD)、濺射法、熱蒸發法、等離子增強化學氣相沉積(PECVD)、電鍍方法、分子束外延(MBE)法。作為另ー種方案，上述背電極材料層的材質還可單獨采用透明導電氧化物，所述透明導電氧化物的材質為摻硼氧化鋅(ZnO:B)、ニ氧化錫(SnO2)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦(In2O3)、摻鋁氧化鋅(ZnO: Al)的任意一種或幾種組合。優選的，形成上述第一、第二、第三Y方向的開ロ及第一、第二 X方向的開ロ的方法采用的是激光刻蝕技木；其中，第一 X方向及Y方向的開ロ采用的激光器光源包括紅外激光器、紫外激光器；第二、第三Y方向的開ロ及第三X方向的開ロ米用的激光器光源包括紅外激光器、綠光激光器。優選的，上述步驟I)中的前電極材料層為透明導電氧化物，其可采用下述材料的任意一種或多種組合摻硼氧化鋅(2]10:8)、ニ氧化錫(31102)、氧化銦錫(11'0)、者氧化銦(In203)或者摻鋁氧化鋅(ZnO:Al)； 所述前電極材料層的制備方法為低壓化學氣相沉積(LPCVD)、濺射法、熱蒸發法、分子束外延方法(MBE)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)方法。。優選的，上述步驟2)中光電轉換層為單層結構或堆疊結構。其材質為非晶硅薄膜或者其合金、微晶硅薄膜或者上述三種材質的堆疊結構、銅銦鎵錫(CIGS)、碲化鎘(CdTe)或其堆疊結構；其制備方法為等離子增強化學氣相沉積(PECVD)、濺射法、分子束外延方法(MBE)、熱蒸發法、低壓化學氣相沉積(LPCVD)方法。上述單片薄膜太陽能電池內包括至少兩個并聯的電池分區。本專利技術具有彼此串聯的太陽能光電轉換單元形成的電池分區，并利用背電極材料層將這些電池分區進行并聯連接，實現一種新型的薄膜太陽能電池結構。新型薄膜太陽能電池包括前電極材料層、背電極材料層及光電轉換層；其中，前電極材料層配置于透明基板上，且其采用激光技術刻蝕成帶狀結構；背電極材料層配置于電極材料層上方，與電極材料層以平行位移方式配置；光電轉換層位于電極材料層與背電極材料層之間，其由多個光電轉換材料層構成。上述的新型薄膜太陽能電池前電極材料層為透明導電氧化物層，其構成材質例如是氧化鋅及其摻雜復合物、二氧化錫、氧化銦錫或氧化銦。光電轉換層為單層結構或堆疊層結構，其構成材質例如是非晶硅及其合金、非晶/微晶硅疊層結構、砷化鎵及其合金結構。背電極材料層可為透明導電氧化物、或者透明導電氧化物與金屬層復合的電極結構，其中金屬層具有兩方面作用，一是作為背反射層，通過反射入射光提高電池吸收率；二是金屬層具有較低的電阻值，作為背電極材料層可有效解決電池內并聯導致的阻抗較高的問題。本專利技術在透明基板上依序沉積前電極材料層、光電轉換層及背電極材料 層，并利用激光技術將單片薄膜太陽能電池分割成多個分區，且每個分區由彼此串聯的太陽能光電轉換單元構成，并利用背電極材料層作為電池匯流條及串聯電池分區的并聯連接介質，從而實現單片電池內數個串聯電池分區的并聯連接，降低電池開路電壓的目的。采用上述技術方案所產生的有益效果在于本專利技術將激光刻蝕技術與背電極材料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種薄膜太陽能電池的制作工藝，其包括以下步驟：1）在透明基板（101）上沉積前電極材料層（102）：移除部分前電極材料層（102），形成數條沿第一Y方向開口以及相交于第一Y方向開口的數條沿第一X方向的開口，將前電極材料層（102）分割成多個帶狀電極材料層；2)光電轉換層（113）的形成:使其覆蓋前電極材料層（102）及沿第一X方向開口及第一Y方向開口；然后移除部分光電轉換層（113），形成數條平行于第一Y方向開口的第二Y方向開口；3)背電極材料層（115）的形成：使其覆蓋光電轉換層（113）及第二Y方向開口；移除部分背電極材料層（115），形成平行于第二Y方向開口的第三Y方向開口及平行于第一X方向開口的第三X方向的開口，單片電池內形成若干個電池分區，每個電池分區具有若干個彼此串聯的太陽能光電轉換單元，相鄰兩個電池分區之間為共用負極（135）或共用正極（132），并設有電池引出正極（133）和電池引出負極（136）；其特征在于：所述步驟3）中的共用正極（132）、共用負極（135）為通過激光刻蝕移除部分背電極材料層（115）形成的匯流條結構，所述共用正極（132）與電池引出正極（133）、共用負極（135）與電池引出負極（136）之間分別通過第一導通材料帶（131）和第二導通材料帶（134）連接，從而將單片電池內若干個電池分區并聯連接；所述第一導通材料帶（131）、第二導通材料帶（134）為通過激光刻蝕背電極材料層（115）形成的條狀結構。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘭立廣，黃躍龍，馬云祥，彭曉紅，王穎，尹晶晶，高錦成，王志強，關峰，花磊，麥耀華，郗文勇，
申請(專利權)人：保定天威薄膜光伏有限公司，
類型：發明
國別省市：