太阳能电池激光划线方法技术

太阳能电池激光划线方法实现在太阳能板中形成划线以在太阳能板衬底上形成多个互连的电池。多步骤划线操作包括至少一个利用纳秒激光切割操作的步骤。在纳秒激光切割操作之后进行机械切割操作或者另一纳秒激光切割操作。在一些实施例中，多步骤划线操作产生两层划线轮廓，并且该方法防止局部分路并使太阳能板上的有效面积损失最小化。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池激光划线方法
一般来说，本专利技术涉及太阳能电池器件，更具体而言，涉及在用于形成太阳能电池器件的太阳能板中形成划线（scribeline）的方法。
技术介绍
太阳能电池是用于由日光直接生成电流的光伏组件。由于对清洁能源的需求不断增长，近年来太阳能电池的生产显著扩大并继续扩大。所有的太阳能电池都包括吸收层，一种常见的吸收层是CIGS（铜铟镓硒）。通常在太阳能电池中在吸收层上方设置透明导电氧化物（TCO）膜。TCO膜由于具有多功能性而作为透明涂层和电极的常用材料，并用作太阳能电池的顶部接触件。通常以薄膜太阳能板的形式生产太阳能电池。薄膜太阳能板受到欢迎，其原因在于它们的生产不太昂贵并且形成在非常大的衬底上。这些非常大的衬底用作一个太阳能电池可能具有较差的转换效率。因此，通过将太阳能板分离成有效尺寸的太阳能电池而由大太阳能板形成多个互连的或者单独的太阳能电池。在划线工艺中通过划线分离太阳能电池。通过确定划线区域并从划线去除材料来形成划线以分离电池。继续寻求用于太阳能板的改进的划线方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种图案化太阳能电池的方法，所述方法包括：提供太阳能板，所述太阳能板至少具有吸收层和位于所述吸收层上方的透明导电氧化物（TCO）层；以及使用多步骤工艺在所述太阳能板中形成划线，其中，所述多步骤工艺中的至少第一步骤是纳秒激光切割操作。在所述方法中，所述吸收层包含铜铟镓锡（CIGS）。在所述方法中，所述太阳能电池还包括位于所述吸收层下面的背电极层，所述背电极层由钼和另一背电极材料中的一种形成，并且形成所述划线包括去除划线区域中的所述TCO层和所述吸收层。在所述方法中，所述纳秒激光操作使用约0.1纳秒至100纳秒的脉冲持续时间进行操作。在所述方法中，形成所述划线的所述多步骤工艺包括所述纳秒激光切割操作的所述第一步骤和包含机械切割的第二步骤。在所述方法中，形成所述划线的所述多步骤工艺包括所述第一步骤和包含另一纳秒激光切割操作的第二步骤。在所述方法中，所述第一步骤包括穿过所述TCO层的纳秒激光切割，所述第二步骤包括穿过所述吸收层的纳秒激光切割。在所述方法中，所述第二步骤包括穿过所述吸收层的纳秒激光切割和去除所述TCO层的任何残留材料，并且所述第一步骤和所述第二步骤中的至少一个包括使用波长在约200nm至1100nm范围内的UV、可见光和IR辐射的激光束的纳秒激光切割操作。在所述方法中，所述第一步骤中的纳秒激光的束轮廓形状和所述第二步骤中的纳秒激光的束轮廓形状不同。在所述方法中，所述多步骤中的所述第一步骤去除第一宽度的材料，第二步骤去除第二宽度的材料，所述第一宽度大于所述第二宽度。在所述方法中，切割生成两层划线轮廓，所述两层划线轮廓包括具有第一宽度的上部和具有第二宽度的下部，所述第一宽度大于所述第二宽度。在所述方法中，所述第二宽度在约50微米至100微米的范围内，所述第一宽度比所述第二宽度宽约10微米至30微米。在所述方法中，所述纳秒激光切割操作包括约3微焦耳至20微焦耳范围内的功率。在所述方法中，所述纳秒激光切割操作使用波长在约200nm至1100nm范围内的光辐射。根据本专利技术的另一方面，提供了一种图案化太阳能板的方法，所述方法包括：提供具有堆叠层的太阳能板，所述堆叠层至少包括吸收层和位于所述吸收层上方的透明导电氧化物（TCO）层；以及通过仅切割穿过所述堆叠层的厚度的一部分的第一纳秒激光切割操作和切割穿过所述堆叠层的剩余厚度的第二切割步骤来在所述太阳能板中形成划线。在所述方法中，所述第二切割步骤包括机械切割操作，并且形成所述划线产生两层划线轮廓，所述两层划线轮廓包括具有第一宽度的上部和具有第二宽度的下部，所述第一宽度大于所述第二宽度。在所述方法中，所述纳秒激光切割操作使用脉冲持续时间约为0.8纳秒至30纳秒的激光。根据本专利技术的又一方面，提供了一种对太阳能板划线的方法，所述方法包括：提供具有堆叠层的薄膜太阳能板，所述堆叠层具有一厚度并至少包括吸收层和位于所述吸收层上方的透明导电氧化物（TCO）层；确定所述太阳能板的划线区域；使用纳秒激光切割操作在所述划线区域中切割穿过所述堆叠层的上部，从而在所述划线区域中使所述堆叠层的下部保持完整；以及使用另一纳秒激光切割操作和机械切割操作中的一种在所述划线区域中切割穿过所述堆叠层的所述下部。在所述方法中，所述纳秒激光切割操作使用波长在约200nm至1100nm范围内的光辐射，包括约3微焦耳至20微焦耳范围内的功率，并使用约0.1纳秒至100纳秒的脉冲持续时间进行操作，并且在所述划线区域中切割穿过所述堆叠层的所述下部包括所述机械切割操作。在所述方法中，所述吸收层包含铜铟镓锡（CIGS），并且切割穿过所述下部生成两层划线轮廓，所述两层划线轮廓包括具有第一宽度的上部和具有第二宽度的下部，所述第一宽度大于所述第二宽度。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术。应该强调的是，根据标准实践，附图中的各种部件不必按比例绘制。相反，为了清楚起见，各种部件的尺寸可以被任意放大或缩小。在整个说明书和附图中相同的数字标号表示相同的部件。图1A至图1C是示出根据本专利技术的实施例的划线的形成的截面图；图2A至图2E是示出根据本专利技术的实施例在太阳能板中形成划线的方法的截面图；图3示出根据本专利技术的方法使用的纳秒激光的各种束轮廓；以及图4A至图4E是示出根据本专利技术的另一实施例在太阳能板中形成划线的另一方法的截面图。具体实施方式提供了在太阳能板中形成划线的方法。方法是对光伏结构进行划线以形成单片集成光伏模块。划线将太阳能板分离成个体太阳能电池，并且在一些实施例中这些个体太阳能电池被布置成阵列。在其他实施例中，对太阳能板进行划线以形成串联互连的多个太阳能电池。在一些实施例中，串联连接的太阳能电池所构成的组之间相并联连接。目前形成划线的方法包括机械图案化。在机械图案化中，使用划针（stylus）在太阳能板中机械蚀刻出微沟道以形成通常为阵列形式的单个太阳能电池。商用的机械划线方法可能不能形成高质量、明确限定的沟道并且可能导致膜碎裂，膜碎裂减少生成电流的有效面积。膜碎裂产生污染物并通常导致太阳能电池的转换效率降低。还使用一些激光图案化方法来形成划线。这些方法利用昂贵的微微秒激光器，并且可能会在TCO或其他顶部电极和底部电极之间形成不期望的分路（shunting）。当前的激光划线技术还导致诸如TCO的导电材料的热熔和散点，这可能在邻近的太阳能电池之间导致不期望的短路。本专利技术的方法利用纳秒激光器（即，脉冲频率在纳秒范围内的激光器），并且本专利技术提供了用于在太阳能板上形成划线的多步骤工艺。至少一个步骤包括使用纳秒激光器。拥有和操作纳秒激光器相对较便宜（与微微秒激光器相比），并且本专利技术的方法实现对太阳能板的层进行划线，几乎没有裂缝或颗粒产生，消除了电池分路的常见原因并使转换效率最大化。本专利技术的各个实施例包括在第一纳秒激光切割操作之后进行机械划线操作的方法，本专利技术的其他实施例是在第一纳秒激光切割操作之后进行第二纳秒激光切割操作的方法。在一些实施例中，用于对太阳能板进行划线的多步骤工艺包括两个以上的步骤。图1A是示出根据一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案化太阳能电池的方法，所述方法包括：提供太阳能板，所述太阳能板至少具有吸收层和位于所述吸收层上方的透明导电氧化物（TCO）层；以及使用多步骤工艺在所述太阳能板中形成划线，其中，所述多步骤工艺中的至少第一步骤是纳秒激光切割操作。

【技术特征摘要】
2013.03.13 US 13/798,5551.一种图案化太阳能电池的方法，所述方法包括：提供太阳能板，所述太阳能板至少具有吸收层和位于所述吸收层上方的透明导电氧化物(TCO)层；以及使用多步骤工艺在所述太阳能板中形成划线，其中，所述多步骤工艺中的至少第一步骤是纳秒激光切割操作，所述第一步骤去除所述太阳能板的所述吸收层的一部分厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述吸收层包含铜铟镓锡(CIGS)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述太阳能电池还包括位于所述吸收层下面的背电极层，所述背电极层由钼和另一背电极材料中的一种形成，并且形成所述划线包括去除划线区域中的所述TCO层和所述吸收层。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳秒激光操作使用0.1纳秒至100纳秒的脉冲持续时间进行操作。5.根据权利要求4所述的方法，其中，形成所述划线的所述多步骤工艺包括所述纳秒激光切割操作的所述第一步骤和包含机械切割的第二步骤。6.根据权利要求4所述的方法，其中，形成所述划线的所述多步骤工艺包括所述第一步骤和包含另一纳秒激光切割操作的第二步骤。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一步骤包括穿过所述TCO层的纳秒激光切割，所述第二步骤包括穿过所述吸收层的纳秒激光切割。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二步骤包括穿过所述吸收层的纳秒激光切割和去除所述TCO层的任何残留材料，并且所述第一步骤和所述第二步骤中的至少一个包括使用波长在200nm至1100nm范围内的UV、可见光和IR辐射的激光束的纳秒激光切割操作。9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一步骤中的纳秒激光的束轮廓形状和所述第二步骤中的纳秒激光的束轮廓形状不同。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多步骤中的所述第一步骤去除第一宽度的材料，第二步骤去除第二宽度的材料，所述第一宽度大于所述第二宽度。11.根据权利要求1所述的方法，其中，切割生成两层划线轮廓，所述两层划线轮廓包括具有第一宽度的上部和具有第二宽度的下部，所述第一宽度大于所述第二宽度。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二宽度在50微米至100微米的范围内，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨弦升，林光明，黄乙峯，张立炜，蔡家弘，
申请(专利权)人：台积太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71