掩膜板和其制备方法及使用该掩膜板制备光伏组件的方法技术

本发明专利技术涉及一种掩膜板包括框架，在框架内设置掩膜工作区域，在掩膜工作区域内设置多条掩膜线，多条掩膜线将掩膜工作区域分隔成多个镀膜工作区，掩膜线的截面包括金属纤维层和陶瓷层，陶瓷层凸设在金属纤维层的底面；掩膜线的截面为矩形，其宽度为50微米~100微米，其中，金属纤维层的厚度为1微米~100微米，陶瓷层的厚度为1微米~1毫米。本发明专利技术还公开一种该掩膜板的制备方法及使用该掩膜板制备光伏组件的方法。本发明专利技术具有可重复性高，避免了现有激光切割后组件出现的能量转化效率不稳定的问题，并且节省了昂贵的激光器的成本，为光伏组件的量产提供了有效的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
掩膜板和其制备方法及使用该掩膜板制备光伏组件的方法
本专利技术光伏组件制备
，特别涉及一种掩膜板和其制备方法及使用该掩膜板制备光伏组件的方法。
技术介绍
通常制备单个钙钛矿太阳电池不需要使用切割方法，但是为了满足不同的光伏组件输出功率、额定工作电压、电流的要求，我们就需要制备钙钛矿光伏组件，将多个单个的钙钛矿太阳电池组合在一起，并通过使用不同的切割方法，例如激光切割、机械切割等，将N个子单元以串联或并联的方式连接为一个整体。激光切割是一种高效的分割和组装光伏组件的方法，但由于光伏组件中各功能层对于激光的吸收系数不同，因此难以使用相同的工艺参数对各个功能层同时进行切割清除。当切割参数选择不当时，会致使光伏组件的某些功能层未被清除干净，使切割后的钙钛矿组件部分短路。例如，使用激光切割P3时，由于载流子传输层与顶部的背电极对同一参数下的激光有不同的吸收，因此当底部的载流子传输层被激光清除后，顶部的导电背电极并未被完全清除，会在封装后受到背板的挤压，与底部导电基底接触，形成短路现象。因此，激光切割的方法需要对激光参数进行严格的调控才能找到满足清除各功能层的参数，在很多情况下，对于激光器的精准度也有很高的要求。同时，购买激光器也十分的昂贵，对于组件中多道切割步骤，一台激光器也很难满足多种工艺需求。使用机械切割也可以将一个完整的光伏组件分割为多个子单元。与激光切割相比，对导电基底和顶部的有机层比较友好，不会发生像激光切割后会导致参数不合适，清除掉底部起电路连接作用的导电层，使电池发生断路的现象。但对于某些硬度较高的材料，机械切割难以清除。以上两种制备方式各有其优点，但都不是理想的制备光伏组件的方法。对于需要量产商业化的光伏组件需要稳定的、可重复性好的切割加工工艺，因此，亟待开发一种成本低，可重复的工艺方法，克服上述切割方法的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种掩膜板和其制备方法及使用该掩膜板制备光伏组件的方法，使用镀膜板替代现有的激光切割划线P1、P2和P3的步骤，制备出的光伏组件具有稳定的可重复的效率。由于此方法可重复性高，避免了现有激光切割后组件出现的能量转化效率不稳定的问题，并且节省了昂贵的激光器的成本，为光伏组件的量产提供了有效的解决方案。本专利技术是这样实现的，提供一种掩膜板，包括框架，在框架内设置掩膜工作区域，在掩膜工作区域内设置多条掩膜线，多条掩膜线将掩膜工作区域分隔成多个镀膜工作区，掩膜线的截面包括金属纤维层和陶瓷层，陶瓷层凸设在金属纤维层的底面；掩膜线的截面为矩形，其宽度为50微米~100微米，其中，金属纤维层的厚度为1微米~100微米，陶瓷层的厚度为1微米~1毫米。将掩膜线设置为金属纤维层和陶瓷层复合线既增加了掩膜线的强度和刚性，也增加了其与待镀膜基底表面的接触，使得其与待镀膜基底表面需要遮挡的区域紧密贴合，防止镀膜时有机小分子或金属原子钻进未紧密覆盖的区域而影响掩膜效果。本专利技术是这样实现的，提供一种如前所述的掩膜板的制备方法，包括如下步骤：采用激光加工方式对框架内设置的金属纤维板进行切割加工，在框架的掩膜工作区域内加工出多条金属纤维线，掩膜工作区域被多条金属纤维线切隔成多个镀膜工作区，再在金属纤维线的下表面制备陶瓷层，即得到含有金属纤维和陶瓷复合层的掩膜线。本专利技术的掩膜板的制备方法简单易行，增加了掩膜线的刚性和强度。本专利技术是这样实现的，提供一种光伏组件的制备方法，光伏组件的内部结构从下往上依次包括基底、导电层、第一载流子层、吸光层、第二载流子层和背电极层，在光伏组件的制备过程中使用了如前所述的掩膜板，其制备方法包括如下步骤：步骤一、在基底上覆盖第一掩膜板，然后一起送入溅射腔室中，采用溅射法在基底上制备导电层，制备完成后取下第一掩膜板；步骤二、在导电层上覆盖第二掩膜板，依次一起送入蒸镀室中采用蒸镀法依次制备第一载流子层、吸光层、第二载流子层，制备完毕后取下第二掩膜板；步骤三、在第二载流子层上覆盖第三掩膜板，一起送入蒸镀室中采用蒸镀法制备背电极层，制备完毕后取下第三掩膜板即可；其中，在第一掩膜板上设置n条相互平行的掩膜线，n条掩膜线将掩膜工作区域分隔成n个镀膜工作区，在第二掩膜板上设置2n条相互平行的掩膜线，对应地，在靠近每条第一掩膜板的掩膜线的一侧边分别同时设置两条第二掩膜板的掩膜线，在第三掩膜板上设置n条相互平行的掩膜线，第三掩膜板的掩膜线所在位置与第二掩膜板的离第一掩膜板最远的掩膜线的重合，相当于，在第二掩膜板上同时预留有第三掩膜板的掩膜线的位置。本专利技术的光伏组件的制备方法具有稳定性、克重复性高，而且无需激光切割工艺，缩短了制备时间，提高制备效率，制备的光伏组件稳定性高，使用寿命长。与现有技术相比，本专利技术的掩膜板和其制备方法及使用该掩膜板制备光伏组件的方法，基于掩膜板的非常细的金属纤维厚度和宽度较低，不具备刚性，难以与光伏组件表面需要遮挡的区域紧密贴合，本专利技术通过在金属纤维层的上方沉积一层陶瓷层，增加了金属纤维层的厚度和刚性，本专利技术改进后的掩膜板可以与玻璃或功能层的基底紧密贴合，防止镀膜时有机小分子或金属原子钻进未紧密覆盖的区域而影响掩膜效果。另一方面，使用本专利技术的掩膜板制备光伏组件具有稳定的可重复的效率，克服了现有激光切割后组件出现的能量转化效率不稳定的问题，并且节省了昂贵的激光器的成本，为光伏组件的量产提供了有效的解决方案。附图说明图1为本专利技术的掩膜板一较佳实施例的立体示意图；图2为图1剖面示意图；图3为本专利技术的第一掩膜板、第二掩膜板和第三掩膜板的掩膜线相对位置对比示意图；图4为本专利技术制备的光伏组件内部结构示意图；图5为采用本专利技术的掩膜板制备的光伏组件剖面示意图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请同时参照图1以及图2所示，本专利技术掩膜板的较佳实施例，包括框架1，在框架1内设置掩膜工作区域。在掩膜工作区域内设置多条掩膜线2，多条掩膜线2将掩膜工作区域分隔成多个镀膜工作区3。掩膜线2的截面包括金属纤维层4和陶瓷层5，陶瓷层5凸设在金属纤维层4的底面。陶瓷层5与待镀膜基片的表面抵接，使得陶瓷层5与待镀膜基底表面需要遮挡的区域紧密贴合，防止镀膜时有机小分子或金属原子钻进未紧密覆盖的区域而影响掩膜效果。掩膜线2的截面为矩形，其宽度为50微米~100微米，其中，金属纤维层4的厚度为1微米~100微米，陶瓷层5的厚度为1微米（um）~1毫米（mm）。在框架1上设置用于固定待镀膜基片的定位片（图中未示出）。金属纤维层4的制备材料为铌钨合金、钨碳钴合金、钨镍铁、钨镍铜或钨镍铜铁合金中任意一种，陶瓷层5的制备材料为SiO2、SiC和SiNx中任意一种。掩膜板的长、宽、高，以及掩膜线2的长度、宽度和厚度，根据所需制备光伏组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掩膜板，其特征在于，包括框架，在框架内设置掩膜工作区域，在掩膜工作区域内设置多条掩膜线，多条掩膜线将掩膜工作区域分隔成多个镀膜工作区，掩膜线的截面包括金属纤维层和陶瓷层，陶瓷层凸设在金属纤维层的底面；掩膜线的截面为矩形，其宽度为50微米~100微米，其中，金属纤维层的厚度为1微米~100微米，陶瓷层的厚度为1微米~1毫米。/n

【技术特征摘要】
1.一种掩膜板，其特征在于，包括框架，在框架内设置掩膜工作区域，在掩膜工作区域内设置多条掩膜线，多条掩膜线将掩膜工作区域分隔成多个镀膜工作区，掩膜线的截面包括金属纤维层和陶瓷层，陶瓷层凸设在金属纤维层的底面；掩膜线的截面为矩形，其宽度为50微米~100微米，其中，金属纤维层的厚度为1微米~100微米，陶瓷层的厚度为1微米~1毫米。


2.如权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，在框架上设置用于固定待镀膜基片的定位片。


3.如权利要求1所述的掩膜板和其制备方法及使用该掩膜板制备光伏组件的方法，其特征在于，金属纤维层的制备材料为铌钨合金、钨碳钴合金、钨镍铁、钨镍铜或钨镍铜铁合金中任意一种，陶瓷层的制备材料为SiO2、SiC和SiNx中任意一种。


4.一种如权利要求1至3中任意一项所述的掩膜板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：采用激光加工方式对框架内设置的金属纤维板进行切割加工，在框架的掩膜工作区域内加工出多条金属纤维线，掩膜工作区域被多条金属纤维线切隔成多个镀膜工作区，再在金属纤维线的下表面制备陶瓷层，即得到含有金属纤维和陶瓷复合层的掩膜线。


5.一种光伏组件的制备方法，光伏组件的内部结构从下往上依次包括基底、导电层、第一载流子层、吸光层、第二载流子层和背电极层，其特征在于，在光伏组件的制备过程中使用了如权利要求1至3中任意一项所述的掩膜板，其制备方法包括如下步骤：
步骤一、在基底上覆盖第一掩膜板，然后一起送入溅射腔室中，采用溅射法在基底上制备导电层，制备完成后取下第一掩膜板；
步骤二、在导电层上覆盖第二掩膜板，依次一起送入蒸镀室中采用蒸镀法依次制备第一载流子层、吸光层、第二载流子层，制备完毕后取下第二掩膜板；
步骤三、在第二载流子层上覆盖第三掩膜板，一起送入蒸镀室中采用蒸镀法制备背电极层，制备完毕后取下第三掩膜板即可；
其中，在第一掩膜板上设置n条相互平行的掩膜线，n条掩膜线将掩膜工作区域分隔成n个镀膜工作区，在第二掩膜板上设置2n条相互平行的掩膜线，对应地，在靠近每条第一掩膜板的掩膜线的一侧边分别同时设置两条第二掩膜板的掩膜线，在第三掩膜板上设置n条相互平行的掩膜线，第三掩膜板的掩膜线所在位置与第二掩膜板的离第一掩膜板最远的掩膜线的重合，相当于，在第二掩膜板上同时预留有第三掩膜板的掩膜线的位置。


6.如权利要求5所述的光伏组件的制备方法，其特征在于，导电层的厚度为300nm~1um，第一载流子层的厚度为10nm~500nm，吸光层的厚度为200nm~500nm，第二载流子层的厚度为10nm~500nm，背电极层的厚度为80nm~200nm。


7.如权利要求5所述的光伏组件的制备方法，其特征在于，导电层的制备材料包括氧化锌、氧化铟、氧化锡、掺铝氧化锌、掺铟氧化锌以及氧化铟锡中任意一种；吸光层为具有ABX3型结构的钙钛矿卤化物晶体，其中，A为甲胺基、甲脒基、铯中任意一种一价阳离子，B为二价的铅离子或亚锡离子，X为卤素Cl、Br、I中任意一种；背电极层的制备材料包括铂、金、铜、银、铝、铑、铟、钛、铁、镍、锡、锌的金属中的任意一种。


8.如权利要求5所述的光伏组件的制备方法，其特征在于，当光伏组件为正型结构时，第一载流子层的制备材料包括酰亚胺化合物、醌类化合物、富勒烯及其衍生物、镉、锌、铟、铅、钼、钨、锑、铋、铜、汞、钛、银、锰、铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：杭州纤纳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33