一种具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池，所述薄膜电池包括CIGS光吸收层和透明表面电极层，所述薄膜电池的CIGS光吸收层在丝印导电栅线的位置刻蚀有线槽结构，所述透明表面电极层在与线槽结构对应的位置处设有向下凸的线状凹槽，向下凸的线状凹槽嵌入CIGS光吸收层的线槽结构中，导电栅线的下端部嵌入线状凹槽中，导电栅线的上端部向上延伸至线状凹槽外；线状凹槽与线槽结构之间还设有缓冲层。本实用新型专利技术薄膜电池通过增大栅线电极与透明表面电极层的接触面积，从而实现电池上表面栅线电极尺寸很小的情况下仍具有低的电阻和良好的导电性能。低的电阻和良好的导电性能。低的电阻和良好的导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池


[0001]本技术涉及一种具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池。

技术介绍

[0002]太阳能电池能够将光转换成电能，每个独立的电池单元串联成整体对外输出电能。评价一款电池性能好坏最直接的指标就是光电转换效率的高低，影响光伏电池光电转换效率高低的因素有许多，例如不同种类光伏材料自身的差异、制备工艺、有效受光面积以及电池自身功率损耗等。而增加电池有效受光面积或减少电池自身功率损耗被认为是比较容易实现电池光电转换效率提升的方法。目前绝大部分光伏电池都是采用顶层印刷电极的方法制备电池输出电极，顶层电极起到收集电荷，将电池转换的电能传导出去的作用，其自身电阻越低，消耗的电池功率就越小，因此要求电极栅线越粗越宽越好，但又因为电极栅线位于电池顶层，越宽的栅线会遮挡越多的光线，影响电池有效受光面积，反过来就要求电极栅线越细越好。针对这个问题，现有技术采用调整栅线高宽比(即栅线变窄但高度增加)或采用无主栅穿孔式背接触电池(多见于晶硅电池)或采用超密无主栅结构来解决栅线电阻与遮光面积相互制约的关系。背接触电池舍去主栅，虽然大幅度降低了遮光面积，但由于电池被激光开孔隧穿，增大了隐裂风险；调整栅线高宽比，即在现有印刷图案上增加高宽比，使栅线变窄但高度增加，由于标准电池效率检测时光源都是正对电池，遮光主要受栅线宽度影响而与高度无关，但实际光伏产品安装在户外应用时，太阳光从早到晚角度一直变化着，此时栅线高度也会影响到光线，尤其增高后的主栅再加上焊带厚度，将会遮挡更多的斜射光线。
技术内容
[0003]技术目的：本技术针对现有技术在解决栅线电极电阻与电池遮光面积之间相互制约问题时存在的具有隐裂风险或对斜光光照仍有遮光的问题，提供一种具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池，该薄膜电池通过增大栅线电极与透明表面电极层的接触面积，实现了电池上表面栅线电极尺寸很小的情况下仍具有低的电阻和良好的导电性能。
[0004]技术方案：本技术所述的具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池，所述薄膜电池包括CIGS光吸收层和透明表面电极层，所述薄膜电池的CIGS光吸收层在丝印导电栅线的位置刻蚀有线槽结构，所述透明表面电极层在与线槽结构对应的位置处设有向下凸的线状凹槽，向下凸的线状凹槽嵌入CIGS光吸收层的线槽结构中，导电栅线的下端部嵌入线状凹槽中，导电栅线的上端部向上延伸至线状凹槽外；线状凹槽与线槽结构之间还设有缓冲层。
[0005]其中，所述薄膜电池沿纵向由下至上依次包括基板、背电极层、反射层、CIGS光吸收层、缓冲层以及透明表面电极层；所述透明表面电极层依次包括透明表面电极高阻抗层和透明表面电极低阻抗层，所述导电栅线包括位于线状凹槽内的下端部和伸出线状凹槽的上端部，所述导电栅线上端部与低阻抗层连接，导电栅线下端部与高阻抗层连接。
[0006]其中，导电栅线上端部的横截面呈半圆形或矩形，所述导电栅线下端部的横截面呈矩形。
[0007]其中，所述导电栅线上端部为银栅线；所述导电栅线下端部为银栅线或为掺杂有钠的银栅线，当为掺杂有钠的银栅线时，钠掺杂在银栅线的下端。
[0008]其中，所述导电栅线丝印在电池上，形成栅线电极；栅线电极为含至少一个主栅线的栅线电极或栅线电极为无主栅栅线电极。
[0009]其中，栅线电极中的细栅线对应的线状凹槽的内径为49～79um，深度为1.75～2.25um；栅线电极中的主栅线对应的线状凹槽的内径为999～1499um，深度为1.75～2.25um。
[0010]其中，所述CIGS光吸收层上表面还刻蚀有多个凹齿结构，多个凹齿结构呈矩阵式排布，呈矩阵式排布的多个凹齿结构介于相邻的线槽结构之间；高阻抗层具有多个与凹齿结构相对应的凸起结构，凸起结构顶部开口且向下凸起，高阻抗层的凸起结构嵌入CIGS光吸收层上表面的凹齿结构中，低阻抗层的下表面形成有多个与凸起结构相对应的凸起块，凸起块嵌入顶部开口的凸起结构中，低阻抗层上表面呈连续平整结构。
[0011]其中，凹齿结构的横截面为矩形或锥型。
[0012]其中，在距离电池外边缘0.1～1mm处设置隔离带，隔离带和与其对应的电池边缘相互平行，隔离带在电池外围围合成环型；隔离带的宽度为0.02～0.05mm，隔离带的深度为从电池上表面直达基板上表面。
[0013]其中，所述隔离带内填充有绝缘胶。
[0014]有益效果：本技术薄膜电池将栅线电极嵌入透明表面电极层及电池(CIGS吸收层)内部，有效增大了栅线电极与透明表面电极层的接触面积，更利于栅线电极从透明电极层深处收集电子，通过这样的方式降低了电池内部电阻，即降低了电池功率的损耗，从而提升了电池输出功率，提升光电转换效率；另外，基于嵌入电池内部后栅线电极的导电性能增强，因此栅线电极主栅线和细栅线的尺寸在变得更小的情况下也不会造成电阻增加，并且电池表面栅线厚度也可以降低，从而能够有效降低电池表面栅线对垂直光照和斜射光照的遮光影响，进而提高电池的有效受光面积；因此采用嵌入式栅线电极制作的无主栅电池或多主栅电池，均能在显著增加受光面积的同时保障电极的导电性能，从而增大电池的光电转换效率；最后，本技术的栅线电极结构能够增强电池的散热性能，由于银栅线自身具有良好的导电导热性能，嵌入电池膜层内部的栅线电极能将电池工作时产生的热量从内部快速传导至电池表面散发出去，从而能有效降低电池温度，保障电池发电性能的稳定。
附图说明
[0015]图1为本技术实施例1薄膜电池的结构示意图；
[0016]图2为图1 a
‑
a剖视图；
[0017]图3为图2 b
‑
b剖视图；
[0018]图4为本技术实施例2薄膜电池的结构示意图；
[0019]图5为图4 c
‑
c剖视图；
[0020]图6为图5 d
‑
d剖视图；
[0021]图7为本技术实施例3薄膜电池的结构示意图；
[0022]图8为图7 e
‑
e剖视图；
[0023]图9为图8 f
‑
f剖视图；
[0024]图10为嵌入式栅线电极上对光照的遮光情况；
[0025]图11为常规栅线与本技术栅线电极对斜射光照的遮光情况对比；
[0026]图12为光在陷光结构中多次反射后进入光吸收层的原理图；
[0027]图13为陷光结构有效增大透明表面电极层与光吸收层之间PN结界面面积的原理图；
[0028]图14是本技术薄膜电池俯视图；
[0029]图15为图14G
‑
G剖视图；
[0030]图16是掺钠银栅线的钠扩散原理图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本技术技术方案作进一步说明。
[0032]实施例1
[0033]如图1～3所示，本技术具有嵌入式栅线电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池，其特征在于：所述薄膜电池包括CIGS光吸收层和透明表面电极层，所述薄膜电池的CIGS光吸收层在丝印导电栅线的位置刻蚀有线槽结构，所述透明表面电极层在与线槽结构对应的位置处设有向下凸的线状凹槽，向下凸的线状凹槽嵌入CIGS光吸收层的线槽结构中，线状凹槽与线槽结构之间还设有缓冲层；导电栅线的下端部嵌入线状凹槽中，导电栅线的上端部向上延伸至线状凹槽外。2.根据权利要求1所述的具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池，其特征在于：所述薄膜电池沿纵向由下至上依次包括基板、背电极层、反射层、CIGS光吸收层、缓冲层以及透明表面电极层；所述透明表面电极层依次包括透明表面电极高阻抗层和透明表面电极低阻抗层，所述导电栅线包括位于线状凹槽内的下端部和伸出线状凹槽的上端部，所述导电栅线上端部与低阻抗层连接，导电栅线下端部与高阻抗层连接。3.根据权利要求2所述的具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池，其特征在于：所述导电栅线上端部的横截面呈半圆形或矩形，所述导电栅线下端部的横截面呈矩形。4.根据权利要求3所述的具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池，其特征在于：所述导电栅线上端部为银栅线；所述导电栅线下端部为银栅线或为掺杂有钠的银栅线，当为掺杂有钠的银栅线时，钠掺杂在银栅线的下端。5.根据权利要求1所述的具有嵌入式栅线电极的柔性CIGS薄膜电池，其特征在于：所述导电栅线丝印在电池上，形成栅线电极；栅线电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：张准，邹勇，
申请(专利权)人：圣晖莱南京能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：