异形硅薄膜太阳能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种异形的硅薄膜太阳能电池，广泛应用于各种类型电子产品之中，形态各异。非晶硅太阳能电池及其组件在电子产品中作为电源或传感器在透明导电膜基板上用激光刻除在前电极层７图形区域内相应位置的硅薄膜层８，标刻出前电极层７引出图形，背电极层９，在背漆层５上有电极引出点２；在电池工作面内任何位置可打圆孔或方孔，也可做成各种形状的透明视窗６本发明专利技术创造的硅薄膜太阳能电池产品多样化，有利于硅薄膜太阳能电池的推广和应用。

【技术实现步骤摘要】
所属领域本专利技术公开了一种异形的硅薄膜太阳能电池，广泛应用于各种类型电子产品之中，形态各异。尤其非晶硅太阳能电池及其组件作为电源或传感器。
技术介绍
众所周知，薄膜太阳能电池或称薄膜电池，用低温沉积技术在导电玻璃或柔性导电材料为基板上，材料和器件可以同时形成的大规模集成化生产。对于太阳能电池来说，薄膜电池是第二代太阳能电池，由于原材料来源丰富，无污染，能耗低，生产成本低，是绿色环保产品。目前，薄膜电池主要采用非晶硅材料，而非晶硅原子排列杂乱无章、不规则、原子之间的距离间隙不等，导致材料的晶格缺陷，使电子空穴移动速度慢，光生载流子被扑获，导电率低，太阳能电池转换效率低，稳定性有待改善。在文献(SOLAR CELLS Chenming andRicheard M.White)公开了AM1日照下，最大理论转换效率与太阳能电池材料禁带宽度的关系，禁带宽度/eV曲线；各种半导体光吸收能量与光子能量关系及与有关的光吸收hv/eV曲线。目前开发的薄膜太阳能电池并能规模生产，为了提高转换率和稳定性还有各个PN节的叠层电池包括同质结的或异质结的。根据市场需要除以玻璃为基底还有柔性材料为基底的薄膜电池。而以薄膜微晶硅材料为代表的非晶硅/微晶硅叠层电池，稳定性强，光谱吸收范围宽，转化效率提高。一方面，薄膜太阳能电池生产还存在不足之处，如前电极图形制作采用化学蚀刻工艺，化学蚀刻后的残留物对衬底会造成污染，使前电极透明导电膜图形的精确度降低。刻蚀非晶硅膜，仍采用传统激光刻划工艺，只能刻划直线和简单的字符，薄膜太阳能电池外形单一，限制了薄膜太阳能电池的适用范围。另一方面薄膜太阳电池技术的不断进步，产品的性价比合理，尤其目前晶体硅太阳能电池原材料涨价，原材料紧缺出现了“瓶颈”，把薄膜电池，尤其廉价材料非晶硅太阳能电池，市场需求殷切。用途越来越多，中国专利CN2591590“集成式光辐照强度指示器”公开的是用同一基片上集成光电传感器和电源两个独立薄膜太阳能电池，其中一块薄膜电池作电源，另一块作光电传感器。检测太阳光辐照辐射强度，累加辐照时间。主要技术突破，转换效率和稳定性提高，如CN03134829.7公开了一种低成本大规模生产非晶硅双结叠层太阳能电池。美国专利US 5865904“Flexible photoelectric conversionmodule and method for its manufacture”公开了柔性光电组件，包括薄膜非晶硅太阳能电池。非晶硅弱光性能比单晶硅好，在专利技术专利CN1665035A《非晶硅太阳能电池夹胶玻璃组件》中，比功率发电量这一物理量提出，是说薄膜非晶硅太阳能电池年比功率的发电量或日比功率的发电量大于单晶硅太阳能电池的比功率发电量，对于推广应用在建材市场潜力更大。专利技术创造内容正如以上所作说，现有硅薄膜太阳能电池(以下可以简称薄膜电池或电池)在加工制造技术方面还存在不足，产品外观形态过于简单，工艺不够先进。本专利技术的第一个目的是采用新技术，加工薄膜太阳能电池，可以使电池的外形和电池内有效工作面的图形，其形状复杂多样，可以是圆形、圆环、条形、扇形、正N边形及其它不规则形状。另一个目的是采用先进的工艺，加工异形的硅薄膜太阳能电池，电池面内任何位置可打圆孔或方孔，也可做成各种形状的透明视窗，为满足各类电子产品的需要，如手表、计速器、电子玩具等，需要非规则外形和具有独特内部结构的非晶硅薄膜太阳能电池这种元器件或硅薄膜太阳能电池器件。为了实现提出的任务，本专利技术所提出的技术解决方是异形硅薄膜太阳能电池由电池的外形、电池内的有效工作面及电池内的透明视窗6所构成，所说电池的外形、电池内的有效工作面及电池内的透明视6可以是圆形、弧形、正N边形及其它不规则形状，电池以透明导电膜基板1(透明导电玻璃)为衬底，依序层叠，由前电极层7、薄膜电池层8、背电极层9、和背漆层5构成，在背漆层5上有电极引出点2，在所说的电池内的有效工作面上至少有一个透明视窗6。所说的前电极层7是由多个不规则导电区域构成，薄膜电池层8对应于前电极层7，由多个弧形或异形导电区域构成，背电极层9是由对应于薄膜电池层8的多个异形导电区域构成。所说的硅薄膜太阳能电池的外形，是指电池的外部形状和尺寸，由高精度程控异形玻璃切割机或超声波玻璃切割机加工而成的异形的硅薄膜太阳能电池。所说的电池内的有效工作面，可以是圆形、弧形、正N边形及其它不规则形状构成，在采用高精度高速钻床或高精度超声波玻璃切割机在电池工作面内打孔，制作成形状各异的透明视窗6。所说的硅薄膜电池可以是非晶硅太阳能电池。为了制造一种异形硅薄膜太阳能电池，采用的工艺是前电极层7图形以导电玻璃ITO或SnO2为衬底，采用激光标刻把导电膜刻蚀成一定形状和尺寸的独立小块；激光刻划硅薄膜层8用激光刻除在前电极层7图形区域内相应位置的硅薄膜层8，标刻出前电极层7引出图形；透明视窗6在电池内部用激光标刻硅薄膜层8及涂层，制成非穿透性透明视窗区域；切割分粒采用高精度程控玻璃切割机，沿切割线4把薄膜电池切割成矩形小片；外形加工采用高精度程控异形玻璃切割机或超声波玻璃切割机，按电池形状和尺寸切割外部成异形电池；打孔在电池工作面内可打孔，制作成形状各异的穿透性透明视窗，采用高精度高速钻床制作直径小的圆孔(Φ＜3mm)；采用高精度超声波玻璃切割机制作直径较大的圆孔和其他形状的孔。本专利技术创造产生的积极效果，采用先进的激光标刻技术，高精度的刻划出复杂图形和内部结构的异形硅薄膜太阳能电池。在电池工作面内任何位置可打圆孔或方孔，也可做成各种形状的透明视窗。提高了前电极透明导电膜图形的精确度，减少了生产过程对环境的污染。同时，前电极材料拓宽为ITO、SnO2，提高了异形非晶硅薄膜太阳能电池的综合性能附图说明图1、是本专利技术背面外观图示意图。图2、由图1A-A剖面看到的本专利技术电池结构示意图。图3、是本专利技术前电极7平面示意图。图4、是本专利技术硅薄膜层8平面示意图。图5、是本专利技术背电极9平面示意图。图6、是本专利技术背漆层5的平面示意图。图7是本专利技术引出电极点2的平面示意图从图1-7示出了本专利技术硅薄膜太阳能电池结构，1透明导电膜基板或称基片、基底，2引出电极点即正负电极引出点，3字符，4切割线，5背漆层，6透明视窗，7前电极层，8薄膜电池层(非晶硅)，9背电极层。具体实施内容实例1生产外形为正八边形中间带有圆形透明视窗的环形太阳能电池(如图1、图2)步骤如下1、前电极层7图形制作以ITO或SnO2透明导电膜玻璃为衬底，采用激光标刻技术，把衬底上的连续导电膜刻蚀成要求形状和尺寸的独立小块，如图3中7所示的阴影部分，即前电极图形。设备采用大幅面红外光激光标刻系统，激光波长为1064nm，激光功率为30～100瓦，激光声光频率为3～25KHz，前电极相邻图形间绝缘隔离线宽度为0.1～0.4mm，绝缘电阻大于2MΩ；2、沉积非晶硅层8将已刻好前电极图形的衬底经超声清洗烘干后，装入镀非晶硅膜的专用夹具，推入预热烘箱预热，烘箱预热温度为200-240℃，达到工艺温度恒温1～2小时后，将夹具从预热烘箱内取出，推入非晶硅沉积系统反应真空室，采用等离子化学气相沉积(PECVD)的方法，在衬底上依次沉积P型非晶硅掺杂层、I本征非晶硅层和N型非晶硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异形硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的硅薄膜太阳能电池由电池的外形、电池内的有效工作面及电池内透明视窗（６）所构成，所说电池的外形、电池内的有效工作面及电池内的透明视窗（６）可以是圆形、弧形、正Ｎ边形及其它不规则形状。

【技术特征摘要】
1.一种异形硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的硅薄膜太阳能电池由电池的外形、电池内的有效工作面及电池内透明视窗(6)所构成，所说电池的外形、电池内的有效工作面及电池内的透明视窗(6)可以是圆形、弧形、正N边形及其它不规则形状。2.根据权利要求1所述一种异形硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的硅薄膜太阳能电池，是以透明导电膜基板(1)为衬底，依序层叠，由前电极层(7)、薄膜电池层(8)、背电极层(9)、和背漆层(5)构成，在背漆层(5)上有电极引出点(2)，在所说的电池内的有效工作面上至少有一个透明视窗(6)。3.根据权利要求2所述一种异形硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的前电极层(7)是由多个不规则的导电区域所构成，薄膜电池层(8)对应于前电极层(7)，由多个弧形或异形导电区域所构成，背电极层(9)是由对应于薄膜电池层(8)的多个异形导电区域所构成。4.根据权利要求3所述一种异形硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的前电极层(7)是由激光在透明导电膜基板(1)上连续刻蚀标出的异形独立的小块图形所构成，透明导电膜可以是ITO或SnO2，所采用的大幅面红外光激光标刻的激光波长为1064nm，激光功率为30～100瓦，激光声光频率为3～25KHz，前电极相邻图形间的绝缘隔离线宽度为0.1～0.4mm，绝缘电阻大于2MΩ。5.根据权利要3所述一种异形硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的由激光在非晶硅层(8)上刻划的非晶硅图形和前电极图形的隔离线边缘间距为0.1～0.3mm，激光波长为532nm，激光功率为15～30瓦，激光声光频率为1～15KHz。6.根据权利要求1所述的一种异形硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的硅薄膜太阳能电池的外形，是指电池的外部形状和尺寸，由高精度程控异形玻璃切割机或超声波玻璃切割机加工而成的异形的硅薄膜太阳能电池。7.根据权利要求1所述的一种异形硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的电池内的有效工作面，可以是圆形、弧形、正N边形及其它不规则形状构成，在采用高精度高速钻床或高精度超声波玻璃切割机在电池工作面内打孔，制作成形状各异的透明视窗(6)。8.根据权利要求1所述的一种异形硅薄膜太阳能电池，其特征在于所说的薄膜电池可以是非晶硅太阳能电池。9.一种异形硅薄膜太阳能电池的制作工艺，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毅，李全相，
申请(专利权)人：李毅，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]