一种提高透光太阳能电池组件功率的划刻方法技术

本发明专利技术涉及一种提高透光太阳能电池组件功率的划刻方法，属于太阳能电池应用技术领域。在透光太阳能电池组件的透光性能不变的情况下，通过优化透光划刻方式来达到提高组件功率的目的，技术方案是在原有透光划刻工艺的基础上，通过改变划刻透光凹槽（9）的宽度来调整单位面积上划刻透光凹槽的数量，在保证透光性能不变的基础上降低划刻透光凹槽的数量，来降低划刻过程中对膜层边缘的损伤所导致的漏电，从而可以使组件透光率不变，而发电功率得到大幅度提高。本发明专利技术通过对漏电来源进行分析，以降低漏电的几率为目的，优化了划刻的方式，在设备调整上变化不大，因此具有可操控性好，变化方式灵活的特点，是实现高透过率高功率产品的有效方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于太阳能电池应用

技术介绍
目前，光伏建筑一体化(BIPV)建筑是最先进、最有潜力的高科技绿色节能建筑，也是目前世界上大规模利用光伏技术的重要方向。BIPV是指将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的维护结构外表面来提供电力。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。可以应用于BIPV建筑的太阳电池组件种类包括单晶硅、多晶硅以及硅基系列薄膜电池、碲化镉系列薄膜电池、铜铟镓锡系列薄膜电池等，其中后者几类薄膜电池以其独特的美观性能(透射光为自然光，可以实现均勻透光)、稳定可靠的发电性能、经济低廉的成本和设计选型的多样性，能够比较完美的实现光伏建筑一体化。薄膜透光组件代替当前建筑中普遍使用的玻璃幕墙，要求组件必须具有透过一定自然光的能力，
技术介绍
通常使用的工艺是采用激光划刻的方法，一般的工艺流程为当电池的背电极沉积完后，利用波长为532nm的高能密度的激光束，把组件中的背电极和光电转换层刻蚀掉，露出前透明导电薄膜，这样自然光就可以透过组件。通过控制激光头的运动，在电池上可以制作出具有规则的沟槽状结构的透光结构，组件的透光率可以通过改变划刻沟槽状结构的密度来调整。但是在划刻过程中，划刻边缘存在的缺陷将引入漏电点， 并且随着划刻条数的增加漏电几率增加。一般通过激光划刻将组件切割成小电池并使组件串联起来的工艺，仅需划刻60-200条划线。而在进行透光处理工艺过程中，以面积为 1. 1X1. 3m2、透光率30%的电池组件为例，假如激光光斑直径范围通常为150μπι，为了实现 30%的透过率，需要划刻观60道沟槽，导致沟槽边缘引入的缺陷数量增多，影响电池电学特性，尤其对于透光率要求更高的产品，划刻的直线槽条数越多，出现划刻缺陷的几率就越大，从而降低组件性能，严重影响组件的输出功率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，通过改变划刻方式，降低单位面积上的划刻凹槽数量，从而降低凹槽与膜层相接触的边缘数量，由此降低了划刻所导致的薄膜边缘损伤所引起的漏电几率，从而使透光组件的功率损失得到了有效控制，解决
技术介绍
存在的上述问题。本专利技术的技术方案为，包含如下工艺步骤 (1)按照太阳能薄膜组件的制备工艺，完成顺序沉积在绝缘基板上的第一透明导电电极层、光电转换层、第二透明导电电极层的制备，然后通过划刻的方式对电池进行分割，并将分割后的子电池串联起来；(2)沿着垂直于子电池的方向或平行于子电池的方向采用划刻的方式对部分薄膜层进行移除，膜层被移除的部分露出前电极层或前玻璃，此位置光可以直接透过电池，实现透光的功能，而未进行划刻的地方，膜层可以实现发电的功能；其特别之处是划刻过程中通过改变划刻透光凹槽的宽度来调整单位面积上划刻透光凹槽的数量，在保证透光性能不变的基础上降低划刻透光凹槽的数量，来降低划刻过程中对膜层边缘的损伤所导致的漏电。所说的薄膜电池为硅基系列薄膜电池、碲化镉系列薄膜电池、铜铟镓锡系列薄膜电池或有机化合物材料薄膜电池等。所说的改变划刻透光凹槽宽度的方法，包括(1)在采用激光划刻方式的情况下， 可以通过调整光路系统改变激光终端能量区域的大小，增加光斑的面积，使划刻透光凹槽的宽度增加。(2)在采用激光划刻方式的情况下，可以采取多条划刻线部分叠加的方式，将划刻透光凹槽的宽度加宽。通过划刻的方式对电池进行分割，并将分割后的子电池串联起来，该工艺共包括三次激光划刻过程，分别包括第一次划刻槽、第二次划刻槽及第三次划刻槽，第一次划刻槽、第二次划刻槽及第三次划刻槽相互接近并平行分布；第一次划刻槽用于将薄膜电池组件的第一透明导电电极层进行分割以便形成多个子电池，也称为光电转换单元；第二次划刻槽将光电转换层分割，使每一个光电转换单元的第二透明导电电极层与相邻的光电转换单元的第一透明导电电极层相连接；第三次划刻槽用于将相邻光电转换单元的第二透明导电电极层隔开。透光划刻如果沿着垂直于子电池的方向，划刻透光凹槽可以是连通的条状、或断续的点线、孔状以及特殊图案；透光划刻若沿着平行于子电池的方向，且透光划刻透光凹槽与第三次划刻槽无叠加，则划刻透光凹槽为非连通的点线、孔状及特殊图案；透光处理划刻若沿着子电池的方向，且透光划刻透光凹槽与第三次划刻槽相叠加，划刻透光凹槽可以是连通的条状、或断续的点线、孔状以及特殊图案。本专利技术的积极效果是本专利技术利用优化划刻方式能够制备出较高功率的透光薄膜太阳能电池，该工艺由于未对划刻设备进行改动，只是在漏电产生原因方面加以分析，根据漏电来源改变划刻方式降低漏电的几率，因此具有可操控性好，变化方式灵活，效果显著的优点。本专利技术在保证组件透光性能的同时，提高组件的功率能够降低单位发电量成本，使薄膜透光组件能够在建筑应用上具有更多优势。附图说明图1为采用本专利技术划刻方式所制备的透光组件的立体其中绝缘基板1、第一透明导电电极层2、光电转换层3、第二透明导电电极层4、子电池5、第一次划刻槽6、第二次划刻槽7、第三次划刻槽8、(本专利技术方法划刻的)透光凹槽9。图2为本专利技术所制备的透光组件俯视图及一个透光凹槽放大其中11为透光处理第一条划刻线，12为第二条划刻线，13为第三条划刻线，14为第四条划刻线，15为相邻两条划刻线之间的叠加区域，16为两个完整透光凹槽之间的间距。图3为采用多点接触式开路电压测试方法对普通划刻方法制备的组件所进行测试的效果其中21、22、23通过颜色的差异表现出与周围的测量电压存在明显区别，表征出了电池上存在的缺陷，并且显示出图像中存在大量类似于21、22、23的缺陷位置。图4为本专利技术划刻方式对组件进行划刻后，采用多点接触式开路电压测试方法对电池进行测试的效果图5为本专利技术划刻方式对组件进行划刻后，采用不同的线宽，随划刻线宽的增加功率逐渐增加的对比其中31为传统工艺划刻方式所制备组件的功率测试结果；32为采用本专利技术划刻方法，划刻凹槽为Χ+50 μ m的透光组件相对传统工艺组件的功率提高百分比；33为采用本专利技术划刻方法，划刻凹槽为Χ+100 μ m的透光组件相对传统工艺组件的功率提高百分比；34为采用本专利技术划刻方法，划刻凹槽为Χ+100 μ m的透光组件相对传统工艺组件的功率提高百分比。具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本专利技术做进一步说明。本专利技术与通常的薄膜太阳能电池组件生产线(硅基系列薄膜电池、碲化镉系列薄膜电池、铜铟镓锡系列薄膜电池、有机化合物材料系列薄膜电池等)兼容。本专利技术以硅基薄膜为例，其步骤包括1)首先在浮法玻璃(绝缘基板)上沉积透明导电薄膜(第一透明导电电极层ZnO或SnO2),或者直接使用商业化的FTO玻璃，然后利用等离子体化学气相沉积技术 (PECVD)在镀膜玻璃衬底上沉积薄膜硅p-i-n或者p-i-n/p-i-n叠层结构及三结硅基薄膜结构(光电转换层)，接着利用溅射或化学气相沉积技术制备背电极ZnO或SiO/Al或SiO/ Ag (第二透明导电电极层)，硅薄膜层起到将光转换成电的功能，前后电极收集光电转换产生的电荷。通过激光划刻的方式对电池进行分割与串联；2)进行透光划刻处理，首先可以调整光路系统改变激光终端能量区域的大小，增加光斑的面积，使划刻凹槽的宽度增加，如果线宽增加同时保证组件的透光率不变，则需要降低单位本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种提高透光太阳能电池组件功率的划刻方法，其包含如下工艺步骤：（１）按照太阳能薄膜组件的制备工艺，完成顺序沉积在绝缘基板上的第一透明导电电极层、光电转换层、第二透明导电电极层的制备，然后通过划刻的方式对电池进行分割，并将分割后的子电池串联起来；（２）沿着垂直于子电池的方向或平行于子电池的方向采用划刻的方式对部分薄膜层进行移除，膜层被移除的部分露出前电极层或前玻璃，此位置光可以直接透过电池，实现透光的功能，而未进行划刻的地方，膜层可以实现发电的功能；其特征是划刻过程中通过改变划刻透光凹槽的宽度来调整单位面积上划刻透光凹槽的数量，在保证透光性能不变的基础上降低划刻透光凹槽的数量，来降低划刻过程中对膜层边缘的损伤所导致的漏电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾海军，杜洁，孙瑞萍，王继存，王辉，麦耀华，
申请(专利权)人：保定天威集团有限公司，
类型：发明
国别省市：13