一种薄膜太阳能电池的制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种薄膜太阳能电池的制作工艺，其包括：1）在透明基板上沉积前电极材料层；2)形成光电转换层；3)形成背电极材料层：移除部分背电极材料层，单片电池内形成若干个电池分区，相邻两个电池分区之间为共用负极或共用正极，共用正极或负极为通过激光刻蚀移除部分背电极材料层形成的汇流条结构，共用正极或负极与电池引出正极或负极之间通过导通材料带连接。本发明专利技术将激光刻蚀技术与背电极材料层的导电特性结合，将单片电池近邻边端的背电极材料层作为电池内串联电池分区的并联连接介质，实现了单片电池内串联电池分区的并联连接，且具有低电池阻抗值并可降低电池开路电压，满足太阳能电池的输出功率及逆变器选型的适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型薄膜太阳能电池的制作工艺，尤其是一种可实现降低电池开路电压的薄膜太阳能电池结构，属于太阳能光电转换

技术介绍
光电转换装置的低成本 化、高效率化是太阳能行业发展的主要方向，而薄膜太阳能电池因使用较少原材料而备受关注，得到广泛的发展。目前，除以往的非晶硅薄膜电池外，非晶/微晶硅薄膜太阳能电池也已实用化。为了使单片电池模块具有较高的光电转换率，需要将单片电池模块内薄膜硅系光电转换单元串联连接输出电能，申请号为95104992. 5的中国专利技术专利公开了一种内联式集成型非晶硅太阳能电池，通过激光划刻方法将单元电池节内部的串联，这导致了单片电池具有较高的开路电压，很大程度上缩减了逆变器的选型空间，提高了单片薄膜太阳能电池安装使用的综合成本。为降低薄膜硅基薄膜太阳能电池的开路电压，将电池板分成多个区域，实现单片电池内电池节的并联输出，申请号为201010502031.9的中国专利技术专利“一种高功率低电压硅基薄膜太阳能电池及其制造方法”公开了一种将电池分区域，汇流并联连接的低电压电池。虽然实现了低电压，但在背电极上通过焊接导电带，将共用的阳极(阴极)并联连接，增加了电池后续层压工艺封装的难度，并且容易形成气泡残余，若实现三个以上的区域并联，则背电极上的导电带铺设更加复杂，不可避免地出现回路死区，提高了层压工艺中气泡形成的概率，影响组件的耐候性能，无法通过湿漏等电性能测试，造成不良品。为避免因并联出现的回路死区、回路交叉等，避免和减少导电带引发的后续层压工艺中的气泡残余，以增加硅基薄膜太阳能电池组件的耐候性，申请号为201110408648. 9的中国专利技术专利“一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池及其制备方法”公开了采用透明导电膜作为硅基薄膜太阳能电池前电极区域内单元电池节内部并联的介质，但前电极作为透明导电膜，其较高的方块电阻值制约着薄膜电池整体的输出功率。由此，降低单片薄膜太阳能电池的开路电压，制备具有低阻抗内并联的薄膜太阳能电池成为迫切需要解决的问题，其既能保证组件的输出功率又可提高逆变器的选型适应性，可有效降低单片薄膜太阳能电池安装使用的综合成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可降低开路电压、且为低阻抗并联的薄膜太阳能电池制作工艺。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是一种薄膜太阳能电池的制作工艺，其包括以下步骤 1)在透明基板上沉积前电极材料层 移除部分前电极材料层，形成数条沿第一 Y方向开口以及相交于第一 Y方向开口的数条沿第一 X方向的开口，将前电极材料层分割成多个带状电极材料层； 2)光电转换层的形成使其覆盖前电极材料层及沿第一X方向开ロ及第一Y方向开ロ； 然后移除部分光电转换层，形成数条平行于第一 Y方向开ロ的第二 Y方向开ロ； 3)背电极材料层的形成 使其覆盖光电转换层及第ニY方向开ロ； 移除部分背电极材料层，形成平行于第二 Y方向开ロ的第三Y方向开ロ及平行于第一X方向开ロ的第三X方向的开ロ，单片电池内形成若干个电池分区，每个电池分区具有若干个彼此串联的太阳能光电转换単元，相邻两个电池分区之间为共用负极或共用正极，并设有电池引出正极和电池引出负极； 其特征在于所述步骤3)中的共用正极、共用负极为通过激光刻蚀移除部分背电极材料层形成的汇流条结构，所述共用正极与电池引出正极、共用负极与电池引出负极之间分别通过第一导通材料带和第二导通材料带连接，从而将单片电池内若干个电池分区并联连 接； 所述第一导通材料带、第二导通材料带为通过激光刻蚀背电极材料层形成的条状结构。上述步骤3)中电池内共用正极与电池引出正极之间的第一导通材料帯，以及电池内共用负极与电池引出负极之间的第二导通材料带均为背电极材料层。上述背电极材料层的材质为透明导电氧化物与金属层复合的电极结构；其中透明导电氧化物的材质为掺硼氧化锌(ZnO:B)、ニ氧化锡(Sn02)、氧化铟锡(ΙΤ0)、氧化铟(In2O3)及掺铝氧化锌(ZnO:Al)的任意ー种或几种组合，所述金属为金、铝、银、铁及其他具有较高电导率的重金属及轻金属。所述背电极材料层(115)的制备方法为低压化学气相沉积(LPCVD)、溅射法、热蒸发法、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、电镀方法、分子束外延(MBE)法。作为另ー种方案，上述背电极材料层的材质还可单独采用透明导电氧化物，所述透明导电氧化物的材质为掺硼氧化锌(ZnO:B)、ニ氧化锡(SnO2)、氧化铟锡(ITO)、氧化铟(In2O3)、掺铝氧化锌(ZnO: Al)的任意一种或几种组合。优选的，形成上述第一、第二、第三Y方向的开ロ及第一、第二 X方向的开ロ的方法采用的是激光刻蚀技木；其中，第一 X方向及Y方向的开ロ采用的激光器光源包括红外激光器、紫外激光器；第二、第三Y方向的开ロ及第三X方向的开ロ米用的激光器光源包括红外激光器、绿光激光器。优选的，上述步骤I)中的前电极材料层为透明导电氧化物，其可采用下述材料的任意一种或多种组合掺硼氧化锌(2]10:8)、ニ氧化锡(31102)、氧化铟锡(11'0)、者氧化铟(In203)或者掺铝氧化锌(ZnO:Al)； 所述前电极材料层的制备方法为低压化学气相沉积(LPCVD)、溅射法、热蒸发法、分子束外延方法(MBE)、低压化学气相沉积(LPCVD)方法。。优选的，上述步骤2)中光电转换层为单层结构或堆叠结构。其材质为非晶硅薄膜或者其合金、微晶硅薄膜或者上述三种材质的堆叠结构、铜铟镓锡(CIGS)、碲化镉(CdTe)或其堆叠结构；其制备方法为等离子增强化学气相沉积(PECVD)、溅射法、分子束外延方法(MBE)、热蒸发法、低压化学气相沉积(LPCVD)方法。上述单片薄膜太阳能电池内包括至少两个并联的电池分区。本专利技术具有彼此串联的太阳能光电转换单元形成的电池分区，并利用背电极材料层将这些电池分区进行并联连接，实现一种新型的薄膜太阳能电池结构。新型薄膜太阳能电池包括前电极材料层、背电极材料层及光电转换层；其中，前电极材料层配置于透明基板上，且其采用激光技术刻蚀成带状结构；背电极材料层配置于电极材料层上方，与电极材料层以平行位移方式配置；光电转换层位于电极材料层与背电极材料层之间，其由多个光电转换材料层构成。上述的新型薄膜太阳能电池前电极材料层为透明导电氧化物层，其构成材质例如是氧化锌及其掺杂复合物、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。光电转换层为单层结构或堆叠层结构，其构成材质例如是非晶硅及其合金、非晶/微晶硅叠层结构、砷化镓及其合金结构。背电极材料层可为透明导电氧化物、或者透明导电氧化物与金属层复合的电极结构，其中金属层具有两方面作用，一是作为背反射层，通过反射入射光提高电池吸收率；二是金属层具有较低的电阻值，作为背电极材料层可有效解决电池内并联导致的阻抗较高的问题。本专利技术在透明基板上依序沉积前电极材料层、光电转换层及背电极材料 层，并利用激光技术将单片薄膜太阳能电池分割成多个分区，且每个分区由彼此串联的太阳能光电转换单元构成，并利用背电极材料层作为电池汇流条及串联电池分区的并联连接介质，从而实现单片电池内数个串联电池分区的并联连接，降低电池开路电压的目的。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本专利技术将激光刻蚀技术与背电极材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜太阳能电池的制作工艺，其包括以下步骤：1）在透明基板（101）上沉积前电极材料层（102）：移除部分前电极材料层（102），形成数条沿第一Y方向开口以及相交于第一Y方向开口的数条沿第一X方向的开口，将前电极材料层（102）分割成多个带状电极材料层；2)光电转换层（113）的形成:使其覆盖前电极材料层（102）及沿第一X方向开口及第一Y方向开口；然后移除部分光电转换层（113），形成数条平行于第一Y方向开口的第二Y方向开口；3)背电极材料层（115）的形成：使其覆盖光电转换层（113）及第二Y方向开口；移除部分背电极材料层（115），形成平行于第二Y方向开口的第三Y方向开口及平行于第一X方向开口的第三X方向的开口，单片电池内形成若干个电池分区，每个电池分区具有若干个彼此串联的太阳能光电转换单元，相邻两个电池分区之间为共用负极（135）或共用正极（132），并设有电池引出正极（133）和电池引出负极（136）；其特征在于：所述步骤3）中的共用正极（132）、共用负极（135）为通过激光刻蚀移除部分背电极材料层（115）形成的汇流条结构，所述共用正极（132）与电池引出正极（133）、共用负极（135）与电池引出负极（136）之间分别通过第一导通材料带（131）和第二导通材料带（134）连接，从而将单片电池内若干个电池分区并联连接；所述第一导通材料带（131）、第二导通材料带（134）为通过激光刻蚀背电极材料层（115）形成的条状结构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：兰立广，黄跃龙，马云祥，彭晓红，王颖，尹晶晶，高锦成，王志强，关峰，花磊，麦耀华，郗文勇，
申请(专利权)人：保定天威薄膜光伏有限公司，
类型：发明
国别省市：