CN102856425A

CN102856425A - 柔性硅基薄膜太阳电池集成组件的制备方法

Info

Publication number: CN102856425A
Application number: CN2011101823197A
Authority: CN
Inventors: 陈亮; 马宁华; 叶晓军; 刘成; 张梦炎
Original assignee: Shanghai Institute of Space Power Sources
Current assignee: Shanghai Institute of Space Power Sources
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明公开了一种柔性硅基薄膜太阳电池集成组件的制备方法，先通过真空方法制备复合背反射下电极、硅基薄膜层与透明导电层，然后采用激光划线与丝网印刷技术想结合，最终获得柔性硅基薄膜太阳电池集成组件。本发明方法中，激光划线与丝网印刷在真空镀膜工艺之后，避开了非真空工艺对真空工艺的污染；激光划线直接刻到衬底，难度低，易于实现；采用相对简单的丝网印刷工艺来制备栅线，并实现互联。本发明可大大降低柔性硅基薄膜太阳电池集成组件的制备难度，成本低，易于实现产业化。

Description

柔性硅基薄膜太阳电池集成组件的制备方法

技术领域

本发明涉及属于新型能源中薄膜太阳电池的技术领域，具体涉及一种柔性薄膜太阳电池集成组件的制备方法。

背景技术

能源是一个国家能得以发展的动力。在化石能源日益趋于枯竭的时代，新型可替代能源的研究，将是能使国民经济持续发展的保障和显示国力的标志。本发明涉及一种柔性薄膜太阳电池集成组件制备技术，可以提高太阳电池的光电转化效率和成品率，降低成本，属于新能源中薄膜太阳电池的技术领域。

目前，玻璃衬底硅基薄膜太阳电池集成内联技术，比较成熟，并广泛应用于工业生产中。由于柔性聚酰亚胺透光性不好，及NIP结构的特点，柔性聚酰亚胺衬底硅基薄膜太阳电池集成内联需要解决更多问题，尚在研究摸索阶段。

文献(F.Liu，J.Owens，G.Pietka，K.Beermink，A.Banerjee，J.Yang，and S.Guha，“Advances in flexible and ultra lightweight monolithically integrated a-Si：Hbased triple-junction PV modules made using roll-to roll deposition”，Proceedingsof Thirty-four IEEE PVSC，2009)报道了一种采用激光划线与金属丝邦定技术来实现子电池的集成互联，可以获得高电压、低电流的输出特性。但是，金属丝邦定技术目前被少数国外大公司所垄断，其线材昂贵，其布线热压工艺非常特殊，实现这种工艺的设备也十分昂贵，且具有严格的商业技术保密性。

发明人提出一种采用采用激光划线与丝网印刷技术来实现柔性薄膜太阳电池的集成互联，采用传统的丝网印刷技术替代金属丝邦定技术，并做了一定的改进，更易于实现柔性薄膜太阳电池集成组件的制备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性薄膜太阳电池集成组件的制备方法，本发明采用激光划线技术与丝网印刷技术来实现子电池的集成互联，获得了高电压、低电流的输出特性。

本发明为解决其技术问题而采用的的技术方案：一种柔性薄膜太阳电池集成组件的制备方法，包括如下步骤：

1)在清洗过的绝缘柔性衬底卷上(如聚酰亚胺)，依次卷对卷真空制备背反射电极(如Ag/ZnO)、吸收层(如nip型非晶硅或叠层结构)、透明导电膜(如ITO)。真空腔室采用盖板、挡板或其他技术，使得吸收层的宽度小于背反射电极，透明导电膜的宽度小于吸收层；

2)剪裁，将真空制备的电池卷剪裁成合适的尺寸；

3)激光划线，激光按照折线型一直刻蚀到电池底部，将整个大电池分成许多小电池。激光器采用Nd:YVO₄全固态二极管泵浦激光器，激光波长1064nm，脉冲宽度15～25ns；

4)丝网印刷绝缘浆料，将绝缘浆料印入激光划线的刻槽内；

5)丝网印刷导电浆料，将设计好的导电线条印在电池上，相邻的电池通过导电线条实现串联；

6)贴附引线并封装，制得柔性薄膜太阳电池集成组件。

本发明方法中，柔性薄膜太阳电池集成组件的制备顺序为真空依次生长背反射电极、吸收层、透明电极；激光刻蚀背反射电极、吸收层、透明电极，一直刻到衬底，刻线为折线；丝网印刷绝缘浆料于刻槽处，并固化绝缘浆料，绝缘线条同样为折线；丝网印刷一些导电线条，使得相邻电池的背反射电极与透明电极连接，并固化导电浆料，形成互联。

本发明方法中，激光刻蚀同时将反射电极、吸收层、透明电极一次性刻蚀到底，非选择性激光刻蚀容易实现；绝缘线条完全覆盖并填充折形刻槽区，保护了刻槽区域，同时阻挡了后面的导电线条不与该区域短路；线条连接相邻两个子电池的背放射电极与透明电极，形成互联。

采用本发明制备的柔性薄膜太阳电池集成组件，可以提高电池组件的开压，简化组件拼接的复杂性，组件的可靠性也会有很大的提高。具体优点有：(1)电池制备可采用卷对卷制备；(2)激光划线直接刻到衬底。柔性薄膜电池通常采用substrate与nip结构，这给柔性薄膜太阳电池选择性刻蚀带来了很大的挑战。激光划线直接刻到衬底，这大大降低了柔性薄膜电池激光划线的难度。(3)避开了金属丝栅线技术，采用了成熟的丝网印刷技术。(4)巧妙的采用丝网印刷绝缘线条来防止导电线条与激光刻槽处的短路，同时保护了激光刻槽区域。

附图说明

图1为卷对卷真空制备柔性薄膜太阳电池俯视图。

图2为激光切割柔性薄膜太阳电池的示意图。

图3为丝网印刷绝缘浆料填充刻槽区的结构示意图。

图4为固化后的柔性薄膜电池集成组件的俯视图。

图5为柔性非晶硅薄膜太阳电池集成组件的I-V特性图(含4个子电池，单结，每个子电池面积6cm²)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

1、将一卷柔性聚酰亚胺(厚度125um)依次经过真空腔室，磁控溅射生长Ag/ZnO背反射层，Ag厚300nm，ZnO厚500nm；非晶硅nip结构，n层30nm，i层300nm，p层15nm、ITO透明导电膜，ITO厚80nm。真空腔室采用盖板、挡板或其他技术，使得吸收层非晶硅的宽度小于背反射电极Ag/ZnO，透明导电膜ITO的宽度小于吸收层非晶硅。

2、将生长好的电池卷裁剪成合适的尺寸，裁剪好的电池片如图1，衬底在最底下，图中不可见；

3、激光切割柔性薄膜太阳电池，激光按照折线型将电池分割成许多小电池，见图2，虚线为激光切割槽；

4、丝网印刷绝缘浆料，在激光划线区覆盖绝缘浆料，如图3所示，该浆料通常为低温固化浆料，如固化条件150℃×30min；

5、丝网印刷导电浆料。导电线既作为透明导电膜上的栅线，也作为相邻子电池的互连线，如图4所示。该浆料通常为低温固化浆料，如固化条件150℃×30min。

6、在两侧的子电池上引出连接线，并涂覆一层保护膜，如EVA等，制得柔性薄膜太阳电池集成组件。

本实施例制得的柔性薄膜太阳电池集成组件I-V特性如图5所示。

Claims

1.一种柔性硅基薄膜太阳电池集成组件的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

1)在清洗过的绝缘柔性衬底卷上，依次卷对卷真空制备背反射电极、吸收层和透明导电膜；真空腔室采用盖板或挡板，使得吸收层的宽度小于背反射电极，透明导电膜的宽度小于吸收层；

2)剪裁：将真空制备的电池卷剪裁成合适的尺寸；

3)激光划线：激光按照折线型一直刻蚀到电池底部，将整个剪裁好的大电池分成许多小电池；

4)丝网印刷绝缘浆料：将绝缘浆料印入激光划线的刻槽内；

5)丝网印刷导电浆料：将导电线条印在电池上，相邻的电池通过导电线条实现串联；

6)贴附引线并封装。

2.根据权利要求1所述的一种柔性硅基薄膜太阳电池集成组件的制备方法，其特征是，步骤1)中，绝缘柔性衬底卷为聚酰亚胺，背反射电极为Ag/ZnO，吸收层为nip型非晶硅或叠层结构，透明导电膜为ITO。

3.根据权利要求1或2所述的一种柔性硅基薄膜太阳电池集成组件的制备方法，其特征是，步骤3)中，激光器采用Nd:YVO₄全固态二极管泵浦激光器，激光波长1064nm，脉冲宽度15～25ns。