CN212247178U - 一种掩膜板 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种掩膜板包括框架，在框架内设置掩膜工作区域，在掩膜工作区域内设置多条掩膜线，多条掩膜线将掩膜工作区域分隔成多个镀膜工作区，掩膜线的截面包括金属纤维层和陶瓷层，陶瓷层凸设在金属纤维层的底面；掩膜线的截面为矩形，其宽度为50微米~100微米，其中，金属纤维层的厚度为1微米~100微米，陶瓷层的厚度为1微米~1毫米。本实用新型通过在金属纤维层的上方沉积一层陶瓷层，增加了金属纤维层的厚度和刚性，本实用新型改进后的掩膜板可以与玻璃或功能层的基底紧密贴合，防止镀膜时有机小分子或金属原子钻进未紧密覆盖的区域而影响掩膜效果。

Description

一种掩膜板
技术领域
本实用新型光伏组件制备技术领域，特别涉及一种掩膜板。
背景技术
通常制备单个钙钛矿太阳电池不需要使用切割方法，但是为了满足不同的光伏组件输出功率、额定工作电压、电流的要求，我们就需要制备钙钛矿光伏组件，将多个单个的钙钛矿太阳电池组合在一起，并通过使用不同的切割方法，例如激光切割、机械切割等，将N个子单元以串联或并联的方式连接为一个整体。
激光切割是一种高效的分割和组装光伏组件的方法，但由于光伏组件中各功能层对于激光的吸收系数不同，因此难以使用相同的工艺参数对各个功能层同时进行切割清除。当切割参数选择不当时，会致使光伏组件的某些功能层未被清除干净，使切割后的钙钛矿组件部分短路。例如，使用激光切割P3时，由于载流子传输层与顶部的背电极对同一参数下的激光有不同的吸收，因此当底部的载流子传输层被激光清除后，顶部的导电背电极并未被完全清除，会在封装后受到背板的挤压，与底部导电基底接触，形成短路现象。因此，激光切割的方法需要对激光参数进行严格的调控才能找到满足清除各功能层的参数，在很多情况下，对于激光器的精准度也有很高的要求。同时，购买激光器也十分的昂贵，对于组件中多道切割步骤，一台激光器也很难满足多种工艺需求。
使用机械切割也可以将一个完整的光伏组件分割为多个子单元。与激光切割相比，对导电基底和顶部的有机层比较友好，不会发生像激光切割后会导致参数不合适，清除掉底部起电路连接作用的导电层，使电池发生断路的现象。但对于某些硬度较高的材料，机械切割难以清除。
以上两种制备方式各有其优点，但都不是理想的制备光伏组件的方法。对于需要量产商业化的光伏组件需要稳定的、可重复性好的切割加工工艺，因此，亟待开发一种成本低，可重复的工艺方法，克服上述切割方法的缺点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种掩膜板，使用镀膜板替代现有的激光切割划线P1、P2和P3的步骤，制备出的光伏组件具有稳定的可重复的效率。由于此方法可重复性高，避免了现有激光切割后组件出现的能量转化效率不稳定的问题，并且掩膜板可以与玻璃或功能层的基底紧密贴合，防止镀膜时有机小分子或金属原子钻进未紧密覆盖的区域而影响掩膜效果。
本实用新型是这样实现的，提供一种掩膜板，包括框架，在框架内设置掩膜工作区域，在掩膜工作区域内设置多条掩膜线，多条掩膜线将掩膜工作区域分隔成多个镀膜工作区，掩膜线的截面包括金属纤维层和陶瓷层，陶瓷层凸设在金属纤维层的底面；掩膜线的截面为矩形，其宽度为50微米~100微米，其中，金属纤维层的厚度为1微米~100微米，陶瓷层的厚度为1微米~1毫米。
将掩膜线设置为金属纤维层和陶瓷层复合线既增加了掩膜线的强度和刚性，也增加了其与待镀膜基底表面的接触，使得其与待镀膜基底表面需要遮挡的区域紧密贴合，防止镀膜时有机小分子或金属原子钻进未紧密覆盖的区域而影响掩膜效果。
进一步地，在框架上设置用于固定待镀膜基片的定位片。
进一步地，金属纤维层的制备材料为铌钨合金、钨碳钴合金、钨镍铁、钨镍铜或钨镍铜铁合金中任意一种，陶瓷层的制备材料为SiO2、SiC和SiNx中任意一种。
与现有技术相比，本实用新型的掩膜板，基于掩膜板的非常细的金属纤维厚度和宽度较低，不具备刚性，难以与光伏组件表面需要遮挡的区域紧密贴合，本实用新型通过在金属纤维层的上方沉积一层陶瓷层，增加了金属纤维层的厚度和刚性，本实用新型改进后的掩膜板可以与玻璃或功能层的基底紧密贴合，防止镀膜时有机小分子或金属原子钻进未紧密覆盖的区域而影响掩膜效果。
附图说明
图1为本实用新型的掩膜板一较佳实施例的立体示意图；
图2为图1剖面示意图；
图3为本实用新型的第一掩膜板、第二掩膜板和第三掩膜板的掩膜线相对位置对比示意图；
图4为本实用新型制备的光伏组件内部结构示意图；
图5为采用本实用新型的掩膜板制备的光伏组件剖面示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请同时参照图1以及图2所示，本实用新型掩膜板的较佳实施例，包括框架1，在框架1内设置掩膜工作区域。在掩膜工作区域内设置多条掩膜线2，多条掩膜线2将掩膜工作区域分隔成多个镀膜工作区3。掩膜线2的截面包括金属纤维层4和陶瓷层5，陶瓷层5凸设在金属纤维层4的底面。陶瓷层5与待镀膜基片的表面抵接，使得陶瓷层5与待镀膜基底表面需要遮挡的区域紧密贴合，防止镀膜时有机小分子或金属原子钻进未紧密覆盖的区域而影响掩膜效果。
掩膜线2的截面为矩形，其宽度为50微米~100微米，其中，金属纤维层4的厚度为1微米~100微米，陶瓷层5的厚度为1微米（um）~1毫米（mm）。
在框架1上设置用于固定待镀膜基片的定位片（图中未示出）。
金属纤维层的制备材料为铌钨合金、钨碳钴合金、钨镍铁、钨镍铜或钨镍铜铁合金中任意一种，陶瓷层5的制备材料为SiO2、SiC和SiNx中任意一种。
掩膜板的长、宽、高，以及掩膜线2的长度、宽度和厚度，根据所需制备光伏组件的大小来制备。掩膜线2的功能是分隔不同大小的光伏组件的子电池。在图2中，在掩膜板上设置八条掩膜线2，掩膜工作区域分隔成八个镀膜工作区3，制备后的光伏组件设置了八个子电池。
请同时参照图4、图5所示，本实用新型还公开一种光伏组件的制备方法，光伏组件的内部结构从下往上依次包括基底6、导电层7、第一载流子层8、吸光层9、第二载流子层10和背电极层11，在光伏组件的制备过程中使用了如前所述的掩膜板，其制备方法包括如下步骤：
步骤一、在基底6上覆盖第一掩膜板M1，然后一起送入溅射腔室中，采用溅射法在基底6上制备导电层7，制备完成后取下第一掩膜板M1。
步骤二、在导电层7上覆盖第二掩膜板M2，依次一起送入蒸镀室中采用蒸镀法依次制备第一载流子层8、吸光层9、第二载流子层10，制备完毕后取下第二掩膜板M2。
步骤三、在第二载流子层10上覆盖第三掩膜板M3，一起送入蒸镀室中采用蒸镀法制备背电极层11，制备完毕后取下第三掩膜板M3即可。
请同时参照图3、图5所示，其中，在第一掩膜板M1上设置n条相互平行的掩膜线2，n条掩膜线2将掩膜工作区域分隔成n个镀膜工作区3，每个镀膜工作区3对应为一个光伏组件的子电池，步骤一完成后，在导电层7上被分隔成n个导电薄膜区，相当于第一掩膜板M1在导电层7上得到第一刻划线P1。在第二掩膜板M2上设置2n条相互平行的掩膜线2，对应地，在靠近每条第一掩膜板M1的掩膜线的一侧边分别同时设置两条第二掩膜板M2的掩膜线2，在第三掩膜板M3上设置n条相互平行的掩膜线2，第三掩膜板M3的掩膜线2所在位置与第二掩膜板M2的离第一掩膜板最远的掩膜线2的重合，相当于，在第二掩膜板M2上同时预留有第三掩膜板M3的掩膜线2的位置，也相当于第二掩膜板M2在第二载流子层10上得到第二刻划线P2和第三刻划线P3。
其中，光伏组件包括钙钛矿光伏组件、染料敏化太阳能组件、碲化镉太阳能组件、有机太阳能组件和聚合物太阳能组件中任意一种。
其中，导电层7的厚度为300nm~1um，第一载流子层8的厚度为10nm~500nm，吸光层9的厚度为200nm~500nm，第二载流子层10的厚度为10nm~500nm，背电极层11的厚度为80nm~200nm。
其中，导电层7的制备材料包括氧化锌（ZnO）、氧化铟（In2O3）、氧化锡（SnO2）、掺铝氧化锌、掺铟氧化锌以及氧化铟锡（ITO）中任意一种。
其中，吸光层9为具有ABX3型结构的钙钛矿卤化物晶体，其中，A为甲胺基、甲脒基、铯中任意一种一价阳离子，B为二价的铅离子或亚锡离子，X为卤素Cl、Br、I中任意一种。常用的钙钛矿吸光层9的制备材料包括1H-咪唑-1-基(2-甲基-3-呋喃基)甲酮（C31H26N2O）、碘化甲胺（CH3NH3I）、碘化甲脒（HC(NH2)2I）、溴化甲胺（HC(NH2)2Br）、溴化铅（PbBr2）、碘化铅（PbI2）、氯化铅（PbCI2）氯化甲胺（HC(NH2)2Cl）等。蒸发材料的质量比为1:1~1:3。
其中，背电极层11的制备材料包括铂（Pt）、金（Au）、铜（Cu）、银（Ag）、铝（Al）、铑（Rh)、铟（In）、钛（Ti）、铁（Fe）、镍（Ni）、锡（Sn）、锌（Zn）的金属中的任意一种。
其中，当光伏组件为正型结构时，第一载流子层8的制备材料包括酰亚胺化合物、醌类化合物、富勒烯（C60）及其衍生物、镉（Cd）、锌（Zn）、铟（In）、铅（Pb）、钼（Mo）、钨（W）、锑（Sb）、铋（Bi）、铜（Cu）、汞（Hg）、钛（Ti）、银（Ag）、锰（Mn）、铁（Fe）、钒（V）、锡（Sn）、锆（Zr）、锶（Sr）、镓（Ga）和铬（Cr）的金属氧化物、钛酸锶（SrTiO3）和钛酸钙（CaTiO3）的钙钛矿氧化物、三氧化二铝（Al2O3）、氧化锡（SnO2）、氧化锌镁（MZO）、氧化锌锡（ZnSnO）或二氧化钛（TiO2），以及氟化锂（LiF）、氟化钙（CaF2）、氧化镁（MgO）、五氧化二铌（Nb2O5）和二氧化硅（SiO2）中的任意一种，其制备厚度为100nm~500nm。
第二载流子层10的制备材料包括2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴（Spiro-MeOTAD）、OMeTPA-FA、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）、3-己基取代聚噻吩（P3HT）、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]（PTAA）、4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]（TAPC）、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺（NPB）、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺（TPD）、硫氰化亚铜（CuSCN）、三氧化二镍（Ni2O3）、三氧化二铁（Fe2O3）、EDOT-OMeTPA、CzPAF-SBF、碘化亚铜（CuI）、氧化铜（CuO）、氧化亚铜（Cu2O）、氧化镍（NiO）、氧化钼（MoOx）、聚噻吩（POLYTHIOPHENE）中的至少一种，其制备厚度为10nm~50nm。
其中，当光伏组件为正型结构时，第一载流子层8和第二载流子层10的制备材料及厚度与光伏组件为反型结构的正好相反。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种掩膜板，其特征在于，包括框架，在框架内设置掩膜工作区域，在掩膜工作区域内设置多条掩膜线，多条掩膜线将掩膜工作区域分隔成多个镀膜工作区，掩膜线的截面包括金属纤维层和陶瓷层，陶瓷层凸设在金属纤维层的底面；掩膜线的截面为矩形，其宽度为50微米~100微米，其中，金属纤维层的厚度为1微米~100微米，陶瓷层的厚度为1微米~1毫米。
2.如权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，在框架上设置用于固定待镀膜基片的定位片。
3.如权利要求1所述的掩膜板，其特征在于，金属纤维层的制备材料为铌钨合金、钨碳钴合金、钨镍铁、钨镍铜或钨镍铜铁合金中任意一种，陶瓷层的制备材料为SiO2、SiC和SiNx中任意一种。
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