一种太阳能电池的刻划方法、制备方法及太阳能电池与流程

本发明涉及太阳能电池组件加工技术领域，尤其涉及一种太阳能电池的刻划方法、制备方法及太阳能电池。

背景技术：

太阳能电池如cuinxga(1-x)se2、cigs因具有光吸收能力强，发电稳定性好和转化效率高等优点，逐渐被广泛应用于太阳能发电领域，且将成为未来的主流产品。太阳能电池的制作过程，依次镀制背电极层、光电转换层以及窗口层，最终形成包含p-n结的太阳能电池组件，实现太阳能发电功能。

在镀制各功能膜层过程中通常需要多道刻划工艺进行刻线，例如：经过三次刻划，依次刻划形成p1刻线、p2刻线和p3刻线。但是，在各道刻划工艺进行刻线过程中，可能存在刻划设备设置的控制参数(如刻划速度或者刻划压力等)过大或者过小，使得刻划过程中出现过刻或者漏刻，从而导致太阳能电池性能下降。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种太阳能电池的刻划方法、制备方法及太阳能电池，以解决目前在太阳能电池刻划工艺中，存在过刻或者漏刻而导致太阳能电池性能下降的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种太阳能电池的刻划方法，包括：

提供太阳能电池，所述太阳能电池待刻划膜层，所述待刻划膜层包括位于边缘的非有效区域和与所述非有效区域相邻的有效区域；

采用第一控制参数对在所述非有效区域的待刻划膜层进行第一阶段刻划，形成第一刻划线，所述第一刻划线的深度以穿透所述待刻划膜层为准；

采用第二控制参数从所述第一刻划线的末端继续刻划所述待刻划膜层，形成第二刻划线，所述第二刻划线的深度以穿透所述待刻划膜层为准；

所述第一控制参数不同于所述第二控制参数，以使所述第一刻划线的深度不小于所述第二刻划线的深度。

可选的，采用第三控制参数从所述第二刻划线的末端继续对所述待刻划膜层进行第三阶段刻划，形成第三刻划线，所述第三刻划线的深度以穿透所述待刻划膜层为准；

其中，所述第三控制参数不同于所述第一控制参数和所述第二控制参数，所述第三控制线的深度不小于所述第二刻划线的深度。

可选的，所述待刻划膜层为以下各层中的一层：

光电转换层；

所述光电转换层及其表面的窗口层组成的复合层；和

背电极层。

可选的，采用激光刻划方式刻划所述待刻划膜层，且所述控制参数包括刻划速度、激光强度和激光频率中的至少一项。

可选的，采用机械刻划方式刻划所述待刻划膜层，且所述控制参数包括刻划压力和/或刻划速度。

可选的，当所述待刻划膜层为光电转换层时，

刻划所述第一刻划线的刻划压力大于或者等于0.8牛且小于或者等于5牛，优选的，刻划所述第一刻划线的刻划压力大于或者等于1.2牛且小于或者等于3牛；

刻划所述第二刻划线的刻划压力大于或者等于0.3牛且小于或者等于2牛，优选的，刻划所述第二刻划线的刻划压力大于或者等于0.6牛且小于或者等于1.5牛；

且刻划所述第一刻划线的刻划压力大于所述刻划所述第二刻划线的刻划压力。

可选的，当所述待刻划膜层为复合层时，

所述第一阶段刻划的刻划压力大于或者等于1牛且小于或者等于5牛，优选的，刻划所述第一刻划线的刻划压力大于或者等于1.3牛且小于或者等于3牛；

所述第二阶段刻划的刻划压力大于或者等于0.5牛且小于或者等于2牛，优选的，刻划所述第一刻划线的刻划压力大于或者等于0.8牛且小于或者等于2牛；

且刻划所述第一刻划线的刻划压力大于所述刻划所述第二刻划线的刻划压力。

可选的，刻划所述第一刻划线的刻划速度大于或者等于300毫米每秒且小于或者等于1000毫米每秒；

刻划所述第二刻划线的刻划速度大于或者等于500毫米每秒且小于或者等于2000毫米每秒；

且刻划所述第一刻划线的刻划速度小于所述刻划所述第二刻划线的刻划速度。

第二方面，本发明实施例还提供一种太阳能电池的制备方法，所述太阳能电池包括基板以及位于所述基板的背电极层、所述光电转换层及其表面的窗口层，所述方法包括：

在所述基板上沉积所述背电极层；

对所述背电极层进行第一次刻划，形成第一加工件；

在所述第一加工件上镀制所述光电转换层；

对所述光电转换层进行第二次刻划，形成第二加工件；

在所述第二加工件上镀制表面制备窗口层，形成第三加工件；

对所述第三加工件的所述光电转换层及其表面的窗口层进行第三次刻划，形成所述太阳能电池；

其中，所述第一次刻划、所述第二次刻划和所述第三次刻划中的至少一项，采用第一方面中的太阳能电池的刻线方法。

第三方面，本发明实施例还提供一种太阳能电池，所述太阳能电池通过第二方面的太阳能电池的制备方法制备形成。

本发明实施例中，在刻划过程中，刻划设备可以在分阶段刻划非有效区域和有效区域，且在非有效区域刻划时使用的控制参数与在有效区域刻划时使用的控制参数不同，使得在非有效区域形成的刻划线的深度不小于在有效区域形成的刻划线的深度，相比于仅使用一套控制参数，从而可以降低刻划过程中出现过刻或者漏刻的可能性，进而提升太阳能电池性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种太阳能电池的刻划方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种p2刻线的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，在太阳能电池的制备过程中，经过如下工艺过程：

先在基板的表面镀制背电极层(包括mo膜)，形成基板；对背电极层进行第一次刻划，形成p1刻线；在形成第一刻线之后，在基板靠近背电极的表面镀制光电转换层(包括cigs吸收层以及cds缓冲层)；对光电转换层进行第二次刻划，形成p2刻线；在形成第二刻线之后，在刻划后的光电转换层的远离基板的表面制备窗口层(包括i-zno和透明电极层)；对光电转换层与其表面的窗口层进行第三次刻划，形成p3刻线，等等。

为此，本发明实施例提供一种太阳能电池的刻划方法，以应用于太阳能电池的制备过程中，具体如下：

请参见图1，是本发明实施例提供的太阳能电池的刻划方法的流程图，如图1所示，太阳能电池的刻划方法包括：

步骤101、提供太阳能电池，太阳能电池包括待刻划膜层，待刻划膜层包括位于边缘的非有效区域和与非有效区域相邻的有效区域；

步骤102、采用第一控制参数对在非有效区域的待刻划膜层进行第一阶段刻划，形成第一刻划线，第一刻划线的深度以穿透待刻划膜层为准；

步骤103、采用第二控制参数从第一刻划线的末端继续刻划待刻划膜层，形成第二刻划线，第二刻划线的深度以穿透待刻划膜层为准；

第一控制参数不同于第二控制参数，以使第一刻划线的深度不小于第二刻划线的深度。

其中，太阳能电池的实际制备过程的每一次刻划(即上述第一次刻划、上述第二次刻划或者上述第三次刻划)中，太阳能电池边缘的非有效区域以及与非有效区域相邻的有效区域可以要求不同的刻划深度，其中非有效区域是指太阳能电池的周围边缘未被功能层覆盖或者边缘功能层不均匀的区域，太阳能电池边缘约10～20mm的区域是非有效区域，除边缘非有效区域外的部分均为太阳能电池的有效区域。

如可能要求在非有效区域的刻划超出待刻划膜层，而在有效区域恰好穿透待刻划膜层，例如：在第二次刻划时，要求在非有效区域的刻划穿透光电转换层，并对光电转换层底下的背电极层形成一定刻划深度(不穿透背电极层)；而要求在有效区域的刻划恰好穿透光电转换层，即不对光电转换层底下的背电极层进行刻划，等等。

而刻划设备在刻划过程中，若使用一套控制参数完成整条刻划线的刻划，则容易造成过刻或者漏刻，例如：使用能满足非有效区域要求的刻划深度的控制参数时，会导致在有效区域过刻；而使用仅满足有效区域的刻划要求的控制参数时，又会导致在非有效区域漏刻。

本发明实施例中，在刻划过程中，刻划设备可以在分阶段刻划非有效区域和有效区域，且在非有效区域刻划时使用的控制参数与在有效区域刻划时使用的控制参数不同，使得在非有效区域形成的刻划线的深度不小于在有效区域形成的刻划线的深度，相比于仅使用一套控制参数，从而可以降低刻划过程中出现过刻或者漏刻的可能性，进而提升太阳能电池性能。

应当说明的，在上述太阳能电池边缘的非有效区域以及与非有效区域相邻的有效区域要求相同的刻划深度的情况下，本发明实施例中通过在不同刻划阶段使用不同的控制参数，也可以达到相同刻划深度的要求，如：机械刻划过程中，可以使用相同的刻划压力，而非有效区域和有效区域对于刻划速度要求不同，通过设置不同的刻划速度，也可以达到降低出现过刻或者漏刻的可能性，进而提升太阳能电池性能。

另外，上述对待刻划膜层的刻划，可以是在制备太阳能电池过程中的第一次刻划、第二次刻划和第三次刻划中的至少一项，即第一次刻划、第二次刻划和第三次刻划中的至少一项可以使用上述步骤101至步骤103的分阶段刻划，在此并不进行限定。

例如：在第二次刻划中，刻划设备在非有效区域对光电转换层进行第1阶段刻划，在有效区域对光电转换层进行第2阶段刻划，形成上述p2刻线，且第1阶段刻划和第2阶段刻划使用不同控制参数；另外，在第三次刻划中，刻划设备在非有效区域对光电转换层及其表面的窗口层组成的复合层进行第3阶段刻划，在有效区域对复合层进行第4阶段刻划，形成上述p3刻线，且第3阶段刻划和第4阶段刻划使用不同控制参数。

由上述可知，上述对待刻划膜层的刻划可以是第一次刻划、第二次刻划和第三次刻划中的至少一项，故可选的上述待刻划膜层为以下各层中的一层：

光电转换层；

所述光电转换层及其表面的窗口层组成的复合层；和

背电极层。

这样，在太阳能电池的刻划过程的任意一道刻划工艺中，刻划设备均可以进行分阶段刻划，进而降低各刻划工艺中出现过刻或者漏刻的风险，进一步提升太阳能电池的性能。

本领域技术人员可以理解的是，上述光电转换层包括光吸收层和缓冲层。

其中，上述第一次刻划、第二次刻划或者第三次刻划，可以是激光刻划，也可以是机械刻划，或者是其他刻划方式，例如：在第一次刻划采用激光刻划、第二次刻划和第三次刻划均采用机械刻划，等等，在此并不进行限定。

可选的，在采用激光刻划方式刻划所述待刻划膜层时，且所述控制参数包括刻划速度、激光强度和激光频率中的至少一项。

这里，在上述分阶段刻划(可以是第一次刻划、第二次刻划和第三次刻划中的至少一项)为采用激光刻划方式刻划时，可以通过设置第一阶段刻划和第二阶段刻划中刻划速度、激光强度和激光频率中的至少一项不同，从而使激光刻划中控制参数的调节方式多样。

例如：在上述第一次刻划为分阶段刻划中，若采用激光刻划方式刻划形成p1刻线，刻线设备在第一阶段刻划和第二阶段刻划所使用的刻划速度和激光强度不同，第一阶段刻划的刻划速度为速度1，且激光强度为强度1；第二阶段刻划的刻划速度为速度2，且激光强度为强度2，其中，速度1与速度2不同，强度1与强度2不同。

可选的，在采用机械刻划方式刻划所述待刻划膜层时，且所述控制参数包括刻划压力和/或及刻划速度。

这里，在上述分阶段刻划(可以是第一次刻划、第二次刻划和第三次刻划中的至少一项)为采用激光刻划方式刻划时，可以通过设置第一阶段刻划和第二阶段刻划中刻划压力和刻划速度中的至少一项不同，从而使激光刻划中控制参数的调节方式多样。

例如：在上述第二次刻划为分阶段刻划中，采用机械刻划方式刻划形成p2刻线，刻线设备在第一阶段刻划和第二阶段刻划所使用的刻划压力不同，第一阶段刻划的刻划压力为压力1；第二阶段刻的刻划压力为压力2其中，压力1与压力2不同。

在太阳能电池的实际制备过程中，刻划设备的控制参数与刻划深度通常存在比例关系，例如：机械刻划方式中，刻划深度与刻划压力，刻划速度存在一定的正相关关系，如h＝a×f/v，a表示常量，a与材料的材质，加工温度，刻针性能等相关，h表示刻划深度，f表示刻划压力，采用一定的机械刻划设备进行刻划时，在刻划压力一定时，刻划速度越小，刻划深度越深。本领域技术人员可以理解的是，上述刻划压力是指能够影响穿透所述待刻划膜层的指标，且在刻划速度一定时，刻划压力越大，刻划深度越深，等等。

需要说明的是，上述第一刻划阶段和第二刻划阶段的控制参数可以根据实际需要进行设定，在此并不进行限定。

可选的，当所述待刻划膜层为所述光电转换层时，刻划所述第一刻划线的刻划压力大于或者等于0.8牛且小于或者等于5牛，优选的，刻划所述第一刻划线的刻划压力大于或者等于1.2牛且小于或者等于3牛；刻划所述第二刻划线的刻划压力大于或者等于0.3牛且小于或者等于2牛，优选的，刻划所述第二刻划线的刻划压力大于或者等于0.6牛且小于或者等于1.5牛；且刻划所述第一刻划线的刻划压力大于所述刻划所述第二刻划线的刻划压力，从而使第二次刻划中，第一阶段刻划和第二阶段刻划的刻划压力合适，降低各刻划工艺中出现过刻或者漏刻的风险，提升太阳能薄膜电池的性能。

可选的，当所述待刻划膜层为所述复合层时，所述第一阶段刻划的刻划压力大于或者等于1牛且小于或者等于5牛，优选的，刻划所述第一刻划线的刻划压力大于或者等于1.3牛且小于或者等于3牛；所述第二阶段刻划的刻划压力大于或者等于0.5牛且小于或者等于2牛，优选的，刻划所述第一刻划线的刻划压力大于或者等于0.8牛且小于或者等于2牛；且刻划所述第一刻划线的刻划压力大于所述刻划所述第二刻划线的刻划压力，从而使第三次刻划中，第一阶段刻划和第二阶段刻划的刻划压力合适，降低各刻划工艺中出现过刻或者漏刻的风险，提升太阳能薄膜电池的性能。

可选的，刻划所述第一刻划线的刻划速度大于或者等于300毫米每秒且小于或者等于1000毫米每秒；刻划所述第二刻划线的刻划速度大于或者等于500毫米每秒且小于或者等于2000毫米每秒；且刻划所述第一刻划线的刻划速度小于所述刻划所述第二刻划线的刻划速度，从而使机械刻划方式中各阶段刻划的刻划压力更合适，进一步降低各刻划工艺中出现过刻或者漏刻的风险，提升太阳能薄膜电池的性能。需要说明的是，本实施方式中可以是第一次刻划、第二次刻划、第三次刻划中的至少一项。

本发明具体实施例中，上述对待刻划膜层进行刻划可以是进行n个阶段刻划，且上述第一阶段刻划和第二阶段刻划为上述n个阶段刻划最先进行的两个阶段的刻划，其中，上述n为大于2的整数。

可选的，采用第三控制参数从所述第二刻划线的末端继续对所述待刻划膜层进行第三阶段刻划，形成第三刻划线，所述第三刻划线的深度以穿透所述待刻划膜层为准；其中，所述第三控制参数不同于所述第一控制参数和所述第二控制参数，所述第三控制线的深度不小于所述第二刻划线的深度，从而在对待刻划膜层的刻划过程可以分为三个阶段刻划，进一步降低各刻划工艺中出现过刻或者漏刻的风险，提升太阳能薄膜电池的性能。

例如：上述第二次刻划的过程可以包括依次进行的第一阶段刻划、第二阶段刻划、第三阶段刻划，且第一阶段刻划形成线段1、第二阶段刻划形成线段2以及第三阶段刻划形成线段3，即刻线段1、刻线段2和刻线段3依次连接形成一条完整的p2刻线，如图2所示，等等，在此并不进行限定。

需要说明的是，所述第三控制参数不同于所述第一控制参数和所述第二控制参数，可以是所述第三阶段刻划的控制参数介于第一阶段刻划的控制参数和第二阶段刻划的控制参数之间，如第三阶段刻划的刻划压力介于所述第一阶段的刻划压力与所述第二阶段的刻划压力之间。

本发明具体实施例中，在第二次刻划或者第三次刻划中，在采用第一控制参数对在所述非有效区域的待刻划膜层进行第一阶段刻划之前，可以包括：捕捉所述第一次刻划所得到的p1刻线的坐标；确定刻划位置，第一刻划位置与所述p1刻线间隔预设距离，如第二次刻划中间隔第一预设距离，为50～150微米，优选的，第一预设距离为100微米；或者，第三次刻划中间隔第二预设距离，为200～300微米，优选的，第二预设距离为250微米。这样，通过以p1刻线作为参考，在距离p1刻线预设距离的位置刻划p2刻线或者p3刻线，从而使p2刻线或者p3刻线精准，进一步提升太阳能电池的性能。

为更好地对本实施例中太阳能电池的刻划方法进行说明，在此以太阳能电池的刻划方法的实际应用过程为例，具体如下：

步骤1、采用磁控溅射法镀膜背电极层，约200～800nm的mo层；

步骤2、采用激光刻划完成p1刻线；

步骤3、依次镀制约2～3μm厚的cigs吸收层，以及20～50nm的cds缓冲层；

步骤4、采用机械分段刻划方法刻划p2划线：首先用相机捕捉p1线坐标，然后用刻针在距离p1刻线约100微米处进行刻划p2刻线，在刻划过程的不同位置处对刻针压力和速度进行精确控制；

在刻划初始阶段(0～10mm内，保证位于电池的非有效区域内)用大的压力、小的刻划速度进行刻划：0.8～5n，300～1000mm/s，形成刻线段1(即第二刻线的起始刻线段)；然后用相对低的压力和较高的速度进行第二阶段刻划：0.3～2n，500～2000mm/s，形成刻线段2(即第二刻线的终止刻线段)；

步骤5、镀制20～50nm的本征i-zno以及200～1000nm厚的掺铝氧化锌层(即窗口层)；

步骤6、采用机械分段刻划方法刻划p3刻线：首先用相机捕捉p1刻线坐标，然后用刻针在距离p1刻线约250微米处进行刻划p3刻线，在不同位置处对刻针压力和速度进行精确控制；

在刻划初始阶段(0～10mm内，保证位于电池的非有效区域内)用大的压力、小的刻划速度进行刻划：1～5n，300～1000mm/s，形成刻线段3(即第三刻线的起始刻线段)；然后用相对低的压力和较高的速度进行第二阶段刻划：0.5～2n，500～2000mm/s，形成刻线段4(即第三刻线的终止刻线段)。

本发明实施例中，在刻划过程中，刻划设备可以在分阶段刻划非有效区域和有效区域，且在非有效区域刻划时使用的控制参数与在有效区域刻划时使用的控制参数不同，使得在非有效区域形成的刻划线的深度不小于在有效区域形成的刻划线的深度，相比于仅使用一套控制参数，从而可以降低刻划过程中出现过刻或者漏刻的可能性，进而提升太阳能电池性能。

本发明实施例还提供一种太阳能电池的制备方法，所述太阳能电池包括基板以及位于所述基板的背电极层、所述光电转换层及其表面的窗口层，太阳能电池的制备方法包括：

在所述基板上沉积所述背电极层；

对所述背电极层进行第一次刻划，形成第一加工件；

在所述第一加工件上镀制所述光电转换层；

对所述光电转换层进行第二次刻划，形成第二加工件；

在所述第二加工件上镀制表面制备窗口层，形成第三加工件；

对所述第三加工件的所述光电转换层及其表面的窗口层进行第三次刻划，形成所述太阳能电池；

其中，所述第一次刻划、所述第二次刻划和所述第三次刻划中的至少一项，采用上述实施例中的太阳能电池的刻线方法。

本发明实施例还提供一种太阳能电池，太阳能电池通过上述太阳能电池的制备方法制备形成。

由于太阳能电池的结构是现有技术，且通过上述太阳能电池的刻划方法制作太阳能电池的过程在上述实施例中已进行详细说明，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。