专利名称：降低薄膜太阳能串联电阻的方法
技术领域：
本发明关 于一种降低薄膜太阳能串联电阻的方法，以期提升模组的填充因子，进而提升太阳能电池模组的转换效率。
背景技术：
虽然目前太阳能市场还是以晶硅电池占主流，薄膜电池也还存在种种问题需要解决，但是近年来，薄膜太阳能电池以其拥有较低的制造成本与较少的生产能耗、转换效率和生产成本改善空间巨大、生产工序相对简单等等优势，已经打破以单晶硅、多晶硅为主流的太阳能市场，逐年提升在太阳能的市场份额。用生产材料来分，薄膜太阳能又区分成三种主要领域:首先是有参杂(H2，Ge等)的非晶硅、微晶硅、奈米硅、或其叠层薄膜太阳能电池；其次是以美国First Solar公司为首的碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池；最后是发展较慢、难度高，但是转换效率与单多晶接近的铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池。其主要的电池结构都包含了前电极、光电转换(薄膜)物质、以及背电极。以非晶硅薄膜或非晶硅/微晶硅太阳能电池的生产流程来说明，从素玻璃投入生产开始，分别沉积了透明导电膜(TC0)、非晶硅、微晶硅，和背电极金属。在每个膜层上会进行激光的切割，让整片电池形成多个小电池的串联，这样可以提高电池的电压，在电流传送的过程中减少能量的损耗。光电转换物质受光后产生的电子与电洞，就沿着光电转换物质、前电极、背电极等移动，除了物质本身的阻力以外，最大部分的能量损失都发生在不同材料之间的界面上。因此，降低界面之间的电阻，就能有效降低串联电阻，进而提升填充因子与转换效率。
发明内容
鉴于上述缺点，本发明主要目的系提供一种降低薄膜太阳能串联电阻的方法。薄膜型太阳能电池的串联电阻，主要可以分成二个部分的贡献:其一是材料本身的电阻，其次是不同物质间(界面)的接触电阻。接触电阻的成因又分成二个部分，首先是不同材料特性之间的电阻，以及界面因为污染或是氧化造成的高电阻，使其太阳能电池的填充因子变差，所以模组的转换效率远比理论或者小样品(元件)的转换效率低下。为了降低这一个因素的影响，本发明在工艺过程，加入了一道清洗的步骤，可以有效去除表面的脏污，以及硅薄膜的表面氧化层，降低串联电阻。目前商业量产的主要流程当中，多半会在透明导电膜投入或是划线之后，进行膜面的清洗，使用碱性溶液、高压水、去离子水、风干等步骤，主要在去除表面油脂等脏污。但是对于薄膜表面的附着物、盐类等污染物，却不能有效去除。本发明发现可以在清洗过程中添加一道酸性溶液的清洗，能够有效去除这些盐类污染与表面附着物。同样的，在光致发电薄膜层，沉积并完成激光划线之后，因为长时间的曝露在大气中，硅薄膜表面会生成一层很薄的氧化层，造成电阻变高。选用适当的酸性溶液清洗，可以将这层氧化物去除，有效降低硅薄膜与背电极之间的电阻值。
下面结合附图对本发明进一步说明:图1是本发明中硅系薄膜太阳能电池的工艺流程；图2是本发明中模组的正面巨观示意图；图3是本发明中模组的侧面微观示意图；图4是本发明中酸性溶液清洗动作示意图，主要元件符号说明10…素玻璃20…透明导电
薄膜30…非晶娃/微晶娃光致发电薄膜40…背电极薄膜50…边缘薄膜去除区域1......素玻璃2……溶液喷管3……溶液喷嘴与溶液4……传送滚轮5……溶液槽体6……加压马达。
具体实施例方式兹将本发 明配合附图，详细说明如下。请参阅图1，为本发明中硅系薄膜太阳能电池的工艺流程以表格呈现，由图中可知，系将一玻璃开始投入生产线，经过了数层薄膜的堆叠和镭射划线，以及清洗、线上测量等步骤，终于形成有多个子电池串联、并联而成的电池模组。请参阅图2，为本发明中模组的正面巨观图，图中细线为镭射切割线，将大面积的发电薄膜切割成多个小电池，串联成一个大电池，避免太阳能电池的转换效率会随着面积的增大而衰减，或者称之为电池尺寸效应。请参阅图3，为本发明中模组的侧面微观示意图，图中显示经由上下电极将多个小电池串联。其制程方式为先沉积一层透明导电薄膜，可以是物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition, PVD),也可以是化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition, CVD),接着使用适当的波长和脉冲频率的镭射进行第一道划线切割；之后利用PECVD法沉积非晶硅和微晶硅薄膜，并且一样用适当的波长和脉冲频率的镭射进行第二道划线切割；最后用PVD或CVD方法沉积背电极薄膜，以及镭射进行第三道划线切割。由图3中我们可以知道，所谓的界面存在于透明导电膜(20)与非晶硅/微晶硅光致发电薄膜层(30)，以及非晶硅/微晶硅光致发电薄膜层(30)与背电极薄膜之间。再参照图1的流程，就是在流程序号6和7之间，以及流程序号9和10之间，各加入一道酸性溶液的清洗步骤。请参阅图4，为本发明中可以降低薄膜太阳能串联电阻的酸性溶液清洗动作示意图，由图中可知，带着透明导电膜(20)或非晶硅/微晶硅光致发电薄膜层(30)的玻璃基板，进入到清洗酸性溶液槽体(5)内，由传送滚轮(4)带动，待玻璃基板(I)来到溶液喷嘴(3)下方进行清洗，清洗完成后接着传送到后续的市水清洗槽、纯水清洗槽、风干系统等完成全部清洗步骤。其中的酸性溶液可以是稀释后的氢氟酸，Ml酸，或者是緩衝氧化層蝕刻劑(BOE)
等ο以上说明，对本发明而言只是说明性的，非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修正、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种降低薄膜太阳能串联电阻的方法，以期提升模组的填充因子，进而提升太阳能电池模组的转换效率，本发明在工艺过程，加入薄膜清洗的步骤，可以有效去除表面的脏污，以及硅薄膜的表面氧化层，降低串联电阻；主要的做法是在清洗过程中添加一道酸性溶液的清洗，能够有效去除TCO薄膜表面盐类污染与表面附着物，以及硅薄膜表面的氧化层；选用适当的酸性溶液清洗，可以将这些界面中的污染物与氧化物去除，有效降低模组的串联电阻值。
2.根据权利要求1所述一种降低薄膜太阳能串联电阻的方法，其中的酸性溶液可以是稀释后的氢氟酸、磷酸、或者是缓冲氧化层蚀刻剂(BOE)等。
3.根据权利要求1所述一种降低薄膜太阳能串联电阻的方法，其中的酸性溶液可以依据需要加热以增加反应速率，加热温度在40度C到80度C之间。
4.根据权利要求1所述一种降低薄膜太阳能串联电阻的方法，其中的酸性溶液可以是使用喷嘴喷撒方式，也可以是使用酸槽浸泡的方式。
全文摘要
本发明主要目的系提供一种降低薄膜太阳能串联电阻的方法。本发明在工艺过程，加入了一道清洗的步骤，可以有效去除表面的脏污，以及硅薄膜的表面氧化层，降低串联电阻。主要的做法是在清洗过程中添加一道酸性溶液的清洗，能够有效去除TCO薄膜表面盐类污染与表面附着物，以及硅薄膜表面的氧化层。选用适当的酸性溶液清洗，可以将这些界面中的污染物与氧化物去除，有效降低硅薄膜与背电极之间的电阻值。
文档编号H01L31/18GK103094399SQ201110282318
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者钟承翰, 刘幼海, 刘吉人 申请人:吉富新能源科技(上海)有限公司