一种薄膜太阳能电池及其制造方法与流程

本发明涉及太阳能应用技术，尤其涉及一种薄膜太阳能电池及其制造方法。

背景技术：

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。它只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。

目前主流的太阳能电池包括晶硅电池和薄膜电池两种，其中，薄膜电池相比晶硅电池有着用料省、易安装的特性得到了越来越广泛的应用。现在，已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有非晶体硅薄膜太阳电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池(cigs)和碲化镉薄膜太阳电池(cdte)等。

薄膜太阳能电池由多个子电池串接后形成整个模组，基底为玻璃，其上依次蒸镀有mo(钼)层、光吸收层、tco(透明导电氧化物)层和铝电极，其中铝电极用于与另一个子电池的mo层连接以便将将子电池依次串接，从而形成整个模组。从其中可以发现，这种结构中铝电极需要利用tco层与mo层实现连接。由于tco层为半导体层，因此导致串联电阻过大，而过大的串联电阻则会进一步导致模组的整体转化率较低。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种薄膜太阳能电池及其制造方法。

具体方案如下：

一种薄膜太阳能电池，包括由第一刻缝和第二刻缝分割所形成并依次串接的多个子电池，所述子电池包括：

玻璃基板；

位于所述玻璃基板上部，由所述第一刻缝分割所述基板上形成的导电层所形成的所述子电池的下部电极；

位于所述导电层的上部，由所述第二刻缝分割所述导电层上形成的光吸收薄膜层所形成的所述子电池的光吸收层；

位于所述光吸收薄膜层的上部，由所述第二刻缝分割所述光吸收薄膜层上形成的透明导电氧化物层所形成的所述子电池的透光层；

位于所述子电池的透光层的上部的金属栅线，所述金属栅线的至少一部分透过所述第二刻缝与另一个所述子电池的下部电极相连接。

可选的，所述光吸收薄膜层为铜铟镓硒cigs层。

可选的，所述光吸收薄膜层为铜铟镓硒cigs层和硫化镉cds层。

可选的，所述金属栅线由金属材料蒸镀到所述透光层上形成。

可选的，所述导电层上钻有第一孔洞，所述第一孔洞的至少一部分与所述第一刻缝的至少一部分重叠。

可选的，所述光吸收层和所述透光层上钻刻有第二孔洞，所述第二孔洞向上透过所述光吸收层和所述透光层，且其至少一部分与所述第二刻缝的至少一部分重叠。

可选的，所述第一刻缝与所述第二刻缝部分重叠。

一种薄膜太阳能电池的制造方法，包括步骤：

在玻璃基板上蒸镀导电层；

在导电层上进行划刻，形成第一刻缝，形成子电池的下部电极；

在经过刻缝的导电层上蒸镀光吸收薄膜层和透明导电氧化物层；

对所述光吸收薄膜层和所述透明导电氧化物层进行划刻，形成第二刻缝；

在所述透明导电氧化物层上蒸镀金属栅线，并使所述金属栅线的至少一部分与所述下部电极相连接。

可选的，在蒸镀所述光吸收薄膜成和所述透明导电氧化物层之前，还包括步骤：

在所述导电层上进行钻刻，形成第一孔洞，所述第一孔洞与所述第一刻缝部分重叠。

可选的，在蒸镀金属栅线之前，还包括步骤：

在所述光吸收薄膜层和所述透明导电氧化物层进行钻刻，形成第二孔洞，第二孔洞与所述第二刻缝部分重叠，且所述金属栅线通过所述第二孔洞与所述下部电极相连接。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种薄膜太阳能电池及其制造方法，薄膜太阳能电池包括由第一刻缝和第二刻缝分割所形成并依次串接的多个子电池，每个子电池依次包括玻璃基板；位于玻璃基板上部，由第一刻缝分割基板上形成的导电层所形成的子电池的下部电极；位于导电层的上部，由第二刻缝分割导电层上形成的光吸收薄膜层所形成的子电池的光吸收层；位于光吸收薄膜层的上部，由第二刻缝分割光吸收薄膜层上形成的透明导电氧化物层所形成的子电池的透光层；位于子电池的透光层的上部的金属栅线，金属栅线的至少一部分透过第二刻缝与另一个子电池的下部电极相连接。相比于传统薄膜太阳能电池来说，本发明的太阳能电池的子电池中利用金属栅线与另一个子电池的下部电极直接相连接，降低了串联电阻，从而提高了模组的整体转化率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明提供的一种薄膜太阳能电池的剖面图；

图2是本发明实施例提供的一种薄膜太阳能电池的局部剖面图；

图3是本发明实施例提供的一种薄膜太阳能电池的俯视图；

图4是本发明实施例提供的一种薄膜太阳能电池的局部俯视图；

图5是本发明实施例提供的一种薄膜太阳能电池的制造方法的步骤流程图。

其中，1为子电池、10为玻璃基板、20为下部电极、30为光吸收层、40为透光层、50为金属栅线、21为第一刻缝、211为第一孔洞、31为第二刻缝、311为第二孔洞。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

在以下的详细描述中，可以参看作为本发明一部分用来说明本发明的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本发明的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本发明的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本发明的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

图1为本发明提供的一种薄膜太阳能电池的剖面图。

如图1所示，该种薄膜太阳能电池中铝电极需要利用tco层与mo层实现连接。由于tco层为半导体层，因此导致串联电阻过大，考虑到这些弊端，特提出如下实施例中的薄膜太阳能电池。

如图2所示，本实施例提供的薄膜太阳能电池包括蒸镀在玻璃基板上的多层结构形成，并利用第一刻缝21和第二刻缝31依次形成多个子电池1，对于单个的子电池1来说，从玻璃基板10开始算起依次为下部电极20、光吸收层30、透光层40和金属栅线50，其中金属栅线50用于将子电池1依次串接，从而形成整个太阳能电池组件。

玻璃基板10在进行蒸镀之前需要进行清洗，具体包括酸洗、碱洗、蒸汽洗等操作手段，以使附着在玻璃基板10上的油脂灰尘等被清洁掉，避免对随后蒸镀的均匀度造成影响。

在玻璃基板10上布置有下部电极20，该下部电极20由蒸镀在玻璃基板上的导电层进行划刻形成，具体来说是在导电层上均匀划刻多条第一刻缝21，第一刻缝21将导电层划分为多个子电池的下部电极20。

在导电层的上部依次蒸镀有光吸收薄膜层和透明导电氧化物层，其中，透明导电氧化物可以是tco层，将以透明导电氧化物为tco层为例进行方案的详细说明，其他情况与之类似不再进行赘述。其中tco层在光吸收薄膜层的上部。在光吸收薄膜层和tco层上有重叠的第二刻缝31，通过第二刻缝31在光吸收薄膜层上形成子电池的光吸收层30，并在tco层上形成相应子电池的透光层40。

对于铜铟镓锡薄膜太阳能电池来说，该光吸收薄膜层可以为cigs层，还可以在cigs层蒸镀硫化镉cds层作为光吸收薄膜层。所谓tco层实际为透明导电氧化物层，其透光范围一般在308—760nm，所透光对应能量为3.26—1.63ev，具有80％以上的透光率，其电阻为1x10^-3ω.cm，该透光层的作用是使太阳光通过并作用在cigs层上，即使第二刻缝31划刻形成的光吸收层30将光能转换为电能。

在相应子电池的透光层40的上部蒸镀有金属栅线50，该金属栅线50的一部分透过该第二刻缝31与另一个子电池的下部电极连接，而该子电池的下部电极20则与其他子电池的金属栅线相连接，这样依次首尾连接构成整个太阳能电池组件，如图3所示。

通过图3可以看出，通过本申请的技术方案可以使金属栅线的宽度、栅线间距(al-grid间距)得到优化，从而得到最佳的cell转换效率；且能够使cell的宽度也同时得到了优化，进而使太阳能组件的转换效率达到最佳。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种薄膜太阳能电池，包括由第一刻缝和第二刻缝分割所形成并依次串接的多个子电池，每个子电池依次包括玻璃基板；位于玻璃基板上部，由第一刻缝分割基板上形成的导电层所形成的子电池的下部电极；位于导电层的上部，由第二刻缝分割导电层上形成的光吸收薄膜层所形成的子电池的光吸收层；位于光吸收薄膜层的上部，由第二刻缝分割光吸收薄膜层上形成的tco层所形成的子电池的透光层；位于子电池的透光层的上部的金属栅线，金属栅线的至少一部分透过第二刻缝与另一个子电池的下部电极相连接。相比于传统薄膜太阳能电池来说，本发明的太阳能电池的子电池中利用金属栅线与另一个子电池的下部电极直接相连接，降低了串联电阻，从而提高了模组的整体转化率。

在蒸镀金属栅线之前，可以利用光刻胶涂覆在tco层的上部，然后利用曝光显影方式在光刻胶上预计蒸镀金属栅线的位置形成与金属栅线的形状和尺寸均相同的凹槽，然后进行蒸镀，从而可以在凹槽内形成该金属栅线。金属栅线可以为铝栅线，也可以为铜栅线。

另外，在导电层上钻刻有第一孔洞211，该第一孔洞211的至少一部分与第一刻缝21的至少一部分重合，这样可以在保证第一刻缝面积的情况下降低第一刻缝21的宽度，具体如图4所示。

在光吸收层30和透光层40上钻刻有第二孔洞311，第二孔洞311的至少一部分与第二刻缝31的至少一部分重合，且金属栅线透过该第二孔洞与下部电极相连接，从而能够保证金属栅线50有足够截面的情况下使第二刻缝31的宽度得到降低。且第一刻缝21与第二刻缝31在垂直方向上部分重叠，这样一来有效降低了死区面积，所谓死区面积是指第一刻缝21远离第二刻缝31的边缘相对于第二刻缝31远离第一刻缝21的边缘之间的面积，这个面积越小能够使子电池的转化率越高，由于本发明有效降低了死区面积，从而进一步提高了整体的转化率。

为了使本领域技术人员能够实现上述技术方案，本申请还提供了一种薄膜太阳能电池的制造方法，具体步骤流程图如图5所示。

如图5所示，本实施例提供的薄膜太阳能电池的制造方法具体包括如下步骤:

s1、在玻璃基板上蒸镀导电层。

在对玻璃基板进行彻底清洗后，利用真空蒸镀的手段在玻璃基板的表面上蒸镀导电层，这里采用金属钼进行蒸镀，最终形成mo层。

s2、在导电层上进行划刻，形成第一刻缝。

在玻璃基板上蒸镀好导电层后，利用化学方法或激光物理方法在导电层上进行划刻，形成第一刻缝，第一刻缝用于在导电层上形成边界，通过多道第一刻缝在玻璃基板上形成多个子电池的下部电极。

s3、在导电层上蒸镀光吸收薄膜层和tco层。

在划刻好第一刻缝后，继续进行蒸镀，依次蒸镀上光吸收薄膜层(如cigs层或cds层)和tco层。

s4、对光吸收薄膜层和tco层再次进行划刻，形成第二刻缝。

在蒸镀好光吸收薄膜层和tco层后，再次利用化学方法或者激光物理方法进行划刻处理，形成第二刻缝，第二刻缝将光吸收薄膜层分割为子电池的光吸收层，同时在tco层上形成子电池的透光层。

s5、在透光层上蒸镀金属栅线。

在得到子电池的光吸收层和透光层后，再在透光层上涂覆光刻胶，然后利用曝光显影方式在金属栅线预置的位置形成凹槽，该凹槽的形状和尺寸与金属栅线的形状和尺寸相同，然后再蒸镀上金属材料，从而在凹槽部形成金属栅线。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种薄膜太阳能电池的制造方法，包括步骤：在玻璃基板上蒸镀导电层；在导电层上进行划刻，形成第一刻缝，形成子电池的下部电极；在经过刻缝的导电层上蒸镀光吸收薄膜层和tco层；对光吸收薄膜层和tco层进行划刻，形成第二刻缝；在tco层上蒸镀金属栅线，并使金属栅线的至少一部分与下部电极相连接。相比于传统薄膜太阳能电池来说，利用本方法制造的太阳能电池的子电池中利用金属栅线与另一个子电池的下部电极直接相连接，降低了串联电阻，从而提高了模组的整体转化率。

另外，在蒸镀光吸收薄膜层之前，可以在导电层上钻刻第一孔洞，该第一孔洞的至少一部分与第一刻缝的至少一部分重合，这样可以在保证第一刻缝面积的情况下降低第一刻缝的宽度。

还有，在蒸镀金属栅线之前，还可以在光吸收层和透光层上钻刻第二孔洞，第二孔洞的至少一部分与第二刻缝的至少一部分重合，并使金属栅线透过该第二孔洞与下部电极相连接，从而能够保证金属栅线有足够截面的情况下使第二刻缝的宽度得到降低。

且在降低第一刻缝与第二刻缝宽度的同时，第一刻缝与第二刻缝在垂直方向上部分重叠，这样一来有效降低了死区面积，所谓死区是指第一刻缝远离第二刻缝的边缘相对于第二刻缝远离第一刻缝的边缘之间的面积，这个面积越小能够使子电池的转化率越高，由于本发明有效降低了死区面积，从而进一步提高了整体的转化率。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。