高效薄膜太阳能电池及制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种高效薄膜太阳能电池及制备方法。

背景技术：

太阳能作为理想的可再生能源受到了许多国家的重视。对于薄膜太阳能电池的制备工艺中，物理气相沉积(pvd)制造的背接触薄膜叠层，将氧化锌铝(zno：al)和银层用于串联结太阳能电池能够产生最高的底部电池。然而，银与常用的透明氧化物层—铝掺杂的氧化锌(azo)的粘附性较低。因此，为了减少azo和银层的界面处的脱层(delamination)，通常使用活性金属层。该活性金属层也称作“界面金属层”。该金属层的目的是改善azo层和银层之间的界面强度(即粘附性)。

目前通过采用焊接工艺将总线连接至背电极层上，但在焊接过程中，背电极层经受高温(大于约220℃)、焊剂材料和潜在的腐蚀性化学物质，这些都会引起azo和界面金属及银界面之间脱层，焊料痕迹可在太阳能电池前表面看见。此外，高温缩短了用于焊接总线的热电极或相似器件的寿命。因此，需要改进用于将总线附接到薄膜太阳能电池中制备工艺。另外，现有的薄膜太阳能电池总线和前电极层的接触电阻较高，降低了电池的导电性能，不利于电流的导出。

技术实现要素：

本发明提出一种高效薄膜太阳能电池及制备方法，性能优良，结构简单，通过导电胶层实现了总线与前电极的连接，在传统电流导通的基础之上形成了薄膜太阳能电池电极的第二道通路，实现了双重保护，有利于电流的导出，保证了模组的性能。

本发明的技术方案是这样实现的：高效薄膜太阳能电池，包括从下到上依次叠加的衬底、前电极层、吸收层和背电极层，背电极层上端的两侧均设置有导电胶层，导电胶层上端设置有总线，下端的背电极层上设置有凹槽，所述凹槽延伸至前电极层，吸收层上设置有吸收层刻线，前电极层上设置有前电极层刻线，两侧的导电胶层经凹槽与前电极层形成了第二通路，至少一侧的导电胶层由背电极层经吸收层刻线与前电极层形成了第一通路，背电极层同一侧的第一通路和第二通路并联。

进一步地，导电胶层为异方性导电胶膜(简写：acf层)，导电胶层的厚度为5-10μm，优选地，导电胶层的厚度为5μm和7.5μm。

进一步地，吸收层的侧端与相邻的吸收层刻线之间对应的前电极层上不设置前电极层刻线。

进一步地，背电极层上设置有背电极层刻线，所述背电极层刻线延伸至前电极层，至少一侧的吸收层侧端与相邻的吸收层刻线之间对应的背电极层上不设置背电极层刻线。

进一步地，背电极层包括从下到上依次叠加的透明氧化物层、界面金属层和背电极。

进一步地，界面金属层包括选自ni、v、ti、au和pt中的一种或多种金属，界面金属层的厚度为优选地，界面金属层为ni，界面金属层的厚度为或

进一步地，背电极包括选自ag、al和cu中的一种或多种金属，背电极的厚度为100-300nm，优选地，背电极为ag，背电极的厚度为100nm或200nm。

进一步地，总线包括选自cu、al、镀有ni的cu、sn、snag中的一种或者多种金属，所述总线的金属组成不同于所述背电极的金属。

进一步地，透明氧化物的厚度为50-200nm，优选地，透明氧化物的厚度为100nm或200nm。

进一步地，上述高效薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)从下到上依次叠加衬底、前电极层、吸收层和背电极层，并分别对前电极层、吸收层和背电极层进行激光刻线；

(2)对步骤(1)中的背电极层上端的两侧用激光进行清扫，形成凹槽，直到露出前电极层；

(3)将异方性导电胶膜粘贴到步骤(2)中处理后的背电极层的上端两侧；

(4)将至少一个总线贴合至异方性导电胶膜的上方。

进一步地，步骤(1)中，吸收层的侧端与相邻的吸收层刻线之间对应的前电极层不进行激光刻线，至少一侧的吸收层侧端与相邻的吸收层刻线之间对应的背电极层不进行激光刻线。

进一步地，步骤(4)中贴合的工艺分为两步：

第一步加压加热：60-80℃，(3～10)×10⁴pa，2s～10s；

第二步加压加热：100-120℃，(20～40)×10⁴pa，10s～20s。

进一步地，步骤(2)中使用的激光波长为1064nm。

本发明的有益效果：本发明通过acf层材料的使用，降低了总线与背电极层连接的加工温度，实现了背电极层与总线的有效连接。

第一：提升了薄膜太阳能电池板的粘结力，通过剥离实验测试，拉伸强度从3n/mm^{^}2提高到了6.895n/mm^2；

第二：降低了薄膜太阳能电池板的接触电阻，因为是第一通路和第二通路并联，并联之后接触电阻小于任一通路的电阻，提升了导电性能；

第三：由于acf层导电材料在垂直方向导电，横向不导电，横向绝缘性能比大大提升；

第四：提高了薄膜太阳能电池板电流导通的安全性，通过激光清扫一定厚度的薄膜，通过acf层实现了总线与前电极的连接，上下导通，在传统电流导通的基础之上形成了薄膜太阳能电池电极的第二道通路，实现了双重保护，有利于电流的导出，即使其中一道通路断路，另有一道通路保证电流的导出，保证了模组的性能。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一高效薄膜太阳能电池的结构示意图；

图2为实施例二高效薄膜太阳能电池的结构示意图；

图3为图1中a-a的剖面图；

图4为背电极层的结构示意图。

衬底1，前电极层2，吸收层3，背电极层4，前电极层刻线p1，吸收层刻线p2，背电极层刻线p3，导电胶层5，总线6，子电池7，导电粒子8，凹槽9，第一通路10，第二通路11，透明氧化物层4-1，界面金属层4-2，背电极4-3。

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，所描述的实施例仅仅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付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。

本发明中的“上”、“下”、“左”、“右”等表示方位或位置的术语只是为了便于简化描述，并不能理解为对发明的限制。

实施例一

如图1、3和4所示，高效薄膜太阳能电池，包括从下到上依次叠加的衬底1、前电极层2、吸收层3和背电极层4，背电极层4上通过激光形成的有背电极层刻线p3，所述背电极层刻线p3延伸至前电极层2，形成多个子电池7，背电极层4靠近两侧的子电池7上端粘贴有导电胶层5，导电胶层5为acf层，导电胶层5的上端贴合有总线6，总线6为引出的电极，导电胶层5下端的背电极层4上通过激光清扫有凹槽9，所述凹槽9延伸至前电极层2，吸收层3为半导体层，吸收层3上通过激光形成的有吸收层刻线p2，吸收层3侧端与相邻的吸收层刻线p2之间对应的背电极层4上不设置背电极层刻线p3，即相邻吸收层刻线p2之间上方对应的背电极层4上设置背电极层刻线p3。前电极层2通过激光形成的有前电极层刻线p1，吸收层3的侧端与相邻的吸收层刻线p2之间对应的前电极层2上不设置前电极层刻线p1，即相邻吸收层刻线p2之间下方对应的前电极层上设置有前电极层刻线p1。两侧的导电胶层5经凹槽9与前电极层2形成第二通路11，即acf的导电粒子8通过凹槽9将总线6与前电极相连，两侧的导电胶层5由背电极层4经吸收层刻线p2和前电极层2形成的第一通路10，背电极层4同一侧的第一通路10和第二通路11并联，实现了双重保护，有利于电流的导出，保证了模组的性能。

导电胶层5为异方性导电胶膜(简写：acf层)，导电胶层5的厚度为5μm。

背电极层4包括从下到上依次叠加的透明氧化物层4-1、界面金属层4-2和背电极4-3。界面金属层4-2为ni，界面金属层4-2的厚度为

背电极4-3为ag金属，背电极4-3的厚度为100nm。

总线6为镀ni的cu，所述总线6的金属组成不同于所述背电极4-3的金属。

透明氧化物的厚度为100nm。

本实施例高效薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)在衬底1上叠加前电极层2，通过激光在前电极层2上形成前电极层刻线p1，然后在前电极层2上端叠加吸收层3，通过激光在吸收层3上形成吸收层刻线p2，最后在吸收层3上叠加背电极层4，通过激光在背电极层4上形成背电极层刻线p3，上述叠加及激光刻线工艺均与现有技术相同。

另外，吸收层3的侧端与相邻的吸收层刻线p2之间下方对应的前电极层2上不进行激光刻线，即前电极层2靠近两侧的位置不设置前电极层刻线p1，吸收层3的侧端与相邻的吸收层刻线p2之间上方对应的背电极层4不进行激光刻线，侧端指的是图1的左右两侧。

(2)对步骤(1)中的背电极层4两侧的子电池7上端用激光进行清扫，形成凹槽9，直到露出前电极层2；

(3)将异方性导电胶膜粘贴到步骤(2)中处理后的两侧子电池7的上端；

(4)将总线6贴合至异方性导电胶膜的上端。

步骤(4)中贴合的工艺分为两步：

第一步加压加热：60℃，10×10⁴pa，2s；

第二步加压加热：100℃，20～40×10⁴pa，10s。

步骤(2)中使用的激光波长为1064nm。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：如图2所示，相邻吸收层刻线p2之间上方对应的背电极层4上设置背电极层刻线p3，一侧的吸收层(3)侧端与相邻的吸收层刻线(p2)之间对应的背电极层(4)上设置背电极层刻线(p3)，两侧的导电胶层5经凹槽9与前电极层2形成第二通路11，即acf的导电粒子8通过凹槽9将总线6与前电极相连，一侧的导电胶层5由背电极层4经吸收层刻线p2和前电极层2形成的第一通路10。

本实施例高效薄膜太阳能电池的制备方法，步骤(1)中：吸收层3的侧端与相邻的吸收层刻线p2之间下方对应的前电极层2不进行激光刻线，侧端指的是图2的左右两侧，吸收层3的一侧端与相邻的吸收层刻线p2之间上方对应的背电极层4不进行激光刻线，即图2的左侧，吸收层3的另一侧端与相邻的吸收层刻线p2之间对应的背电极层4进行激光刻线，即图2的右侧。

本实施例的高效薄膜太阳能左侧形成了导电胶层5经凹槽9与前电极层2形成第二通路11，即acf的导电粒子8通过凹槽9将总线6与前电极相连，配合导电胶层5由背电极层4经吸收层刻线p2和前电极层2形成的第一通路10，构成并联的双通路；但是高效薄膜太阳能右侧只有导电胶层5经凹槽9与前电极层2形成第二通路11，该结构与现有技术相比，一方面提高了导电性能，另一方面保留了较大的有效太阳能电池转化面积，同时提高了电池的效率。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

导电胶层5为异方性导电胶膜，导电胶层5的厚度为7.5μm。

界面金属层4-2为v，界面金属层4-2的厚度为

背电极4-3为cu金属，背电极4-3的厚度为200nm。

总线6为镀有ni的snag，所述总线6的金属组成不同于所述背电极4-3的金属。

透明氧化物的厚度为200nm。

步骤(4)中贴合的工艺分为两步：

第一步加压加热：80℃，3×10⁴pa，10s；

第二步加压加热：120℃，40×10⁴pa，10s。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

导电胶层5为异方性导电胶膜，导电胶层5的厚度为10μm。

界面金属层4-2为pt，也可为au和pt两种金属，界面金属层4-2的厚度为

背电极4-3为al金属，背电极4-3的厚度为300nm。

总线6为cu，所述总线6的金属组成不同于所述背电极4-3的金属。

透明氧化物的厚度为150nm。

步骤(4)中贴合的工艺分为两步：

第一步加压加热：70℃，5×10⁴pa，5s；

第二步加压加热：110℃，30×10⁴pa，15s。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

界面金属层4-2为ti或au，界面金属层4-2的厚度为

背电极4-3为cu和al两种金属，背电极4-3的厚度为100nm。

总线6为镀有ni的sn，所述总线6的金属组成不同于所述背电极4-3的金属。

透明氧化物的厚度为50nm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。