一种薄膜太阳能电池组件及其制造方法与流程

本发明涉及光伏薄膜组件制造技术领域，尤其涉及一种薄膜太阳能电池组件及其制造方法。

背景技术：

太阳能作为一种新能源，与传统能源相比具有储量丰富、随取随用、洁净无污染等优点。太阳能电池是以光生伏特效应为原理，通过光伏技术直接将光能转换为电能的一种器件，其中薄膜太阳能电池由于弱光情况下发电性佳、体积薄、可与建材进行整合应用等优点而被广泛认为是最有前景的新型太阳能电池。当前工业生产中制作薄膜太阳能电池的材料主要有cdte、cigs、gaas等。

以cigs薄膜太阳能电池为例，其主要由基板玻璃、背电极、光吸收层、缓冲层、窗口层、顶电极组成。现有制备技术是首先在基板玻璃上沉积背电极，通过激光刻划的方式将其沿着纵向和横向分别刻划为独立子电池；再在其上沉积光吸收层、缓冲层，通过机械刻划的方式按照与第一次划线处特定的间距将其沿着纵向再次刻划；然后在其上沉积窗口层、顶电极，通过机械刻划的方式按照与第一次划线处特定的间距将其沿着纵向再次刻划，形成独立的具有导电能力的子电池；然后沿着第一次横向划线的位置进行再次刻划，将每排子电池分隔；最后通过焊带焊接、前板玻璃合片、接线盒焊接等工序完成薄膜太阳能电池的制造。

上述工艺流程十分复杂，为了达到更好的电池效应，在镀膜之后要进行划线，且需要进行四次刻断膜层的划线，所需工艺时间较长；而且成本较高，该方法涉及到激光刻划及机械刻划，由于其对刻划精度要求极高，为保证刻划效果，会选择较优质的刻划设备并需要频繁更换刻针；多次的刻划、清洗会对电池膜层造成一定的影响，严重的还会影响电池性能；并且，此方法在完成背电极镀膜后将电池纵向分割成独立的子电池，通过层层镀膜实现子电池之间的串联以实现太阳能电池组件的制备，显而易见地，子电池间相互有影响，一个子电池出现异常，那么所有的子电池都会受到影响，不能够正常工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种薄膜太阳能电池组件及其制造方法，克服现有薄膜太阳能电池组件制造技术中子电池进行串联相互影响、工作不稳定，且制造薄膜太阳能电池组件工艺繁复的问题，

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种薄膜太阳能电池组件的制造方法，方法包括以下步骤：

s01：在基板玻璃上沉积背电极，对背电极进行多次刻划以形成若干电流引出区引线连接的多个第一电流引出区，每个第一电流引出区包括若干第一电流引出子区、一第一电流引出区引线和一第二电流引出区引线，且第一电流引出子区的一端均连接第一电流引出区引线，另一端均连接第二电流引出区引线；

s02：在背电极上依次制备光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极，将第一电流引出区引线位置对应在光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极的区域进行刻划以去除；

s03：将在基板玻璃上的非第一电流引出子区位置和非第二电流引出区引线位置所对应在光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极的区域进行刻划以去除，形成多个一端均与第一电流引出区引线连接、另一端均与第一子电池引线连接的多个子电池，多个子电池构成一子电池排；

s04：通过第一焊带连接多个第一电流引出区引线，通过第二焊带连接多个第一子电池排引线，将第一焊带悬空一端引出为电池正极引出基板玻璃，将第二焊带悬空一端引出为电池负极引出基板玻璃，得到薄膜太阳能电池芯片；

s05：将芯片经胶膜与前板玻璃进行合片，并安装接线盒，完成薄膜太阳能电池组件的制作。

具体地，步骤s01对背电极进行刻划是将背电极划透。

具体地，刻划采用的是激光刻划法；背电极的制备方法为溅射法。更为具体地，第一电流引出区中的背电极宽度范围为0～100cm，优选采用背电极宽度为10cm。第一电流引出区中的背电极厚度范围为200～400nm，优选采用背电极厚度为300nm；第一电流引出区中的电流引出区引线宽度范围为0～100cm，优选采用电流引出区引线宽度为1cm。第一电流引出区中的电流引出区引线厚度范围为200～400nm，优选采用电流引出区引线厚度为300nm。

具体地，光吸收层的制备方法为蒸发法或磁控溅射法，光吸收层的厚度为2±0.5um。

具体地，缓冲层的制备方法为水浴法或电沉积法，缓冲层的厚度为20～30nm。

具体地，窗口层的制备方法为磁控溅射法，窗口层的厚度为1000±30nm。

具体地，子电池排间距大于0mm，优选采用子电池排间距为5mm。子电池排中的子电池间距范围为0.1～100mm，优选采用子电池间距为0.15mm。子电池排中的子电池长度范围为100～200mm，优选采用子电池长度为150mm。子电池排中的子电池宽度范围为0.1～100mm，优选采用子电池宽度为10mm。

具体地，子电池排中的顶电极宽度范围为0～100cm，优选采用顶电极宽度为10cm；子电池排中的顶电极厚度范围为0.5～2μm，优选采用顶电极厚度为1.5μm；子电池排中的第一子电池引线宽度范围为0～100cm，优选采用第二电流引出区宽度为1cm；子电池排中的第一子电池引线厚度范围为0～1000μm，优选采用第二电流引出区厚度为3.5μm。

具体地，焊带的宽度范围为0～100mm，焊带的厚度范围为0～100mm；焊带的截面形状包括矩形、三角形、圆形、圆拱形。

本申请还包括一种薄膜太阳能电池组件，电池组件包括胶膜、芯片、前板玻璃和接线盒，具体地，芯片包括基板玻璃、背电极、光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极；基板玻璃上依次制备有背电极、光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极。背电极包括若干电流引出区引线连接的多个第一电流引出区，电流引出区引线包括第一电流引出区引线和第二电流引出区引线；芯片包括一端与第一子电池排引线连接、另一端与第一电流引出区引线连接的多个子电池排；多个第一电流引出区引线与第一焊带连接，多个第一子电池排引线与第二焊带连接，第一焊带悬空一端作为电池正极引出基板玻璃，第二焊带悬空一端作为电池负极引出基板玻璃。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

(1)本申请对薄膜太阳能电池组件各膜层进行刻划，形成多个独立子电池，并将多个子电池并联，保证了在某一个子电池异常时，其它子电池不受影响，提高了薄膜太阳能电池组件的安全性和可靠性；

(2)本申请所采用的薄膜太阳能电池组件的制造方法减少了对电池组件的刻划及相应的清洗次数，减少了工艺过程对各膜层造成的损伤。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例1的方法流程图；

图2为背电极横向刻划完成后的示意图；

图3为顶电极刻划完成后的示意图；

图4为子电池排侧视图；

图5为子电池间后视图；

图6为子电池间前视图；

图7为背电极、顶电极刻划完成后用焊带进行连接的示意图；

图8为薄膜太阳能电池组件结构示意图。

11-前板玻璃、12-接线盒、13-顶电极、14-窗口层、15-缓冲层、16-光吸收层、17-背电极、18-基板玻璃、19-第一电流引出区引线、20-第二电流引出区引线、21-第一子电池排引线、31-第一电流引出子区、3-第一电流引出区、41-子电池、4-子电池排、801-第一焊带、802-第二焊带、9-芯片、10-胶膜、

具体实施方式

下面结合附图对本发明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。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供了一种薄膜太阳能电池组件的制造方法，如图1所示，在实施例1中，方法包括以下步骤：

s01：在基板玻璃18上沉积背电极17，对背电极17进行多次刻划以形成若干电流引出区引线19连接的多个第一电流引出区3，每个第一电流引出区3包括若干第一电流引出子区31、一第一电流引出区引线19和一第二电流引出区引线20，且第一电流引出子区31的一端均连接第一电流引出区引线19，另一端均连接第二电流引出区引线20；其中，刻划采用的是激光刻划的方法，对背电极17进行多次横向刻划和纵向刻划，在本实施例中，先进行间断式的纵向刻划，优选起点、终点都在同一水平线上的纵向刻划，得到若干电流引出区引线连接的第一电流引出区3，进一步地，沿着垂直纵向刻划线的方向分别利用激光刻划方式间断式、连续式进行多次起点、终点都在各自基准线上的横向刻划，以形成如图2所示的若干电流引出区引线连接的多个第一电流引出区3，具体地，第一电流引出区3中的背电极17宽度范围为0～100cm，优选采用背电极17宽度为10cm；第一电流引出区3中的背电极17厚度范围为200～400nm，优选采用背电极17厚度为300nm；第一电流引出区3中的电流引出区引线宽度范围为0～100cm，优选采用电流引出区引线宽度为1cm；第一电流引出区3中的电流引出区引线厚度范围为200～400nm，优选采用电流引出区引线厚度为300nm。其中，基板玻璃18的作用是提供绝缘性好，并且与背电极17、光吸收层16的热膨胀系数相匹配的衬底，优选浮法玻璃。进一步地，背电极17作用是引出光生电流，缓解后续各工序降温过程中由于层间产生较大应力而导致的薄膜开裂现象，优选与光吸收层16热膨胀系数匹配、稳定性好、抗腐蚀能力强、导电导热性能良好的金属，如金属mo，其制备方式为本领域熟知的溅射法；

s02：在背电极17上依次制备光吸收层16、缓冲层15、窗口层14和顶电极13，将多个第一电流引出区引线19位置对应在光吸收层16、缓冲层15、窗口层14和顶电极13的区域进行刻划以去除。其中，光吸收层16作用是产生光生电流，其制备方式为本领域熟知的蒸发法或磁控溅射法，且光吸收层16的厚度为2±0.5um。缓冲层15作用是缓解光吸收层16的缺陷，并对光吸收层16起到保护作用，避免后续工序对光吸收层16造成损伤，其制备方式为本领域熟知的水浴沉积法或电化学沉积法，且缓冲层15的厚度为20～30nm。窗口层14与顶电极13作用是透过太阳光，收集和传输光生电子，其制备方式为本领域熟知的磁控溅射法，且窗口层14的厚度为1000±30nm。

s03：将在基板玻璃18上的非第一电流引出子区31位置和非第二电流引出区引线20位置所对应在光吸收层16、缓冲层15、窗口层14和顶电极13的区域进行刻划以去除，形成多个一端均与第一电流引出区引线19连接、另一端均与第一子电池引线21连接的多个子电池41，多个子电池41构成一子电池排4；其中，顶电极上刻划完成后的示意图如图3所示，得到多个子电池排4，每个子电池排4包括若干子电池41，每个子电池的一端均与第一电流引出区引线19连接，另一端均与第一子电池引线21连接。更为具体地，子电池排侧视图如图4所示，子电池间后视图如图5所示，子电池间前视图如图6所示，其中，子电池排4中的顶电极13宽度范围为0～100cm，优选采用顶电极13宽度为10cm；子电池排4中的顶电极13厚度范围为0.5～2μm，优选采用顶电极13厚度为1.5μm；子电池排中的第一电流引出区19宽度范围为0～100cm，优选采用第一电流引出区19宽度为1cm；子电池排中的第一电流引出区19厚度范围为0～1000μm，优选采用第一电流引出区19厚度为3.5μm。

s04：通过第一焊带801、第二焊带802将各子电池排并联，得到薄膜太阳能电池芯片9；具体地，如图7所示，通过第一焊带801连接多个第一电流引出区引线19，通过第二焊带802连接多个第一子电池排引线21，将第一焊带801悬空一端引出为电池正极引出基板玻璃18，将第二焊带802悬空一端引出为电池负极引出基板玻璃18。进一步地，芯片9包括基板玻璃18、背电极17、光吸收层16、缓冲层15、窗口层14和顶电极13。进一步地，子电池排3间距大于0mm，优选采用子电池排3间距为5mm；子电池排3中的子电池31间距范围为0.1～100mm，优选采用子电池31间距为0.15mm；子电池排3中的子电池31长度范围为100～200mm，优选采用子电池31长度为150mm；所述子电池排中的子电池31宽度范围为0.1～100mm，优选采用子电池31宽度为10mm；进一步地，子电池排的第一电流引出区引线19长度小于第一焊带801外侧到第二焊带802焊带内侧的间距，子电池排的第一子电池排引线21长度小于第一焊带801内侧到第二焊带802外侧的间距。更进一步地，焊带为导电性能良好的金属，优选金属为铜、铝，焊带的宽度范围为0～100mm，所述焊带的厚度范围为0～100mm；焊带的截面形状包括矩形、三角形、圆形、圆拱形。

s05：将芯片9经胶膜10与前板玻璃11进行合片，安装接线盒12，完成薄膜太阳能电池组件的制作。其中，前板玻璃11优选钢化玻璃，其他硬度大、透光效果好的玻璃亦可。进一步地，如图8所示，接线盒12安装在合片组件的焊带位置，使焊带与接线盒12金属端子连接在一起。

本实施例中子电池排4的第一电流引出区引线19由背电极组成、第一子电池排引线21由顶电极及其以下膜层组成的连接方式，本实施例采用子电池两次并联连接方式，此连接方案可扩展为多次并联结构连接方式，也可以为多次并联结构与多次串联结构多次结合的连接方式。

本发明将薄膜太阳能电池组件划分为多个独立的子电池、各子电池间并联，保证了在某一个子电池异常时，其它子电池不受影响，提高了薄膜太阳能电池组件的安全性和可靠性。并且，本申请所采用的薄膜太阳能电池组件的制造方法减少了对电池组件的刻划及相应的清洗次数，减少了工艺过程对各膜层造成的损伤。

实施例2

本实施例提供了一种薄膜太阳能电池组件，在本实施中，薄膜太阳能电池组件包括胶膜10、芯片9、前板玻璃11和接线盒12。其中，芯片包括基板玻璃18、背电极17、光吸收层16、缓冲层15、窗口层14和顶电极13。

进一步地，基板玻璃18上依次制备有背电极17、光吸收层16、缓冲层15、窗口层14和顶电极13。

进一步地，背电极17包括若干电流引出区引线连接的多个第一电流引出区3，电流引出区引线包括第一电流引出区引线19和第二电流引出区引线20；

进一步地，芯片9包括一端与第一子电池排引线21连接、另一端与第一电流引出区引线19连接的多个子电池排4。

更进一步地，多个第一电流引出区引线19与第一焊带801连接，多个第一子电池排引线21与第二焊带802连接，第一焊带801悬空一端作为电池正极引出基板玻璃18，第二焊带802悬空一端作为电池负极引出基板玻璃18。

进一步地，将芯片9通过胶膜10与前板玻璃11进行合片，再安装接线盒12，得到薄膜太阳能电池组件。

进一步地，背电极17的制备方法为溅射法。

进一步地，光吸收层16的制备方法为蒸发法或磁控溅射法，光吸收层的厚度为2±0.5um。

进一步地，缓冲层15的制备方法为水浴法或电沉积法，缓冲层的厚度为20～30nm。

进一步地，窗口层14的制备方法为磁控溅射法，窗口层的厚度为1000±30nm。

以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。