薄膜太阳能电池前板及其制备方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种薄膜太阳能电池前板及其制备方法。

背景技术：

薄膜太阳能电池因其轻薄柔等特点，应用领域比传统晶硅电池更为广泛，其中铜铟镓硒电池、碲化镉电池以及钙钛矿电池是目前公认最具市场潜力的薄膜太阳能电池。从薄膜电池产品形态上，除了部分玻璃基薄膜电池采用丝网印刷或p1，p2，p3划线完成互联集成外，大部分薄膜电池需要依靠前板完成大面积集成互联，尤其是柔性衬底薄膜电池。

前板是附于薄膜太阳能电池上表面用于光电流收集输运的带有金属栅线的有机复合膜。当前常用的前板如图1所示，包括上层的有机复合膜1和下层的金属栅线。金属栅线一般包括细栅线21与粗栅线22，细栅线21主要用于薄膜电池表面光电流收集，粗栅线22用于细栅线收集电流的汇流与输运。因此，金属栅线的电阻大小对于输出损耗而言至关重要。当前的前板因为金属栅线在有机复合膜下表面制备，如果栅线过厚，一般大于50um时，在前板与薄膜电池热压的时，由于栅线附近贴合差容易产生气泡。因此，栅线厚度设计得较薄，一般低于50um。如果为了进一步减小栅线电阻只能增加栅线宽度，但是栅线宽度增加又会影响受光面积，不利于薄膜太阳能电池整体性能提升。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于薄膜太阳能电池集成互联的前板设计方案，可以在得到较厚栅线的同时避免产生界面气泡，在不增加栅线遮光的情况下增大金属栅线截面积，有利于薄膜太阳能电池输出阻耗的降低。

本申请一个实施例提供的具体技术方案如下：

一种薄膜太阳能电池前板，包括：有机复合膜、第三膜层和金属栅线，其中，

所述有机复合膜包括第一膜层和第二膜层，所述第三膜层位于所述第二膜层远离所述第一膜层的表面；

所述金属栅线的厚度为50μm-100μm，并且，沿厚度方向，所述金属栅线一端嵌入所述第三膜层中，一端伸出所述第三膜层。

本申请另一个实施例提供的具体技术方案如下：

一种薄膜太阳能电池前板的制备方法，包括如下步骤：

选用有机复合膜，其中所述有机复合膜包括第一膜层和第二膜层；

在所述第二膜层上敷设厚度为50μm-100μm的金属箔；

将所述金属箔制成金属栅线；

选用厚度小于所述金属箔厚度的第三膜层，并在其上形成与所述金属栅线形状匹配的镂空；

将形成有镂空的第三膜层与所述金属栅线对齐，然后热压。

本申请实施例的薄膜太阳能电池前板和常规前板相比，可以在不引入其他工艺问题或增加金属栅线遮挡的情况下增加金属栅线厚度至50μm-100μm，实现输出损耗的有效降低。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为现有技术中薄膜太阳能电池前板的剖面结构示意图。

图2为本申请实施例的薄膜太阳能电池前板的结构示意图。

图3为本申请实施例的薄膜太阳能电池前板制备方法的流程示意图；

图4为本申请实施例的薄膜太阳能电池前板制备过程中的结构变化示意图。

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的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

本发明一方面提供了一种薄膜太阳能电池前板，包括：有机复合膜、第三膜层和金属栅线，其中，所述有机复合膜包括第一膜层和第二膜层，所述第三膜层位于所述第二膜层远离所述第一膜层的表面；所述金属栅线的厚度为50μm-100μm，并且，沿厚度方向，所述金属栅线一端嵌入所述第三膜层中，一端伸出所述第三膜层。

图2示出了本发明一个实施例提供的一种薄膜太阳能电池前板的结构示意图。如图2所示，薄膜太阳能电池前板包括：有机复合膜1、第三膜层3和金属栅线2，其中，所述有机复合膜1包括第一膜层11和第二膜层12，所述第三膜层13位于所述第二膜层12远离所述第一膜层11的表面。沿厚度方向，所述金属栅线2的一端嵌入所述第三膜层13中，一端伸出所述第三膜层13。由于金属栅线部分嵌入第三膜层中，只有部分露出，只要控制露出部分的金属栅线的厚度小于50μm，即可避免与薄膜太阳能电池贴合热压时产生界面气泡。因此，金属栅线厚度可以相应地设计得较厚。本发明的一个实施例中，所述金属栅线的厚度为50μm-100μm，并且所述金属栅线伸出所述第三膜层的厚度为10μm-30μm。

相较于常规的厚度小于50μm的金属栅线，本发明实施例提供的金属栅线的厚度提升至50μm-100μm，降低了金属栅线电阻，同时不影响受光面积，有利于薄膜太阳能电池输出阻耗的降低；而且，伸出所述第三膜层的金属栅线的厚度为10μm-30μm，厚度较为适宜，在与薄膜太阳能电池贴合热压时不会产生界面气泡，保证了太阳能电池的整体品质。

本发明的实施例中，所述第一膜层为pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜或etfe(乙烯-四氟乙烯共聚物)膜，该膜层主要是作为耐候性功能薄膜，起到阻水、隔氧、耐紫外线等作用，其一般采用透光性能好的树脂材料。

本发明的实施例中，所述第二膜层为tpo(聚烯烃热塑性弹性体)膜、poe(聚烯烃弹性体)膜或eva(乙酸和醋酸乙烯酯的共聚物)膜。所述第三膜层为tpo膜、poe膜或eva膜。其中，所述第三膜层的材质可以与第二膜层相同，也可以不同。该两者的主要作为封装胶膜，起到将薄膜太阳能电池芯片与前板实现粘结的作用。上述三种封装胶膜中，tpo是石油树脂及乙烯、乙酸、乙烯树脂为基料，加入抗氧剂、防老剂、软化剂制成的热塑性聚烯烃类防水材料，具有长期耐候性，抗紫外线及耐热耐老化性能非常优越。poe材料是乙烯和辛烯的共聚物，是饱和脂肪链结构，且分子链中叔碳原子较少，表现出良好的耐候性、耐紫外老化性能，优异的耐热、耐低温性能。eva是全球使用最广泛的光伏组件封装材料，其具有优良的柔韧性，耐冲击性，弹性，光学透明性，黏着性，耐环境应力开裂性，耐候性，热密封性等优异特性。当然，本领域技术人员应当理解的是，除了上述列举的三种封装胶膜，其他能够将电池芯片与前板实现粘合的材料也可适用于本发明。

考虑到前板的透光率，前板的整体厚度不宜过厚。本申请的实施例中，所述第一膜层的厚度为30μm-80μm，第二膜层的厚度为10μm-30μm。所述第三膜层的厚度设置为小于金属栅线的厚度10μm-30μm，即，第三膜层的厚度为20μm-90μm。

本申请的实施例中，金属栅线材料可以是但不限于cu、ni、ag、au等常见的导电材料。当然，本领域技术人员应当理解的是，其他能够实现导电功能，能够作为金属栅线制备的材料也可适用于本发明。

本发明另一方面还提供了一种薄膜太阳能电池前板的制备方法，图3示出了本申请实施例的薄膜太阳能电池前板制备方法的流程示意图，图4则示出了本申请实施例的薄膜太阳能电池前板制备过程中的结构变化示意图。以下结合图3和图4对本申请实施例的薄膜太阳能电池前板的制备方法进行详细说明。

首先，进行步骤s101：选用有机复合膜1，其中所述有机复合膜1包括第一膜层11和第二膜层12。所述第一膜层为pet膜或etfe膜，所述第二膜层为tpo膜、poe膜或eva膜。此处以pet/tpo复合膜(即，第一膜层为pet膜，第二膜层为tpo膜)为例，对薄膜太阳能电池前板的制备过程进行示意性说明。其中，pet膜的厚度为30μm-80μm，tpo膜的厚度为10μm-30μm。

接下来，进行步骤s102：在tpo膜上敷设厚度为50-100μm的金属箔4。可以采用诸如热辊压的方式将所述金属箔贴附在tpo膜上。所述金属箔可以为诸如cu箔、ni箔、ag箔或au箔。此处以cu箔为例进行示意性说明。

接下来，进行步骤s103：将所述金属箔制成金属栅线。具体地，可以根据栅线设计图案，采用光刻刻蚀的方法对cu箔进行刻蚀，从而在pet/tpo复合膜上形成特定形状的金属栅线2。金属结构光刻刻蚀工艺是半导体制造的常见工艺，其一般是对光刻胶进行图案化处理，利用图案化的光刻胶对金属层执行刻蚀，随后执行蚀刻后的清洗步骤等操作。由于是本领域常规的技术，在此对光刻刻蚀工艺的详细操作步骤不做赘述。

再接下来，进行步骤s104：选用厚度小于所述金属箔厚度的第三膜层3，并在其上形成与所述金属栅线形状匹配的镂空5。所述第三膜层选自tpo膜、poe膜或eva膜。所述第三膜层可以选择与第二膜层材质相同的膜层，也可以选用材质不同的膜层。此处，选择与第二膜层材质不同的poe膜作为第三膜层。

根据金属栅线设计图案，采用模板冲压的方式在poe膜上形成与金属栅线形状匹配的镂空图案，即，有金属栅线的位置，poe膜对应的位置处为镂空，从而使得poe膜放置在金属栅线上时，两者能够完全匹配贴合。其中，模板冲压是以金属栅线设计图案为模板，对poe膜进行冲压操作，在其上形成特定镂空图案。由于是本领域常规的技术，在此对模板冲压工艺的详细操作步骤不做赘述。

由于poe膜的厚度小于cu箔的厚度，由此，当poe膜贴合在cu栅线上时，cu栅线能够伸出poe膜一部分。为了避免后续前板膜与薄膜太阳能电池热压时出现界面气泡，poe膜的厚度设计成小于cu箔厚度10μm-30μm，即，保证cu栅线伸出poe膜的厚度为10μm-30μm。也就是说，poe膜的厚度为20μm-90μm。

最后，进行步骤s105：完成图案制作后，将形成有镂空的poe膜与所述金属栅线对齐，两者匹配贴合，然后进行热压，使两者更加紧密贴合，最终制得图2和图4中所示结构的薄膜太阳能电池前板。

综上所述，本发明实施例提供的薄膜太阳能电池前板，由于将金属栅线部分嵌入第三膜层中，在不增加金属栅线宽度的情况下有效将金属栅线的厚度提高至50μm-100μm，相当于栅线阻值降低至常规方案的30％-60％，有效降低输出损耗。同时，降低了与薄膜太阳能电池芯片接触的金属栅线的厚度，保证了前板与薄膜太阳能电池贴合热压时不会产生界面气泡。本发明实施例提供的薄膜太阳能电池前板的制备方法不需要引入复杂的操作工序，操作简单，易于实现。

需要理解的是，本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。