專利名稱：非晶硅太陽(yáng)能電池周邊電極絕緣激光刻蝕的處理方法
《技術(shù)領(lǐng)域》本發(fā)明涉及一種激光刻蝕的處理方法，更具體地說(shuō)，涉及一種非晶硅太陽(yáng)能電池周邊電極絕緣激光刻蝕的處理方法。
《背景技術(shù)》在現(xiàn)有技術(shù)中，為了降低制作成本，非晶硅太陽(yáng)能電池的正負(fù)電極膜層、非晶硅膜層都是先采用化學(xué)沉積、濺射和蒸鍍的方法，沉積在較大面積的正方形或者矩形玻璃板上的，再采用玻璃刀切割成大小所需面積的正方形或者矩形玻璃基片。但是，因機(jī)械切割加工的壓力就使得玻璃基片上最上層的極薄的鋁膜層負(fù)電極，越過(guò)極薄的非晶硅膜層中間層和最下層的極薄的透明二氧化錫膜層正電極接觸，會(huì)因形成正負(fù)電極短路，使非晶硅太陽(yáng)能電池的核心元件——上述玻璃基片沒(méi)有發(fā)電輸出。
類似的情況是，在不把大尺寸的玻璃基片切割成小尺寸的玻璃基片、直接把加工的玻璃基片制作成太陽(yáng)能電池芯片的場(chǎng)合，在鋁膜層生成的時(shí)候，其周邊的正負(fù)電極，也有可能產(chǎn)生少許局部的短路狀態(tài)，從而使得構(gòu)成電池芯片的若干個(gè)小電池中的少許電池不能發(fā)電。
為此，傳統(tǒng)的方法是采用化學(xué)腐蝕使玻璃基片四周邊緣最上層的負(fù)電極膜層去掉一部分，讓原本接觸的正負(fù)電極脫離接觸，解除短路狀態(tài)。但是，使用后的腐蝕液-氫氧化鈉溶液排放會(huì)造成環(huán)境污染；同時(shí)，殘留在玻璃基片四周的腐蝕液受潮濕氣候的影響，將會(huì)造成玻璃基片四周局部的正負(fù)電極再次短路，降低非晶硅太陽(yáng)能電池的使用壽命和耐候性能；而且化學(xué)腐蝕工藝復(fù)雜，產(chǎn)品良品率和一致性差，因而生產(chǎn)成本較高。
《發(fā)明內(nèi)容》本發(fā)明的目的在于提供一種非晶硅太陽(yáng)能電池周邊電極絕緣激光刻蝕的處理方法，以消除上述采用化學(xué)腐蝕法帶來(lái)的一系列缺點(diǎn)和不足，使得產(chǎn)品在具有更加良好的電極絕緣性能的同時(shí)，增加產(chǎn)品的使用壽命和耐候性能。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案采用一種非晶硅太陽(yáng)能電池周邊電極絕緣激光刻蝕的處理方法，采用激光器進(jìn)行激光刻槽處理，用已經(jīng)沉積過(guò)透明、導(dǎo)電的二氧化錫或氧化銦錫或它們摻鋁氧化鋅之正電極膜層的整體玻璃板作為玻璃基片，該處理過(guò)程依次為(1)將玻璃基片的正電極膜層進(jìn)行第一次激光刻槽，然后(2)采用化學(xué)氣相沉積法沉積非晶硅膜層，形成非晶硅太陽(yáng)能電池的PN節(jié)，再(3)采用磁控濺射或蒸發(fā)方法，在過(guò)程(2)的非晶硅膜層上沉積厚度為1500A°～4000A°鋁膜層，得負(fù)電極膜層，最后(4)將玻璃基片的負(fù)電極膜層、非晶硅膜層和正電極膜層進(jìn)行第二次激光刻槽，此刻槽與第一次激光刻槽錯(cuò)位排列，所使用的激光束調(diào)節(jié)頻率為200Hz～50KHz，激光束直徑約為0.1～0.5mm，刻槽電流為8.0A～20A，所述的刻槽槽深為50um～100um，槽寬為0.5mm～2.5mm。
本發(fā)明的經(jīng)過(guò)第二次激光刻槽后，可以再將大尺寸的玻璃基片，切割成小尺寸的玻璃基片使用?；蛘哒f(shuō)，當(dāng)具體實(shí)施中，需要采用小尺寸的玻璃基片時(shí)，經(jīng)過(guò)上述第二次激光刻槽處理后，再用玻璃刀或機(jī)械切玻璃割機(jī)把經(jīng)上述方法處理的大尺寸玻璃基片切割成小尺寸的玻璃基片，例如把外形尺寸為長(zhǎng)1120mm×寬280mm×厚3.5mm，切割成長(zhǎng)70mm×寬70mm×厚3.5mm的小板。由于兩次激光刻槽錯(cuò)位排列，即正負(fù)極彼此隔離，所以完全不會(huì)形成正負(fù)電極的短路。顯然，當(dāng)具體實(shí)施中需要采用大尺寸的玻璃基片，則不作切割處理，直接制作非晶硅太陽(yáng)能電池芯片的場(chǎng)合，在玻璃基片周邊采用上述兩次激光刻槽技術(shù)，可以提高正負(fù)電極絕緣程度，完全防止局部周邊電極短路的發(fā)生，從而提高電池芯片的光伏發(fā)電能力和耐候性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明使得電池的正負(fù)電極的絕緣程度大大提高，明顯提高了非晶硅太陽(yáng)能電池的耐候性和使用壽命；2.工藝簡(jiǎn)單處理過(guò)程中沒(méi)有任何污染環(huán)境的物質(zhì)排放和在產(chǎn)品上的殘留，符合國(guó)家對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)保和安全的要求；3.操作簡(jiǎn)便，提高了生產(chǎn)效率，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)能耗低。
《


》以下是本發(fā)明的

圖1是本發(fā)明的玻璃基片結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是第一次激光刻槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是基片上具有負(fù)電極膜層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是第二次激光刻槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是切割玻璃刀的切割狀態(tài)示意圖；圖6是玻璃基片平面分布示意圖。
圖1～6中，1-a是玻璃基片，1-b是正電極膜層，1-c是非晶硅膜層，1-d是負(fù)電極膜層即鋁膜層，1-e是切割玻璃刀。
參照?qǐng)D1，玻璃基片1-a面上具有正電極膜層1-b，該膜層是沉積的透明、導(dǎo)電的二氧化錫或氧化銦錫或它們摻鋁氧化鋅之正電極膜層；參照?qǐng)D2，在玻璃基片1-a面上的正電極膜層1-b上具有數(shù)個(gè)間隔分布的第一次激光刻槽，激光刻槽穿透正電極膜層1-b；參照?qǐng)D3，在具有激光刻槽的正電極膜層1-b上面具有非晶硅膜層1-c和負(fù)電極膜層即鋁膜層1-d，采用化學(xué)氣相沉積法沉積非晶硅膜層1-c形成非晶硅太陽(yáng)能電池的PN節(jié)，負(fù)電極膜層即鋁膜層1-d是采用磁控濺射或蒸發(fā)方法獲得，其沉積厚度為1500A°～4000A°。
參照?qǐng)D4，在負(fù)電極膜層即鋁膜層1-d上具有數(shù)個(gè)間隔分布的第二次激光刻槽，此刻槽與第一次激光刻槽錯(cuò)位排列，第二次激光刻槽穿透負(fù)電極膜層即鋁膜層1-d、非晶硅膜層1-c和正電極膜層1-b；參照?qǐng)D5，第二次激光刻是使用切割玻璃刀1-e切割的，切割玻璃刀1-e是裝在自動(dòng)切割機(jī)上的；參照?qǐng)D6，經(jīng)過(guò)第二次激光刻槽后，再將玻璃基片整體切割成小尺寸的玻璃基片。
《具體實(shí)施方式
》以下通過(guò)具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的描述實(shí)施例1 70mm×70mm×3.5mm單晶硅太陽(yáng)能電池芯片周邊電極絕緣的處理選用美國(guó)AFG INDUSTRIES，INC.公司生產(chǎn)的PV-TCO玻璃板材，該板材已涂敷透明導(dǎo)電的二氧化錫膜層，膜厚度為5000A°，透光率為98％，含鐵量為60ppm，作為待加工玻璃基片，其外形尺寸為長(zhǎng)1120mm×寬280mm×厚3.5mm。
上述玻璃基片上，采用1064nm Nd-YAG-50系列激光器對(duì)玻璃基片的二氧化錫膜層(正電極膜層)進(jìn)行第一次激光刻槽處理，刻槽線距離玻璃刀切割線4.5mm，刻槽線寬度為1mm，槽深80um。激光器工作頻率調(diào)節(jié)為150Hz，激光束直徑為0.5mm，刻槽電流為16A、劃片速度30mm/s，激光束直徑為0.5mm。
經(jīng)過(guò)上述第一次激光刻槽處理后，在玻璃基片上，采用化學(xué)氣相沉積法沉積非晶硅膜層，形成非晶硅太陽(yáng)能電池的PN結(jié)(雙結(jié))。詳細(xì)說(shuō)明如下把經(jīng)過(guò)上述處理的玻璃基片置于沉積P、I、N膜層的夾具中，放入預(yù)熱爐內(nèi)預(yù)熱至210℃，先將等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積裝置的沉積室抽真空至7.0×10-3Pa，導(dǎo)入純度為99.9％的氮?dú)庵脫Q室內(nèi)殘余氣體，再將玻璃基片放進(jìn)PECVD沉積室中。
抽真空至7.0×10-3Pa后，導(dǎo)入沉積頂電池P膜層所需的工作氣體硅烷SiH4，甲烷CH4和硼烷B2H6體積比為1∶1∶0.01混合氣體，在沉積溫度160～170℃，壓力60～65Pa下，以30MHz的射頻頻率、80W放電功率進(jìn)行輝光放電，沉積頂電池P膜層，沉積膜厚為100A°。
PECVD沉積室再抽真空至7.0×10-3Pa，其后導(dǎo)入沉積頂電池I膜層所需的工作氣體硅烷SiH4和氫氣體積比為1∶0.7混合氣體，在沉積溫度240～250 ℃、壓力65Pa～70Pa下，以60MHz的射頻頻率、130W放電功率進(jìn)行輝光放電，在已沉積的P膜層上再沉積頂電池I膜層，沉積膜厚600A°。
PECVD沉積室再抽真空至7.0×10-3Pa，其后導(dǎo)入沉積頂電池N膜層所需的工作氣體硅烷SiH4和磷烷PH3體積比為1∶0.01混合氣體，在沉積溫度260～265℃、沉積壓力110Pa～120Pa下以30MHz的射頻頻率、150W放電功率進(jìn)行輝光放電，在I膜層上沉積頂電池N膜層，沉積膜厚300A°。
PECVD沉積室再抽真空至7.0×10-3Pa，其后導(dǎo)入沉積底電池P膜層所需的工作氣體硅烷SiH4、硼烷B2H6和甲烷CH4體積比為1∶0.8∶0.012混合氣體，在沉積溫度160～170℃、壓力60～90Pa下，以60MHz的射頻頻率、80W放電功率進(jìn)行輝光放電，在頂電池N膜層上沉積底電池P膜層.沉積膜厚200A°。
PECVD沉積室再抽真空至7.0×10-3Pa，其后導(dǎo)入沉積頂電池I膜層非晶硅所需的工作氣體硅烷SiH4和氫氣體積比為1∶1.3混合氣體，在沉積溫度190～200℃，壓力130Pa下，以10MHz的射頻頻率、190W放電功率進(jìn)行輝光放電，在頂電池P膜層上沉積頂電池I膜層，沉積膜厚950A°。
PECVD沉積室再抽真空至7.0×10-3Pa，其后導(dǎo)入沉積底電池N膜層所需的工作氣體硅烷SiH4和磷烷PH3體積比為1∶0.008混合氣體，在底電池的I膜層上沉積底電池的N膜層，沉積膜厚300A°。
在上述非晶硅膜層上，采用磁控濺射技術(shù)沉積鋁膜層，也即是太陽(yáng)能電池的負(fù)電極膜層。詳細(xì)如下接著將經(jīng)過(guò)上述加工的玻璃基片置于磁控濺射裝置的濺射室中，沉積使用金屬鋁制成的背電極膜層，膜厚約為5000A°在上述已經(jīng)沉積過(guò)透明、導(dǎo)電的二氧化錫膜層(正電極膜層)、非晶硅膜層和鋁膜層(負(fù)電極膜層)的玻璃基片上，對(duì)所有膜層進(jìn)行第二次激光刻槽處理。采用1064nm Nd-YAG-50系列激光器對(duì)玻璃基片的二氧化錫膜層(正電極膜層)、非晶硅膜層和鋁膜層(負(fù)電極膜層)進(jìn)行第二次激光刻槽處理?？滩劬€距離玻璃刀切割線2mm，刻槽線寬度為1mm，槽深80um。激光器工作頻率調(diào)節(jié)為150Hz，刻槽電流為16A、劃片速度30mm/s，激光束直徑為0.2mm。
經(jīng)過(guò)上述第二次激光刻槽處理后，再用裝于自動(dòng)切割機(jī)上的玻璃刀，通過(guò)多次經(jīng)緯走向的切割，把經(jīng)過(guò)上述工藝加工的外形尺寸為長(zhǎng)1120mm×寬280mm×厚3.5mm的玻璃基片切割成64片70mm×寬70mm×厚3.5mm的小尺寸玻璃基片，供后續(xù)工序使用。
實(shí)施例2280mm×1120mm×3.5mm單晶硅太陽(yáng)能電池芯片周邊電極絕緣的處理選用美國(guó)AFG INDUSTRIES，INC.公司生產(chǎn)的PV-TCO玻璃板材，該玻璃已涂敷透明導(dǎo)電的二氧化錫膜層，膜厚度約為5000A°，透光率為98％，含鐵量為60ppm，作為待加工玻璃基片。其外形尺寸為長(zhǎng)1120mm×寬280mm×厚3.5mm。
在上述玻璃基片周邊，采用激光器對(duì)玻璃基片的二氧化錫膜層(正電極膜層)進(jìn)行第一次激光刻槽處理?？滩劬€距離玻璃基片四周邊緣4.5mm，刻槽線寬度為1mm。
經(jīng)過(guò)上述第一次激光刻槽處理后，在玻璃基片上，采用化學(xué)氣相沉積法沉積非晶硅膜層，形成非晶硅太陽(yáng)能電池的PN節(jié)。并且在非晶硅膜層上，采用磁控濺射技術(shù)或者蒸發(fā)技術(shù)沉積鋁膜層，也即是太陽(yáng)能電池的負(fù)電極膜層，詳細(xì)說(shuō)明與實(shí)施例1相同。
在上述已經(jīng)沉積過(guò)透明、導(dǎo)電的二氧化錫膜層(正電極膜層)、非晶硅膜層和鋁膜層(負(fù)電極膜層)的玻璃基片上，對(duì)所有膜層進(jìn)行第二次激光刻槽處理，采用1064nm Nd-YAG-50系列激光器對(duì)玻璃基片的二氧化錫膜層(正電極膜層)、非晶硅膜層和鋁膜層(負(fù)電極膜層)進(jìn)行第二次激光刻槽處理?？滩劬€距離玻璃刀切割線2mm，刻槽線寬度為1mm，槽深80um。激光器工作頻率調(diào)節(jié)為150Hz，刻槽電流為16A、劃片速度30mm/s，激光束直徑為0.5mm。
經(jīng)過(guò)上述第二次激光刻槽處理后，產(chǎn)品直接進(jìn)入工后續(xù)工序使用。
以直接購(gòu)入的已經(jīng)沉積透明、導(dǎo)電的二氧化錫(或氧化銦錫、或摻鋁氧化鋅)膜層的大尺寸玻璃板作為玻璃基片。
權(quán)利要求
1.一種非晶硅太陽(yáng)能電池周邊電極絕緣激光刻蝕的處理方法，采用激光器進(jìn)行激光刻槽處理，用已經(jīng)沉積過(guò)透明、導(dǎo)電的二氧化錫或氧化銦錫或它們摻鋁氧化鋅之正電極膜層的整體玻璃板作為玻璃基片，其特征在于處理過(guò)程依次為(1)將玻璃基片的正電極膜層進(jìn)行第一次激光刻槽，然后(2)采用化學(xué)氣相沉積法沉積非晶硅膜層，形成非晶硅太陽(yáng)能電池的PN節(jié)，再(3)采用磁控濺射或蒸發(fā)方法，在過(guò)程(2)的非晶硅膜層上沉積厚度為1500A°～4000A°鋁膜層，得負(fù)電極膜層，最后(4)將玻璃基片的負(fù)電極膜層、非晶硅膜層和正電極膜層進(jìn)行第二次激光刻槽，此刻槽與第一次激光刻槽錯(cuò)位排列，所使用的激光束調(diào)節(jié)頻率為200Hz～50KHz，激光束直徑約為0.1～0.5mm，刻槽電流為8.0A～20A，所述的刻槽槽深為50um～100um，槽寬為0.5mm～2.5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于經(jīng)過(guò)第二次激光刻槽后，再將玻璃基片整體切割成小尺寸的玻璃基片。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種非晶硅太陽(yáng)能電池周邊電極絕緣激光刻蝕的處理方法，處理過(guò)程依次為(1)將玻璃基片的正電極膜層進(jìn)行第一次激光刻槽，然后(2)采用化學(xué)氣相沉積法沉積非晶硅膜層，形成非晶硅太陽(yáng)能電池的PN節(jié)，再(3)采用磁控濺射或蒸發(fā)方法，在過(guò)程(2)的非晶硅膜層上沉積厚度為1500A°～4000A°鋁膜層，得負(fù)電極膜層，最后(4)將玻璃基片的負(fù)電極膜層、非晶硅膜層和正電極膜層進(jìn)行第二次激光刻槽，此刻槽與第一次激光刻槽錯(cuò)位排列，解決了太陽(yáng)能電池的正負(fù)電極問(wèn)題，具有工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，提高了非晶硅太陽(yáng)能電池的耐候性和使用壽命，廣泛適用于太陽(yáng)能行業(yè)。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101017863SQ200710073240
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者陳五奎, 雷曉全 申請(qǐng)人:深圳市拓日新能源科技股份有限公司