專利名稱：一種硅薄膜太陽能電池的制作方法
技術領域：
本實用新型提供一種硅薄膜太陽能電池，涉及一種廣泛應用于草坪燈、庭 院燈等節(jié)能電子產品中的硅薄膜太陽能電池。
背景技術：
眾所周知，對于太陽能電池來說，薄膜電池是第二代太陽能電池，由于原
材料來源豐富，無污染，能耗低，生產成本低，是綠色環(huán)保產品，自21世紀以來， 薄膜電池有了飛速發(fā)展。薄膜太陽電池技術的不斷進步，產品的性價比合理， 用途越來越多。
薄膜太陽能電池的傳統制造方法，見圖6，是在透明導電基板2上沉積前電 極層3，在前電極層3上用激光刻蝕出溝道6，形成前電極圖形；并用等離子化 學氣相沉積法在前電極層上依次沉積非晶硅薄膜p層、i層和n層，形成phi薄 膜電池層4。用激光刻蝕薄膜電池層4形成溝道7，將薄膜電池層4隔離成多個 單元，并在溝道7內填充與背電極5相同的材料；用激光刻蝕薄膜電池層4和 背電極層5形成溝道8。
按照以上傳統的方法制備的薄膜太陽能電池存在電池周邊漏電流的問題。 美國專利US20060266409A1 (
公開日2006.11.30)揭示了一種能防止電池 周邊漏電流的薄膜太陽能電池及其制造方法，見圖7。在前電極層3、薄膜電池 層4、背電極5仍然采用了以上所描述的傳統技術。但主要區(qū)別是第一次激光 刻蝕薄膜電池層4和背電極層5形成溝道9;第二次激光刻蝕前電極層3、薄膜 電池層4和背電極層5，形成突臺L，前電極層3的突臺L的長度大于100Mm， 小于1000pm。若采用美國專利US20060266409A1的方法制備薄膜太陽能電池， 可以有效地減少電池周邊的漏電流，但是，由于存在突臺L，不便于薄膜電池層非常嚴密地封裝。突臺L使周邊的前電極3、薄膜電池層4、背電極5裸露在外 面，從而環(huán)境中的濕氣和酸堿蒸汽容易進入電池內部結構，使電池的電性能降 低，縮短電池的使用壽命。
因此，目前薄膜太陽能電池仍然存在以下問題1、在室外使用時，產品的 耐候性和穩(wěn)定性還存在不足；2、產品單元節(jié)間距單一，大基片切割成小電池的 利用率低，小電池的有效光電轉換面積利用率低，且電池輸出電壓和電流的匹 配困難；3、傳統封裝工藝復雜，不便于操作，封裝層和電池體結合力差。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種封裝簡單的硅薄膜太陽能電池，采用激光刻 蝕技術，在單元電池的四周邊刻蝕出隔離槽，在隔離槽內絲印上絕緣、阻焊、 耐濕、耐酸堿的背漆層，把電池外邊沿上的膜層和電池內部有效工作區(qū)內膜層 完全隔開，有效地防止電池邊沿短路漏電現象，同時也阻斷電池外邊沿上未被 保護的硅膜層吸潮后從電池外邊沿往電池內部潮解的路線，也阻止環(huán)境中濕氣 和酸堿蒸汽等對電池內部結構的影響和破壞，有效地提高電池的耐候性和穩(wěn)定 性，延長電池的使用壽命。
另一個目的是采用激光刻劃鋁膜技術或干法腐蝕的工藝，加工出薄膜太陽 能電池的背電極圖形。通過這種工藝生產的電池，各單元節(jié)的間距尺寸可根據 需要任意調整，在相同尺寸的基片上可制作出不同輸出電壓和輸出電流的電池， 使電池輸出電壓和輸出電流得到最佳的匹配，滿足客戶對電池輸出性能的不同 要求。
又一個目的是提供一種由大規(guī)模集成串聯式電池單元節(jié)構成硅薄膜太陽能 電池， 一個單元電池由若干個單元節(jié)構成，并可以用大規(guī)模集成串聯式電池單 元節(jié)構成的大型電池板制備小型強光硅薄膜太陽能電池。為了實現以上目的，本實用新型所采用的技術方案是提供一種硅薄膜太 陽能電池，由大規(guī)模集成串聯式電池單元節(jié)構成，以透明導電基板為襯底，包 括依序層疊的前電極層、薄膜電池層、背電極層和背層構成，其特征在于所說 的由串聯式單元節(jié)構成的單元電池，在其電池周邊有激光刻蝕的隔離槽，在其 槽內有絲印的絕緣、阻焊、耐濕、耐酸堿的背漆層。
本實用新型提供的硅薄膜太陽能電池，所說的以透明導電基板為襯底的單 元電池，其單元節(jié)的節(jié)間距和有效工作區(qū)域內的輸出電壓和輸出電流可調整。
本實用新型提供的硅薄膜太陽能電池，所說的電池周邊0.5mm 5mm處設有 寬度為0.2mm 2.0mm的隔離槽，所說的隔離槽的形狀，包括直線形、圓形、弧 形、正多邊形，所說的隔離槽內填充背漆層，背漆層比電池周邊隔離槽外邊沿 大0.2mm 3.0mm。
本實用新型提供的硅薄膜太陽能電池，所說的硅薄膜太陽能電池是強光型 非晶硅薄膜太陽能電池，背漆層是一種絕緣、耐酸堿的樹脂保護層，背漆層的 厚度為2(Him 120^m。
本實用新型提供的硅薄膜太陽能電池，所說的薄膜電池層是至少含有一個 PN結的非晶硅或微晶硅電池層，前電極層是透明導電膜,亦是復合導電膜或 Sn02、 ITO、 ZnO膜其中的一種。
本實用新型產生的積極效果是采用激光刻蝕技術與絲印技術相結合，在電 池的四周邊刻蝕出隔離槽，在隔離槽內絲印上絕緣、阻焊、耐濕、耐酸堿的背 漆層，把電池外邊沿上的膜層和電池內部有效工作區(qū)內膜層完全隔開，有效地 防止了電池邊沿短路漏電，同時也阻斷了電池外邊沿上未被保護的硅膜層吸潮 后從電池外邊沿往電池內部潮解的路線，也阻止了環(huán)境中濕氣和酸堿蒸汽等對 電池內部結構的影響和破壞，有效地提高了電池的耐候性和穩(wěn)定性，延長了電池的使用壽命。本實用新型中背漆層覆蓋隔離槽和背電極層，封裝工藝簡單， 且封裝層與電池結合緊密。另外，本實用新型采用激光刻劃鋁膜技術或干法腐 蝕鋁膜的工藝，加工出薄膜太陽能電池的鋁背電極圖形。通過這種工藝生產的 電池，各光電單元的有效工作區(qū)域可根據需要任意調整，在相同尺寸的基片上 可制作出不同輸出電壓和輸出電流的電池，使電池輸出電壓和輸出電流得到最 佳的匹配，滿足客戶對電池輸出性能的不同要求。
圖1是本實用新型提供的薄膜太陽能電池的剖視圖2是圖1中前電極層11的俯視圖3是圖1中隔離槽16的俯視圖。
圖4是本發(fā)明提供的異形薄膜太陽能電池示意圖。
圖5是異形薄膜太陽能電池的剖面圖。
圖6是傳統的薄膜太陽能電池結構圖。
圖7是美國專利US20060266409A1公開的薄膜太陽能電池結構圖。 圖1-5中IO是透明導電基板；ll是前電極膜層；ll-l是前電極膜層橫向 槽；11-2是前電極膜層縱向槽；11-3是前電極膜層分節(jié)槽；12是薄膜電池層； 12-1是硅薄膜層分節(jié)槽；13是背電極層；13-1是背電極膜層分節(jié)槽；14是背漆 層；15是可焊電極；16是激光刻蝕出的隔離槽。16-1是橫向隔離槽；16-2是 縱向隔離槽；17是異形電池的切割線；18是異形電池的透明視窗；19是字符。
以下結合附圖進一步說明本實用新型薄膜太陽能電池結構。
見圖l，在透明導電襯底10上順序層疊前電極層11、薄膜電池層12、背電 極層13、背漆層14。前電極層10設有橫向槽11-1、縱向槽11-2及分節(jié)槽11-3; 薄膜電池層12和背電極層13也分別設有相應的分節(jié)槽(如圖1薄膜電池分節(jié)槽12-1，背電極層分解槽13-1);前電極層、薄膜電池層和背電極層的分節(jié)槽將 相應的膜層分成多個相等或不等的工作區(qū)域(如圖1)，這樣可以根據需要設計 各膜層的有效工作面積，實現電流和電壓的最佳匹配。
見圖3，在單元電池周邊設有隔離槽16，橫向隔離槽16-1和縱向隔離槽16-2 距單元電池周邊0.5mm 5mm;隔離槽內填充絕緣、阻焊、耐濕、耐酸堿的背漆 層，把電池外邊沿上的膜層和電池內部有效工作區(qū)內膜層完全隔開，防止了電 池邊沿短路、漏電流。
見圖4、圖5中所示異形薄膜太陽能電池結構，在透明導電襯底上順序沉積 透明前電極層ll、薄膜電池層12、背電極層13，單元電池周邊設有正八邊形隔 離槽16，隔離槽內填充絕緣、阻焊、耐濕、耐酸堿的背漆層，防止了電池邊沿 短路、漏電i^。
具體實施方式
實施例1:生產外形為50mmX50mmx3.0mm的節(jié)間距為10mm的小型強 光單結非晶硅太陽能電池。外形為50mmX50mmx3.0mm的硅薄膜太陽能電池 由5個節(jié)間距為10mm的單元節(jié)構成，其工藝步驟如下-
步驟1、前電極11圖形制作采用按設計排版50mmX50mm陣列間距的ITO 或Sn02透明導電膜玻璃為基板，用激光將基板上的連續(xù)導電膜刻蝕成寬度為 10mm的獨立小塊，小塊間相互絕緣，如圖2所示的陰影部分，ll-l是前電極膜 層橫向槽；11-2是前電極膜層縱向槽；11-3是前電極膜層分節(jié)槽，即構成前電 極圖形。
步驟2、沉積薄膜電池層12:將已刻好前電極圖形的基板經超聲清洗烘干 后，裝入鍍非晶硅膜的專用夾具，預熱，在基板上依次沉積P型非晶硅摻雜層、 I型本征非晶硅層和N型非晶硅摻雜層。步驟3、激光刻劃薄膜電池層12，形成薄膜電池層分節(jié)槽12-1 (如圖l)。 步驟4、鋁背電極13的制作在薄膜電池層12上沉積鋁背電極層，并用激
光刻劃鋁膜，形成背電極膜層分節(jié)槽13-1，制作出鋁背電極圖形(如圖l)。 步驟5、隔離槽16的制作采用波長為532nm的綠光激光器在距離每個
50mmX50mm單元電池邊沿0.5mm 5mm處刻除鋁背電極層13和薄膜電池層
12，刻蝕出寬度為0.2mm 2.0mm的隔離槽16(如圖3， 16-1為橫向隔離槽；16-2
為縱向隔離槽)。
步驟6、背漆層14的制作在隔離槽的基板上覆蓋一層絕緣、阻焊、耐濕、 耐酸堿的厚度為20pm 12(Him的樹脂保護層(如圖1);
步驟7、字符制作在單元電池上制作公司商標、電池型號和正負電極標識。
步驟8、可輝電極15制作在背漆層14的基板上引出電極的相應位置制作 可焊電極，如圖1中15所示的陰影部分，并烘干。
步驟9、切割分粒采用高精度程控玻璃切割機，將由大規(guī)模集成串聯式電 池單元節(jié)構成的大型電池板切割成小型強光硅薄膜太陽能電池，按設計排版 50mmX50mm陣列間距，把基板上的成品電池切割成50mmX50mm矩形小片。
至此，外形為50mmX50mm的節(jié)間距為10mm的小型強光單結非晶硅太陽 能電池制作完成。電性能、外觀檢測合格后入庫。
實施例2:生產外形為正八邊形中間帶有圓形透明視窗的環(huán)形太陽能電池。
步驟如下
步驟l、前電極層圖形制作以IT0或Sn02透明導電膜玻璃為基板，采用 激光標刻技術，把基板上的連續(xù)導電膜刻蝕成要求形狀和尺寸的獨立小塊，即 前電極圖形。
步驟2、沉積非晶硅層12:在已刻好前電極圖形的基板上依次沉積P型非晶硅摻雜層、I本征非晶硅層和N型非晶硅摻雜層。
步驟3、激光刻劃非晶硅層12:采用激光標刻技術，在沉積好非晶硅的基
板玻璃基片上，在前電極ll圖形區(qū)域內相應位置，按設計要求圖形刻除非晶硅
層12，露出前電極ll引出圖形。
步驟4、背電極13的制作與實施例1中步驟4相同。
步驟5、隔離槽16的制作采用波長為532nm的綠光激光器在距電池周邊 0.5mm 5mm處刻除鋁背電極層和薄膜電池層，刻蝕出寬度為0.2mm 2.0mm的
隔離槽。
步驟6、背漆保護層14制作在背電極的基板上制作絕緣、耐濕、耐酸堿 的樹脂油墨保護層，并烘干。
步驟7、字符19制作在背漆層的基板上引出電極的相應位置，制作公司 商標、電池型號和正負電極標識，如圖4中19所示的字符。
步驟8、可焊電極15制作在背漆層17的基板上引出電極的相應位置，制 作可焊導電銅漿，如圖4中15所示的陰影部分，并烘干。
步驟9、透明視窗18制作采用激光標刻技術，把電池內部按設計需要做 成透明視窗區(qū)域的棕色非晶硅層刻除，制作出透明視窗，如圖4中18所示的白 色部分。
步驟10、切割分粒釆用高精度程控玻璃切割機，按設計排版陣列間距， 把基板上的成品電池切割成矩形小片，如圖4中的矩形外框；
步驟11、外形加工采用高精度程控異形玻璃切割機，按電池要求形狀和 尺寸切割出電池外形，如圖4中所示的正八邊形。
權利要求1、一種硅薄膜太陽能電池，由大規(guī)模集成串聯式電池單元節(jié)構成，以透明導電基板為襯底，包括依序層疊的前電極層、薄膜電池層、背電極層和背層構成，其特征在于所說的由串聯式單元節(jié)構成的單元電池，在其電池周邊有激光刻蝕的隔離槽，在其槽內有絲印的絕緣、阻焊、耐濕、耐酸堿的背漆層。
2、 根據權利要求l所述的一種硅薄膜太陽能電池，其特征在于所說的以透 明導電基板為襯底的單元電池，其單元節(jié)的節(jié)間距和有效工作區(qū)域內的輸出電 壓和輸出電流可調整。
3、 根據權利要求l所述的一種硅薄膜太陽能電池，其特征在于所說的電池 周邊0.5mm 5mm處設有寬度為0.2mm 2.0mm的隔離槽，所說的隔離槽的形狀， 包括直線形、圓形、弧形、正多邊形，所說的隔離槽內填充背漆層，背漆層比 電池周邊隔離槽外邊沿大0.2mm 3.0mm。
4、 根據權利要求l所述的一種硅薄膜太陽能電池，其特征在于所說的硅薄 膜太陽能電池是強光型非晶硅薄膜太陽能電池，背漆層是一種絕緣、耐酸堿的 樹脂保護層，背漆層的厚度為2(Him 12(Vm。
5、 根據權利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于所說的薄膜電池層 是至少含有一個PN結的非晶硅或微晶硅電池層，前電極層是透明導電膜,亦是 復合導電膜或Sn02、 ITO、 ZnO膜其中的一種。
專利摘要本實用新型涉及一種硅薄膜太陽能電池，該硅薄膜太陽能電池廣泛應用于草坪燈、庭院燈等節(jié)能電子產品，由大規(guī)模集成串聯式電池單元節(jié)構成，以透明導電基板為襯底，包括依序層疊的前電極層、薄膜電池層、背電極層和背層構成，所說的由串聯式單元節(jié)構成的單元電池，在其電池周邊有激光刻蝕的隔離槽，在其槽內有絲印的絕緣、阻焊、耐濕、耐酸堿的背漆層。本實用新型提供的硅薄膜太陽能電池不僅能防止電池周邊短路、漏電流，還能防止環(huán)境中的濕氣進入電池而潮解。
文檔編號H01L27/142GK201130666SQ200720196120
公開日2008年10月8日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權日2007年12月18日
發(fā)明者毅 李, 李全相 申請人:毅 李