本發(fā)明涉及太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的制備方法。

背景技術(shù)：

在各種薄膜太陽電池體系中，銅銦鎵硒Cu(In,Ga)Se₂(簡稱CIGS)薄膜太陽電池具有光電轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好、抗輻照能力強(qiáng)的特點(diǎn)，柔性襯底CIGS薄膜太陽電池輕質(zhì)、可卷繞、展開方式靈活、質(zhì)量比功率高，具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

玻璃襯底銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的傳統(tǒng)制備工藝是在沉積完背電極后進(jìn)行第一次劃線，隨后沉積吸收層、緩沖層和高阻層，繼而進(jìn)行第二次劃線，再沉積透明導(dǎo)電層，最后進(jìn)行第三次劃線。采用傳統(tǒng)的方法制備柔性襯底CIGS薄膜太陽電池單片集成組件，容易對(duì)銅銦鎵硒薄膜太陽電池后續(xù)沉積的功能層材料性質(zhì)帶來不利影響，尤其對(duì)卷對(duì)卷工藝而言，更易產(chǎn)生變形、褶皺、開裂、定位難等問題，并且整個(gè)過程需要兩次中斷太陽電池功能層的制備來劃線，降低了組件制備的效率。

對(duì)于柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件來說，制備過程中采用機(jī)械的方式劃線，由于是接觸式的，施加外力時(shí)電池容易彎曲，劃線深度不易控制，也容易使針頭頻繁損壞，且損傷薄膜，并且存在"飛邊"問題，導(dǎo)致劃線線形不規(guī)則，實(shí)際劃線寬度比定義寬度寬，互聯(lián)區(qū)域(死區(qū))增加，組件電流損耗大。

現(xiàn)有技術(shù)中申請(qǐng)公布號(hào)為CN 103618030A的發(fā)明專利公開了一種柔性PI襯底CIGS薄膜電池激光刻蝕單體集成組件的方法,包含：步驟1，首先使用激光對(duì)電池由頂電極一直刻劃到PI襯底的上表面，形成第一溝道；步驟2，對(duì)第一溝道涂覆填充絕緣膠；步驟3，再使用激光對(duì)電池由頂電極一直刻劃到背電極的上表面，形成第二溝道；步驟4，在第二溝道以及頂電極上且由第二溝道的頂部延伸并越過第一溝道的頂部涂覆銀漿；步驟5，使用激光對(duì)電池由頂電極刻蝕到高阻層的上表面，形成第三溝道，完成CIGS薄膜電池的內(nèi)連式互聯(lián)。但是整個(gè)單體集成組件的制備方法中穿插著填充絕緣膠與涂覆銀漿(步驟2與步驟4)兩個(gè)工藝步驟，使得第二次與第三次劃線(步驟3與步驟5)難以精準(zhǔn)定位，造成組件死區(qū)面積增加，受光面積減少，更有成品率低的風(fēng)險(xiǎn)，尤其不適用于卷對(duì)卷生產(chǎn)工藝，并且生產(chǎn)工藝繁瑣耗時(shí)，降低了組件生產(chǎn)的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的制備方法。該柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的制備方法具有組件死區(qū)面積小、工藝過程簡單、生產(chǎn)效率高、且便于采用卷對(duì)卷大面積、大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的制備方法，所述柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池自下而上依次包括：襯底(1)、背電極層(2)、吸收層(3)、緩沖層(4)、高阻層(5)、透明導(dǎo)電層(6)；至少包括如下步驟：

步驟101、采用激光蝕刻法自上而下在柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池上蝕刻出至少一組溝道和絕緣線溝道(12)，每組溝道包括第一條溝道(7)、第二條溝道(8)、第三條溝道(9)；其中：所述第一條溝道(7)的底面為襯底(1)的上表面；所述第二條溝道(8)位于第一條溝道(7)和第三條溝道(9)之間；所述第二條溝道(8)的底面為背電極層(2)的上表面；所述第三條溝道(9)的底面位于高阻層(5)的上表面至背電極層(2)的上表面之間；所述絕緣線溝道(12)的底面為襯底(1)的上表面；

步驟102、向第一條溝道(7)內(nèi)灌注絕緣材料(10)并進(jìn)行固化；

步驟103、填充電極材料并固化，具體為：在第二條溝道(8)內(nèi)填充電極材料(11)；同時(shí)，上述電極材料(11)越過第一條溝道(7)，進(jìn)而覆蓋至第一條溝道(7)一側(cè)的頂電極，使得銀漿與背電極充分接觸，前一個(gè)子電池的頂電極與后一個(gè)子電池的背電極相連接，實(shí)現(xiàn)子電池之間的串聯(lián)；

步驟104、從單片集成組件引出正、負(fù)極，然后進(jìn)行封裝。

作為優(yōu)選，本發(fā)明還采用了如下的技術(shù)特征：

進(jìn)一步：所述激光蝕刻法采用的激光波長為1064nm或者532nm。

進(jìn)一步：所述第一條溝道(7)、第二條溝道(8)、第三條溝道(9)彼此之間存在間隔。

進(jìn)一步：所述第一條溝道(7)、第二條溝道(8)、第三條溝道(9)彼此之間不存在間隔。

進(jìn)一步：所述步驟102中的固化采用的是紫外固化、紅外固化、或熱固化的方法。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1.本發(fā)明提供一種柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的制備方法，所述單片集成組件的制備是在銅銦鎵硒薄膜太陽電池所有的功能層都生長(沉積)完成后進(jìn)行的，避免了在沉積各功能材料中間穿插劃線步驟給銅銦鎵硒薄膜太陽電池后續(xù)沉積的各功能層材料性質(zhì)帶來的不利影響，以及容易產(chǎn)生變形、褶皺、開裂等不利情況，尤其是對(duì)卷對(duì)卷工藝而言。

2.本發(fā)明提供一種柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的制備方法，所述單片集成組件制備過程中的三條溝道及絕緣線是采用全激光劃線，避免了采用機(jī)械方式劃線帶來的電池易彎曲變形，劃線深度不易控制，機(jī)械針頭易頻繁損壞，且損傷薄膜，以及由于存在"飛邊"導(dǎo)致的劃線線形不規(guī)則，實(shí)際劃線寬度比定義寬度寬，互聯(lián)區(qū)域(死區(qū))增加，組件電流損耗大的問題。

3.本發(fā)明提供一種柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的制備方法，所述單片集成組件制備是使用同一波長激光一步劃出三條溝道及絕緣線，無需移位，可以避免三條溝道及絕緣線采用不同波長激光劃線帶來的工藝步驟多、生產(chǎn)效率低的問題，同時(shí)也避免了在三條劃線之間穿插工藝步驟帶來的精準(zhǔn)定位難，組件死區(qū)面積增加，受光面積減少，光電轉(zhuǎn)換效率低，以及生產(chǎn)工藝繁瑣耗時(shí)，生產(chǎn)效率低的問題。

附圖說明

圖1是柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是三條溝道的位置關(guān)系和深度信息的示意圖。

圖3是第一條溝道中注入絕緣材料示意圖。

圖4是本發(fā)明柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件俯視圖。

1、襯底；2、背電極層；3、吸收層；4、緩沖層；5、高阻層；6、透明導(dǎo)電層；7、第一條溝道；8、第二條溝道；9、第三條溝道；10、絕緣材料；11、電極材料；12、絕緣線溝道。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請(qǐng)參閱圖1至圖5，一種柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的制備方法，所述柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池自下而上依次包括：襯底1、背電極層2、吸收層3、緩沖層4、高阻層5、透明導(dǎo)電層6；包括如下步驟：

步驟101、采用激光蝕刻法自上而下在柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池上蝕刻出至少一組溝道和絕緣線溝道12，每組溝道包括第一條溝道7、第二條溝道8、第三條溝道9；上述第一條溝道7、第二條溝道8、第三條溝道9采用一次性蝕刻技術(shù)完成，可較大幅度提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品的成品率；其中：所述第一條溝道7的底面為襯底1的上表面；所述第二條溝道8位于第一條溝道7和第三條溝道9之間；所述第二條溝道8的底面為背電極層2的上表面；所述第三條溝道9的底面位于高阻層5的上表面至背電極層2的上表面之間；作為優(yōu)選，所述第三條溝道9的底面為高阻層5的上表面或者背電極層2的上表面；所述絕緣線溝道12的底面為襯底1的上表面

步驟102、向第一條溝道7內(nèi)灌注絕緣材料10并進(jìn)行固化；

步驟103、填充電極材料并固化，具體為：在第二條溝道8內(nèi)填充電極材料11；同時(shí)，上述電極材料11越過第一條溝道7，進(jìn)而覆蓋至第一條溝道7一側(cè)的頂電極，使得銀漿與背電極充分接觸，前一個(gè)子電池的頂電極與后一個(gè)子電池的背電極相連接，實(shí)現(xiàn)子電池之間的串聯(lián)；

步驟104、從單片集成組件引出正、負(fù)極，然后進(jìn)行封裝。

作為優(yōu)選，在本優(yōu)選實(shí)施例中：

所述激光蝕刻法采用的激光波長為1064nm或者532nm。

所述第一條溝道7、第二條溝道8、第三條溝道9彼此之間存在間隔。

所述第一條溝道7、第二條溝道8、第三條溝道9彼此之間不存在間隔。

所述步驟102中的固化采用的是紫外固化、紅外固化、或熱固化的方法。

作為優(yōu)選：上述優(yōu)選實(shí)施例中的每個(gè)步驟具體為：

步驟1.劃線。在激光劃線操作系統(tǒng)及軟件中編程并設(shè)定參數(shù)后，使用激光對(duì)柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池進(jìn)行劃線，一步劃出三條溝道及絕緣線，第一條溝道需要露出襯底，將透明導(dǎo)電層、高阻層、緩沖層、吸收層以及背電極全部移除，實(shí)現(xiàn)子電池底電極的分離。第二條溝道需要露出背電極，將透明導(dǎo)電層、高阻層、緩沖層、吸收層移除。第三條溝道需要將透明導(dǎo)電層劃開，實(shí)現(xiàn)各子電池頂電極之間的分離。絕緣線需要露出襯底，將透明導(dǎo)電層、高阻層、緩沖層、吸收層以及背電極全部移除，實(shí)現(xiàn)組件的分離。

步驟2.注入絕緣材料并固化。在第一條溝道中注入絕緣材料并固化。

步驟3.填充電極材料并固化。電極材料要填充在第二條溝道中，并且要越過第一條溝道的頂部，覆蓋到第一條溝道一側(cè)的頂電極，確保填充的電極材料與背電極之間充分接觸，使得前一個(gè)子電池的頂電極與后一個(gè)子電池的背電極相連接，實(shí)現(xiàn)子電池之間的串聯(lián)。

步驟4.從單片集成組件引出正、負(fù)極，然后進(jìn)行封裝。

步驟1中所述的三條溝道及絕緣線，是使用同一波長激光一步劃出的，不需要移動(dòng)電池位置。上述步驟1中所述的劃線，使用的激光波長為1064nm或者532nm。

上述步驟1中所述的第一條溝道與第二條溝道之間、第二條溝道與第三條溝道之間均可以存在一定間距，也可以無間距。

上述的一種柔性銅銦鎵硒薄膜太陽電池單片集成組件的制備方法，步驟1中所述的第三條溝道可以只移除透明導(dǎo)電層，也可以移除背電極層以上所有的功能層。

上述步驟2中所述的注入絕緣材料是使用點(diǎn)膠機(jī)或絲網(wǎng)印刷的方法完成。使用CCD攝像頭精準(zhǔn)定位后，在第一溝道中注入絕緣材料，至少保證遠(yuǎn)離第二條溝道的一側(cè)完全絕緣。

上述步驟2中所述的絕緣材料的固化，可采用紫外固化、紅外固化或熱固化的方式。

上述步驟3中所述的填充電極材料是采用絲網(wǎng)印刷的方法，使用CCD攝像頭精準(zhǔn)定位后進(jìn)行印刷，印刷圖形為梳狀、鋸齒狀或柱狀。

上述步驟3中所述的電極材料為銀漿或其他導(dǎo)電性能好的材料。電極材料的固化，可采用熱固化或紅外固化的方式。

以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。