本發(fā)明涉及薄膜發(fā)電玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃激光刻劃方法。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電已是當今社會中一種高效地清潔能源利用方式。截止到2015年底，全球累計光伏組件發(fā)電裝機容量達到258.8GW，其中銅銦鎵硒薄膜太陽電池占到了3GW以上，同時年產(chǎn)能超過3GW。在各種已經(jīng)商業(yè)化的發(fā)電玻璃中，銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃因其理論效率高、材料消耗少、生產(chǎn)能耗低等特點逐步擴大了其應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在柔性襯底和浮法玻璃上制備的薄膜電池，具有抗震性好、效率高和弱光性好等優(yōu)勢，完美的契合了BIPV、屋頂發(fā)電、移動能源以及其他特殊領(lǐng)域等領(lǐng)域?qū)Πl(fā)電玻璃的要求，在國家日益重視光伏發(fā)電應(yīng)用的今天，必將得到廣泛的應(yīng)用。

目前，業(yè)界針對玻璃襯底的銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃組件多采用激光和機械刻劃的組合形式進行電池刻劃，它是將薄膜太陽電池不同膜層去除，達到太陽電池內(nèi)部串聯(lián)的一種有效方式，使太陽電池可以有效集成，達到完全自動化目的。

現(xiàn)階段，幾乎所有銅銦鎵硒薄膜太陽電池廠家都采用組合刻劃工藝，第一道使用1064nm近紅外光激光刻劃，后面兩道工藝采用機械刻劃，或者前面兩道使用1064nm近紅外光激光刻劃, 最后一道采用機械刻劃的組合方式刻劃。其中，機械刻劃在刻劃過程中會產(chǎn)生過多的碎屑，特別是在第二道刻劃過程中尤為明顯，很大程度上影響了最后一層鍍膜質(zhì)量，從而影響電池的效率；另外，機械刻劃的線寬比較激光刻劃線寬寬很多，增加的死區(qū)的面積，減小了整個電池的有效面積，從而在一定程度上影響了電池的效率。

玻璃襯底的銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃所應(yīng)用的激光設(shè)備只能刻蝕第二道，但是在刻劃過程中容易出現(xiàn)很多碎屑，不能獲得較好的刻蝕線；激光刻劃第三道，對激光設(shè)備要求非常高，而且生產(chǎn)效率低，目前，只能用機械刻劃取代來形成產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃激光刻劃方法，該方法能夠采用激光對所有劃線工序進行刻劃，無需機械刻劃，改善激光刻蝕效果，增大整個發(fā)電玻璃的有效面積，提高發(fā)電玻璃效率，同時提高工業(yè)生產(chǎn)效率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃激光刻劃方法，包括以下步驟：

S1）在玻璃襯底上生長氮化硅阻擋層；

S2）在氮化硅阻擋層上濺射金屬背電極；

S3）沿刻劃方向分別設(shè)置第一激光刻劃系統(tǒng)與第二激光刻劃系統(tǒng)，構(gòu)成并排的雙激光刻劃系統(tǒng)；

S4）根據(jù)工藝需求啟動第一激光刻劃系統(tǒng)，按刻劃工藝參數(shù)刻劃第一道劃線，將金屬背電極劃開，分隔金屬背電極；

S5）在金屬背電極上生長PN結(jié)層；

S6）根據(jù)工藝需求啟動雙激光刻劃系統(tǒng)，按刻劃工藝參數(shù)刻劃第二道劃線，將PN結(jié)層劃開，提供前后電極相連的通道；第一與第二激光刻劃系統(tǒng)同時同步刻劃，第一激光刻劃系統(tǒng)的重復(fù)頻率低于第二激光刻劃系統(tǒng)的重復(fù)頻率；

S7）在PN結(jié)層上濺射透明導(dǎo)電氧化物薄膜AZO層；

S8）根據(jù)工藝需求啟動雙激光刻劃系統(tǒng)，按刻劃工藝參數(shù)刻劃第三道劃線，將透明導(dǎo)電氧化物薄膜AZO層與PN結(jié)層劃開，形成內(nèi)部串聯(lián)結(jié)構(gòu)；第一與第二激光刻劃系統(tǒng)同時同步刻劃，第一激光刻劃系統(tǒng)的重復(fù)頻率低于第二激光刻劃系統(tǒng)的重復(fù)頻率；第一激光刻劃系統(tǒng)刻劃掉透明導(dǎo)電氧化物薄膜AZO層，并在PN結(jié)層形成100～1000nm凹槽，第二激光刻劃系統(tǒng)刻劃掉剩余的PN結(jié)層。

本發(fā)明的有益效果是：

一、采用雙激光系統(tǒng)同時刻劃一條線，可以降低每個激光系統(tǒng)的功率以及頻率，能夠提高劃線速度，同時減小碎屑產(chǎn)生率，提高鍍膜效果；

二、采用雙激光系統(tǒng)同時刻劃一條線，取代機械刻劃方式刻劃多層薄膜，降低死區(qū)面積，提高電池有效面積，增加電池效率，提高工業(yè)生產(chǎn)效率；

三、雙激光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，有利于推廣應(yīng)用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明：

圖1是本發(fā)明的示意圖；

圖2是本發(fā)明中刻劃第一道劃線的示意圖；

圖3是本發(fā)明中刻劃第二道劃線的示意圖；

圖4是本發(fā)明中刻劃第三道劃線的示意圖；

圖5是本發(fā)明中刻劃第二道劃線與傳統(tǒng)刻劃的對比示意圖；

圖6是本發(fā)明中刻劃第三道劃線與傳統(tǒng)刻劃的對比示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃激光刻劃方法，包括以下步驟：

S1）結(jié)合圖1與圖2所示，在玻璃襯底4上生長氮化硅阻擋層5；

S2）在氮化硅阻擋層5上濺射金屬背電極6；

S3）沿刻劃方向分別設(shè)置第一激光刻劃系統(tǒng)1a與第二激光刻劃系統(tǒng)1b，構(gòu)成并排的雙激光刻劃系統(tǒng)；

S4）根據(jù)工藝需求啟動第一激光刻劃系統(tǒng)，按刻劃工藝參數(shù)刻劃第一道劃線P1，將金屬背電極6劃開，分隔金屬背電極6；

S5）結(jié)合圖3所示，在金屬背電極6上生長PN結(jié)層7；

S6）根據(jù)工藝需求啟動雙激光刻劃系統(tǒng)，按刻劃工藝參數(shù)刻劃第二道劃線P2，將PN結(jié)層7劃開，提供前后電極相連的通道；第一與第二激光刻劃系統(tǒng)同時同步刻劃，第一激光刻劃系統(tǒng)1a的重復(fù)頻率低于第二激光刻劃系統(tǒng)1b的重復(fù)頻率；可按照下面的參數(shù)刻劃：第一激光刻劃系統(tǒng)1a的波長1064nm、脈寬5～10 ps、重復(fù)頻率100～300 KHZ、刻劃速度900～1150mm/s、能量0.2～0.28W；第二激光刻劃系統(tǒng)1b的波長、脈寬、刻劃速度均與第一激光刻劃系統(tǒng)1a保持一致，其重復(fù)頻率在200～400 KHZ；

S7）在PN結(jié)層7上濺射透明導(dǎo)電氧化物薄膜AZO層8；

S8）根據(jù)工藝需求啟動雙激光刻劃系統(tǒng)，按刻劃工藝參數(shù)刻劃第三道劃線P3，將透明導(dǎo)電氧化物薄膜AZO層8與PN結(jié)層7劃開，形成內(nèi)部串聯(lián)結(jié)構(gòu)；第一與第二激光刻劃系統(tǒng)同時同步刻劃，第一激光刻劃系統(tǒng)1a的重復(fù)頻率低于第二激光刻劃系統(tǒng)1b的重復(fù)頻率；可按照下面的參數(shù)刻劃：第一激光刻劃系統(tǒng)1a的波長355nm、脈寬1000-3000 ps、重復(fù)頻率5～30 KHZ、刻劃速度900～1150mm/s、能量0.2～0.28W；第二激光刻劃系統(tǒng)1b的波長1064nm、脈寬5～10ps、重復(fù)頻率200～400 KHZ、刻劃速度900～1150mm/s、能量2.2～2.8W；第一激光刻劃系統(tǒng)1a刻劃掉透明導(dǎo)電氧化物薄膜AZO層8，并在PN結(jié)層7形成100～1000nm凹槽，第二激光刻劃系統(tǒng)1b刻劃掉剩余的PN結(jié)層。

由于玻璃襯底的銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃的銅銦鎵硒、緩沖層和本質(zhì)氧化鋅層組成的PN結(jié)層7是比較厚的，一般有1-3μm，而且玻璃基板上已經(jīng)生長了氮化硅阻擋層5和金屬背電極6，所以在刻劃第二道劃線P2的時候只能從膜面用激光或機械刻劃，以免傷害前面已經(jīng)鍍上的薄膜層。從膜面入射相對從玻璃基底入射的激光刻劃會存在等離子體羽效應(yīng)，這樣會需要更多的激光能量，目前已經(jīng)有了皮秒脈寬激光器，可以解決了上述兩個問題，并成功取代了機械刻劃。結(jié)合圖5所示，但是由于PN結(jié)層7比較厚，傳統(tǒng)激光刻劃采用單激光刻劃系統(tǒng)9，需要很大的激光重復(fù)頻率，才能劃開PN結(jié)層。由于較大的重復(fù)頻率，會產(chǎn)生很多的碎屑堆積11，在一定程度上影響透明導(dǎo)電氧化物薄膜AZO層的生長。本發(fā)明利用了雙激光刻劃系統(tǒng)的形式同時刻劃，可以降低重復(fù)頻率，產(chǎn)生的碎屑堆積10明顯減小。

玻璃襯底的銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃在刻劃第三道劃線P3的時候，需要除去PN結(jié)層7和透明導(dǎo)電氧化物薄膜AZO層8，兩者具有不同的禁帶寬度和對光的吸收系數(shù)，即用一道激光從膜面去除掉這兩層不同的薄膜，對激光設(shè)備的要求非常高，而且很難獲得很好的膜面結(jié)構(gòu)，因此現(xiàn)階段大部分玻璃襯底的銅銦鎵硒薄膜發(fā)電玻璃工業(yè)生產(chǎn)都采用機械刻劃的方式刻劃。結(jié)合圖6所示，但是由于機械刻劃12存在不穩(wěn)定性，以及刻劃的死區(qū)面積很大，減少了整個電池的有效面積。而本發(fā)明利用雙激光刻劃系統(tǒng)的形式同時刻劃，通過重復(fù)頻率、電流、刻線速度及脈寬的匹配，第一激光刻劃系統(tǒng)1a刻劃掉透明導(dǎo)電氧化物薄膜AZO層8，并在PN結(jié)層7上形成100～1000nm的凹槽，第二激光刻劃系統(tǒng)1b在此基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，刻劃掉剩余的PN結(jié)層。

按工藝刻劃的要求，需要幾組劃線就設(shè)置相對應(yīng)的幾組雙激光刻劃系統(tǒng)；例如，如果需要兩組劃線，就再設(shè)置第三激光刻劃系統(tǒng)2a與第四激光刻劃系統(tǒng)2b構(gòu)成的雙激光刻劃系統(tǒng)；每組雙激光刻劃系統(tǒng)都刻劃三道劃線，通過重復(fù)頻率、電流、刻線速度及脈寬的匹配，實現(xiàn)功率的穩(wěn)定，以達到依次通過不同刻劃工藝實現(xiàn)薄膜太陽電池內(nèi)部串聯(lián)，保證薄膜太陽電池穩(wěn)定的發(fā)電效率以及自然光線的透過。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。