薄膜太陽能電池組件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄膜太陽能電池組件，包括襯底、沉積在所述襯底上的第一單元電池和設(shè)置在所述第一單元電池上的第二單元電池，還包括：絕緣膜層，設(shè)置在所述第一單元電池和所述第二單元電池之間，用于使所述第一單元電池和所述第二單元電池絕緣；第一隔離溝道和第二隔離溝道，分別設(shè)置在所述絕緣膜層的邊緣的兩側(cè)，用于使所述第一單元電池和所述第二單元電池并聯(lián)。本發(fā)明還公開了一種薄膜太陽能電池組件的制備方法。通過本發(fā)明的設(shè)計(jì)可以得到高效的薄膜太陽能電池。
【專利說明】薄膜太陽能電池組件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜太陽能電池領(lǐng)域，具體地說，涉及一種薄膜太陽能電池組件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜太陽能電池由于高溫效應(yīng)好、弱光效應(yīng)好、成本相對較低等優(yōu)點(diǎn)，近些年得到了較快的發(fā)展。但相比晶體管太陽能電池，薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率低，對其大規(guī)模發(fā)展應(yīng)用起到了一定的阻礙，為了提高薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，人們研究開發(fā)出了雙結(jié)、三結(jié)等多結(jié)薄膜太陽能電池，比如非晶硅/微晶硅雙結(jié)電池、非晶硅/非晶硅鍺雙結(jié)電池、銅銦鎵硒雙結(jié)電池、非晶硅/非晶硅鍺/非晶硅鍺三結(jié)電池等。但目前的這些多結(jié)薄膜太陽能電池存在以下問題:由于多結(jié)電池增加了太陽光譜利用范圍，提高了太陽光的吸收效率，相比單結(jié)薄膜太陽能電池，提高了轉(zhuǎn)換效率。但由于這些多結(jié)電池的上下子電池采串聯(lián)結(jié)構(gòu)，存在電流完全匹配困難，工藝調(diào)試難度大的缺陷，限制了其轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提升。而且這類太陽能組件在實(shí)際的戶外應(yīng)用中，隨著太陽光強(qiáng)和光譜的不斷變化，上下子電池電流匹配進(jìn)一步惡化，嚴(yán)重影響著其實(shí)際的發(fā)電效益。此外，多結(jié)薄膜太陽能電池由于采用集成制造的方式，單個(gè)組件開路電壓普遍較高，在光伏系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)時(shí)，受光伏系統(tǒng)的最大系統(tǒng)電壓和逆變器最大輸入電壓的限制，單個(gè)陣列串聯(lián)的薄膜太陽能電池組件個(gè)數(shù)少，這就大大增加了光伏電纜和連接器利用數(shù)量，提高了薄膜光伏系統(tǒng)的造價(jià)，而且對于面積較小的薄膜光伏電站項(xiàng)目(如屋頂電站)，由于功率較低，電壓較高，可選擇的逆變器類型非常有限，不利于光伏系統(tǒng)集成。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的疊層薄膜太陽能電池公開了一種試圖解決上述第一個(gè)問題的技術(shù)方案，通過將疊層太陽能電池的上層和下層分別做成若干光電子單元，每個(gè)子單元再由若干子太陽能電池串聯(lián)，每個(gè)上層子單元與一個(gè)下層子單元并聯(lián)成一個(gè)大的光電單元，再將各個(gè)光電單元通過透明電池聯(lián)接起來組成輸出電路。由于此技術(shù)方案形成的薄膜太陽能電池組件由許多個(gè)上下并聯(lián)的光電轉(zhuǎn)換單元組成的電池模塊串聯(lián)構(gòu)成，其缺點(diǎn)如下:
[0004]一、雖然對于每一個(gè)電池模塊的上下光電轉(zhuǎn)換單元，可以通過設(shè)置子電池的個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)1:2、1:3等整數(shù)倍電壓關(guān)系，但實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，上下光電轉(zhuǎn)換單元所用材料的帶隙不同，帶隙比例不可能剛好是整數(shù)倍，所以其開路電壓之比也不會(huì)簡單的1:2、1:3等整數(shù)倍關(guān)系，這就導(dǎo)致上下光電轉(zhuǎn)換單元電壓失配，導(dǎo)致電池組件內(nèi)耗的增大，轉(zhuǎn)換效率隨之降低。
[0005]二、此方案每一個(gè)電池模塊的上下光電轉(zhuǎn)換單元并聯(lián)的實(shí)現(xiàn)，涉及兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元、四個(gè)透明導(dǎo)電極、一個(gè)透明絕緣膜層的沉積工序以及七次激光劃線工序，工藝步驟長而復(fù)雜，尤其是較多而且相互牽連的激光劃線工序，引起內(nèi)部電路的隔離絕緣性能的波動(dòng)，因此每一個(gè)電池模塊的短路電流會(huì)產(chǎn)生一定差異，導(dǎo)致模塊間的串聯(lián)電流的失配，電池組件內(nèi)耗的增大，轉(zhuǎn)換效率隨之降低。
[0006]三、此方案中每一個(gè)電池模塊的絕緣膜層均需要采用激光劃刻方式進(jìn)行，由于絕緣膜層的禁帶寬度一般比較大，比如SiO2的禁帶寬度高達(dá)9eV，目前一般的薄膜太陽能電池組件生產(chǎn)線均采用1064nm、532nm、355nm的激光進(jìn)行劃線，SiO2對這些激光的透過率非常高，根本無法劃刻，需要另增加157nm甚至波長更短的激光工藝設(shè)備，才有可能實(shí)現(xiàn)對SiO2等絕緣膜層劃刻，這會(huì)大大增加薄膜太陽能電池組件的生產(chǎn)成本，不利于產(chǎn)業(yè)化的實(shí)施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的薄膜太陽能電池組件由許多個(gè)上下并聯(lián)的光電轉(zhuǎn)換單元組成的電池模塊串聯(lián)構(gòu)成，導(dǎo)致上下光電轉(zhuǎn)換單元電壓失配，電池組件內(nèi)耗的增大，轉(zhuǎn)換效率隨之降低。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種薄膜太陽能電池組件，包括襯底、沉積在所述襯底上的第一單元電池和設(shè)置在所述第一單元電池上的第二單元電池，還包括:絕緣膜層，設(shè)置在所述第一單元電池和所述第二單元電池之間，用于使所述第一單元電池和所述第二單元電池絕緣；第一隔離溝道和第二隔離溝道，分別設(shè)置在所述絕緣膜層的邊緣的兩側(cè)，用于使所述第一單元電池和所述第二單元電池并聯(lián)。
[0010]進(jìn)一步:所述第一單元電池和所述第二單元電池均包括第一電極膜層、光電轉(zhuǎn)換膜層和第二電極膜層。
[0011]進(jìn)一步:所述第一隔離溝道貫穿所述第二單元電池的第一電極膜層和所述第一單元電池的第二電極膜層，所述第二隔離溝道貫穿所述第二單元電池的第一電極膜層，實(shí)現(xiàn)所述第一單元電池和所述第二單元電池的并聯(lián)。
[0012]進(jìn)一步，所述薄膜太陽能電池組件還包括:多個(gè)第一電極膜層隔離溝道，分別設(shè)置在所述第一單元電池和所述第二單元電池的第一電極膜層上并貫穿這兩個(gè)單元電池的第一電極膜層，將這兩個(gè)單兀電池的第一電極膜層分隔為多個(gè)第一子電極膜層；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道，設(shè)置在所述第一單元電池和所述第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層上并貫穿這兩個(gè)單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層，將這兩個(gè)單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層分隔為多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層；多個(gè)第二電極膜層隔離溝道，設(shè)置在所述第一單元電池和所述第二單元電池的第二電極膜層上并貫穿這兩個(gè)單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層和所述第二電極膜層，將這兩個(gè)單元電池的第二電極膜層分隔為多個(gè)第二子電極膜層。
[0013]進(jìn)一步:在所述第一單元電池的第一電極膜層隔離溝道內(nèi)沉積有所述第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層；在所述第二單元電池的第一電極膜層隔離溝道內(nèi)沉積有所述第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層；在所述第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道內(nèi)沉積有所述第一單元電池的第二電極膜層；和，在所述第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道內(nèi)沉積有所述第二單元電池的第二電極膜層。
[0014]進(jìn)一步:所述多個(gè)第一子電極膜層、所述多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層和所述多個(gè)第二子電極膜層構(gòu)成多個(gè)串聯(lián)的子單元電池。
[0015]進(jìn)一步:所述光電轉(zhuǎn)換膜層為PIN結(jié)構(gòu)或PN結(jié)構(gòu)。
[0016]進(jìn)一步:所述光電轉(zhuǎn)換膜層由硅基薄膜、碲化鎘薄膜、CIGS、CIS、砷化鎵薄膜、染料敏化納米薄膜、有機(jī)薄膜中的一種或多種構(gòu)成；所述第一電極膜層或所述第二電極膜層由摻招氧化鋅、摻硼氧化鋅、摻氟氧化鋅、摻鎵氧化鋅、摻銦氧化錫、摻氟氧化錫、Mo、Al、Ag中的一種或多種構(gòu)成；所述絕緣膜層為透明或者半透明，由Si02、Si3N4、Al2O3中的一種或多種構(gòu)成；所述襯底包括玻璃、金屬箔或聚合物高分子膜。
[0017]進(jìn)一步:所述薄膜太陽能電池組件還包括正極引線匯流條和負(fù)極引線匯流條，用于實(shí)現(xiàn)電路輸出。正極引線匯流條和負(fù)極引線匯流條可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置在薄膜太陽能電池組件合適的位置，例如將正極引線匯流條和負(fù)極引線匯流條分別設(shè)置在所述第二單元電池的第二電極膜的邊緣位置的兩側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)電流輸出。
[0018]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是現(xiàn)有的薄膜太陽能電池組件的制備方法工藝步驟長而復(fù)雜，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率降低，大大增加薄膜太陽能電池組件的生產(chǎn)成本，不利于產(chǎn)業(yè)化的實(shí)施。
[0019]本發(fā)明的另一技術(shù)方案如下:
[0020]一種薄膜太陽能電池組件的制備方法，包括:在襯底上沉積第一單元電池；在所述第一單元電池上沉積絕緣膜層；在所述絕緣膜層上沉積第二單元電池，同時(shí)在所述絕緣膜層的邊緣的兩側(cè)劃刻第一隔離溝道和第二隔離溝道，用于使所述第一單元電池和所述第二單元電池并聯(lián)；鋪設(shè)封裝膜、覆蓋背板，得到所述薄膜太陽能電池組件。
[0021]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0022]1、本發(fā)明提供了一種高效率薄膜太陽能電池組件，每一個(gè)電池組件都是一個(gè)獨(dú)立的整體單元，設(shè)計(jì)和制造工藝上有較高的獨(dú)立性，有利于進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)試，而不會(huì)受其它電池組件設(shè)計(jì)和制造工藝的牽連和限制，可以最大程度地實(shí)現(xiàn)對太陽能光譜的吸收，實(shí)現(xiàn)薄膜太陽能電池組件的串聯(lián)電流和并聯(lián)電壓的最佳匹配，能切實(shí)有效提高薄膜太陽能電池組件的轉(zhuǎn)換效率，降低其輸出電壓。
[0023]2、本發(fā)明提供了一種高效率薄膜太陽能電池組件的實(shí)現(xiàn)方法，通過產(chǎn)業(yè)化常用的三次鍍膜、三次劃刻工藝來實(shí)現(xiàn)，能夠快速方便地應(yīng)用到目前各種類型的產(chǎn)業(yè)化薄膜太陽能組件生產(chǎn)線上，無需增加設(shè)備，不產(chǎn)生額外的投資成本，而且每一個(gè)電池組件的制造工藝流程保持不變，實(shí)現(xiàn)和目前薄膜太陽能電池組件制造工藝的匹配和兼容。
[0024]3、本發(fā)明從根本上改變目前產(chǎn)業(yè)化的薄膜太陽能電池的上下子電池采串聯(lián)結(jié)構(gòu)，采用上下子電池的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，解決電流完全匹配困難，工藝調(diào)試難度大的缺陷，提高多結(jié)薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0025]4、本發(fā)明改變目前產(chǎn)業(yè)化的薄膜太陽能電池實(shí)際的戶外應(yīng)用中，隨著太陽光強(qiáng)和光譜的不斷變化，上下子電池電流匹配進(jìn)一步惡化，嚴(yán)重影響著其實(shí)際的發(fā)電效益的現(xiàn)狀，提高薄膜太陽能電池的戶外發(fā)電實(shí)際收益。
[0026]5、本發(fā)明改變目前產(chǎn)業(yè)化的薄膜太陽能電池開路電壓普遍較高，帶來光伏系統(tǒng)集成困難和成本增高的現(xiàn)狀，有效降低多結(jié)薄膜太陽能電池的開路電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明的制備薄膜太陽能電池組件的步驟為:[0030]步驟S1:在襯底上沉積第一單元電池，具體為:
[0031]步驟SlOl:在襯底上沉積第一單元電池的第一電極膜層；
[0032]步驟S102:對第一單元電池的第一電極膜層進(jìn)行劃刻隔離得到貫穿第一電極膜層的多個(gè)第一單元電池的第一電極膜層隔離溝道；
[0033]步驟S103:在第一單元電池的第一電極膜層上沉積第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層，第一單兀電池的光電轉(zhuǎn)換膜層同時(shí)沉積在第一單兀電池的第一電極膜層的第一電極膜層隔離溝道內(nèi)；
[0034]步驟S104:對第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層進(jìn)行劃刻隔離得到貫穿光電轉(zhuǎn)換膜層的多個(gè)第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道；
[0035]步驟S105:在第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層上沉積第一單元電池的第二電極膜層，第一單兀電池的第二電極膜層同時(shí)沉積在第一單兀電池的光電轉(zhuǎn)換膜層的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道內(nèi)；
[0036]步驟S106:對第一單元電池的第二電極膜層和光電轉(zhuǎn)換膜層進(jìn)行劃刻隔離得到貫穿第二電極膜層和光電轉(zhuǎn)換膜層的多個(gè)第一單元電池的第二電極膜層隔離溝道；
[0037]步驟S2:在第一單元電池上沉積絕緣膜層，具體如下:
[0038]在第一單元電池的第二電極膜層上沉積絕緣膜層，同時(shí)采用掩膜法，避免電池邊緣區(qū)域沉積上絕緣膜層；
[0039]步驟S3:在絕緣膜層上沉積第二單元電池，同時(shí)在絕緣膜層的邊緣的兩側(cè)劃刻得到第一隔離溝道和第二隔離溝道，用于使第一單元電池和第二單元電池并聯(lián)，具體如下:
[0040]步驟S301:在絕緣膜層上沉積第二單元電池的第一電極膜層；
[0041]步驟S302:對第二單元電池的第一電極膜層進(jìn)行劃刻隔離得到貫穿第二單元電池的第一電極膜層的多個(gè)第二單元電池的第一電極膜層隔離溝道；同時(shí)形成設(shè)置在絕緣膜層的邊緣的兩側(cè)的第一隔離溝道和第二隔離溝道，第一隔離溝道貫穿第一單元電池的第二電極膜層和第二單元電池的第一電極膜層，第二隔離溝道貫穿第二單元電池的第一電極膜層；
[0042]步驟S303:在第二單元電池的第一電極膜層上沉積第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層，第二單兀電池的光電轉(zhuǎn)換膜層同時(shí)沉積在第二單兀電池的第一電極膜層的第一電極膜層隔離溝道內(nèi)；
[0043]步驟S304:對第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層進(jìn)行劃刻隔離得到貫穿第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層的多個(gè)第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道；
[0044]步驟S305:在第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層上沉積第二單元電池的第二電極膜層，第二單元電池的第二電極膜層同時(shí)沉積在第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道內(nèi)；
[0045]步驟S306:對第二單元電池的第二電極膜層和光電轉(zhuǎn)換膜層進(jìn)行劃刻隔離得到多個(gè)貫穿第二單元電池的第二電極膜層和光電轉(zhuǎn)換膜層的第二單元電池的第二電極膜層隔離溝道；
[0046]步驟S307:在第二單元電池的第二電極膜層的邊緣位置制作薄膜太陽能組件的正極引線匯流條和負(fù)極引線匯流條；
[0047]步驟S4:鋪設(shè)封裝膜、覆蓋背板，得到所述薄膜太陽能電池組件。[0048]實(shí)施例1
[0049]本實(shí)施例中的第一電極膜層為前電極膜層，第二電極膜層為背電極膜層，第一電極膜層隔離溝道為前電極膜層隔離溝道，第二電極膜層隔離溝道為背電極膜層隔離溝道。第一子電極膜層為子前電極膜層，第二子電極膜層為子背電極膜層。
[0050]如圖1所示，為本發(fā)明的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]本實(shí)施例的薄膜太陽能電池組件包括從受光面到背光面依次設(shè)置的襯底1、沉積在襯底I上的第一單元電池、設(shè)置在第一單元電池上的第二單元電池、絕緣膜層5、第一隔離溝道602和第二隔離溝道603。絕緣膜層5設(shè)置在第一單元電池和第二單元電池之間，用于使第一單元電池和第二單元電池絕緣，同時(shí)實(shí)現(xiàn)物理和電學(xué)的隔離。第一隔離溝道602和第二隔離溝道603分別設(shè)置在絕緣膜層5的邊緣的兩側(cè)，用于使第一單元電池和第二單元電池并聯(lián)。
[0052]設(shè)置在邊緣處的第一隔離溝道602和第二隔離溝道603作為上下單元電池組件的連接通道，通過上述設(shè)計(jì)使得本發(fā)明的薄膜太陽能電池組件能夠?qū)崿F(xiàn)上下電池組件的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，有別于目前產(chǎn)業(yè)化的上下電池組件的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而大幅度降低組件的輸出電壓。
[0053]第一單元電池包括從受光面到背光面依次設(shè)置的前電極膜層2、光電轉(zhuǎn)換膜層3和背電極膜層4。第二單元電池也包括從受光面到背光面依次設(shè)置的前電極膜層6、光電轉(zhuǎn)換膜層7和背電極膜層8。光電轉(zhuǎn)換膜層為PIN結(jié)構(gòu)或PN結(jié)構(gòu)。第一隔離溝道602從第二單元電池的前電極膜層6的背光面延伸到第一單元電池的背電極膜層4的受光面，貫穿第二單元電池的前電極膜層6和第一單元電池的背電極膜層4，用于使第一單元電池和第二單元電池的正極電連接。第二隔離溝道603，從第二單元電池的前電極膜層6的背光面延伸到第一單元電池的背電極膜層8的背光面，貫穿第二單元電池的前電極膜層6，用于使第一單元電池和第二單元電池的負(fù)極電連接。該薄膜太陽電池組件的電流匯聚流向11和電流匯聚流向12如圖1所示。
[0054]第一單元電池的前電極膜層2上設(shè)置有多個(gè)前電極膜層隔離溝道201，其貫穿第一單元電池的前電極膜層2，將第一單元電池的前電極膜層2分隔為多個(gè)子前電極膜層。第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3上設(shè)置有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301，其從第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3的受光面延伸到第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3的背光面，貫穿第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3，將第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3分隔為多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層。該光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301同時(shí)作為電流引出通道。在第一單元電池的前電極膜層隔離溝道201內(nèi)沉積有第一單兀電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3。第一單兀電池的背電極膜層4上設(shè)置有多個(gè)背電極膜層隔離溝道401，其從第一單元電池的背電極膜層4的背光面延伸到第一單元電池的前電極膜層2的背光面，貫穿第一單元電池的背電極膜層401和光電轉(zhuǎn)換膜層301,將第一單兀電池的背電極膜層4分隔為多個(gè)子背電極膜層。在第一單兀電池光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301內(nèi)沉積有第一單元電池的背電極膜層4。
[0055]第二單元電池的前電極膜層6設(shè)置有多個(gè)前電極膜層隔離溝道601，其從第二單元電池的前電極膜層6的受光面延伸到第二單元電池的前電極膜層6的背光面，貫穿第二單元電池的前電極膜層6，將第二單元電池的前電極膜層6分隔為多個(gè)子前電極膜層。第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7上設(shè)置有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701，其從第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7的受光面延伸到第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7的背光面，貫穿第二單兀電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7,將第二單兀電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7分隔為多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層。該光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701同時(shí)作為電流引出通道。在第二單元電池的前電極膜層隔離溝道601內(nèi)沉積有第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7。第二單元電池的背電極膜層8上設(shè)置有多個(gè)背電極膜層隔離溝道801，其從第二單元電池的背電極膜層8的背光面延伸到第二單元電池的前電極膜層6的背光面，貫穿第二單元電池的背電極膜層801和光電轉(zhuǎn)換膜層701，將第二單元電池的背電極膜層8分隔為多個(gè)子背電極膜層。在第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701內(nèi)沉積有第二單元電池的背電極膜層8。
[0056]多個(gè)子前電極膜層、多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層和多個(gè)子背電極膜層構(gòu)成多個(gè)串聯(lián)的子單元電池。
[0057]通過上述各膜層隔離溝道的設(shè)置使得每個(gè)單元電池由若干個(gè)完全相同的子單元電池串聯(lián)構(gòu)成，保障了串聯(lián)電路電流的相同。兩個(gè)單元電池之間的電壓一致性可以通過精確計(jì)算設(shè)置兩個(gè)單元電池的子電池個(gè)數(shù)比例來實(shí)現(xiàn)，由于每個(gè)單元電池都包含許多串聯(lián)的子電池，子電池個(gè)數(shù)比例可以在很大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足并吻合兩個(gè)單元電池所用材料的帶隙比例，從而確保了并聯(lián)電路電壓的相同，實(shí)現(xiàn)薄膜太陽能電池組件的串聯(lián)電流和并聯(lián)電壓的最佳匹配。
[0058]該薄膜太陽能電池組件還包括正極引線匯流條9、負(fù)極引線匯流條10、封裝膜和蓋板。正極引線匯流條9和負(fù)極引線匯流條10分別設(shè)置在第二單元電池的背電極膜層801的背光面的邊緣位置的兩側(cè)，用于實(shí)現(xiàn)電路輸出。封裝膜和背板用于薄膜太陽能電池組件的封裝。
[0059]各膜層的材質(zhì)可以選用如下材料:光電轉(zhuǎn)換膜層由硅基薄膜、碲化鎘薄膜、CIGS、CIS、砷化鎵薄膜、染料敏化納米薄膜、有機(jī)薄膜中的一種或多種構(gòu)成。前電極膜層和背電極膜層可以由摻鋁氧化鋅、摻硼氧化鋅、摻氟氧化鋅、摻鎵氧化鋅、摻銦氧化錫、摻氟氧化錫中的一種或多種構(gòu)成。位于背光面的背電極膜層還可以由Mo、Al、Ag中的一種或多種構(gòu)成。絕緣膜層透明或者半透明，由Si02、Si3N4、Al203中的一種或多種構(gòu)成，其可以是高透光率、絕緣性能好的單一膜層或復(fù)合膜層。襯底I包括玻璃、不銹鋼等金屬箔或聚酰亞胺等聚合物高分子膜。
[0060]該薄膜太陽能電池的每個(gè)單元電池采用的三次鍍膜、三次劃刻工藝來實(shí)現(xiàn)。劃刻工藝可以是激光劃刻、機(jī)械劃刻、其他滿足功能的劃刻方式，或者一種或多種劃刻方式相結(jié)合工藝。該薄膜太陽能電池組件的制備方法如下:
[0061]步驟SlOl:在襯底I上沉積第一單元電池的前電極膜層2，該襯底I為浮法超白玻璃；
[0062]步驟S102:對第一單元電池的前電極膜層2進(jìn)行劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第一單元電池的前電極膜層2的相互絕緣的前電極膜層隔離溝道201，使前電極膜層隔離溝道201從前電極膜層2的受光面延伸到前電極膜層2的背光面，得到多個(gè)子前電極膜層；
[0063]步驟S103:在第一單元電池的前電極膜層2上沉積第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3，同時(shí)光電轉(zhuǎn)換膜層3也沉積在前電極膜層隔離溝道201內(nèi)；
[0064]步驟S104:對第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3進(jìn)行劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301，使光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301從光電轉(zhuǎn)換膜層3的受光面延伸到光電轉(zhuǎn)換膜層3的背光面，得到多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層，該光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301同時(shí)作為電流引出通道；
[0065]步驟S105:在第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3上沉積第一單元電池的背電極膜層4，同時(shí)背電極膜層4也沉積在光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301內(nèi)；
[0066]步驟S106:對第一單元電池的背電極膜層4和光電轉(zhuǎn)換膜層3進(jìn)行劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第一單元電池的背電極膜層4和光電轉(zhuǎn)換膜層3的背電極膜層隔離溝道401，使背電極膜層隔離溝道401從背電極膜層4的背光面延伸到前電極膜層2的背光面，得到多個(gè)子背電極膜層；
[0067]步驟S2:在第一單元電池的背電極膜層4上采用掩膜法沉積絕緣膜層5，避免第一單元電池的背電極膜層4的邊緣區(qū)域沉積上透明絕緣膜層；
[0068]步驟S301:在絕緣膜層5上沉積第二單元電池的前電極膜層6 ；
[0069]步驟S302:對第二單元電池的前電極膜層6進(jìn)行劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第二單元電池的前電極膜層6的前電極膜層隔離溝道601，使前電極膜層隔離溝道601從前電極膜層6的背光面延伸到前電極膜層6的受光面，得到多個(gè)子前電極膜層；同時(shí)形成設(shè)置在絕緣膜層5的邊緣的兩側(cè)的第一隔離溝道602和第二隔離溝道603，使第一隔離溝道602從第二單元電池的前電極膜層6的背光面延伸到第一單元電池的背電極膜層4的受光面，貫穿第二單元電池的前電極膜層6和第一單元電池的背電極膜層4 ;第二隔離溝道603從第二單元電池的前電極膜層6的背光面延伸到第一單元電池的背電極膜層4的背光面，貫穿第二單元電池的前電極膜層6 ；
[0070]步驟S303:在第二單元電池的前電極膜層6上沉積第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層
7,同時(shí)光電轉(zhuǎn)換膜層7也沉積在前電極膜層隔離溝道601內(nèi)；
[0071]步驟S304:對第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7進(jìn)行劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701，使光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701從光電轉(zhuǎn)換膜層7的背光面延伸到光電轉(zhuǎn)換膜層7的受光面，得到多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層，該光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701同時(shí)作為電流引出通道；
[0072]步驟S305:在第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7上沉積第二單元電池的背電極膜層8，同時(shí)背電極膜層8也沉積在光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701內(nèi)；
[0073]步驟S306:對第二單元電池的背電極膜層8和光電轉(zhuǎn)換膜層7進(jìn)行劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第二單元電池的背電極膜層8和光電轉(zhuǎn)換膜層7的背電極膜層隔離溝道801，使背電極膜層隔離溝道801從背電極膜層8的背光面延伸到前電極膜層6的背光面，得到多個(gè)子背電極膜層；
[0074]步驟S307:在第二單元電池的背電極膜層8的背光面的邊緣位置制作整個(gè)薄膜太陽能組件的正極引線流條9和負(fù)極引線流條10 ；
[0075]步驟S4:鋪設(shè)封裝膜、覆蓋背板，完成薄膜太陽能電池組件的制備。
[0076]實(shí)施例1的薄膜太陽能電池組件的單元電池的子電池個(gè)數(shù)相同。
[0077]實(shí)施例2
[0078]本實(shí)施例中的第一電極膜層為前電極膜層，第二電極膜層為背電極膜層，第一電極膜層隔離溝道為前電極膜層隔離溝道，第二電極膜層隔離溝道為背電極膜層隔離溝道。第一子電極膜層為子前電極膜層，第二子電極膜層為子背電極膜層。
[0079]如圖2所示，為本發(fā)明的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，每個(gè)單元電池也是采用三次沉積、三次劃刻的方法得到，具體制備方法如下:
[0080]步驟SlOl:在襯底I上沉積第一單元電池的透明的前電極膜層2，該前電極膜層2的材質(zhì)為摻硼氧化鋅；
[0081]步驟S102:對第一單元電池的前電極膜層2進(jìn)行激光劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第一單元電池的前電極膜層2的前電極膜層隔離溝道201，使前電極膜層隔離溝道201從前電極膜層2的受光面延伸到前電極膜層2的背光面，得到多個(gè)子前電極膜層；
[0082]步驟S103:在第一單元電池的前電極膜層2上沉積第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3，光電轉(zhuǎn)換膜層3具有PIN結(jié)構(gòu)，依次為P型非晶硅摻雜層、I本征非晶硅層和N型非晶硅摻雜層，該光電轉(zhuǎn)化膜層3同時(shí)沉積在前電極膜層隔離溝道201內(nèi)；
[0083]步驟S104:對第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3進(jìn)行激光劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301，使光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301從光電轉(zhuǎn)換膜層3的受光面延伸到光電轉(zhuǎn)換膜層3的背光面，得到多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層，該光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301同時(shí)作為電流引出通道；
[0084]步驟S105:在第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層3上沉積第一單元電池的透明導(dǎo)電的背電極膜層4，該背電極膜層4的材質(zhì)為摻硼氧化鋅，背電極膜層4同時(shí)沉積在光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道301內(nèi)；
[0085]步驟S106:對第一單元電池的背電極膜層4和光電轉(zhuǎn)換膜層3進(jìn)行激光劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第一單元電池的背電極膜層4和光電轉(zhuǎn)換膜層3的背電極膜層隔離溝道401，使背電極膜層隔離溝道401從背電極膜層4的背光面延伸到前電極膜層2的背光面，得到多個(gè)子背電極膜層，從而完成第一單元電池(本實(shí)施例中為非晶硅電池)的制作；
[0086]步驟S2:在第一單元電池的背電極膜層4上采用掩膜法沉積絕緣膜層5，避免第一單元電池的背電極膜層4的邊緣區(qū)域沉積上絕緣膜層5，該絕緣膜層5為透明的，其材質(zhì)為SiO2 ；
[0087]步驟S301:在絕緣膜層5上沉積第二單元電池的前電極膜層6，該前電極膜層6的材質(zhì)為摻硼氧化鋅；
[0088]步驟S302:對第二單元電池的前電極膜層6進(jìn)行激光劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第二單元電池的前電極膜層6的相互絕緣的前電極膜層隔離溝道601，使前電極膜層隔離溝道601從前電極膜層6的背光面延伸到前電極膜層6的受光面，得到多個(gè)子前電極膜層；同時(shí)形成設(shè)置在絕緣膜層5邊緣兩側(cè)的第一隔離溝道602和第二隔離溝道603，使第一隔離溝道602從第二單元電池的前電極膜層6的背光面延伸到第一單元電池的背電極膜層4的受光面，貫穿第二單元電池的前電極膜層6和第一單元電池的背電極膜層4 ;第二隔離溝道603從第二單元電池的前電極膜層6的背光面延伸到第一單元電池的背電極膜層4的背光面并貫穿第二單元電池的前電極膜層6，以避免電池短路，實(shí)現(xiàn)上下兩個(gè)單元電池負(fù)極的電連接；
[0089]步驟S303:在第二單元電池的前電極膜層6上沉積第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7，該光電轉(zhuǎn)換膜層7具有PIN結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)依次為P型微晶硅摻雜層、I本征微晶硅層和N型微晶硅摻雜層，該光電轉(zhuǎn)換膜層7同時(shí)沉積在前電極膜層隔離溝道601內(nèi)；
[0090]步驟S304:對第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7進(jìn)行激光劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7的互相絕緣的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701，使光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701從光電轉(zhuǎn)換膜層7的背光面延伸到光電轉(zhuǎn)換膜層7的受光面，得到多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層，該光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701同時(shí)作為電流引出通道；
[0091]步驟S305:在第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層7上沉積第二單元電池的背電極膜層8，該背電極膜層8同時(shí)沉積在光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道701內(nèi)，該背電極膜層8透明導(dǎo)電，其材質(zhì)為摻硼氧化鋅；
[0092]步驟S306:對第二單元電池的背電極膜層8和光電轉(zhuǎn)換膜層7進(jìn)行激光劃刻隔離，形成多個(gè)貫穿第二單元電池的背電極膜層8和光電轉(zhuǎn)換膜層7的背電極膜層隔離溝道801，使背電極膜層隔離溝道801從背電極膜層8的背光面延伸到前電極膜層6的背光面，得到多個(gè)子背電極膜層，從而完成第二單元電池(本實(shí)施例中為微晶硅電池)的制作；
[0093]步驟S307:在第二單元電池的背電極膜層8的背光面的邊緣位置制作整個(gè)薄膜太陽能組件的正極引線流條9和負(fù)極引線流條10，非晶硅電池組件和微晶硅電池組件在邊緣處來實(shí)現(xiàn)電學(xué)并聯(lián)，即正極和正極相連，負(fù)極和負(fù)極相連，該薄膜太陽電池組件的電流匯聚流向11和電流匯聚流向12如圖2所示；
[0094]步驟S4:鋪設(shè)封裝膜、覆蓋背板，完成薄膜太陽能電池組件的制備。
[0095]實(shí)施例2中，由于非晶硅電池的開路電壓大于微晶硅電池的開路電壓，所以非晶硅電池內(nèi)部的子電池個(gè)數(shù)比和微晶硅電池內(nèi)部子電池個(gè)數(shù)少；子電池個(gè)數(shù)比可根據(jù)所沉積的非晶硅電池和微晶硅電池的具體開路電壓比值以及組件的尺寸參數(shù)來準(zhǔn)確確定。
[0096]本發(fā)明并不以此為限，還可以在第二單元電池上再設(shè)置絕緣層和第三單元電池結(jié)構(gòu)，以此類推，形成多結(jié)薄膜太陽能電池。
[0097]以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種薄膜太陽能電池組件，包括襯底、沉積在所述襯底上的第一單元電池和設(shè)置在所述第一單元電池上的第二單元電池，其特征在于，還包括: 絕緣膜層，設(shè)置在所述第一單元電池和所述第二單元電池之間，用于使所述第一單元電池和所述第二單元電池絕緣； 第一隔離溝道和第二隔離溝道，分別設(shè)置在所述絕緣膜層的邊緣的兩側(cè)，用于使所述第一單元電池和所述第二單元電池并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池組件，其特征在于:所述第一單元電池和所述第二單兀電池均包括第一電極膜層、光電轉(zhuǎn)換膜層和第二電極膜層。
3.如權(quán)利要求2所述的薄膜太陽能電池組件，其特征在于: 所述第一隔離溝道貫穿所述第二單元電池的第一電極膜層和所述第一單元電池的第二電極膜層，所述第二隔離溝道貫穿所述第二單元電池的第一電極膜層，實(shí)現(xiàn)所述第一單元電池和所述第二單元電池的并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求2所述的薄膜太陽能電池組件，其特征在于，還包括: 多個(gè)第一電極膜層隔離溝道，分別設(shè)置在所述第一單元電池和所述第二單元電池的第一電極膜層上并貫穿這兩個(gè)單元電池的第一電極膜層，將這兩個(gè)單元電池的第一電極膜層分隔為多個(gè)第一子電極膜層； 多個(gè)光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道，設(shè)置在所述第一單元電池和所述第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層上并貫穿這兩個(gè)單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層，將這兩個(gè)單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層分隔為多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層； 多個(gè)第二電極膜層隔離溝道，設(shè)置在所述第一單元電池和所述第二單元電池的第二電極膜層上并貫穿這兩個(gè)單元電池的`光電轉(zhuǎn)換膜層和所述第二電極膜層，將這兩個(gè)單元電池的第二電極膜層分隔為多個(gè)第二子電極膜層。
5.如權(quán)利要求4所述的薄膜太陽能電池組件，其特征在于: 在所述第一單元電池的第一電極膜層隔離溝道內(nèi)沉積有所述第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層； 在所述第二單元電池的第一電極膜層隔離溝道內(nèi)沉積有所述第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層； 在所述第一單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道內(nèi)沉積有所述第一單元電池的第二電極膜層；和， 在所述第二單元電池的光電轉(zhuǎn)換膜層隔離溝道內(nèi)沉積有所述第二單元電池的第二電極膜層。
6.如權(quán)利要求5所述的薄膜太陽能電池組件，其特征在于:所述多個(gè)第一子電極膜層、所述多個(gè)子光電轉(zhuǎn)換膜層和所述多個(gè)第二子電極膜層構(gòu)成多個(gè)串聯(lián)的子單元電池。
7.如權(quán)利要求2所述的薄膜太陽能電池組件，其特征在于:所述光電轉(zhuǎn)換膜層為PIN結(jié)構(gòu)或PN結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求2所述的薄膜太陽能電池組件，其特征在于: 所述光電轉(zhuǎn)換膜層由硅基薄膜、碲化鎘薄膜、CIGS、CIS、砷化鎵薄膜、染料敏化納米薄膜、有機(jī)薄膜中的一種或多種構(gòu)成； 所述第一電極膜層或所述第二電極膜層由摻鋁氧化鋅、摻硼氧化鋅、摻氟氧化鋅、摻鎵氧化鋅、摻銦氧化錫、摻氟氧化錫、Mo、Al、Ag中的一種或多種構(gòu)成； 所述絕緣膜層為透明或者半透明，由Si02、Si3N4^Al2O3中的一種或多種構(gòu)成； 所述襯底包括玻璃、金屬箔或聚合物高分子膜。
9.如權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池組件，其特征在于:還包括正極引線匯流條和負(fù)極引線匯流條，用于實(shí)現(xiàn)電路輸出。
10.一種薄膜太陽能電池組件的制備方法，其特征在于，包括: 在襯底上沉積第一單元電池； 在所述第一單元電池上沉積絕緣膜層； 在所述絕緣膜層上沉積第二單元電池，同時(shí)在所述絕緣膜層的邊緣的兩側(cè)劃刻第一隔離溝道和第二隔離溝道，用于使所述第一單元電池和所述第二單元電池并聯(lián)； 鋪設(shè)封裝膜、覆蓋背 板，得到所述薄膜太陽能電池組件。
【文檔編號】H01L31/18GK103715182SQ201310711474
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】李宏, 李松林, 馮志慧, 薛穎, 熊宇迪, 張英, 賈海軍, 丁建 申請人:北京漢能創(chuàng)昱科技有限公司