專利名稱：太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池封裝方法，特別涉及一種太陽(yáng)能電池背電極 鈍化封裝方法。
背景技術(shù)：
在非晶硅薄膜太陽(yáng)電池中，在一塊電池單晶基片上經(jīng)過(guò)激光刻蝕后，在 背電極處有很大的區(qū)域直接與外界接觸。因此，需要對(duì)它進(jìn)行保護(hù)，也就是 封裝，封裝中的材質(zhì)對(duì)于器件的防水、抗氧、絕緣鈍化性能非常重要。此外， 由于電池的刻蝕表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異(表面晶格原子終止而存在懸掛鍵，即 未飽和的鍵)導(dǎo)致表面與內(nèi)部性質(zhì)的不同，而其表面狀況對(duì)器件的性能有重要 作用。表面只要有微量的沾污(如水汽、塵埃、氧氣等)，就會(huì)影響電學(xué)性質(zhì), 如表面態(tài)和短路等，從而影響到非晶硅太陽(yáng)電池的效率。為提高器件性能的 穩(wěn)定性和可靠性，必須把電池與周圍的環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)，以增強(qiáng)對(duì)外來(lái)物質(zhì)的 阻擋能力，控制和穩(wěn)定表面的特征，保護(hù)電池內(nèi)部的互連以及防止器件受到 機(jī)械和化學(xué)損傷。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，能夠保護(hù) 電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高電池穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明的構(gòu)思是:在半導(dǎo)體器件的表面敷以適當(dāng)?shù)牟牧献鳛殁g化保護(hù)層。 鈍化膜一般是與材料直接接觸的，其作用在于控制和穩(wěn)定半導(dǎo)體表面的電學(xué) 性質(zhì)，使器件穩(wěn)定工作。鈍化膜通常是制作在背電極層最后的PIN (薄膜半 導(dǎo)體層)、TCO層(透明導(dǎo)電氧化物層)、金屬(如Al， Ag )互連布線層上面，它能保護(hù)和穩(wěn)定電池芯片的介質(zhì)薄膜，需具有隔離并為非晶硅太陽(yáng)能電池提 供機(jī)械保護(hù)的作用。它既是外來(lái)雜質(zhì)的壁壘，又使器件表面具有良好的力學(xué) 性能?；谘鯕夂退M(jìn)入背電極的溝道會(huì)對(duì)電池性能產(chǎn)生劣化影響，我們 使用三氧化二鋁，二氧化硅，聚酰亞胺對(duì)薄膜電池的背電極進(jìn)行鈍化保護(hù)。
然后，用不同的膠粘劑對(duì)鈍化后的薄膜電池進(jìn)行封裝。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種太陽(yáng)能電池背電極鈍化封 裝方法，包括步驟一、在激光刻蝕之后，在背電極層及其溝道表面包覆一層鈍化層； 步驟二、在鈍化層背面疊加膠粘劑層和基板，并層壓在一起。 優(yōu)選地，步驟一中，所述包覆鈍化層的方法是通過(guò)磁控濺射三氧化二鋁 或二氧化硅。優(yōu)選地，步驟一中，所述鈍化層的方法是通過(guò)等離子氣相沉積三氧化二 鋁或二氧化硅。優(yōu)選地，所述等離子氣相沉積的反應(yīng)溫度為200 500°C。優(yōu)選地，步驟一中，所述鈍化層的方法是先將聚酰胺酸溶液涂敷成膜， 再經(jīng)加熱固化使聚酰胺酸轉(zhuǎn)化為聚酰亞胺。優(yōu)選地，步驟一中，聚酰胺酸溶液通過(guò)涂敷、噴涂或旋涂的方法。優(yōu)選地，步驟一中，加熱固化的溫度為30(TC以下。優(yōu)選地，所述的膠粘劑層是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、紫外光固膠，酚醛 樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂中的一種。優(yōu)選地，所述膠粘劑層通過(guò)手工涂敷或機(jī)械自動(dòng)涂敷，涂敷的方法包括 浸漬、噴涂或旋涂。優(yōu)選地，所述鈍化封裝層的厚度是10 1000nm。本發(fā)明中的三種材料都是環(huán)境友好材料，對(duì)環(huán)境無(wú)毒無(wú)污染。 三氧化二鋁硬度大且?guī)ыg性，在背電極處進(jìn)行沉積薄膜，可以得到一層致密的三氧化二鋁薄膜層，達(dá)到阻止水汽和氧氣，可以起到對(duì)背電極起到保護(hù)作用，克服不穩(wěn)定性，還能防止電池層被擦傷。二氧化硅薄膜是半導(dǎo)體器件表面最常用的表面保護(hù)和鈍化膜。二氧化硅薄膜的制備方法很多，如等離子體氣相沉積、磁控濺射、真空蒸發(fā)等。不同方法制備的薄膜具有不同的特點(diǎn)，形成的鈍化層可以起到和三氧化二鋁的類似作用。聚酰亞胺具有粘度低、填充流動(dòng)性好等特點(diǎn)。聚酰亞胺鈍化膜可有效阻 滯電子遷移、防止腐蝕，用于表面鈍化、高密度封裝器件的應(yīng)力緩沖內(nèi)涂層， 以及層間的電絕緣材料，增加器件的封裝可靠性，保護(hù)器件免受濕氣、離子 污染物、輻射以及機(jī)械振動(dòng)的影響。而且，聚酰亞胺材料的成型工藝比無(wú)機(jī)
材料要簡(jiǎn)單，適于大面積、流水線生產(chǎn)，制造成本低。所以，聚酰亞胺鈍化 膜可有效阻滯電子遷移、防止腐蝕，具有較強(qiáng)的機(jī)械性能以及耐化學(xué)腐蝕性 能，也可有效地遮擋潮氣，增加元器件的抗潮濕能力。較低的襯底溫度是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的主要優(yōu)點(diǎn)， 與單獨(dú)的熱反應(yīng)相比，PECVD能提高淀積速率，制造有獨(dú)特成分和特性的膜。 淀積的氧化膜必須表現(xiàn)出相同的厚度和組份，對(duì)襯底良好的附著性，低應(yīng)力 防止開(kāi)裂，具備適應(yīng)高介質(zhì)擊穿的良好完整性，多層系統(tǒng)中一致的臺(tái)階覆蓋。 通過(guò)控制和優(yōu)化淀積參數(shù)，包括功率密度、頻率、占空比、氣體組成、流速、 溫度和壓力等因素來(lái)沉積鈍化薄膜。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn) 和優(yōu)良效果通過(guò)在電池背面封裝絕緣材料的鈍化膜，隔離并保護(hù)非晶硅太陽(yáng)能電池。 它既是外來(lái)雜質(zhì)的壁壘，又使器件表面具有良好的力學(xué)性能。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部 分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的 不當(dāng)限定。在附圖中圖1是非晶硅薄膜電池背電極經(jīng)過(guò)激光刻蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是非晶硅薄膜電池背電極鈍化的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是非晶硅薄膜電池背電極封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)號(hào)[1]透明導(dǎo)電氧化物層 [2]薄膜硅層 [3]金屬互聯(lián)布線層[4]鈍化封裝層 [5]膠黏劑層具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖l一3來(lái)具體介紹本發(fā)明的方法幾種較佳實(shí)施例。 如圖l一3所示，經(jīng)過(guò)激光刻蝕后，薄膜非晶硅電池的透明導(dǎo)電氧化物 層1夕卜，即薄膜硅層2和金屬互聯(lián)布線層3上，形成了約150um寬、2um深 、在其表面形成了間距約lcm的溝槽。需要解決對(duì)溝槽的防水隔氧絕緣問(wèn)題，
同時(shí)還需考慮的是溝槽的填隙，確保填充料在溝槽內(nèi)的無(wú)氣泡封堵。
實(shí)施例1
將三氧化二鋁和二氧化硅薄膜作為鈍化封裝層，使用磁控濺射方法濺射在金屬互聯(lián)布線層3背面。將電池片放在磁控濺射的腔室內(nèi)，耙材為三氧化 二鋁靶。在腔室內(nèi)對(duì)刻蝕后的背電極進(jìn)行濺射，從而對(duì)刻蝕處進(jìn)行包覆和鈍 化，形成一層致密的保護(hù)層?；蛘呦儒兒梅瓷鋵雍蛯?dǎo)電層鋁電極，再用激光進(jìn)行刻蝕，將電池片放在 磁控濺射腔室內(nèi)，靶材為二氧化硅靶。對(duì)其進(jìn)行濺射，從而對(duì)刻蝕處進(jìn)行包 覆和鈍化，形成一層致密的二氧化硅保護(hù)層。將三氧化二鋁和二氧化硅薄膜作為鈍化封裝層，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué) 氣相沉積(PECVD)方法沉積在金屬互聯(lián)布線層3背面。使用PECVD淀積二氧化硅工藝:在金屬互聯(lián)布線層3背面進(jìn)行硅烷(SiH4) 和氧氣的反應(yīng)，反應(yīng)溫度取200 50(TC之間，淀積生長(zhǎng)二氧化硅薄膜。此法 簡(jiǎn)單，可以比較容易的在背電極上沉積一層鈍化膜。使用PECVD淀積三氧化二鋁工藝在金屬互聯(lián)布線層3背面進(jìn)行有機(jī)鋁 源和氧氣的反應(yīng)，反應(yīng)溫度取200 50(TC之間，淀積生長(zhǎng)三氧化二鋁鈍化膜。 有機(jī)鋁源可以是三乙基鋁(A1(CH2CH3)3)，三異丁基鋁等。
實(shí)施例3
將聚酰亞胺作為鈍化封裝層，涂敷、噴涂、旋涂在金屬互聯(lián)布線層3背面。將聚酰胺酸溶液涂覆成膜，然后經(jīng)加熱固化，溫度為30(TC以下，使聚 酰胺酸轉(zhuǎn)化為聚酰亞胺。同時(shí)具有工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，只需兩步將涂層膠直 接涂敷在金屬互聯(lián)布線層3背面，送入烘箱加熱固化即可；無(wú)需加入任何催 化劑、固化劑等其他助劑。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其 限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對(duì)部分技 術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā) 明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，其特征在于包括步驟一、在激光刻蝕之后，在背電極層及其溝道表面包覆一層鈍化層(4)；步驟二、在鈍化層(4)背面疊加膠粘劑層(5)和基板，并層壓在一起。
2、 如權(quán)利要求l所述的太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，其特征在于，步驟一中，所述包覆鈍化層(4)的方法是通過(guò)磁控濺射三氧化二鋁或二氧化娃o
3、 如權(quán)利要求l所述的太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，其特征在于， 步驟一中，所述鈍化層(4)的方法是通過(guò)等離子氣相沉積三氧化二鋁或二氧 化硅。
4、 如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，其特征在于， 所述等離子氣相沉積的反應(yīng)溫度為200 500°C。
5、 如權(quán)利要求l所述的太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，其特征在于， 步驟一中，所述鈍化層(4)的方法是先將聚酰胺酸溶液涂敷成膜，再經(jīng)加熱 固化使聚酰胺酸轉(zhuǎn)化為聚酰亞胺。
6、 如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，其特征在于， 步驟一中，聚酰胺酸溶液通過(guò)涂敷、噴涂或旋涂的方法。
7、 如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，其特征在于， 步驟一中，加熱固化的溫度為30(TC以下。
8、 如權(quán)利要求l一7中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法， 其特征在于，所述的膠粘劑層(5)是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、紫外光固膠， 酚醛樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂中的一種。
9、 如權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，其特征在于， 所述膠粘劑層(5)通過(guò)手工涂敷或機(jī)械自動(dòng)涂敷，涂敷的方法包括浸漬、噴 涂或旋涂。
10、 如權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，其特征在于， 所述鈍化封裝層(4)的厚度是10 1000nm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能電池背電極鈍化封裝方法，包括步驟一、在激光刻蝕之后，在背電極層及其溝道表面包覆一層鈍化層；步驟二、在鈍化層背面疊加膠粘劑層和基板，并層壓在一起。本發(fā)明通過(guò)在電池背面封裝絕緣材料的鈍化膜，隔離并保護(hù)非晶硅太陽(yáng)能電池。它既是外來(lái)雜質(zhì)的壁壘，又使器件表面具有良好的力學(xué)性能。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101399295SQ20081004267
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者健 包, 芃 夏, 施松林 申請(qǐng)人:上海拓引數(shù)碼技術(shù)有限公司