專利名稱：薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏太陽能電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體薄膜太陽能電 池，特別是涉及薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法。
背景技術(shù)：
隨著能源消耗的不斷增加，作為能源的主要來源，石油和煤炭的大量使用所導(dǎo)致 的二氧化碳排放嚴(yán)重地污染生態(tài)環(huán)境，而且石油和煤炭資源也面臨枯竭的境地，因此，尋求 低碳排放而又取之不盡的可再生能源變得越來越緊迫，而太陽能正是這樣一種取之不盡用 之不竭的可再生新能源。人們對基于光伏效應(yīng)的太陽能電池的開發(fā)和利用日趨重視，市場 對更大面積、更輕更薄且生產(chǎn)成本更低的新型太陽能電池的需求日益增加。在這些新型太 陽能電池中，基于硅材料的合金薄膜(例如非晶硅a_Si:H)太陽能電池以其用硅量少、低成 本、和高量產(chǎn)等特點成為太陽能電池發(fā)展的一個新的趨勢。薄膜太陽能電池是多層器件，如圖1所示，典型的薄膜太陽能電池通常包括玻璃 基板100、透明導(dǎo)電前電極110、由P層120、i層130和η層140組成的p-i-n疊層結(jié)構(gòu)，以 及背電極150和背保護板160。其中ρ層120、i層130和η層140分別為ρ型摻雜薄膜硅 層、i型(非摻雜或本征的薄膜硅層)和η型摻雜薄膜硅層。ρ層120和η層140在i層 130之間建立一個內(nèi)部電場，入射光使i層130中產(chǎn)生光致載流子，也就是電子空穴對，由ρ 層120和η層140收集，經(jīng)前電極110和背電極150輸出電能。這個p-i-n三層組合稱為 一個光電單元，或一個“結(jié)”。單結(jié)薄膜太陽能電池含有單一的光電單元，而多結(jié)薄膜太陽能 電池則含有兩個或更多個疊加在一起緊密相連的P-i-n光電單元，以提高太陽能電池的整 體光電轉(zhuǎn)換效率。大面積薄膜太陽能電池p-i-n結(jié)構(gòu)的各層是在大面積薄膜沉積裝置中，利用等離 子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝沉積形成。在專利號為200820008274. 5的中國專利 中描述了上述薄膜沉積裝置，圖2為該薄膜沉積裝置簡化結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，在反應(yīng) 室110的薄膜沉積區(qū)域120中間隔交替排列大面積激勵電極板和接地電極板，其兩側(cè)表面 均放置大面積太陽能電池基板121，反應(yīng)室110具有進氣口 102和出氣口 106。反應(yīng)氣體由 進氣口 102進入沉積區(qū)域120，激勵電源108對激勵電極板提供射頻能量，將反應(yīng)氣體電離 為等離子體從而在基板表面沉積薄膜，剩余的氣體由出氣口 106排出。這種薄膜沉積方法 中，反應(yīng)氣體由進氣口 102進入反應(yīng)室被電離后由出氣口 106排出，反應(yīng)氣體沿箭頭所指方 向動態(tài)地流動。由于采用的是大面積電極板，基板也為大面積電極板，反應(yīng)室110整體體積較大， 反應(yīng)氣體在沉積區(qū)域120中自上而下流動，進入到沉積區(qū)域120上部的反應(yīng)氣體先被電離， 未被電離和電離后剩余的氣體流到下部后再被電離，因此下部的反應(yīng)氣體濃度相對減少， 也就是說，反應(yīng)氣體在沉積區(qū)域120中的上下分布并不均勻，沉積區(qū)域120上部的反應(yīng)氣體 濃度要大于沉積區(qū)域120下部的反應(yīng)氣體濃度，這勢必造成基板的上、下薄膜沉積不均勻， 從而影響太陽能電池的性能。這表現(xiàn)在整塊電池板模塊上的各個電池單元(cell)的電流
3不一致，而各個電池單元式串聯(lián)的關(guān)系，因此電池板模塊的總電流便取決于電流最小的電 池單元。這無疑會影響電池板的光電轉(zhuǎn)換效率。目前采取了一些方法來降低薄膜沉積的不均勻性，例如采取脈沖激勵的方式激發(fā) 等離子體和加大氣體流量等措施。雖然取得了比較令人滿意的效果，但是如何從其它角度， 例如工藝管理的角度提高電池單元的電流一致性，從而在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上進一步提高轉(zhuǎn) 換效率一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員努力探索的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法，能夠進一步 提高太陽能電池模板的光電轉(zhuǎn)換效率。為達到上述目的，本發(fā)明提供的薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法，包括a.隨機選取M個模板，測量各個模板的每個電池單元的電流；b.計算M個模板相應(yīng)位置的電池單元的電流平均值，獲得電池單元的電流值與在 模板上所處位置的關(guān)系曲線；c.對M個模板的所有電池單元的電流取平均值作為電流基準(zhǔn)值；d.根據(jù)每個位置的電池單元的電流值與電流基準(zhǔn)值的比較關(guān)系調(diào)整確定后續(xù)生 產(chǎn)中該位置的電池單元的寬度?？蛇x的，所述M的取值范圍為5 15。可選的，所述步驟a在生產(chǎn)進行一段時間工藝狀態(tài)穩(wěn)定后進行。步驟d中，若所述電池單元的電流值大于電流基準(zhǔn)值，則在后續(xù)生產(chǎn)中減小該位 置的電池單元的寬度；若所述電池單元的電流值小于電流基準(zhǔn)值，則在后續(xù)生產(chǎn)中增加該 位置的電池單元的寬度?？蛇x的，所述電池單元利用激光對所述太陽能電池模板進行刻槽劃線后獲得?？蛇x的，所述激光劃線刻槽的間隔決定電池單元的寬度?？蛇x的，所述激光劃線刻槽的步驟包括紅外激光TCO刻槽、綠激光非晶硅膜系刻 槽、綠激光背電極刻槽等步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明的薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法通過利用cell寬度的變化來補 償cell電流的不一致性，使太陽能電池模板各個cell的電流趨于一致。與補償前相比， 補償后的各個cell的電流值趨于一致，而且補償后cell的最小電流值必然要高于補償前 cell的最小電流值，從而提高整個模板的輸出電流值，在不改變其它工藝條件的基礎(chǔ)上進 一步提高了電池模板的光電轉(zhuǎn)換效率。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 比例繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為典型的薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為薄膜沉積裝置簡化結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法的流程圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償前電池模板的cell分布示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償前電池模板cell寬度變化示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償前電池模板cell電流變化示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償后電池模板的cell分布示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償后電池模板cell寬度變化示意圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償后電池模板cell電流變化示意圖。所述示圖是說明性的，而非限制性的，在此不能過度限制本發(fā)明的保護范圍。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā) 明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。圖3為本發(fā)明薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法的流程圖。如圖3所示，本 發(fā)明的薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法，首先隨機選取M個模板并測量各個模板的 每個電池單元的電流(SlOl)；然后計算這M個模板各個相應(yīng)位置的電池單元的電流平均 值(S102)，以獲得電池單元的電流值與在模板上所處位置的關(guān)系曲線；隨后對M個模板的 所有電池單元的電流取平均值，令該值作為電流基準(zhǔn)值(S103)；然后，根據(jù)每個位置的電 池單元的電流值與電流基準(zhǔn)值的比較關(guān)系調(diào)整確定后續(xù)生產(chǎn)中該位置的電池單元的寬度 (S104)。下面結(jié)合圖4至圖6對本發(fā)明的方法做進一步的詳細說明。圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償前電池模板的cell分布示意圖，圖5為根據(jù)本發(fā) 明實施例的補償前電池模板cell寬度變化示意圖，圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償前電池 模板cell電流變化示意圖。一并參見圖4至圖6，根據(jù)本發(fā)明的方法，在生產(chǎn)進行一段時間 后，各個設(shè)備的工藝狀態(tài)已基本穩(wěn)定，這時隨機選取特定數(shù)量的電池模板，例如5 15片， 典型值為10片。每片模板，在模板的寬度范圍內(nèi)具有η個電池單元，分別為C1W2. . . Clri和 Cn，在補償前這些電池單元C1X2. · · Clri和Cn的寬度Clpd2. · · Cllri和《均相等。模板上的電 池單元是利用激光對太陽能電池模板進行刻槽劃線后獲得的，激光劃線刻槽的間隔決定電 池單元的寬度。由于前述的原因，電池單元CpC2... Clri和Cn的電流分布并不一致。通過 計算這M個模板上各個相應(yīng)位置的電池單元的電流取平均值，也就是對M個模板每一個模 板上的相應(yīng)Cl1、d2. · · cU和dn位置的電池單元C” C2. · · Clri和Cn的電流相加，分別取平均 值，可以獲得每個電池單元的電流值與在模板上所處位置的關(guān)系曲線，例如圖6所示的曲 線。當(dāng)然還可能有其它的分布關(guān)系，在此以這種分布關(guān)系為例進行說明。Clpd2... Cllri和《 位置的電池單元C^C2. . . Clri和Cn的電流I1J2. . . Ilri和In的大小會呈現(xiàn)出不一致性，圖6 所示的關(guān)系為越靠近模板一邊的Cl1位置的電池單元的電流值越小，隨著沿Cl1到dn方向的 推移電池單元的電流值越來越大，如圖6中電流值曲線所示。隨后，對這M個模板的所有電 池單元的電流相加后取平均值，得到一個電流基準(zhǔn)值I，如圖6中虛線所示。圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償后電池模板的cell分布示意圖，圖8為根據(jù)本發(fā) 明實施例的補償后電池模板cell寬度變化示意圖，圖9為根據(jù)本發(fā)明實施例的補償后電池模板cell電流變化示意圖。一并參照圖7至圖9，根據(jù)本發(fā)明的方法，獲得電流基準(zhǔn)值后， 根據(jù)每個位置Cl1、d2. · · Cllri和dn位置的電池單元C” C2. · · Clri和Cn的電流值I” I2. · · Ilri 和In與電流基準(zhǔn)值的比較關(guān)系，調(diào)整確定后續(xù)生產(chǎn)中該位置的電池單元的寬度。若所述電 池單元的電流值大于電流基準(zhǔn)值，則在后續(xù)生產(chǎn)中減小該位置的電池單元的寬度；若所述 電池單元的電流值小于電流基準(zhǔn)值，則在后續(xù)生產(chǎn)中增加該位置的電池單元的寬度。例如， 如果補償前Cl1的電池單元C1的電流I1小于電流基準(zhǔn)值I，則在后續(xù)生產(chǎn)中，通過調(diào)試激光 劃線機，增加后續(xù)生產(chǎn)的模板的該Cl1位置的電池單元C1的寬度，也就是增加電池單元C1的 面積，使其電流I1增加；如果補償前dn的電池單元Cn的電流In大于電流基準(zhǔn)值I，則在后 續(xù)生產(chǎn)中，通過調(diào)試激光劃線機，減小后續(xù)生產(chǎn)的模板的該dj立置的電池單元Cn的寬度， 也就是減小電池單元Cn的面積，使其電流In降低。這樣做的結(jié)果使調(diào)整后的電池單元Cp C2. · · Clri到Cn的寬度Clpd2. · · Cllri和dn逐漸減小，如圖7和圖8所示。補償后，Clpd2. · · Cllri 到dn位置的C^C2. . . Clri和Cn的電流值I1J2. . . Ilri和In與電流基準(zhǔn)值I的差值縮小，電流 值曲線逼近基準(zhǔn)值曲線，如圖9所示，使得補償后的模板的各個電池單元的電流趨于一致。 而且，顯著提高了最低電流值，這無疑大幅度提高了整個電池板的輸出電流，提高了光電轉(zhuǎn) 換效率。上述激光劃線刻槽的步驟包括紅外激光TCO刻槽、綠激光非晶硅膜系刻槽、綠激 光背電極刻槽等步驟。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可通過調(diào)試激光劃線的間隔，實現(xiàn)電池單元寬 度的調(diào)整。需要說明的是，上述本發(fā)明的方法不僅適用于非晶硅薄膜太陽能電池，對于其它 類型的薄膜太陽能電池也同樣適用。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、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法，包括a.隨機選取M個模板，測量各個模板的每個電池單元的電流；b.計算M個模板相應(yīng)位置的電池單元的電流平均值，獲得電池單元的電流值與在模板上所處位置的關(guān)系曲線；c.對M個模板的所有電池單元的電流取平均值作為電流基準(zhǔn)值；d.根據(jù)每個位置的電池單元的電流值與電流基準(zhǔn)值的比較關(guān)系調(diào)整確定后續(xù)生產(chǎn)中該位置的電池單元的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述M的取值范圍為5 15。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟a在生產(chǎn)進行一段時間工藝狀 態(tài)穩(wěn)定后進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟d中，若所述電池單元的電流值大于 電流基準(zhǔn)值，則在后續(xù)生產(chǎn)中減小該位置的電池單元的寬度；若所述電池單元的電流值小 于電流基準(zhǔn)值，則在后續(xù)生產(chǎn)中增加該位置的電池單元的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述電池單元利用激光對所述太陽能電 池模板進行刻槽劃線后獲得。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述激光劃線刻槽的間隔決定電池單元 的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述激光劃線刻槽的步驟包括紅外激光 TCO刻槽、綠激光非晶硅膜系刻槽、綠激光背電極刻槽等步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法，包括步驟a.隨機選取M個模板，測量各個模板的每個電池單元的電流；b.計算M個模板相應(yīng)位置的電池單元的電流平均值，獲得電池單元的電流值與在模板上所處位置的關(guān)系曲線；c.對M個模板的所有電池單元的電流取平均值作為電流基準(zhǔn)值；d.根據(jù)每個位置的電池單元的電流值與電流基準(zhǔn)值的比較關(guān)系調(diào)整確定后續(xù)生產(chǎn)中該位置的電池單元的寬度。本發(fā)明的薄膜太陽能電池模板電流密度補償方法能夠進一步提高太陽能電池模板的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/18GK101964379SQ20101025406
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者李沅民, 林朝暉, 王樹林 申請人:福建鉑陽精工設(shè)備有限公司