多色透光薄膜太陽能電池組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種多色透光薄膜太陽能電池組件。該電池組件在垂直方向上從下至上依次為前板透光襯底層（a）、第一層透明導(dǎo)電氧化物層（b）、薄膜光電轉(zhuǎn)化層（c）、第二層透明導(dǎo)電氧化物層（d）、封裝層（e）、和背板透光襯底層（f）。該薄膜太陽能電池組件可利用不同的電池結(jié)構(gòu)制備出不同顏色的透明和半透明的電池組件；也可以由彩色的PVB（中文全稱聚乙烯醇縮丁醛）來實現(xiàn)多色的效果。其中透光主要是采用多條P2重疊平行劃刻實現(xiàn)，這樣死區(qū)寬度也就包含了透光區(qū)域。此種多色透光薄膜太陽能電池能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)化效率更高，更美觀的效果。
【專利說明】多色透光薄膜太陽能電池組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于太陽能電池領(lǐng)域，具有涉及一種硅基薄膜太陽能電池組件以及透光和半透光組件的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市面上透光薄膜太陽能電池組件大多采用綠激光或紅外激光進(jìn)行橫向劃刻(即垂直于P1\P2\P3劃線方向)，以去除硅層和背電極層來達(dá)到透光目的。但該種制造方法樣式單一，且多次劃刻破壞電池結(jié)構(gòu)，同時造成短路等影響，導(dǎo)致電池功率損失遠(yuǎn)大于蝕刻面積。存在多種弊端。所述Pl為激光第一次劃刻，P2為激光第二次劃刻，P3為激光第三次劃刻。
[0003]傳統(tǒng)透光電池前段制造工藝:預(yù)清洗一透明氧化前電極一第一次激光劃刻一高級清洗一 PECVD—第二次激光劃刻一透明氧化背電極一第三次激光劃刻一第四次激光劃刻一完成。傳統(tǒng)透光線垂直于P1\P2\P3劃線方向劃刻，容易在與P1/P2/P3交錯的地方形成電池短路，影響組件的光學(xué)性能，降低功率。第四次劃刻線與P1/P2/P3交錯的地方容易形成電池短路。從而影響組件的性能表現(xiàn)。
[0004]傳統(tǒng)P1\P2\P3劃線只是為了將電池組件分割成一個個的小電池區(qū)域，沒有考慮到電池的有效發(fā)電區(qū)域和死區(qū)，傳統(tǒng)的P1\P2\P3劃線往往不區(qū)分有效區(qū)和死區(qū)進(jìn)行劃刻，容易破壞電池結(jié)構(gòu)，造成電池效率降低。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有的傳統(tǒng)技術(shù)問題，提出一種新型的透光太陽能電池組件。該薄膜太陽能電池組件可利用不同的電池結(jié)構(gòu)(薄膜光電轉(zhuǎn)化層)制備出不同顏色的透明和半透明的電池組件；也可以由彩色的PVB(中文全稱聚乙烯醇縮丁醛)來實現(xiàn)多色的效果。其中透光主要是采用多條P2重疊平行劃刻的P2刻蝕區(qū)來實現(xiàn)。該方法可制備出轉(zhuǎn)化效率更高，更美觀的多色透光型太陽能電池。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種多色透光薄膜太陽能電池組件，該電池組件在水平方向上包括多個有效區(qū)和位于任意相鄰兩個有效區(qū)之間的死區(qū)；該電池組件在垂直方向上從下至上依次為前板透光襯底層、第一層透明導(dǎo)電氧化物層、薄膜光電轉(zhuǎn)化層、第二層透明導(dǎo)電氧化物層、封裝層、和背板透光襯底層；在第一層透明導(dǎo)電氧化物層上有Pl刻蝕區(qū)、在薄膜光電轉(zhuǎn)化層上有P2刻蝕區(qū)、在薄膜光電轉(zhuǎn)化層和第二層透明導(dǎo)電氧化物層上有P3刻蝕區(qū)，且P2刻蝕區(qū)位于Pl刻蝕區(qū)和P3刻蝕區(qū)之間；所述Pl刻蝕區(qū)、P2刻蝕區(qū)和P3刻蝕區(qū)均位于所述死區(qū)的區(qū)域內(nèi)，且多個P2刻蝕區(qū)在水平方向上的總寬度是所述電池組件在水平方向上的寬度與所述電池組件的透光度之積。
[0008]所述P2刻蝕區(qū)與Pl刻蝕區(qū)和P3刻蝕區(qū)之間的間距分別優(yōu)選為50 μ m-150 μ m。
[0009]所述封裝層優(yōu)選為聚乙烯醇縮丁醛層。[0010]所述薄膜光電轉(zhuǎn)化層選自非晶硅單結(jié)薄膜電池層，非晶硅/非晶硅雙結(jié)薄膜電池層，非晶硅/非晶鍺化硅雙結(jié)薄膜電池層，非晶硅/微晶硅雙結(jié)薄膜電池層、非晶硅/非晶鍺化硅/微晶硅三結(jié)薄膜電池層，銅銦鎵硒電池層、碲化鎘電池層中的任意一種，所述“/”表示兩層之間的界面。
[0011]所述前板透光襯底層(a)和背板透光襯底層(f)均優(yōu)選為鋼化玻璃層。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)勢是:
[0013]1、本申請的多色透光薄膜太陽能電池組件通過P2刻蝕區(qū)，增加P2刻蝕區(qū)的寬度來提高透光率。
[0014]2、本申請的多色透光薄膜太陽能電池組件通過改變封裝層的材料或者是薄膜光電轉(zhuǎn)化層的材料來實現(xiàn)多色或者彩色，電池更美觀。
[0015]3、本申請的Pl\P2\P3劃線全部在電池死區(qū)內(nèi)進(jìn)行，不破壞電池結(jié)構(gòu)，有效利用了有效區(qū)，電池效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是整個多色透光薄膜太陽能電池組件的俯視平面圖，圖中I是非透明區(qū)域，II是透明區(qū)域；
[0017]圖2描述的是圖1所述多色透光薄膜太陽能電池組件的局部剖面圖，P2區(qū)域為透光區(qū)域，向上的箭頭代表光透過的方向；
[0018]圖3是多色透光薄膜太陽能電池組件的制備工藝流程圖。
[0019]圖4是透光薄膜太陽能電池組件的電性能圖。
[0020]其中a為前板透光襯底層，b為第一層透明導(dǎo)電氧化物層、c為薄膜光電轉(zhuǎn)化層，d為第二層透明導(dǎo)電氧化物層，e為封裝層，f為背板透光襯底層，I為Pl刻蝕區(qū)，2為P2刻蝕區(qū)，3為P3刻蝕區(qū)，Pl為激光第一次劃刻，P2為激光第二次劃刻，P3為激光第三次劃刻，h為有效區(qū)，g為死區(qū)。Pl與P2，P3與P2的位置(間距)受設(shè)備精確度限制，一般情況下為50_150um。
【具體實施方式】
[0021]下面根據(jù)表示本實用新型實施方式的附圖具體描述本實用新型的實施例。
[0022]如圖1-2所示:一種多色透光薄膜太陽能電池組件，該電池組件在水平方向上包括多個有效區(qū)h和位于任意相鄰兩個有效區(qū)h之間的死區(qū)g ;該電池組件在垂直方向上從下至上依次為前板透光襯底層a、第一層透明導(dǎo)電氧化物層b、薄膜光電轉(zhuǎn)化層C、第二層透明導(dǎo)電氧化物層d、封裝層e、和背板透光襯底層f ;在第一層透明導(dǎo)電氧化物層b上有Pl刻蝕區(qū)1、在薄膜光電轉(zhuǎn)化層c上有P2刻蝕區(qū)2、在薄膜光電轉(zhuǎn)化層c和第二層透明導(dǎo)電氧化物層d上有P3刻蝕區(qū)3，且P2刻蝕區(qū)2位于Pl刻蝕區(qū)I和P3刻蝕區(qū)3之間；所述Pl刻蝕區(qū)1、P2刻蝕區(qū)2和P3刻蝕區(qū)3均位于所述死區(qū)g的區(qū)域內(nèi)，且多個P2刻蝕區(qū)2在水平方向上的總寬度是所述電池組件在水平方向上的寬度與所述電池組件的透光度之積。
[0023]所述P2刻蝕區(qū)2與Pl刻蝕區(qū)I和P3刻蝕區(qū)3之間的間距分別優(yōu)選為50 μ m-150 μ m0所述封裝層e為聚乙烯醇縮丁醛層。所述薄膜光電轉(zhuǎn)化層c選自非晶硅單結(jié)薄膜電池層，非晶硅/非晶硅雙結(jié)薄膜電池層，非晶硅/非晶鍺化硅雙結(jié)薄膜電池層，非晶硅/微晶硅雙結(jié)薄膜電池層、非晶硅/非晶鍺化硅/微晶硅三結(jié)薄膜電池層，銅銦鎵硒電池層、碲化鎘電池層中的任意一種，所述“/”表示兩層之間的界面。所述前板透光襯底層a和背板透光襯底層f均為鋼化玻璃層。
[0024]下面進(jìn)一步解釋下制備方法和應(yīng)用效果
[0025]圖1是整個電池組件的俯視平面圖。由圖1可以看出此組件包括多個電池單元，每個電池單元都有透光區(qū)域II，此透光區(qū)域平行于P1/P2/P3劃線，且此透光區(qū)域是由多條P2重疊劃線實現(xiàn)的。
[0026]下面結(jié)合圖2對此透光區(qū)域作進(jìn)一步描述，圖2為透光電池組件的局部剖面示意圖，圖2中多條P2重疊劃刻，形成一定寬度的透光區(qū)域，此區(qū)域的寬度根據(jù)透光率確定，從而相應(yīng)適度改變P1、P3的位置。結(jié)合圖2對單元電池結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。參見圖2，在透明襯底a (例如鋼化玻璃)上沉積第一層透明導(dǎo)電氧化物b，此透明導(dǎo)電電極為摻硼氧化鋅、氧化錫等，利用激光劃線(LSS)技術(shù)將第一層透明導(dǎo)電氧化層形成第一道平行溝槽Pl，Pl刻蝕掉部分導(dǎo)電氧化層，將薄膜光電轉(zhuǎn)換層沉積c在劃刻Pl的第一層透明導(dǎo)電層b上，利用激光劃線(LSS)技術(shù)將光電轉(zhuǎn)換層刻蝕形成平行于Pl的第二道平行溝槽P2，第二層透明導(dǎo)電層沉d積在劃刻P2的光電轉(zhuǎn)換層c上，所述光電轉(zhuǎn)換層c可以是非晶硅單結(jié)電池、非晶硅/非晶硅雙結(jié)電池、非晶硅/非晶鍺化硅雙結(jié)電池、非晶硅/微晶硅雙結(jié)電池、非晶硅/非晶鍺化硅/微晶硅三結(jié)電池、銅銦鎵硒、碲化鎘等，可以通過選擇不同的電池結(jié)構(gòu)實現(xiàn)不同的顏色，例如非晶硅單結(jié)電池偏淺棕紅色，非晶硅/非晶硅雙結(jié)電池偏深棕色等。利用激光劃線(LSS)技術(shù)將光電轉(zhuǎn)換層和第二層透明導(dǎo)電層刻蝕形成平行于Pl和P2的第三道平行溝槽P3。在本實施例中，無需沿與P1/P2/P3垂直的方向刻制透光線，代替的做法是增加P2的劃刻條數(shù)，使之同時起透光線的作用，這些P2需重疊劃刻，劃刻條數(shù)即劃刻寬度需根據(jù)透光率而設(shè)定。例如假設(shè)薄膜電池單元寬度為10毫米，所需透光度為15%，則可以將P2的寬度設(shè)定為1.5毫米(計算方法:所需寬度=薄膜電池單元寬度X透光度，此處計算P2劃刻條數(shù)的時候需考慮到P2光斑的重疊率)。
[0027]后段封裝組合過程中，可以用彩色PVB(中文全稱聚乙烯醇縮丁醛)替代正常組件的EVA(中文全稱醋酸乙烯酯共聚物)，從而實現(xiàn)透明薄膜太陽能電池多色的效果。
[0028]下面結(jié)合圖3 (制備工藝流程圖)對此多色透光薄膜電池組件的制造方法做進(jìn)一步說明。
[0029]第一步:提供前板透明玻璃襯底a，由于BIPV組件需要具備較強(qiáng)的力學(xué)性能，所以可以選用鋼化玻璃。
[0030]第二步:在前板透明襯底上沉積第一層透明導(dǎo)電氧化物b(TCO)，可以為摻硼氧化
鋅、氧化錫等。
[0031]第三步:利用激光劃線(LSS)技術(shù)將第一層透明導(dǎo)電氧化層形成第一道平行溝槽P1，P1刻蝕掉小部分透明導(dǎo)電氧化物露出前板玻璃襯底，Pl的光斑大小是20um-25um左右，可利用波長為355nm的紫光刻蝕掉Pl溝槽對應(yīng)的導(dǎo)電層。
[0032]第四步:在第一層透明導(dǎo)電層b上沉積光電轉(zhuǎn)換層C，所述光電轉(zhuǎn)換層c可以是非晶硅單結(jié)電池、非晶硅/非晶硅雙結(jié)電池、非晶硅/非晶鍺化硅雙結(jié)電池、非晶硅/微晶硅雙結(jié)電池、非晶硅/非晶鍺化硅/微晶硅三結(jié)電池、銅銦鎵硒、碲化鎘等，所述光電轉(zhuǎn)換層c覆蓋在未被刻蝕掉的第一層透明導(dǎo)電氧化物b上，并填充在第一道平行溝槽Pl內(nèi)。這里需要特別說明的是利用不同的電池結(jié)構(gòu)可制備不同顏色的透明和半透明的電池組件。
[0033]第五步:利用激光劃線(LSS)技術(shù)將光電轉(zhuǎn)換層刻蝕形成平行于Pl的第二道平行溝槽P2，P2刻蝕掉小部分光電轉(zhuǎn)換層露出第一層透明導(dǎo)電氧化物b，P2的光斑大小是25um-30um左右，可利用波長為532nm的綠光刻蝕掉P2溝槽對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換層C。這里的P2除了起到連接前后電極的作用外，還起到透光的作用，劃刻寬度的大小根據(jù)透光率決定，且P2需要一定的重疊率，重疊率可以在5-10um的范圍之內(nèi)。非晶硅單結(jié)電池、非晶硅/非晶硅雙結(jié)電池、非晶硅/非晶鍺化硅雙結(jié)電池、非晶硅/微晶硅雙結(jié)電池、非晶硅/非晶鍺化硅/微晶硅三結(jié)電池、銅銦鎵硒、碲化鎘等。當(dāng)透光率從10% -50%的調(diào)整時，透光薄膜太陽能電池組件的功率可從115W-65W之間變化。
[0034]第六步:在光電轉(zhuǎn)換層上c沉積第二層透明導(dǎo)電氧化物d (TCO)，可以為摻硼氧化鋅、氧化錫等。所述第二層透明導(dǎo)電氧化物d覆蓋在未被刻蝕掉的光電轉(zhuǎn)換層c上，并填充在第二道平行溝槽P2內(nèi)。
[0035]第七步:利用激光劃線(LSS)技術(shù)將光電轉(zhuǎn)換層刻蝕形成平行于P1/P2的第三道平行溝槽P3，P3刻蝕掉小部分光電轉(zhuǎn)換層c材料和第二層透明導(dǎo)電氧化物d露出第一層透明導(dǎo)電氧化物b，P3的光斑大小是35um-45um左右，可利用波長為532nm的綠光刻蝕掉P3溝槽對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換層c及第二層透明導(dǎo)電氧化物d。
[0036]第八步:后段封裝組合，這里需要提出的是背板透明襯底f同樣需要鋼化玻璃，用彩色PVB (中文全稱聚乙烯醇縮丁醛)替代正常組件的EVA (中文全稱醋酸乙烯酯共聚物)，從而實現(xiàn)透明薄膜太陽能電池多色的效果。
[0037]最后得到所述多色透光薄膜太陽能電池組件的電池效率見圖4，可知本申請的電池組件轉(zhuǎn)化效率更高。
【權(quán)利要求】
1.一種多色透光薄膜太陽能電池組件，該電池組件在水平方向上包括多個有效區(qū)(h)和位于任意相鄰兩個有效區(qū)(h)之間的死區(qū)(g);該電池組件在垂直方向上從下至上依次為前板透光襯底層(a)、第一層透明導(dǎo)電氧化物層(b)、薄膜光電轉(zhuǎn)化層(C)、第二層透明導(dǎo)電氧化物層(d)、封裝層(e)、和背板透光襯底層(f);在第一層透明導(dǎo)電氧化物層(b)上有Pl刻蝕區(qū)(I)、在薄膜光電轉(zhuǎn)化層(c)上有P2刻蝕區(qū)(2)、在薄膜光電轉(zhuǎn)化層(c)和第二層透明導(dǎo)電氧化物層(d)上有P3刻蝕區(qū)(3)，且P2刻蝕區(qū)(2)位于Pl刻蝕區(qū)(I)和P3刻蝕區(qū)(3)之間；其特征是，所述Pl刻蝕區(qū)(1)、P2刻蝕區(qū)(2)和P3刻蝕區(qū)(3)均位于所述死區(qū)(g)的區(qū)域內(nèi)，且多個P2刻蝕區(qū)(2)在水平方向上的總寬度是所述電池組件在水平方向上的寬度與所述電池組件的透光度之積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多色透光薄膜太陽能電池組件，其特征是，所述P2刻蝕區(qū)(2)與Pl刻蝕區(qū)(I)和P3刻蝕區(qū)(3)之間的間距分別為50 μ m-150 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多色透光薄膜太陽能電池組件，其特征是，所述封裝層(e)為聚乙烯醇縮丁醛層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多色透光薄膜太陽能電池組件，其特征是，所述薄膜光電轉(zhuǎn)化層(c)選自非晶硅單結(jié)薄膜電池層，非晶硅/非晶硅雙結(jié)薄膜電池層，非晶硅/非晶鍺化硅雙結(jié)薄膜電池層，非晶硅/微晶硅雙結(jié)薄膜電池層、非晶硅/非晶鍺化硅/微晶硅三結(jié)薄膜電池層，銅銦鎵硒電池層、碲化鎘電池層中的任意一種，所述“/”表示兩層之間的界面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述多色透光薄膜太陽能電池組件，其特征是，所述前板透光襯底層(a)和背板透光襯底層(f)均為鋼化玻璃層。
【文檔編號】H01L31/078GK203746883SQ201320849556
【公開日】2014年7月30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】鐘書群, 韓美英, 李廷凱, 夏歐亞, 謝喜順 申請人:湖南共創(chuàng)光伏科技有限公司