【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，尤其是涉及一种垂直结构的薄膜太阳电池芯片及其制备方法和应用。
技术介绍
1、垂直结构的薄膜太阳电池，正、负电极分处于电池的两面，一般称处于电池正面受光面的电极为正面电极，称处于电池背面的电极为背面电极。为进一步降低电池重量，降低生产成本，薄膜太阳电池的制作有逐渐减薄的趋势。但在电池组件的串并联焊接时，需要分别对正面电极和背面电极进行焊接，越薄的电池，对背面电极进行焊接时，越容易有电池正面损伤的问题。
2、为解决垂直结构的薄膜太阳电池背面电极焊接造成损伤这一难题，可以通过优化焊接工艺如焊接时间、焊接功率、焊接次数等方法进行改善，但这些方法降低异常的能力有限，不能彻底解决问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种垂直结构的薄膜太阳电池芯片，能够有效提高薄膜太阳电池芯片的焊接良率。
2、本专利技术还提供了上述垂直结构的薄膜太阳电池芯片的制备方法。
3、本专利技术还提供了上述垂直结构的薄膜太阳电池芯片的应用。
4、根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种垂直结构的薄膜太阳电池芯片，所述薄膜太阳电池芯片包括：
5、p/n结功能层；
6、背面电极；所述背面电极设于所述p/n结功能层的a表面；由焊接区和非焊接区组成；
7、正面电极；所述正面电极设于所述p/n结功能层的b表面的局部区域；
8、正面支撑块；所述正面支撑块设
9、栅线；所述栅线设于所述p/n结功能层b表面，所述正面电极和正面支撑块之外的区域。
10、根据本专利技术实施例的垂直结构的薄膜太阳电池芯片，至少具有如下有益效果：
11、垂直结构的薄膜太阳电池芯片厚度一般约50～80μm，其正面未设置正面支撑块；用电阻焊方法进行背面电极焊接时(引出电流)，容易造成薄膜太阳电池芯片正面损伤。其原因有两个：一是焊接时，薄膜太阳电池芯片正面的栅线与焊接平台接触，焊接受力区域只由栅线支撑，加上薄膜太阳电池芯片整体很薄，焊接的冲击力容易使薄膜太阳电池芯片产生裂纹损伤；二是电阻焊是通过局部瞬时高热能实现焊接，在焊接过程中薄膜太阳电池芯片正面有正面电极/栅线区域和其他区域将因热膨胀系数差异产生瞬时较大应力，从而使得芯片破裂。
12、本专利技术在薄膜太阳电池芯片的正面，焊接区的投影区域设置了正面支撑块，由此，既可使背面焊接时薄膜太阳电池芯片可承受焊接冲击力，又可避免薄膜太阳电池芯片因材料热膨胀系数差异产生的应力破裂。
13、根据本专利技术的一些实施例，所述正面支撑块的材质包括金属、透明金属氧化物和透明聚合物薄膜中的至少一种。其中，
14、所述透明聚合物薄膜的材质包括聚酰亚胺和环氧树脂中的至少一种。
15、所述透明金属氧化物的材质包括sio2和ito中的至少一种。
16、当所述正面支撑块的材质选自所述透明金属氧化物和所述透明化合物薄膜时，所述薄膜太阳电池芯片的受光面积几乎没有减少。
17、根据本专利技术的一些实施例，所述正面支撑块的热膨胀系数为45e-6/℃～50e-6/℃。例如具体可以是约49e-6/℃。
18、根据本专利技术的一些实施例，所述正面支撑块的厚度为3～8μm。例如具体可以是约5μm。
19、根据本专利技术的一些实施例，所述正面支撑块和所述正面电极的厚度相当。
20、根据本专利技术的一些实施例，所述正面电极的材质包括银。
21、根据本专利技术的一些实施例，所述栅线的材质包括银。
22、根据本专利技术的一些实施例，所述正面电极和热膨胀系数为15e-6/℃～20e-6/℃。例如具体可以是约18.7e-6/℃。
23、由此，所述正面支撑块和所述正面电极、栅线的热膨胀系数相当，不会因为所述背面电极焊接产生的热量发生开裂；提升了所得薄膜太阳电池芯片的焊接良率。
24、根据本专利技术的一些实施例，所述p/n结功能层包括叠加设备的衬底和外延结构；所述背面电极设于所述衬底表面(a表面)。
25、根据本专利技术的一些实施例，所述衬底的材质包括ge。
26、根据本专利技术的一些实施例，所述衬底的厚度为45～60μm。例如具体可以是约50μm或约55μm。
27、根据本专利技术的一些实施例，所述外延结构包括砷化镓子电池。
28、根据本专利技术的一些实施例，所述外延结构的厚度为5～10μm。例如具体可以是6～7μm。
29、根据本专利技术的一些实施例，所述投影位置的面积，占所述薄膜太阳电池芯片的表面积的百分比为0.01～0.015％。例如具体可以是约0.012％。该面积小，对所述薄膜太阳电池芯片的受光面积几乎无影响。
30、根据本专利技术的一些实施例，所述背面电极的厚度为2～5μm。例如具体可以是3～4μm。
31、根据本专利技术的一些实施例，所述背面电极的材质包括金和银中的至少一种。
32、需要说明的是，所述背面电极的焊接区和非焊接区之间并无明显界限，实际生产中，可根据串并联的电路要求，或者焊接技术的工艺要求确定焊接区的位置。
33、根据本专利技术的一些实施例，所述薄膜太阳电池芯片的厚度为50～80μm。例如具体可以是约60μm、65μm、70μm或约75μm。
34、根据本专利技术的一些实施例，所述薄膜太阳电池芯片的焊接良率≥99％。例如具体可以是约100％。
35、根据本专利技术第二方面的实施例，提供了一种所述的薄膜太阳电池芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
36、s1.提供由基底和外延结构叠加设置的p/n结功能层半成品，在所述p/n结功能层半成品外延结构一侧表面设置所述正面电极和栅线；
37、s2.减薄所述基底，并在其表面设置所述背面电极；
38、s3.设置所述正面支撑块。
39、由于所述制备方法采用了上述实施例的薄膜太阳电池芯片的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。进一步的，所述制备方法步骤设计合理，生产过程流畅、良率高。
40、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述基底的材质包括ge。
41、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述基底的厚度为125～180μm。例如具体可以是约150μm。
42、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述p/n结功能层半成品的设置方式包括在所述基底表面设置所述外延结构。
43、根据本专利技术的一些实施例，所述外延结构的设置方法包括扩散法和mocvd法中的至少一种。其中，前者依托扩散炉实现。
44、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述正面电极和栅线的设置方法独立选自印刷烧结、化学镀和电子束蒸镀中的至少一种。其中，当选自所述电子束蒸镀时，需要光刻胶进行协助，对所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种垂直结构的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述薄膜太阳电池芯片包括：
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述薄膜太阳电池芯片的厚度为50～80μm。
3.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述正面支撑块的材质包括金属、透明金属氧化物和透明聚合物薄膜中的至少一种；和/或，所述正面支撑块和所述正面电极的厚度相当。
4.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述正面支撑块的厚度为3～8μm；和/或，所述背面电极的厚度为2～5μm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述薄膜太阳电池芯片的焊接良率≥99％。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的薄膜太阳电池芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述正面支撑块的设置方法包括光刻形成薄膜图案和点胶中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述减薄的方法包括研磨抛光和湿法腐
9.根据权利要求6～8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述正面电极和栅线的设置方法独立选自印刷烧结、化学镀和电子束蒸镀的至少一种；和/或，步骤S2中，所述背面电极的设置方法包括印刷烧结、化学镀和电子束蒸镀中的至少一种。
10.一种如权利要求1～5任一项所述的薄膜太阳电池芯片在地表光伏和空间光伏中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种垂直结构的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述薄膜太阳电池芯片包括：
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述薄膜太阳电池芯片的厚度为50～80μm。
3.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述正面支撑块的材质包括金属、透明金属氧化物和透明聚合物薄膜中的至少一种；和/或，所述正面支撑块和所述正面电极的厚度相当。
4.根据权利要求1所述的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述正面支撑块的厚度为3～8μm；和/或，所述背面电极的厚度为2～5μm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的薄膜太阳电池芯片，其特征在于，所述薄膜太阳电池芯片的焊接良率≥99％。
6.一种如权利要求1～5任一...
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