太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池图案技术

公开了制造背接触式薄膜太阳能电池的方法，包括如下步骤，提供基底、在所述基底上形成背电极层以及使用激光在所述基底一侧入射对所述背电极层进行划线。还公开了涉及采用上述方法制造的背接触式薄膜太阳能电池以及薄膜太阳能电池图案。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池及其制造方法以及太阳能电池图案领域本申请涉及材料学领域，更具体地涉及太阳能电池及其制造方法。背景能源消耗的迅速增加将能源开销推高至前所未有的水平。伴随着不到攀升的能源开销，人们对于替代能源的关注也日益高涨，例如光伏(PV)器件。长久以来，太阳能电池通过使用硅片技术来制造。薄膜太阳能电池使用廉价的浮法玻璃基底来替代昂贵的硅与薄膜层组合作为功能层，这使得成产成本大幅下降，因此在市场上具有与常规能源竞争的潜力。目前，薄膜太阳能电池广泛地使用激光来制造，其为激光划线相对于专有技术和エ艺的持续需求提供了来源。概述本申请一方面提供了制造太阳能电池的方法，包括:(I)提供基底；(2)在所述基底上形成背电极层；以及(3)使用激光在所述基底ー侧入射对所述背电极层进行划线。本申请的另一方面提供了背接触式薄膜太阳能电池，基底、在所述基底上形成的背电极层以及在所述背电极层上通过在所述基底ー侧入射的激光划线形成的图案。本申请的又一方面还提供背接触式薄膜太阳能电池图案，该图案由连续的直径为40-100 V- m的圆形构成,相邻的两个圆形存在重叠部分,所述重叠部分的最大宽度为所述圆形半径的1/3。附图说明图1表示在玻璃基底ー侧入射的激光进行划线的原理。图2表示在钥薄层ー侧入射的激光进行划线的原理。图3表示本申请的ー个实施方式中的薄膜太阳能电池的结构。其中图案I(Pl):在玻璃基底上溅镀钥薄层，然后在钥薄层上用纳秒激光剥蚀出图案结构；图案2(P2):通过机械划线分离硫化镉/本征氧化锌层及铜铟镓硒层(或铜铟硒层)形成；图案3$3):通过机械划线将硫化镉/氧化锌层(氧化锌包括导电掺铝氧化锌和本征氧化锌)和铜铟镓硒层(或铜铟硒层)一起向下雕刻至钥薄层的表面。图4表示本申请的ー个实施方式中的用钥涂覆的玻璃基底的横截面。图5表不本申请的ー个实施方式中的激光光点的图案。图6表示本申请的ー个实施方式中的用于划线的真空泵。其中，1、基底；2、金属薄层；3、CIGS层；4、CdS/ZnO 层；5、ZnOiAl 层；6、Pl 图案；7、P2图案；8、P3图案；9、无用区域；10、有效作用区域；11、激光；12、熔化与蒸发；13、碎片；14、激光源；15、透明窗；16、真空室；17、电池样品；18、样品台；19、泵；20、凸起部。详述以下各个实施方式将结合附图对本申请的各个实施方式中的太阳能电池相互连接的结构以及其所使用的方法进行更详细的说明。本申请一方面提供了制造背接触式薄膜太阳能电池的方法，包括:(I)提供基底；(2)在所述基底上形成背电极层；以及(3)使用激光在所述基底一侧入射对所述背电极层进行划线。在本申请的某些实施方式中，所述方法包括以下步骤:(1)提供基底；(2)在所述基底上形成背电极层；(3)使用激光在所述基底一侧入射对所述背电极层进行划线；(4)在所述背电极层上形成吸收体层；(5)在所述吸收体层上形成窗口层；以及(6)在所述窗口层上形成前电极层。在本申请的某些实施方式中，在真空中使用激光进行划线。在本申请的某些实施方式中，在所述步骤(2)后将所述基底及背电极层置于真空腔体中之后进行激光划线。在本申请的某些实施方式中，所述背电极层为金属薄层，所述吸收体层为CIGS(铜铟镓硒)层，所述窗口层为CdS/ZnO(硫化镉/氧化锌)层，所述前电极层为ZnO = Al (铝掺杂的氧化锌)层。在本申请的某些实施方式中，所述金属选自钥、金、银、铜、铝。在本申请的某些实施方式中，所述金属为钥。在本申请的某些实施方式中，所述激光的光点直径为40-100 μ m。在本申请的某些实施方式中，采用离焦技术调节激光源与薄层间的距离。在本申请的某些实施方式中，在进行激光划线的步骤中调节激光源与薄层间的距离，使所述激光的光点在所述薄层上的直径为40-100 μ m，以便在所述薄层上形成宽度为40-100 μ m的图案。在本申请的某些实施方式中，在进行激光划线的步骤中，调节激光光点的能量至完全去除所述背电极层所需的最小能量。在本申请的某些实施方式中，所述最小能量为3-4W。在本申请的某些实施方式中，所述激光的连续两个光点在背电极层上所形成的图案存在重叠部分，所述重叠部分的最大宽度为光点半径至光点半径的1/3。在本申请的某些实施方式中，其中在真空度为5X10_7-1X10_3 Torr的真空室中，在所提供的玻璃基底上溅镀钥薄层作为背电极层，然后将该玻璃基底固定在真空室的样品台上；调节激光源与所述钥薄层间的距离以使激光光点在所述钥薄层上的直径为40-100 μ m ;调节激光光点能量至完全去除所钥薄层所需的最小能量；将激光从玻璃基底一侧入射并对钥薄层进行划线，使在钥薄层上所形成的图案中的两个连续的激光光点间存在重叠部分，且重叠部分的最大宽度为光点半径的1/3，剥蚀形成图案I (P1)。在本申请的某些实施方式中，在形成图案I后，在钥薄层上相继依次电镀作为吸收体层的CIGS层和作为窗口层的CdS/ZnO层，然后使用机械划线法将CIGS层和CdS/ZnO层一起划线，形成图案2 (P2);在形成图案2后，在CdS/ZnO层上电镀作为前电极层的ZnO = Al层，然后使用机械划线将ZnO = Al层、CdS/ZnO层和CIGS层一起划线，形成图案3 (P3)。本申请的另一方面提供了背接触式薄膜太阳能电池，其包括基底、在所述基底上形成的背电极层以及在所述背电极层上通过在所述基底一侧入射的激光划线形成的图案。在本申请的某些实施方式中，所述太阳能电池还包括:吸收体层，其在所述背电极层上形成；窗口层，其在所述吸收体层上形成；前电极层，其在所述窗口层上形成。在本申请的某些实施方式中，所述背电极层上的图案为激光在真空中划线形成的。在本申请的某些实施方式中，所述图案的宽度为40-100 iim。在本申请的某些实施方式中，所述图案的划线槽边缘的凸起部高度小于0.2 ym。在本申请的某些实施方式中，激光划线和机械划线所形成的无用区域的宽度等于或小于300 u m。在本申请的某些实施方式中，所述激光的连续两个光点所形成的图案存在重叠部分，所述重叠部分的最大宽度为光点半径至光点半径的1/3。在本申请的某些实施方式中，所述基底为玻璃基底，在所述玻璃基底上溅镀的背电极层为钥薄层，通过在所述基底ー侧入射的激光在所述钥薄层上划线形成图案I (PD，所述图案I的宽度为40-1001! m，所述激光的连续·两个光点所形成的图案存在重叠部分，所述重叠部分的最大宽度为光点半径的1/3。在本申请的某些实施方式中，所述背电极层上的图案通过在所述基底ー侧入射的激光划线形成，其它薄层上的图案通过机械划线形成。在本申请的某些实施方式中，所述太阳能电池包括玻璃基底和在所述玻璃基底上溅镀的作为背电极层的钥薄层，通过在所述基底ー侧入射的激光在所述钥薄层上划线形成图案I (Pl)，所述图案的宽度为40-100 i! m，所述激光的连续两个光点所形成的图案存在重叠部分，所述重叠部分的最大宽度为光点半径的1/3 ;在所述钥薄层上还依次形成有作为吸收体层的CIGS层、作为窗ロ层的CdS/ZnO层和作为前电极层的ZnO = Al层，其中CdS/ZnO层和CIGS层一起通过机械划线形成图案2 (P2),Zn0:Al层、CdS/本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造背接触式薄膜太阳能电池的方法，包括：(1)提供基底；(2)在所述基底上形成背电极层；以及(3)使用激光在所述基底一侧入射对所述背电极层进行划线。

【技术特征摘要】
1.造背接触式薄膜太阳能电池的方法，包括: (1)提供基底； (2)在所述基底上形成背电极层；以及 (3)使用激光在所述基底一侧入射对所述背电极层进行划线。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤: (4)在所述背电极层上形成吸收体层； (5)在所述吸收体层上形成窗口层；以及 (6)在所述窗口层上形成前电极层。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在真空中使用激光进行划线；优选地，在所述步骤(2)后将所述基底及背电极层置于真空腔体中之后进行激光划线。4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其中所述背电极层为金属薄层，所述吸收体层为CIGS(铜铟镓硒)层，所述窗口层为CdS/ZnO(硫化镉/氧化锌)层，所述前电极层为ΖηΟ:Α1 (铝掺杂的氧化锌)层；更优选地，所述金属选自钥、金、银、铜、铝；更优选地，所述金属为钥。5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其中所述激光的光点直径为40-100 μm。6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的方法，其中在进行激光划线的步骤中调节激光源与薄层间的距离，使所述激光的光点在所述薄层上的直径为40-100 μ m，以便在所述薄层上形成宽度为40-100 μ m的图案；优选地，采用离焦技术调节激光源与薄层间的距离。7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的方法，其中在进行激光划线的步骤中，调节激光光点的能量至完全去除所述背电极层所需的最小能量，更优...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧旭东，张撷秋，杨世航，朱家宽，邹承德，叶荏硕，
申请(专利权)人：香港中文大学，
类型：发明
国别省市：