一種點接觸式高效薄膜太陽能組件的製作方法

2023-05-22 02:31:31

專利名稱：一種點接觸式高效薄膜太陽能組件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種薄膜太陽能組件，特別是涉及一種以點接觸方式實現片內並聯的薄膜太陽能電池組件。
背景技術：
在薄膜太陽能電池組件中，片內互聯(串聯或者並聯)方式普遍採用的是通過雷射對前電極層、光吸收層和背電極層的劃線實現的。中國專利文獻CN201638831U公開了片內並聯的低壓非晶矽太陽能電池組件，該組件通過雷射刻劃位置的改變實現了負極端的直接連通，並從兩個正極端引出引線後實現電池的並聯連接。中國專利文獻CN102082198A公開了低電壓矽基薄膜太陽能電池的製造方法，該方法通過改變雷射刻劃位置形成了共用正極的電池結構，進而實現電池的並聯，降低工作電壓，滿足使用要求。在上述現有技術中，正電極與副電極依靠了光吸收層的雷射刻劃的溝槽，形成的線接觸形成電學上的導通。薄膜太陽能電池組件中正極都不參與發電，單純起到電流導出作用，組件上正電極的數量越多，組件的有效面積越小，光電轉化效率越低。因此，現有技術中，以線接觸方式雷射刻劃的片內並聯方式的太陽能電池組件雖然較串聯方式組件的工作電壓要低很多，工作電流亦是串聯方式的數倍，但是對比串聯方式的組件，並聯方式組件增加了正極的個數。例如四並聯組件(兩個共用正極)比串聯組件多一個正極，其有效面積為單純串聯組件的99%，組件轉化效率與組件有效面積成正比，因此如果其他條件一致，四並聯組件的光電轉化效率比串聯組件低1%。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種點接觸式高效薄膜太陽能組件，解決片內並聯方式的太陽能組件由於正極增多導致的有效面積減少，進而降低光電轉化效率的問題。本實用新型的技術方案是這樣的一種點接觸式高效薄膜太陽能組件，依次包括基底、前電極層、光吸收層和背電極層，前電極層、光吸收層和背電極層由雷射刻劃溝槽形成若干子電池區域，相鄰的子電池區域間具有共用正極區域，其特徵在於，所述共用正極區域背電極層和光吸收層共同刻劃有方波型溝槽，方波型溝槽與前電極層溝槽部分重合，在方波型溝槽與前電極層溝槽包圍的光吸收層上具有開孔，背電極層與前電極層通過開孔形成點接觸。為了實現可靠的電連接，保證填充因子沒有明顯變差同時減小共用正極區域面積以獲得儘可能高的光電轉化效率，所述共用正極區域兩側方波型溝槽間間距設為5 15mm，光吸收層開孔間間距沿前電極層溝槽長度方向設為I 3mm。本實用新型所提供的技術方案的優點在於，通過在光吸收層雷射打孔，配合背電極層的方波形雷射刻劃溝槽，使得正極與負極形成點接觸，實現片內並聯結構，而正極死區面積較原有線接觸並聯組件有所減少。點接觸並聯組件的實際有效面積與串聯組件相當，提高了並聯組件的光電轉化效率。
圖I為片內串聯方式的薄膜太陽能組件雷射刻劃示意圖；圖2為片內串聯方式的薄膜太陽能組件截面示意圖；圖3為片內並聯方式的薄膜太陽能組件雷射刻劃示意圖；圖4為片內並聯方式的薄膜太陽能組件截面示意圖；圖5為本實用新型前電極層刻劃溝槽示意圖；圖6為本實用新型光吸收層開孔示意圖；圖7為本實用新型背電極層和光吸收層刻劃方波型溝槽示意圖；圖8為圖7的A-A向截面圖；圖9為圖7的B-B向截面圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作進一步說明，但不作為對本實用新型的限定。如圖I和圖2，片內串聯方式的薄膜太陽能組件是在前電極層2、光吸收層3和背電極層4進行雷射刻劃分別形成第一溝槽11，第二溝槽12和第三溝槽13，三個溝槽形成一組，每組溝槽中三條溝槽排列順序一致，背電極層4材料在沉積過程中填入第二溝槽12，與前電極層2接觸導通。如圖2所示，通過雷射刻劃後薄膜組件形成多個子電池，每個子電池間形成串聯連接，子電池上第一溝槽至第三溝槽之間的區域對發電沒有貢獻，成為「死區」，死區的大小直接影響了組件的發電有效面積。又如圖3和圖4，片內並聯方式的薄膜太陽能組件是在前電極層2、光吸收層3和背電極層4進行雷射刻劃分別形成第一溝槽11，第二溝槽12和第三溝槽13，三個溝槽形成一組，薄膜組件形成多個子電池區域5，相鄰兩個子電池區域5間形成共用正極區域6，即形成並聯連接。溝槽組中三個溝槽是以共用正極區域6中軸鏡像分布的，即圖3、圖4中兩個第三溝槽13間的區域為共用正極區域6，此區域在發電中同樣沒有貢獻，成為「死區」。本實用新型的創新點就在於減少此區域的面積，增加有效面積來提高光電轉化效率。實施例請參見圖5至圖9，其中第一層為玻璃基底1，用於作為鍍膜的襯底，該層為太陽光照射整個太陽能組件的第一層；第二層為前電極層2，通常採用透明導電氧化物，兼顧透光和導電雙重作用；第三層為光吸收層3，起到光電轉化的作用(可以是Si薄膜，也可以是CdTe或者CIGS薄膜；第四層為背電極層4，可以是金屬或者是其他導電材料，起到導電和部分光反射的作用。如圖5對前電極層2進行雷射刻劃出溝槽8，形成相互絕緣的單元，溝槽8間距可以是5 15mm。如圖6在光吸收層3上開孔9,如圖7背電極層和光吸收層共同刻劃有方波型溝槽7，方波型溝槽7與前電極層溝槽8部分重合。圖8展示了背電極層4在沉積過程中，背電極導電材料可以填入開孔9中，與前電極層2接觸形成導電通道。光吸收層上開孔9間間距沿前電極層溝槽8方向設為I 3mm，背電極層4共用正極區域6兩側方波型溝槽7間間距設為5 15mm。圖9展示了方波型溝槽7與前電極層溝槽8部分重合的截面。下表對比了串聯組件(一個正極)和四並聯組件(兩個共用正極)的有效面積差異。由於增加一個正極，四並聯組件的有效面積為單純串聯組件的99%，組件轉化效率與組件有效面積成正比，因此如果其他條件一致，四並聯組件的光電轉化效率比串聯組件低I %，而點接觸並聯方式由於減少了死區面積，使得其有效面積與串聯方式相當，故其他條件一致時光電轉化效率也與串聯方式相當。
權利要求1.一種點接觸式高效薄膜太陽能組件，依次包括基底(I)、前電極層(2)、光吸收層(3)和背電極層(4)，前電極層(2)、光吸收層(3)和背電極層(4)由雷射刻劃溝槽形成若干子電池區域(5)，相鄰的子電池區域(5)間具有共用正極區域(6)，其特徵在於，所述共用正極區域(6)背電極層(4)和光吸收層(3)共同刻劃有方波型溝槽(7)，方波型溝槽(7)與前電極層溝槽(8)部分重合，在方波型溝槽(7)與前電極層溝槽(8)包圍的光吸收層(3)上具有開孔(9)，背電極層⑷與前電極層(2)通過開孔(9)形成點接觸。
2.根據權利要求I所述的點接觸式高效薄膜太陽能組件，其特徵在於，所述共用正極區域(6)兩側方波型溝槽(7)間間距設為5 15mm，光吸收層開孔(9)間間距沿前電極層溝槽⑶長度方向設為I 3mm。
專利摘要本實用新型公開了一種點接觸式高效薄膜太陽能組件，依次包括基底、前電極層、光吸收層和背電極層，前電極層、光吸收層和背電極層由雷射刻劃溝槽形成若干子電池區域，相鄰的子電池區域間具有共用正極區域，共用正極區域背電極層和光吸收層共同刻劃有方波型溝槽，方波型溝槽與前電極層溝槽部分重合，在方波型溝槽與前電極層溝槽包圍的光吸收層上具有開孔，背電極層與前電極層通過開孔形成點接觸。本實用新型實現了薄膜太陽能電池組件的片內並聯結構，而正極死區面積較原有線接觸並聯組件有所減少。點接觸並聯組件的實際有效面積與串聯組件相當，提高了並聯組件的光電轉化效率。
文檔編號H01L31/0224GK202736954SQ201220305188
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月27日 優先權日2012年6月27日
發明者王明華, 衛成剛, 顧中強, 吳泓, 尤長林, 肖鋒偉, 劉聰, 宗華, 陳銳 申請人:國電光伏(江蘇)有限公司