[發明專利]一種硅基薄膜太陽電池及其子電池的隔離線刻蝕方法

有效

• 申請號: 201410556974.8
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104269449A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 焦小雨;陳亮;馬寧華;劉成
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01L31/0392
• 分類號: H01L31/0392;H01L31/18
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

技術領域

本發明涉及一種太陽電池及用于其子電池隔離線刻蝕方法，具體地，涉及一種硅基薄膜太陽電池及其子電池的隔離線刻蝕方法。

背景技術

近年來，隨著全球不可再生能源的急劇減少，作為清潔可再生能源的太陽電池備受關注。在降低成本方面，硅基薄膜太陽電池極具優勢：其有源層材料可沉積在玻璃、聚酰亞胺、不銹鋼片等廉價襯底上，且有源層厚度僅為數百納米，顯著地減少了生產成本。柔性非晶硅薄膜太陽電池的柔性襯底帶來的可卷曲、質量輕、便于攜帶等優點使得其可以廣泛應用于光伏建筑一體化（BIPV）、平流層飛艇及無人機、單兵電源等方面，應用前景廣闊。

由于單片電池的開路電壓較低，通常需要將較大面積的薄膜太陽電池分隔成若干相互獨立的子電池進行串聯以增大開路電壓。通常采用機械刻劃、激光刻劃加工此步工藝。但在實際生產過程中，分別使用這兩種方法進行加工的效果均不理想。這是由于薄膜太陽電池的有源層極薄（數百納米），機械刻劃線的刻線邊緣會有正電極和/或背面電極的涂抹（smearing），導致正面電極和背面電極直接連接，造成電池短路，這會大大降低太陽電池的性能。激光刻劃則引起非晶態有源層材料晶化，晶化后的有源層材料導電性能良好，也會造成正面電極和背面電極的連接，引發電池短路。

發明內容

本發明的目的是提供一種高可靠性硅基薄膜太陽電池，以及用于該高可靠性硅基薄膜太陽電池子電池的隔離線刻蝕方法，將較大面積的硅基薄膜太陽電池分隔成若干子電池，并避免子電池在隔離線邊緣處短路，且工藝方案可靠經濟。?

為了達到上述目的，本發明提供了一種硅基薄膜太陽電池，其中，該硅基薄膜太陽電池包含絕緣襯底，以及由所述絕緣襯底向上依次設置的背面電極、有源層和正面電極；所述的硅基薄膜太陽電池上設有若干隔離線；所述的隔離線將硅基薄膜太陽電池劃分為若干子電池；每條隔離線使其兩側的子電池的背面電極之間電絕緣，該兩個子電池的正面電極之間也電絕緣，每個子電池各自的背面電極和正面電極之間電絕緣；所述的隔離線為臺階狀結構，其截面呈倒置的“凸”字形，隔離線的臺階狀結構中位于水平臺階面之上的第一層的寬度大于水平臺階面之下的第二層的寬度。

上述的硅基薄膜太陽電池，其中，所述的隔離線的底部為絕緣襯底，即隔離線的深度達到絕緣襯底處。

上述的硅基薄膜太陽電池，其中，所述的隔離線，其臺階狀結構中間的水平臺階面位于背面電極和正面電極之間的有源層處。

上述的硅基薄膜太陽電池，其中，所述的隔離線，其臺階狀結構中的位于水平臺階面之上的第一層通過激光刻線完成，水平臺階面之下的第二層通過機械刻線完成。

上述的硅基薄膜太陽電池，其中，所述的隔離線，其中因激光刻線造成的水平臺階面之下的晶化區域不接觸背面電極。

本發明還提供了一種上述的硅基薄膜太陽電池的子電池的隔離線刻蝕方法，其中，所述的方法包含：步驟1，制備包含絕緣襯底，以及由所述絕緣襯底向上依次設置的背面電極、有源層和正面電極的硅基薄膜太陽電池；步驟2，激光刻劃正面電極，形成隔離線第一層，使正面電極從隔離線兩側分開成兩部分；隔離線第一層深度能夠到達有源層，測試隔離線第一層最低處的有源層因激光刻劃造成的晶化區域的深度，保證晶化區域未接觸到背面電極；步驟3，在激光刻劃形成的隔離線第一層的內側，機械刻劃去除晶化層及其下方的未晶化的有源層和背面電極，形成隔離線第二層，隔離線第二層的底部到達絕緣襯底處；機械刻劃最寬處的寬度小于激光刻劃最窄處的寬度；步驟4，去除隔離線內的殘留物；優選地使用吸氣裝置或氮氣槍將隔離線內的殘留物去除；步驟5，使用絕緣物質填充隔離線，優選地使用直徑為0.4mm~0.6mm的注射器將絕緣物質（如道康寧1-2577）填充到隔離線中，并放置于氮氣柜內約24h使絕緣物質固化；步驟6，對子電池進行開路電壓的測量，以調整刻蝕參數，子電池的開路電壓能夠達到不小于刻線前硅基薄膜太陽電池的80%。子電池開路電壓的測量在具有穩定光譜的太陽模擬器下進行，選用AM0光譜與AM1.5光譜均可進行測試。當各子電池平均開路電壓小于同批次未刻線太陽電池平均開路電壓的80%時，適當減小刻蝕激光功率參數，使子電池開路電壓不小于刻線前的80%。

上述的硅基薄膜太陽電池的子電池的隔離線刻蝕方法，其中，所述的步驟2采用共焦拉曼光譜儀測試隔離線第一層最低處的有源層因激光刻劃造成的晶化區域的深度。

上述的硅基薄膜太陽電池的子電池的隔離線刻蝕方法，其中，所述的步驟3中，機械刻線形成的隔離線第二層的側壁邊緣與激光刻線形成的隔離線第一層的內側邊緣不接觸。