[發(fā)明專利]銅銦鎵硒薄膜太陽能電池組件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010896259.4
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112133787A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭壽;殷新建;陳瑛;周顯華;錢雙
• 申請（專利權(quán)）人: 中國建材國際工程集團(tuán)有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0463;H01L31/0749
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 賀妮妮

本發(fā)明提供一種銅銦鎵硒薄膜太陽能電池組件及制備方法，該方法包括：提供銅銦鎵硒太陽能電池薄膜；刻劃電池薄膜，刻劃深度停止于基底的上表面，形成第一道刻縫；使用皮秒紅外激光刻劃電池薄膜，刻劃深度停止于背電極層的上表面，形成第三道刻縫；對第一道及第三道刻縫進(jìn)行絕緣材料涂敷；使用皮秒紅外激光刻劃電池薄膜，刻劃深度停止于背電極層的上表面，形成介于第一道刻縫與第三道刻縫之間的第二道刻縫；對第二道刻縫進(jìn)行導(dǎo)電材料涂敷。通過一站式集中激光刻劃處理，設(shè)備誤差小，工藝窗口大，無須調(diào)整鍍膜工藝來適應(yīng)劃線工藝，提高工藝兼容性；無毛刺或表面殘留碎屑，消除電池短路隱患；刻縫線寬小，降低死區(qū)面積，提高電池組件的轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄膜太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種銅銦鎵硒薄膜太陽能電池組件及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著能源危機及環(huán)境污染的日益加劇，如何提高可再生能源比例，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)成為社會發(fā)展的主流。太陽能作為重要的可再生能源，近年來受到廣泛的關(guān)注并得到快速發(fā)展。

銅銦鎵硒(CuInGaSe₂，簡稱CIGS)薄膜太陽能電池是一種能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)換成電能的器件，其基本結(jié)構(gòu)包括p型CIGS和n型CdS/In₂S₃半導(dǎo)體材料相互接觸后形成的PN異質(zhì)結(jié)，其中PN結(jié)的內(nèi)建電場的方向是由n型半導(dǎo)體指向P型半導(dǎo)體。銅銦鎵硒電池光吸收系數(shù)高，目前已有產(chǎn)業(yè)化利用的成功先例；弱光特性好，光電轉(zhuǎn)化效率高，最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)22.6％。銅銦鎵硒薄膜太陽能電池組件效率發(fā)展具有可持續(xù)性，同時產(chǎn)品性能佳，比如溫度系數(shù)小、弱光效應(yīng)明顯和無衰減；另外，其生產(chǎn)制備工藝綠色環(huán)保，顏色豐富，非常適合應(yīng)用于光伏建筑一體化(BIPV)。

電池內(nèi)串聯(lián)技術(shù)是銅銦鎵硒薄膜太陽能組件生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的CIGS薄膜組件刻劃過程中，CIGS薄膜的背電極為不透明的鉬，激光脈沖無法穿透鉬層，這就決定了CIGS薄膜的第二道刻劃P2及第三道刻劃P3工藝只能從膜面方向進(jìn)行，一般通用膜層厚度高達(dá)2微米，傳統(tǒng)方式采用機械的方式，利用銅銦鎵硒與鉬的硬度差，從膜面將硬度較低的銅銦鎵硒層劃掉，而保留硬度較高的鉬層。雖然機械刻劃方式簡單直接，但線寬大，導(dǎo)致死區(qū)也變大，影響光電轉(zhuǎn)化效率；崩邊現(xiàn)象嚴(yán)重，殘留物掉入溝槽，可能會導(dǎo)致短路；機械針直接與膜層接觸，磨損大，每隔幾天就需要停機更換，嚴(yán)重影響生產(chǎn)；同時不同工序的刻劃工藝的激光設(shè)備空間距離遠(yuǎn)，不能集中刻劃處理，設(shè)備成本高，誤差大，效率低。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種銅銦鎵硒薄膜太陽能電池組件及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中制備銅銦鎵硒薄膜太陽能電池組件采用激光刻劃結(jié)合機械刻劃實現(xiàn)太陽能電池組件的電池單元內(nèi)部串聯(lián)導(dǎo)致太陽能電池組件死區(qū)面積大、出現(xiàn)崩邊現(xiàn)象及短路失效等的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種銅銦鎵硒薄膜太陽能電池組件的制備方法，所述制備方法包括：

提供銅銦鎵硒太陽能電池薄膜，所述銅銦鎵硒太陽能電池薄膜由下向上依次包括基底、背電極層、銅銦鎵硒吸收層、緩沖層及前電極層；

刻劃所述背電極層、銅銦鎵硒吸收層、緩沖層及前電極層，形成第一道刻縫，分隔所述背電極層；

使用皮秒紅外激光自上向下依次刻劃所述銅銦鎵硒太陽能電池薄膜，刻劃深度停止于所述背電極層的上表面，形成第三道刻縫；

對所述第一道刻縫及所述第三道刻縫進(jìn)行絕緣材料涂敷，所述絕緣材料包括填充滿所述第一道刻縫及所述第三道刻縫的第一填充部及凸出于所述第一道刻縫及所述第三道刻縫的第一凸起部；

使用皮秒紅外激光自上向下依次刻劃所述銅銦鎵硒太陽能電池薄膜，刻劃深度停止于所述背電極層的上表面，形成第二道刻縫，且所述第二道刻縫形成于所述第一道刻縫與所述第三道刻縫之間，分隔PN結(jié)，提供所述背電極層與所述前電極層的連接通道；