薄膜太陽能電池的制作方法及系統技術方案

本發明專利技術涉及薄膜太陽能電池的制作方法及系統。一種薄膜太陽能電池的制作方法包括以下步驟：在襯底上設定定位標記和分割軌跡；在襯底上沉積鉬背電極，并根據所述定位標記進行定位，完成第一次劃線；在所述鉬背電極上依次沉積銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層和高阻層，并根據所述定位標記進行定位，完成第二次劃線；在所述高阻層上沉積窗口層，并根據所述定位標記進行定位，然后完成第三次劃線，形成電池樣片；及根據所述定位標記進行定位，對所述電池樣片按照裁剪的軌跡進行裁剪，形成薄膜太陽能電池。上述薄膜太陽能電池的制作方法，可以制作出所需形狀的、子電池面積相等的薄膜太陽能電池。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及太陽能電池制作技術，特別是涉及一種薄膜太陽能電池制作方法及系統。
技術介紹
薄膜太陽能電池通常包括襯底以及依次沉積于襯底的導電薄膜即背電極層、吸收太陽能產生載流子的半導體層和材料為透明導電氧化物的頂部電極層。銅銦鎵硒(CIGS) 薄膜太陽能電池是最具有代表性的新型薄膜太陽能電池之一。CIGS薄膜太陽能電池包括襯底，以及依次沉積于襯底的Mo背電極層、CIGS光吸收層、CdS緩沖層、i-ZnO高阻層以及AZO窗口層。其中Mo背電極層為導電薄膜層，CIGS光吸收層、CdS緩沖層與i_ZnO高阻層組成發電層，AZO窗口層為頂部電極層。為了在支取電流之下適當的提高開路電壓，薄膜太陽能電池一般要分割成面積相等的子電池并相互進行串聯，分割后的子電池具有大致相等的輸出電流。劃線單元用于通過劃線法來實現不同功能層上子電池之間的分割。劃線單元一般可以采用激光劃線機，也可以采用機械劃線機。例如CIGS薄膜太陽能電池的制作通常包括如下步驟首先，在襯底上沉積導電薄膜層，然后進行第一次劃線P1，切斷導電薄膜層并將導電薄膜層分割為多個面積相等的小塊；其次，在上述導電薄膜層和劃線Pi上沉積發電層，然后靠近并且平行于第一次劃線進行第二次劃線P2，以切斷發電層；最后，在發電層和P2上沉積頂部電極層，然后靠近并且平行于第二次劃線進行第三次劃線P3，以切斷頂部電極層與發電層。經過三次劃線，可將薄膜太陽能電池分割成多個子電池并完成子電池的串聯。激光劃線也稱激光刻蝕，其理論基礎是激光作用下的去材料加工，可以切割出精細的溝槽，在襯底上的薄膜層分割成獨立的部分。激光加工精細準確，刻槽寬度只有微米級。通過準確的能量控制，是的待加工膜層被整齊分割，其它膜層不受損傷。機械切割則是用機械力通過刀片劃開薄膜層。針對襯底是金屬導電材料的薄膜太陽能電池，可以把薄膜太陽能電池塊裁剪成面積相等的子電池，再首尾相連疊加層壓使得相鄰子電池之間的背電極層和頂部電極層之間實現電連接，從而完成子電池的串聯。上述劃線法或裁剪法劃出的劃痕或裁剪的路徑通常是平行直線，制作出的薄膜太陽能電池多為矩形狀，例如每個子電池是寬度7mm的長條。隨著太陽能電池的應用的普及，這種子電池的形狀不能滿足要求，例如，用到太陽能手表的制作，通常是對成品薄膜太陽能電池進行再次切割，以分割出與太陽能手表表盤對應形狀的太陽能手表電池，然后裝上引線，安裝于手表中。這種手表用的薄膜太陽能電池的子電池的面積不再相等，從而影響薄膜太陽能電池的輸出功率。CIGS薄膜太陽能電池的開路電壓大約為600mV，面積為Icm2的電池短路電流大約為 30mA。
技術實現思路
基于此，有必要針對成品薄膜太陽能電池進線再次切割后使用，造成薄膜太陽能電池在實際應用中的子電池的面積不相等的問題，提供一種可使制作出的薄膜太陽能電池的子電池面積相等的薄膜太陽能電池的制作方法。一種薄膜太陽能電池的制作方法，包括以下步驟根據預先輸入的薄膜太陽能電池的大小和形狀以及襯底的大小和形狀，在襯底上設定定位標記和裁剪的軌跡；在襯底上沉積鑰背電極，在所述鑰背電極上依次沉積銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層和高阻層， 在所述高阻層上沉積窗口層，形成電池樣片；根據所述定位標記進行定位，對所述電池樣片按照裁剪的軌跡進行裁剪，形成薄膜太陽能電池。在其中一個實施例中，所述電池樣片的面積小于200平方毫米。一種薄膜太陽能電池的制作方法，包括以下步驟根據預先輸入的薄膜太陽能電池的大小和形狀以及襯底的大小和形狀，在襯底上設定定位標記和分割軌跡，所述分割軌跡包括三次劃線的軌跡與一次裁剪的軌跡；在襯底上沉積鑰背電極，并根據所述定位標記進行定位，然后根據第一次劃線的軌跡完成第一次劃線；在所述鑰背電極上依次沉積銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層和高阻層，并根據所述定位標記進行定位，然后根據第二次劃線的軌跡在所述高阻層完成深至所述鑰背電極的第二次劃線；在所述高阻層上沉積窗口層，并根據所述定位標記進行定位，然后根據第三次劃線的軌跡在所述窗口層上完成深至所述鑰背電極的第三次劃線，形成電池樣片；及根據所述定位標記進行定位，對所述電池樣片按照裁剪的軌跡進行裁剪，形成薄膜太陽能電池。在其中一個實施例中，所述相鄰的兩個第三次劃線之間圍成的面積小于200平方毫米。在其中一個實施例中，所述完成第一次劃線之后還包括設定第一工藝標記的步驟；所述完成第二次劃線之前還包括檢測所述第一工藝標記的步驟；所述完成第二次劃線之后還包括設定第二工藝標記的步驟；所述完成第三次劃線之前還包括檢測所述第二定位標記的步驟；所述完成第三次劃線之后還包括設定第三定位標記的步驟；所述裁剪之前還包括檢測所述第三定位標記的步驟。一種薄膜太陽能電池的制作系統，包括薄膜生長裝置、真空維持裝置、監控裝置，以及劃線裝置；薄膜生長裝置用于在襯底上依次沉積鑰背電極、銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層和高阻層；所述真空維持裝置為所述薄膜生長裝置提供和保持真空環境；監控裝置用于檢測真空維持裝置的真空度并監測殘余氣體的成分；所述劃線裝置包括中央控制單元，根據預先輸入的薄膜太陽能電池的大小和形狀以及襯底的大小和形狀，在襯底上設定定位標記和分割軌跡，所述分割軌跡包括三次劃線的軌跡與一次裁剪的軌跡；存儲單元，用于存儲所述分割軌跡；劃線機，所述劃線機在所述中央控制單元的控制下根據所述定位標記進行定位，完成三次劃線及一次裁剪。在其中一個實施例中，所述劃線裝置還包括標記單元，用于控制所述劃線機在每次劃線后做出不同的工藝標記；檢測單元，用于檢測所述工藝標記，所述中央控制單元根據所述檢測單元的檢測結果控制所述劃線機執行相應的劃線或裁減步驟。在其中一個實施例中，所述裁剪的軌跡為四個同心的圓，所述四個圓的半徑比分 別為 O. 5 0. 707 0. 866:1。上述薄膜太陽能電池的制作方法，可以根據薄膜太陽能電池所要應用的環境，設計薄膜太陽能電池的形狀，通過劃線機設定預制作的薄膜太陽能電池的形狀，制作出所需形狀的、子電池面積相等的薄膜太陽能電池。附圖說明圖I為一個實施例的薄膜太陽能電池的制作系統的原理模塊示意圖；圖2為圖I中劃線裝置的原理模塊示意圖；圖3為一個實施例的薄膜太陽能電池的制作方法的流程圖；圖4為圓形薄膜太陽能電池的制作設計圖；圖5為按圖4設計制作出的薄膜太陽能電池示意圖；圖6為一個實施例中通過劃線并實現子電池串聯的結構示意圖；圖7為一個實施例的定位標記和工藝標記的示意圖。圖8為另一個實施例的薄膜太陽能電池示意圖；圖9為圖8所示薄膜太陽能電池的子電池示意圖。圖10為疊壓法實現子電池串聯示意圖。具體實施例方式為了解決對成品薄膜太陽能電池進行再次切割后，可能造成切割出的薄膜太陽能電池的子電池的面積不再相等的問題，提供一種可使制作出的薄膜太陽能電池的子電池面積相等的薄膜太陽能電池的制作方法。請參閱圖1，所示為一實施方式的薄膜太陽能電池的制作系統的原理模塊示意圖。薄膜太陽能電池的制作系統100包括薄膜生長裝置10、真空維持裝置20、監控裝置30，以及劃線裝置40。薄膜生長裝置10用于在襯底上依次沉積鑰背電極、銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層和高阻層。真空維持裝置20為薄膜生長裝置10提供和保持真空環境。監控裝置30用于檢測薄膜生長裝置10空間內的真空度、監測殘余氣體的成分等。請參閱圖2，劃線裝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：根據預先輸入的薄膜太陽能電池的大小和形狀以及襯底的大小和形狀，在襯底上設定定位標記和裁剪的軌跡；在襯底上沉積鉬背電極，在所述鉬背電極上依次沉積銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層和高阻層，在所述高阻層上沉積窗口層，形成電池樣片；根據所述定位標記進行定位，對所述電池樣片按照裁剪的軌跡進行裁剪，形成薄膜太陽能電池。

【技術特征摘要】
1.一種薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，包括以下步驟 根據預先輸入的薄膜太陽能電池的大小和形狀以及襯底的大小和形狀，在襯底上設定定位標記和裁剪的軌跡； 在襯底上沉積鑰背電極， 在所述鑰背電極上依次沉積銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層和高阻層， 在所述高阻層上沉積窗口層，形成電池樣片； 根據所述定位標記進行定位，對所述電池樣片按照裁剪的軌跡進行裁剪，形成薄膜太陽能電池。2.根據權利要求I所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述電池樣片的面積小于200平方毫米。3.一種薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，包括以下步驟 根據預先輸入的薄膜太陽能電池的大小和形狀以及襯底的大小和形狀，在襯底上設定定位標記和分割軌跡，所述分割軌跡包括三次劃線的軌跡與一次裁剪的軌跡； 在襯底上沉積鑰背電極，并根據所述定位標記進行定位，然后根據第一次劃線的軌跡完成第一次劃線； 在所述鑰背電極上依次沉積銅銦鎵硒光吸收層、緩沖層和高阻層，并根據所述定位標記進行定位，然后根據第二次劃線的軌跡在所述高阻層完成深至所述鑰背電極的第二次劃線. 在所述高阻層上沉積窗口層，并根據所述定位標記進行定位，然后根據第三次劃線的軌跡在所述窗口層上完成深至所述鑰背電極的第三次劃線，形成電池樣片；及 根據所述定位標記進行定位，對所述電池樣片按照裁剪的軌跡進行裁剪，形成薄膜太陽能電池。4.根據權利要求3所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征在于，所述相鄰的兩個第三次劃線之間圍成的面積小于200平方毫米。5.根據權利要求3所述的薄膜太陽能電池的制作方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉壯，肖旭東，顧光一，賀凡，
申請(專利權)人：深圳先進技術研究院，香港中文大學，
類型：發明
國別省市：