專利名稱：用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種劃線技術(shù)，尤其涉及用于薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的激光劃線方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
激光劃線被廣泛應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電池模組的生產(chǎn).通過(guò)使用激光劃線可以在單片基板上形成多個(gè)電池并串聯(lián)形成電池模組.傳統(tǒng)工藝通常采用3次激光劃線P1、P2 和P3，其中Pl用于TCO的激光劃線，然后進(jìn)行半導(dǎo)體鍍膜，然后P2進(jìn)行半導(dǎo)體膜的激光劃線，然后背電極鍍膜，然后P3進(jìn)行背電極激光劃線。傳統(tǒng)工藝Pl和P2分別需要一臺(tái)劃線設(shè)備，而且Pl劃線后需要增加清洗步驟來(lái)去除Pl劃線形成的粉塵。第一太陽(yáng)能公司的專利US6559411B2公開了一種在涂膜基板上激光劃線的設(shè)備和方法，其中提及采用激光劃線Pi放在半導(dǎo)體鍍膜之后，但它仍然使用兩臺(tái)激光劃線設(shè)備分別作激光劃線Pl和P2，并在Pl和P2之間增加一臺(tái)設(shè)備來(lái)填充Pl溝槽，生產(chǎn)成本高， 基板需二次定位，死區(qū)面積大，有效電池面積小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種劃線定位準(zhǔn)確、死區(qū)面積小、有效電池面積和轉(zhuǎn)換效率高、成本低的用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法。本發(fā)明的目的之二是提供一種劃線定位簡(jiǎn)單準(zhǔn)確、成本低的用于薄膜太陽(yáng)能電池的劃線設(shè)備。本發(fā)明的第一技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的
用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法，包括兩道劃線Pl和P2，Pl劃線使用激光對(duì)透明導(dǎo)電氧化物膜(TCO)層進(jìn)行劃線，P2劃線使用激光對(duì)半導(dǎo)體膜層進(jìn)行劃線，而所述兩道劃線Pl和P2均在半導(dǎo)體鍍膜之后和背電極鍍膜之前的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，所述Pl劃線穿越所述半導(dǎo)體膜層和所述透明導(dǎo)電氧化物膜層形成第一溝槽；所述P2劃線穿越所述半導(dǎo)體膜層形成與所述第一溝槽相平行的第二溝槽。本發(fā)明所述兩道劃線Pl和P2均在所述半導(dǎo)體鍍膜之后和所述背電極鍍膜之前的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行是指兩道劃線Pl和P2可以同時(shí)在所述半導(dǎo)體鍍膜和所述背電極鍍膜之間的時(shí)間段內(nèi)完成；也可以依次在該時(shí)間段內(nèi)完成兩道劃線。本發(fā)明的激光劃線方法至少具有以下四個(gè)優(yōu)點(diǎn)
①將傳統(tǒng)的Pl激光劃線、清洗、P2激光劃線三段工藝步驟合并為一段工藝步驟，本發(fā)明的三道劃線Pl和P2可同時(shí)在所述半導(dǎo)體鍍膜之后和所述背電極鍍膜之前的這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單；
②本發(fā)明的Pl激光劃線和P2激光劃線在半導(dǎo)體鍍膜之后和背電極鍍膜之前的時(shí)間內(nèi)、在同一機(jī)械平臺(tái)上進(jìn)行，不存在不同設(shè)備間的定位誤差，也不需要嚴(yán)格控制玻璃基板的溫度，不存在溫度不同造成的熱膨脹等因素引起的定位精準(zhǔn)度問(wèn)題；③能減少死區(qū)面積，提聞?dòng)行щ姵孛娣e和轉(zhuǎn)換效率；
④本發(fā)明將傳統(tǒng)的先進(jìn)行Pi激光劃線、再進(jìn)行半導(dǎo)體鍍膜的方法變?yōu)橄戎苯釉赥CO膜層上進(jìn)行半導(dǎo)體鍍膜、再進(jìn)行Pi劃線，避免了 Pi劃線后的清洗步驟，從而避免了可能的粉塵和沾污問(wèn)題，可提高TCO層和半導(dǎo)體膜層間的界面性能，優(yōu)化電池性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。作為本發(fā)明技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述第二溝槽與所述第一溝槽的間距為20 50 μ m0作為本發(fā)明技術(shù)方案的一種優(yōu)選，所述激光劃線方法還包括采用絕緣材料填充所述Pi激光劃線后形成的所述第一溝槽。作為本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)選，所述絕緣材料為絕緣材料墨水，所述填充通過(guò)噴墨打印形成。再優(yōu)選地，在所述半導(dǎo)體膜層上進(jìn)行背電極鍍膜形成背電極層，然后在所述背電極層上進(jìn)行第三道P3劃線，所述P3劃線穿越所述背電極層形成第三溝槽。本發(fā)明的第二技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
用于薄膜太陽(yáng)能電池的劃線設(shè)備，包括兩個(gè)或兩組激光頭，一個(gè)或一組用于Pi劃線， 另一個(gè)或一組用于P2劃線，使用激光劃線形成的第一溝槽和第二溝槽相互平行。傳統(tǒng)用于薄膜太陽(yáng)能電池的劃線設(shè)備至少需要兩臺(tái)激光劃線機(jī)來(lái)進(jìn)行Pl和P2 劃線，而激光劃線機(jī)是薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中成本較大的裝置；本發(fā)明用于薄膜太陽(yáng)能電池的Pl和P2劃線裝置合并為一臺(tái)劃線機(jī)，使裝置成本大幅降低，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明特殊的劃線方法。作為本發(fā)明技術(shù)方案的一種優(yōu)選，在所述劃線設(shè)備的平臺(tái)上還配備有填充裝置。本發(fā)明所述填充裝置用于填充所述第一溝槽，所述填充裝置形成的填充線與激光劃線形成的第一溝槽完全重疊。本發(fā)明在同一個(gè)劃線設(shè)備平臺(tái)上整合填充裝置，用于在所述半導(dǎo)體鍍膜之后和所述背電極鍍膜之前的相同時(shí)間段進(jìn)行所述Pl劃線、P2劃線和Pl劃線形成的第一溝槽的填充，使設(shè)備成本進(jìn)一步降低。再優(yōu)選地，所述填充裝置為噴墨式打印頭或激光打印頭。


圖Ia-圖If是傳統(tǒng)用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法的示意圖2a_圖2f是本發(fā)明用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法的示意圖3是本發(fā)明用于薄膜太陽(yáng)能電池的劃線設(shè)備的示意圖4a是傳統(tǒng)用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法的工藝流程圖4b是本發(fā)明用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖I系列為是傳統(tǒng)用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法的示意圖，帶有透明氧化物TCO膜層110的玻璃基板100 (圖la)，受到第一次激光劃線Pl形成TCO溝槽114 (圖 lb)，然后對(duì)玻璃基板100進(jìn)行清洗，接著在劃線后的TCO膜層110上鍍半導(dǎo)體膜120 (圖
4lc)，玻璃基板100接受第二次激光劃線P2，形成半導(dǎo)體層溝槽124 (圖Id);然后繼續(xù)在劃線后的半導(dǎo)體膜層120上鍍背電極膜層130(圖le)，玻璃基板100接受第三次激光劃線P3， 形成背電極溝槽134 (圖lf)，背電極溝槽134只需涉及背電極層即可，但通常傳統(tǒng)的第三次激光劃線P3會(huì)同時(shí)穿透被電極膜層130和半導(dǎo)體膜層120。激光劃線114和124間的部分屬于死區(qū)(距離通常200微米以上)，對(duì)電流轉(zhuǎn)換沒(méi)有貢獻(xiàn)。實(shí)施例一
圖2系列是本發(fā)明用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法的示意圖。帶有透明氧化物 TCO膜層110的基板100 (圖2a)，在接受任何激光劃線之前先鍍半導(dǎo)體膜120 (圖2b)，當(dāng)使用圖3所示的劃線設(shè)備時(shí)，玻璃基板100傳輸?shù)倪^(guò)程中，玻璃基板100同時(shí)受到兩個(gè)激光劃線Pl和P2，其中激光劃線Pl發(fā)出的激光束穿越TCO膜層110和半導(dǎo)體膜層120形成第一溝槽122，激光劃線P2只穿透半導(dǎo)體膜層120形成第二溝槽126，第一溝槽122與第二溝槽126相平行，見圖2c。同時(shí)噴墨打印頭噴出絕緣材料墨水128填充激光劃線Pl形成的第一溝槽122，見圖2d。然后繼續(xù)在劃線后的半導(dǎo)體膜層120上鍍背電極膜層130(圖2e)，玻璃基板100接受第三次激光劃線P3，形成背電極溝槽134 (圖2f)，由于兩道激光劃線在同一個(gè)機(jī)械平臺(tái)中同時(shí)完成，不存在不同設(shè)備間的定位誤差，也不需要嚴(yán)格控制玻璃基板100 的溫度。因?yàn)椴淮嬖跓崤蛎浺鸬亩ㄎ蛔兓谝粶喜?22與第二溝槽126的距離可以很容易地控制到20微米，與傳統(tǒng)的薄膜太陽(yáng)能電池相比，光電轉(zhuǎn)換效率可至少提高2% 5%。實(shí)施例二
激光劃線方法同實(shí)施例一。不同的是在所述半導(dǎo)體鍍膜之后和所述背電極鍍膜之前的時(shí)間內(nèi)先進(jìn)行Pl激光劃線，再進(jìn)行噴墨打印以填充第一溝槽122，然后再進(jìn)行P2激光劃線。雖然兩道激光劃線Pl和P2先后完成，但基板沒(méi)有離開機(jī)械平臺(tái)，不存在二次定位的誤差，不同于傳統(tǒng)的兩道激光劃線Pl和P2在三次鍍膜之間完成，也不需要嚴(yán)格控制玻璃基板100的溫度，因?yàn)椴淮嬖跓崤蛎浺鸬亩ㄎ蛔兓谝粶喜?22與第二溝槽126的距離可以很容易地控制到20 50微米，死區(qū)面積減小。然后繼續(xù)在劃線后的半導(dǎo)體膜層120上鍍背電極膜層130，基板100接受第三次激光劃線P3，形成背電極溝槽134，見圖2f。圖3可以更直觀地顯示本發(fā)明的工作原理。半導(dǎo)體鍍膜完成后，玻璃基板100與激光頭或填充裝置保持相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如，玻璃基板100運(yùn)行，激光頭和填充裝置保持靜止， 激光頭I發(fā)射的激光束3在基板100上形成溝槽122 ;激光頭2發(fā)射的激光束4在基板100 上形成溝槽126 ;噴墨打印頭5使用絕緣材料墨水填充溝槽122形成線條128 ;三個(gè)步驟在同一個(gè)設(shè)備中可以同時(shí)進(jìn)行，也可以依次進(jìn)行。從圖4a和圖4b的對(duì)比也可以看出，傳統(tǒng)工藝中第一次激光劃線Pl后的玻璃清洗步驟330容易引入粉塵，污染后續(xù)的鍍膜層。而本實(shí)施例的工藝是將半導(dǎo)體膜層120直接鍍?cè)赥CO膜層110的新鮮干凈表面上，有助于提到界面特性，提高電池模件的性能。本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法，包括兩道劃線Pl和P2，Pl劃線使用激光對(duì)透明導(dǎo)電氧化物膜層進(jìn)行劃線，P2劃線使用激光對(duì)半導(dǎo)體膜層進(jìn)行劃線，其特征在于所述兩道劃線Pl和P2均在半導(dǎo)體鍍膜之后和背電極鍍膜之前的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，所述Pl劃線穿越所述半導(dǎo)體膜層和所述透明導(dǎo)電氧化物膜層形成第一溝槽；所述P2劃線穿越所述半導(dǎo)體膜層形成與所述第一溝槽相平行的第二溝槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法，其特征在于還包括 采用絕緣材料填充所述Pl劃線后形成的所述第一溝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法，其特征在于所述絕緣材料為絕緣材料墨水，所述填充通過(guò)噴墨打印形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法，其特征在于在所述半導(dǎo)體膜層上進(jìn)行背電極鍍膜形成背電極層，然后在所述背電極層上進(jìn)行第三道P3劃線， 所述P3劃線穿越所述背電極層形成第三溝槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的激光劃線方法的劃線設(shè)備，其特征在于包括兩個(gè)或兩組激光頭，一個(gè)或一組用于Pl劃線，另一個(gè)或一組用于P2劃線，使用激光劃線形成的第一溝槽和第二溝槽相互平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的劃線設(shè)備，其特征在于在所述劃線設(shè)備的平臺(tái)上還配備有填充裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于薄膜太陽(yáng)能電池的劃線設(shè)備，其特征在于所述填充裝置為噴墨式打印頭或激光打印頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光劃線技術(shù),尤其涉及用于薄膜太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的激光劃線方法及其設(shè)備。該方法包括兩道劃線P1和P2，P1劃線使用激光對(duì)透明導(dǎo)電氧化物膜(TCO)層進(jìn)行劃線，P2劃線使用激光對(duì)半導(dǎo)體膜層進(jìn)行劃線，而兩道劃線P1和P2均在半導(dǎo)體鍍膜之后和背電極鍍膜之前的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，P1劃線穿越半導(dǎo)體膜層和透明導(dǎo)電氧化物膜層形成第一溝槽；P2劃線穿越半導(dǎo)體膜層形成與第一溝槽相平行的第二溝槽。用于薄膜太陽(yáng)能電池的劃線設(shè)備，包括兩個(gè)或兩組激光頭，一個(gè)或一組用于P1劃線，另一個(gè)或一組用于P2劃線。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、能優(yōu)化電池性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B23K26/36GK102593238SQ20111030476
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者梅芳, 趙軍 申請(qǐng)人:上方能源技術(shù)(杭州)有限公司