以超薄玻璃為襯底的薄膜太陽能電池的激光劃線方法
【專利說明】以超薄玻璃為襯底的薄膜太陽能電池的激光劃線方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種太陽能電池劃線方法，具體地說是一種以超薄玻璃為襯底的薄膜太陽能電池的激光劃線方法。
【背景技術(shù)】
[0003]當(dāng)前相對(duì)成熟的薄膜太陽能電池技術(shù)有基于硅基薄膜、碲化鎘薄膜、銅銦鎵砸薄膜等三種不同體系的薄膜電池技術(shù)。這些薄膜太陽能電池的生產(chǎn)制造過程中均離不開激光劃線工藝，如專利EP2083445 Al和US6324195 BI，激光劃線能將大面積的薄膜分割成多個(gè)條狀子電池單元，進(jìn)而通過串并聯(lián)將上述子電池單元連接在一起，使得這個(gè)電池組件的輸出電壓電流符合實(shí)際應(yīng)用要求。在激光劃線工藝中，激光是從玻璃的底部入射，穿過玻璃聚焦在玻璃上表面的薄膜附近，激光聚焦的區(qū)域形成局部的高能量密度，上述區(qū)域的薄膜材料吸收激光的能量在瞬間消融蒸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)局部薄膜材料去除的作用。
[0004]上述的這些薄膜太陽能電池大多以3毫米左右厚度的玻璃作為鍍膜襯底，所以與之配套的激光劃線設(shè)備也是根據(jù)3毫米左右厚度的玻璃設(shè)計(jì)的。然而隨著薄膜光伏組件輕量化及特殊應(yīng)用場(chǎng)合，如柔性光伏電池的需求，以超薄(厚度小于I毫米)玻璃為襯底的薄膜太陽能成為市場(chǎng)的新增長(zhǎng)點(diǎn)。當(dāng)玻璃厚度下降到I毫米以下時(shí)，玻璃的剛性變差柔性增強(qiáng)，同時(shí)其機(jī)械強(qiáng)度也大為降低，現(xiàn)有的激光設(shè)備難以直接對(duì)超薄玻璃進(jìn)行夾持、傳輸和加工。由于玻璃本身對(duì)紫外激光和可見激光具有較高的透過率，通常可以利用傳統(tǒng)的厚玻璃激光劃線設(shè)備，以3毫米厚度玻璃作為載片，在其上表面固定需要加工的超薄玻璃基板，適當(dāng)調(diào)整激光的焦點(diǎn)位置和激光能量來進(jìn)行激光劃線。采用上述方式進(jìn)行激光劃線，發(fā)現(xiàn)如此形成的劃線線寬不均，容易造成劃線缺陷，如局部區(qū)域薄膜無法完全去除，嚴(yán)重影響電池的電學(xué)性能和產(chǎn)品的外觀。
[0005]如果將超薄玻璃直接放置在厚玻璃載片上進(jìn)行加工，超薄玻璃與厚玻璃之間會(huì)殘留一層厚薄不均的空氣層，空氣與玻璃的折射率相差較大(空氣折射率為1，玻璃折射率為
1.5)，這層厚薄不均的空氣層導(dǎo)致了激光在其內(nèi)部折射后形成的激光光斑大小不一，如圖1，其中t2為空氣層厚度，t3為薄玻璃的厚度，角度a和b為激光在空氣/玻璃界面的入射角和出射角(其中a和b的關(guān)系根據(jù)折射定律有l(wèi)*sina=l.5*sinb，I為空氣折射率，1.5為玻璃折射率)，dl為激光在薄玻璃表面形成的光斑直徑，對(duì)于同一個(gè)加工系統(tǒng)上，t3玻璃厚度和角度a，b為定值，只有空氣層厚度t2是不可控的，局部區(qū)域t2的變化會(huì)直接影響到光斑直徑dl的大小，進(jìn)而造成劃出的線寬粗細(xì)不均；薄玻璃和厚玻璃中間夾一層空氣的另一個(gè)問題在于，激光在玻璃/空氣界面發(fā)生折射，折射引起激光束斑的發(fā)散，導(dǎo)致局部的能量密度下降，當(dāng)能量密度低到一定程度的時(shí)候，薄膜便無法完全去除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要接解決的技術(shù)問題是提供一種不但能夠利用傳統(tǒng)針對(duì)厚玻璃襯底設(shè)計(jì)的激光設(shè)備，降低設(shè)備購置或改造的費(fèi)用，還能夠有效降低劃線不良問題發(fā)生的以超薄玻璃為襯底的薄膜太陽能電池的激光劃線方法。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的以超薄玻璃為襯底的薄膜太陽能電池的激光劃線方法，選取折射率與玻璃接近或相同的液體，將選取的液體均勻布滿在厚玻璃載片表面，將需要?jiǎng)澗€的超薄玻璃放置在厚玻璃載片的上方，使得激光在其內(nèi)部折射角度變小或不發(fā)生折射，通過輥壓的方式擠出混入的氣泡和多余的液體，用膠帶將超薄玻璃邊緣與厚玻璃載片固定在一起后進(jìn)行激光劃線。
[0008]所述液體為有機(jī)溶液或無機(jī)溶液。
[0009]優(yōu)選的，所述液體為室溫下的氯化鈉飽和溶液。
[0010]上述以超薄玻璃為襯底的薄膜太陽能電池的激光劃線方法，具體包括以下步驟: 步驟A:在室溫下配制折射率為1.3-1.5的溶液；
步驟B:通過噴淋的方式，將配制好的溶液布滿在厚玻璃載片的上表面；
步驟C:將鍍有太陽能薄膜的超薄玻璃一側(cè)先接觸布滿溶液的厚玻璃載片表面，而后下放超薄玻璃，使得兩層玻璃片之間填充滿溶液，減少氣泡的殘留；
步驟D:將貼合在一起的兩片玻璃放入兩根固定間距的橡膠壓輥之間進(jìn)行輥壓，排出多余的溶液及殘留的氣泡；輥壓后的兩片玻璃不同區(qū)域的厚度變化在50微米以內(nèi)；
步驟E:用風(fēng)刀吹干厚玻璃載片玻璃表面多余的溶液，在超薄玻璃邊緣用膠帶將其與厚玻璃載片固定在一起；
步驟F:將連為一體的兩片玻璃送入激光劃線設(shè)備進(jìn)行激光劃線。
[0011]在經(jīng)過步驟F之后去除超薄玻璃邊緣的膠帶，將壓縮空氣吹入兩層玻璃片之間，兩片玻璃即可分離。
[0012]采用上述方法后，在兩層玻璃之間填充一層厚度均勻的且折射率與玻璃接近或相同的液體，使得激光在其內(nèi)部折射角度變小或不發(fā)生折射，超薄玻璃與厚玻璃載片固定在一起，超薄玻璃即可隨著厚玻璃載片一起在加工厚玻璃的激光劃線設(shè)備內(nèi)進(jìn)行加工，而且因在兩層玻璃之間添加了與玻璃折射率接近或相同的液體，激光在其內(nèi)部折射角度變小或者無折射；一方面激光光斑大小可保持一致，劃出的線寬也一致，另一方面激光光斑不會(huì)被過度擴(kuò)大而降低激光能量密度，即消除了線寬不均和局部薄膜殘留(去除不完全)的現(xiàn)象；同時(shí)完全利用了傳統(tǒng)針對(duì)厚玻璃襯底設(shè)計(jì)的激光設(shè)備，降低了設(shè)備購置或改造的費(fèi)用。
【附圖說明】
[0013]圖1為激光劃線中空氣層對(duì)激光光斑大小影響的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為激光劃線中有無空氣層對(duì)激光束斑發(fā)散影響的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明激光劃線樣品制作方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的以超薄玻璃為襯底的薄膜太陽能電池的激光劃線方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]本發(fā)明的以