專利名稱：降低薄膜太陽能串聯(lián)電阻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān) 于一種降低薄膜太陽能串聯(lián)電阻的方法，以期提升模組的填充因子，進(jìn)而提升太陽能電池模組的轉(zhuǎn)換效率。
背景技術(shù)：
雖然目前太陽能市場還是以晶硅電池占主流，薄膜電池也還存在種種問題需要解決，但是近年來，薄膜太陽能電池以其擁有較低的制造成本與較少的生產(chǎn)能耗、轉(zhuǎn)換效率和生產(chǎn)成本改善空間巨大、生產(chǎn)工序相對簡單等等優(yōu)勢，已經(jīng)打破以單晶硅、多晶硅為主流的太陽能市場，逐年提升在太陽能的市場份額。用生產(chǎn)材料來分，薄膜太陽能又區(qū)分成三種主要領(lǐng)域:首先是有參雜(H2，Ge等)的非晶硅、微晶硅、奈米硅、或其疊層薄膜太陽能電池；其次是以美國First Solar公司為首的碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池；最后是發(fā)展較慢、難度高，但是轉(zhuǎn)換效率與單多晶接近的銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池。其主要的電池結(jié)構(gòu)都包含了前電極、光電轉(zhuǎn)換(薄膜)物質(zhì)、以及背電極。以非晶硅薄膜或非晶硅/微晶硅太陽能電池的生產(chǎn)流程來說明，從素玻璃投入生產(chǎn)開始，分別沉積了透明導(dǎo)電膜(TC0)、非晶硅、微晶硅，和背電極金屬。在每個(gè)膜層上會(huì)進(jìn)行激光的切割，讓整片電池形成多個(gè)小電池的串聯(lián)，這樣可以提高電池的電壓，在電流傳送的過程中減少能量的損耗。光電轉(zhuǎn)換物質(zhì)受光后產(chǎn)生的電子與電洞，就沿著光電轉(zhuǎn)換物質(zhì)、前電極、背電極等移動(dòng)，除了物質(zhì)本身的阻力以外，最大部分的能量損失都發(fā)生在不同材料之間的界面上。因此，降低界面之間的電阻，就能有效降低串聯(lián)電阻，進(jìn)而提升填充因子與轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述缺點(diǎn)，本發(fā)明主要目的系提供一種降低薄膜太陽能串聯(lián)電阻的方法。薄膜型太陽能電池的串聯(lián)電阻，主要可以分成二個(gè)部分的貢獻(xiàn):其一是材料本身的電阻，其次是不同物質(zhì)間(界面)的接觸電阻。接觸電阻的成因又分成二個(gè)部分，首先是不同材料特性之間的電阻，以及界面因?yàn)槲廴净蚴茄趸斐傻母唠娮瑁蛊涮柲茈姵氐奶畛湟蜃幼儾?，所以模組的轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)比理論或者小樣品(元件)的轉(zhuǎn)換效率低下。為了降低這一個(gè)因素的影響，本發(fā)明在工藝過程，加入了一道清洗的步驟，可以有效去除表面的臟污，以及硅薄膜的表面氧化層，降低串聯(lián)電阻。目前商業(yè)量產(chǎn)的主要流程當(dāng)中，多半會(huì)在透明導(dǎo)電膜投入或是劃線之后，進(jìn)行膜面的清洗，使用堿性溶液、高壓水、去離子水、風(fēng)干等步驟，主要在去除表面油脂等臟污。但是對于薄膜表面的附著物、鹽類等污染物，卻不能有效去除。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)可以在清洗過程中添加一道酸性溶液的清洗，能夠有效去除這些鹽類污染與表面附著物。同樣的，在光致發(fā)電薄膜層，沉積并完成激光劃線之后，因?yàn)殚L時(shí)間的曝露在大氣中，硅薄膜表面會(huì)生成一層很薄的氧化層，造成電阻變高。選用適當(dāng)?shù)乃嵝匀芤呵逑?，可以將這層氧化物去除，有效降低硅薄膜與背電極之間的電阻值。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明:圖1是本發(fā)明中硅系薄膜太陽能電池的工藝流程；圖2是本發(fā)明中模組的正面巨觀示意圖；圖3是本發(fā)明中模組的側(cè)面微觀示意圖；圖4是本發(fā)明中酸性溶液清洗動(dòng)作示意圖，主要元件符號說明10…素玻璃20…透明導(dǎo)電
薄膜30…非晶娃/微晶娃光致發(fā)電薄膜40…背電極薄膜50…邊緣薄膜去除區(qū)域1......素玻璃2……溶液噴管3……溶液噴嘴與溶液4……傳送滾輪5……溶液槽體6……加壓馬達(dá)。
具體實(shí)施例方式茲將本發(fā) 明配合附圖，詳細(xì)說明如下。請參閱圖1，為本發(fā)明中硅系薄膜太陽能電池的工藝流程以表格呈現(xiàn)，由圖中可知，系將一玻璃開始投入生產(chǎn)線，經(jīng)過了數(shù)層薄膜的堆疊和鐳射劃線，以及清洗、線上測量等步驟，終于形成有多個(gè)子電池串聯(lián)、并聯(lián)而成的電池模組。請參閱圖2，為本發(fā)明中模組的正面巨觀圖，圖中細(xì)線為鐳射切割線，將大面積的發(fā)電薄膜切割成多個(gè)小電池，串聯(lián)成一個(gè)大電池，避免太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率會(huì)隨著面積的增大而衰減，或者稱之為電池尺寸效應(yīng)。請參閱圖3，為本發(fā)明中模組的側(cè)面微觀示意圖，圖中顯示經(jīng)由上下電極將多個(gè)小電池串聯(lián)。其制程方式為先沉積一層透明導(dǎo)電薄膜，可以是物理氣相沉積(PhysicalVapor Deposition, PVD),也可以是化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD),接著使用適當(dāng)?shù)牟ㄩL和脈沖頻率的鐳射進(jìn)行第一道劃線切割；之后利用PECVD法沉積非晶硅和微晶硅薄膜，并且一樣用適當(dāng)?shù)牟ㄩL和脈沖頻率的鐳射進(jìn)行第二道劃線切割；最后用PVD或CVD方法沉積背電極薄膜，以及鐳射進(jìn)行第三道劃線切割。由圖3中我們可以知道，所謂的界面存在于透明導(dǎo)電膜(20)與非晶硅/微晶硅光致發(fā)電薄膜層(30)，以及非晶硅/微晶硅光致發(fā)電薄膜層(30)與背電極薄膜之間。再參照圖1的流程，就是在流程序號6和7之間，以及流程序號9和10之間，各加入一道酸性溶液的清洗步驟。請參閱圖4，為本發(fā)明中可以降低薄膜太陽能串聯(lián)電阻的酸性溶液清洗動(dòng)作示意圖，由圖中可知，帶著透明導(dǎo)電膜(20)或非晶硅/微晶硅光致發(fā)電薄膜層(30)的玻璃基板，進(jìn)入到清洗酸性溶液槽體(5)內(nèi)，由傳送滾輪(4)帶動(dòng)，待玻璃基板(I)來到溶液噴嘴(3)下方進(jìn)行清洗，清洗完成后接著傳送到后續(xù)的市水清洗槽、純水清洗槽、風(fēng)干系統(tǒng)等完成全部清洗步驟。其中的酸性溶液可以是稀釋后的氫氟酸，Ml酸，或者是緩衝氧化層蝕刻劑(BOE)
等ο以上說明，對本發(fā)明而言只是說明性的，非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修正、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種降低薄膜太陽能串聯(lián)電阻的方法，以期提升模組的填充因子，進(jìn)而提升太陽能電池模組的轉(zhuǎn)換效率，本發(fā)明在工藝過程，加入薄膜清洗的步驟，可以有效去除表面的臟污，以及硅薄膜的表面氧化層，降低串聯(lián)電阻；主要的做法是在清洗過程中添加一道酸性溶液的清洗，能夠有效去除TCO薄膜表面鹽類污染與表面附著物，以及硅薄膜表面的氧化層；選用適當(dāng)?shù)乃嵝匀芤呵逑矗梢詫⑦@些界面中的污染物與氧化物去除，有效降低模組的串聯(lián)電阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低薄膜太陽能串聯(lián)電阻的方法，其中的酸性溶液可以是稀釋后的氫氟酸、磷酸、或者是緩沖氧化層蝕刻劑(BOE)等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低薄膜太陽能串聯(lián)電阻的方法，其中的酸性溶液可以依據(jù)需要加熱以增加反應(yīng)速率，加熱溫度在40度C到80度C之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低薄膜太陽能串聯(lián)電阻的方法，其中的酸性溶液可以是使用噴嘴噴撒方式，也可以是使用酸槽浸泡的方式。
全文摘要
本發(fā)明主要目的系提供一種降低薄膜太陽能串聯(lián)電阻的方法。本發(fā)明在工藝過程，加入了一道清洗的步驟，可以有效去除表面的臟污，以及硅薄膜的表面氧化層，降低串聯(lián)電阻。主要的做法是在清洗過程中添加一道酸性溶液的清洗，能夠有效去除TCO薄膜表面鹽類污染與表面附著物，以及硅薄膜表面的氧化層。選用適當(dāng)?shù)乃嵝匀芤呵逑?，可以將這些界面中的污染物與氧化物去除，有效降低硅薄膜與背電極之間的電阻值。
文檔編號H01L31/18GK103094399SQ201110282318
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者鐘承翰, 劉幼海, 劉吉人 申請人:吉富新能源科技(上海)有限公司