柔性cigs太陽能電池及其內(nèi)聯(lián)方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于薄膜太陽能電池加工領(lǐng)域，提供了一種柔性CIGS太陽能電池及其內(nèi)聯(lián)方法，所述電池包括襯底基板，所述襯底基板上依次鍍有背電極層、吸收層、緩沖層、本征氧化鋅層、透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層；各膜層之間設(shè)有的P11溝道、P21溝道、P31溝道；P21溝道中設(shè)置有匯流帶，所述匯流帶引出于所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層的表面，且至少與所述背電極層和透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層電導(dǎo)通。本發(fā)明通過匯流帶與所述背電極層電連接，電流最終流向所述背電極層，將所述子電池串聯(lián)，其加工的內(nèi)聯(lián)方法是先在所述襯底基板上鍍完所有的膜層，然后再進行激光刻劃，無需多次工序的轉(zhuǎn)換，操作簡單。
【專利說明】柔性CIGS太陽能電池及其內(nèi)聯(lián)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于非晶硅薄膜太陽能電池加工領(lǐng)域，尤其涉及薄膜太陽能電池中的柔性 CIGS太陽能電池及其內(nèi)聯(lián)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 柔性CIGS太陽電池是在玻璃或其它廉價襯底上沉積6層以上化合物半導(dǎo)體和金 屬薄膜料，薄膜總厚度約3?4微米?，F(xiàn)有技術(shù)中柔性CIGS太陽能電池加工工藝中存在內(nèi) 聯(lián)的連接方式，所述內(nèi)聯(lián)方式的對應(yīng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，所述電池包括襯底基板11、背電極 層（M0層）12、吸收層（CIGS層）13、緩沖層（CdS層）和本征氧化鋅層（ZnO層）、透明導(dǎo)電 膜摻鋁氧化鋅ΑΖ0層14。
[0003] 所述內(nèi)聯(lián)方式是通過在所述襯底基板11上的膜層之間刻劃P1 (圖la)、P2(圖 lb)、P3(圖lc)溝道（其中CdS和ZnO層圖未示），當(dāng)太陽光透過ΑΖ0照射到CIGS上時， CIGS(相當(dāng)于半導(dǎo)體，PN結(jié)）處的內(nèi)建電場使產(chǎn)生的非平衡載流子向空間電荷區(qū)兩端漂移， 產(chǎn)生光生電勢并產(chǎn)生電流；由于PN結(jié)本身的屬性，電流不能逆向傳輸，所以只能流到ΑΖ0 層，而ΑΖ0層與M0層相連（且由于P3的刻劃，短路），并且M0的電阻比ΑΖ0低，故電流經(jīng) ΑΖ0層再流入到Mo層，這樣所有的子電池就通過M0層連接，形成串聯(lián)。
[0004] 內(nèi)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)流程為濺射背電極層（M0層）12、激光刻劃M0層、形成吸收層（CIGS 層）13、形成緩沖層（CdS層）和本征氧化鋅層（ZnO層）、刻劃CIGS+CdS+ZnO層、濺射透明 導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅ΑΖ0層14、刻劃CIGS+CdS+ZnO+AZO層、清邊、封裝及測試。
[0005] 此內(nèi)聯(lián)工藝采用鍍一次膜，則刻劃一次的方式，鍍膜與刻劃轉(zhuǎn)換次數(shù)多，操作復(fù) 雜，且所花時間長，同時由于CIGS電池三種疊層（三層包括：M0層、CIGS吸收層及ΑΖ0導(dǎo)電 層；由于行業(yè)習(xí)慣，經(jīng)常在描述中省略CdS+ZnO層）的材料屬性（光譜吸收曲線）不一樣，所 以，往往需要兩種不同種類的激光進行刻劃，如納秒綠光或紅外激光激光設(shè)備刻膜層（P1)， 用皮秒綠光激光器來進行刻劃CIGS層（P2)和CIGS+AZ0層（P2+P3)，這樣，CIGS太陽能電 池刻劃就會用多種激光器來進行，花費成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種柔性CIGS太陽能電池，以解決現(xiàn)有電池內(nèi)聯(lián) 工藝復(fù)雜的問題。
[0007] 本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種柔性CIGS太陽能電池，所述柔性CIGS太陽能電 池包括：
[0008] 襯底基板；
[0009] 所述存底基板上依次鍍有背電極層、吸收層、緩沖層、本征氧化鋅層、透明導(dǎo)電膜 慘錯氧化鋒層；
[0010] P11溝道，所述P11溝道穿透所述背電極層、吸收層、緩沖層、本征氧化鋅層和透明 導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層；
[0011] P21溝道，所述P21溝道穿透所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層、本征氧化鋅層、緩沖 層和吸收層；
[0012] P31溝道，所述P31溝道穿透所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層；
[0013] 匯流帶，所述匯流帶設(shè)置于所述P21溝道中，并引出于所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化 鋅層的表面，所述匯流帶至少與所述背電極層和透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層電導(dǎo)通。
[0014] 進一步地，所述襯底基板材料為聚酰亞胺。
[0015] 本發(fā)明實施例還提供一種柔性CIGS太陽能電池的內(nèi)聯(lián)方法，所述內(nèi)聯(lián)方法包括：
[0016] 在襯底基板上依次形成背電極層、吸收層、緩沖層、本征氧化鋅層、透明導(dǎo)電膜摻 鋁氧化鋅層；
[0017] 激光刻劃并穿透上述所有膜層，形成P11溝道；
[0018] 激光刻劃并穿透透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層、本征氧化鋅層、緩沖層、吸收層，形成 P21溝道；
[0019] 激光刻劃并穿透透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層，形成P31溝道；
[0020] 在P21溝道中設(shè)置匯流帶并引出于所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層的表面，所述匯 流帶至少與所述背電極層和透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層電導(dǎo)通。
[0021] 進一步地，在激光刻劃步驟之前，需要對襯底上依次形成背電極層、吸收層、緩沖 層、本征氧化鋅層、透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層的待刻劃的柔性CIGS太陽能電池進行張緊。
[0022] 進一步地，在所述張緊步驟之后需要對所述待刻劃的柔性CIGS太陽能電池糾偏。
[0023] 進一步地，所述激光為短脈寬激光。
[0024] 進一步地，所述激光的脈寬為10皮秒-1納秒。
[0025] 進一步地，在設(shè)置所述匯流帶步驟后還包括封裝步驟。
[0026] 進一步地，所述襯底基板材料為聚酰亞胺。
[0027] 本發(fā)明提供了一種柔性CIGS太陽能電池及其內(nèi)聯(lián)方法，所述柔性CIGS太陽能電 池通過匯流帶與所述背電極層電連接，電流最終流向所述背電極層，將所述子電池串聯(lián)，其 加工的內(nèi)聯(lián)方法是先在所述襯底基板上鍍完所有的膜層，然后再進行激光刻劃，無需多次 工序的轉(zhuǎn)換，操作簡單；同時采用短脈寬激光進行刻劃，滿足所有膜層的刻劃要求，無需多 臺激光器的，節(jié)約成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
[0029] 圖1是本現(xiàn)有內(nèi)聯(lián)方法所提供的工藝步驟及對應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0030] 圖2是本發(fā)明實施例提供的內(nèi)聯(lián)方法對應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0031] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0032] 如圖2所示，本發(fā)明實施例提供一種柔性CIGS太陽能電池10,其包括襯底基板 11 ;所述襯底基板上依次鍍有背電極層12、吸收層13、緩沖層（圖未示）、本征氧化鋅層（圖 未示）、透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層14 ;
[0033] P11溝道，所述P11溝道穿透所述背電極層12、吸收層13、緩沖層、本征氧化鋅層和 透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層；
[0034] P21溝道，所述P21溝道穿透所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層14、本征氧化鋅層、緩 沖層和吸收層；
[0035] P31溝道，所述P31溝道穿透所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層14 ;
[0036] 匯流帶15,所述匯流帶15設(shè)置于所述P21溝道中，并引出于所述透明導(dǎo)電膜摻鋁 氧化鋅層14的表面，且所述匯流帶15至少與所述背電極層12和透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層 14電導(dǎo)通。
[0037] 進一步地，所述襯底基板11的材料為聚酰亞胺。
[0038] 上述內(nèi)聯(lián)結(jié)構(gòu)的柔性CIGS太陽能電池10,當(dāng)太陽光透過ΑΖ0層照射到CIGS吸收 層上時，CIGS(相當(dāng)于半導(dǎo)體，PN結(jié)）處的內(nèi)建電場使產(chǎn)生的非平衡載流子向空間電荷區(qū)兩 端漂移，產(chǎn)生光生電勢并產(chǎn)生電流16 ;由于PN結(jié)本身的屬性，電流16不能逆向傳輸，所以 只能流到ΑΖ0層，然后由于所述ΑΖ0層與所述匯流帶導(dǎo)通，所述電流16由ΑΖ0層流向匯流 帶；而由于P31溝道的刻劃，已形成短路，故電流只能通過所述匯流帶再流經(jīng)M0層（M0的電 阻比ΑΖ0低，所以電流不會從匯流帶再次流入到ΑΖ0層），從而導(dǎo)出電流，這樣所有的子電池 就通過M0層連接，形成串聯(lián)（即電流方向為：CIGS層一ΑΖ0層一匯流帶一M0層）。
[0039] 本發(fā)明實施例還提供一種柔性CIGS太陽能電池 10的內(nèi)聯(lián)方法，所述內(nèi)聯(lián)方法包 括：
[0040] 步驟S11 :在襯底基板11上依次形成背電極層12、吸收層13、緩沖層（圖未示）、 本征氧化鋅層（圖未示）、透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層14 ;
[0041] 本實施例中的柔性CIGS太陽能電池不改變現(xiàn)有技術(shù)中柔性CIGS太陽能電池的膜 層的疊置結(jié)構(gòu)，仍采用現(xiàn)有技術(shù)中的背電極層（M0層）、吸收層（CIGS層）、緩沖層（CdS層） 和本征氧化鋅層（ZnO層）、透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅ΑΖ0。
[0042] 在其他實施例中，所述襯底基板11的材料為聚酰亞胺（PI)。
[0043] 在其他實施例中，當(dāng)在所述襯底基板11上鍍完所有膜層后，還存在對其張緊的步 驟，由于柔性電池的厚底小，且為了方便加工，所述電池是在一大塊材料上加工，然后分割 成多個小的電池，所以，為了保證平整度，需要對獨有膜層的襯底基板進行張緊，以便于后 續(xù)步驟的加工。
[0044] 步驟S21 :激光刻劃，形成P11溝道、P21溝道、P31溝道；
[0045] 具體的，在本實施例中，激光刻劃并穿透上述鍍在襯底基板11上的所有膜層，形 成P11溝道；
[0046] 激光刻劃并穿透透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層、本征氧化鋅層、緩沖層、吸收層，形成 P21溝道；
[0047] 激光刻劃并穿透透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層，形成P31溝道；
[0048] 所述激光采用短脈寬激光，所述脈寬優(yōu)選10皮秒-1納秒。
[0049] 進一步地，所述激光為綠激光。
[0050] 當(dāng)然，在其他實施例中，所述P11溝道、P21溝道、P31溝道的刻劃順序可變，也可以 采用多束激光同時刻劃3個溝道。
[0051] 在其他實施例中，為了保證激光刻劃的直線度，在對電池進行刻劃前需要對所述 電池的位置進行調(diào)整，具體的，所述電池可以設(shè)置在具有多維運動結(jié)構(gòu)的工作臺上。
[0052] 在其他實施例中，為了保證刻劃的精度，還設(shè)置有視覺系統(tǒng)，用以對P11的位置跟 蹤抓拍，以保證后續(xù)P21、P31的刻劃位置的精度。
[0053] 步驟S31 :在P21溝道中設(shè)置匯流帶15并引出于所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層14 的表面，所述匯流帶15至少與所述背電極層12和透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層14電連接。
[0054] 所述匯流帶15采用導(dǎo)電材料制成，具體的，本實施例中，所述匯流帶14采用絲印 的方式與所述背電極層12和透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層14電連接。
[0055] 在其他實施例中，也可以在步驟S21中刻劃完P(guān)21溝道后就直接絲印所述匯流帶。
[0056] 步驟S41 :對所述柔性CIGS太陽能電池進行封裝；
[0057] 本實施例中的封裝方式與現(xiàn)有技術(shù)對電池的封裝方式相似，此不在贅述。
[0058] 步驟S51:測試；
[0059] 檢驗所述電池是否導(dǎo)通，從而判斷所述3個溝道是否存在刻劃不連續(xù)；
[0060] 檢測電流大小，用以判斷刻劃的溝道直線度。
[0061] 以及檢測電池外觀等等。
[0062] 上述內(nèi)聯(lián)方法先統(tǒng)一鍍完所有的膜層，然后再進行激光刻劃，無需多次工序的轉(zhuǎn) 換，操作簡單；同時采用短脈寬激光進行刻劃，滿足所有膜層的刻劃要求，無需多臺激光器 的，節(jié)約成本。
[0063] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng) 視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種柔性CIGS太陽能電池，其特征在于，所述柔性CIGS太陽能電池包括： 襯底基板，所述襯底基板上依次鍍有背電極層、吸收層、緩沖層、本征氧化鋅層、透明導(dǎo) 電膜摻鋁氧化鋅層； P11溝道，所述P11溝道穿透所述背電極層、吸收層、緩沖層、本征氧化鋅層和透明導(dǎo)電 膜摻鋁氧化鋅層； P21溝道，所述P21溝道穿透所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層、本征氧化鋅層、緩沖層和 吸收層；P31溝道，所述P31溝道穿透所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層； 匯流帶，所述匯流帶設(shè)置于所述P21溝道中，并引出于所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層 的表面，且至少與所述背電極層和透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層電導(dǎo)通。
2. 如權(quán)利要求1所述的柔性CIGS太陽能電，其特征在于，所述襯底基板材料為聚酰亞 胺。
3. -種柔性CIGS太陽能電池的內(nèi)聯(lián)方法，其特征在于，所述內(nèi)聯(lián)方法包括： 在襯底基板上依次形成背電極層、吸收層、緩沖層、本征氧化鋅層、透明導(dǎo)電膜摻鋁氧 化鋅層； 激光刻劃并穿透上述所有膜層，形成P11溝道； 激光刻劃并穿透透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層、本征氧化鋅層、緩沖層、吸收層，形成P21 溝道； 激光刻劃并穿透透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層，形成P31溝道； 在P21溝道中設(shè)置匯流帶并引出于所述透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層的表面，所述匯流帶 至少與所述背電極層和透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層電導(dǎo)通。
4. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)聯(lián)方法，其特征在于，在激光刻劃步驟之前，需要對襯底基板 上依次形成有背電極層、吸收層、緩沖層、本征氧化鋅層、透明導(dǎo)電膜摻鋁氧化鋅層的待刻 劃的柔性CIGS太陽能電池進行張緊。
5. 如權(quán)利要求4所述的內(nèi)聯(lián)方法，其特征在于，在所述張緊步驟之后需要對所述待刻 劃的柔性CIGS太陽能電池糾偏。
6. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)聯(lián)方法，其特征在于，所述激光為短脈寬激光。
7. 如權(quán)利要求6所述的內(nèi)聯(lián)方法，其特征在于，所述激光的脈寬為10皮秒-1納秒。
8. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)聯(lián)方法，其特征在于，在設(shè)置所述匯流帶步驟后還包括封裝 步驟。
9. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)聯(lián)方法，其特征在于，所述襯底基板材料為聚酰亞胺。
【文檔編號】H01L31/032GK104218105SQ201410428738
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】王振華, 謝建, 黃東海, 鄭付成, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司