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      一種透光薄膜太陽(yáng)能電池組件及其制造方法與流程

      文檔序號(hào):11409882閱讀:319來(lái)源:國(guó)知局
      一種透光薄膜太陽(yáng)能電池組件及其制造方法與流程

      本申請(qǐng)屬于光伏領(lǐng)域,具體涉及一種薄膜太陽(yáng)能電池半透光組件的結(jié)構(gòu)及其制造方法。



      背景技術(shù):

      目前市面上透光薄膜太陽(yáng)能電池組件大多采用前電極及背電極均為透明導(dǎo)電薄膜氧化物,采用綠激光或紅外激光進(jìn)行橫向或豎向劃刻(即垂直于p1\p2\p3劃線方向),去除光電轉(zhuǎn)化層來(lái)達(dá)到透光目的。所述p1為第一道劃刻線,p2為第二道劃刻線,p3為第三道劃刻線。

      傳統(tǒng)透光組件橫向劃刻工藝:初級(jí)清洗-透光導(dǎo)電氧化物-第一次劃刻線-高級(jí)清洗-光電吸收層-第二次劃刻線-透明導(dǎo)電氧化物-第三次劃刻線-第四次劃刻線-后端封裝工藝。傳統(tǒng)的制造工藝第四次劃刻線垂直于前三次劃刻線破壞了電池結(jié)構(gòu),容易在與p1/p2/p3交錯(cuò)的地方形成電池短路,影響組件的光學(xué)性能,造成組件轉(zhuǎn)化效率降低。

      傳統(tǒng)透光組件豎向劃刻工藝:初級(jí)清洗-透光導(dǎo)電氧化物-第一次劃刻線-高級(jí)清洗-光電吸收層-第二次劃刻線多次重疊劃刻形成透光區(qū)域-透明導(dǎo)電氧化物-第三次劃刻線-后端封裝工藝。傳統(tǒng)工藝中第二次劃刻線形成的透光區(qū)域存在兩層作為前電極及背電極的透明導(dǎo)電氧化物,不能滿足非透明導(dǎo)電金屬層作為電極制造太陽(yáng)能電池組件。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      針對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)技術(shù)問(wèn)題,即橫向劃刻工藝破壞電池結(jié)構(gòu)組件效率降低問(wèn)題及豎向劃刻工藝不能滿足非透明導(dǎo)電金屬層作為電極制造太陽(yáng)能電池組件問(wèn)題,本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N新型的覆蓋非透明導(dǎo)電電極的透光太陽(yáng)能電池組件及其制備方法。該薄膜太陽(yáng)能電池組件可利用不同的電池結(jié)構(gòu)(薄膜光電轉(zhuǎn)化層)制備出半透明的電池組件;其中透光主要是采用在第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間多次重疊平行劃刻去除吸收轉(zhuǎn)化層及第一層非透明導(dǎo)電層來(lái)實(shí)現(xiàn)。

      為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案。

      本申請(qǐng)其中一件發(fā)明即一種透光薄膜太陽(yáng)能組件的技術(shù)方案如下:

      一種透光薄膜太陽(yáng)能電池組件,該電池組件在水平方向上包括多個(gè)有效區(qū)h和位于任意相鄰兩個(gè)有效區(qū)h之間的死區(qū)g;該電池組件在垂直方向上從下至上依次為前板透光襯底層a、第一層非透明導(dǎo)電金屬層b、薄膜光電轉(zhuǎn)化層c、第二層透明導(dǎo)電氧化物層d、封裝層e、和背板透光襯底層f;在第一層非透明導(dǎo)電金屬層b上形成第一道劃刻線p1、在薄膜光電轉(zhuǎn)化層c上形成有第二道劃刻線p2、在第二層透明導(dǎo)電氧化物層d上形成第三道劃刻線p3,且第二道劃刻線p2位于第一道劃刻線p1和第三道劃刻線p3之間;其特征是:

      所述第一道劃刻線p1、第二道劃刻線p2和第三道劃刻線p3均位于所述死區(qū)g區(qū)域內(nèi),將位于第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間的部分去除薄膜光電轉(zhuǎn)化層c和第一層非透明導(dǎo)電層b得到太陽(yáng)能電池組件的透光區(qū)域,在水平方向上透光區(qū)域的總寬度是整個(gè)電池組件第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間劃刻透光區(qū)域?qū)挾戎汀?/p>

      本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案:

      所述第二道劃刻線p2和第三道劃刻線p3之間的間距為60μm-150μm,所述第二道劃刻線p2與第一道劃刻線p1之間間距為透光區(qū)域?qū)挾取?/p>

      所述封裝層e為聚乙烯醇縮丁醛層。

      所述薄膜光電轉(zhuǎn)化層c為銅銦鎵硒電池層、非晶單層、非晶微晶疊層或其他薄膜形成的光電轉(zhuǎn)化層。

      所述前板透光襯底層a和背板透光襯底層f均為鋼化玻璃層。

      本申請(qǐng)另一發(fā)明的技術(shù)方案如下:

      一種前述透光薄膜太陽(yáng)能電池組件的制備方法,包括以下步驟:

      (1)在前板透光襯底層a上沉積第一層非透明導(dǎo)電金屬層b;

      (2)在預(yù)定的死區(qū)區(qū)域內(nèi),利用激光劃線技術(shù)或機(jī)械劃刻技術(shù)對(duì)第一層非透明導(dǎo)電金屬層b通過(guò)第一道刻線進(jìn)行刻蝕,刻蝕掉部分非透明導(dǎo)電金屬露出前板透光襯底層,形成第一道劃刻線p1;

      (3)在第一層非透明導(dǎo)電金屬層上沉積薄膜光電轉(zhuǎn)化層c,所述薄膜光電轉(zhuǎn)化層c覆蓋在未被刻蝕的第一層非透明導(dǎo)電金屬層上,并填充于第一道劃刻線p1內(nèi);

      (4)在死區(qū)區(qū)域內(nèi),利用激光劃線技術(shù)或機(jī)械劃刻技術(shù)對(duì)薄膜光電轉(zhuǎn)化層用平行于第一道刻線的第二道刻線進(jìn)行刻蝕,刻蝕掉部分光電轉(zhuǎn)換層材料露出第一層非透明導(dǎo)電金屬,得到平行于第一道劃刻線p1的第二道劃刻線p2;在第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間區(qū)域進(jìn)行刻蝕露出前板透光襯底層a形成透光區(qū)域,所述透光區(qū)域在水平方向上的總寬度是整個(gè)電池組件第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間劃刻透光區(qū)域?qū)挾戎停?/p>

      (5)在薄膜光電轉(zhuǎn)化層c上沉積第二層透明導(dǎo)電氧化物層d,第二層透明導(dǎo)電氧化物d覆蓋在未被刻蝕掉的薄膜光電轉(zhuǎn)換層c上,并填充于第二道劃刻線p2及透光區(qū)域內(nèi);

      (6)利用激光劃線技術(shù)或機(jī)械劃刻技術(shù),在死區(qū)區(qū)域內(nèi),通過(guò)平行于第一和第二刻線的第三道刻線對(duì)第二層透明導(dǎo)電氧化物d進(jìn)行刻蝕,刻蝕掉部分第二層透明導(dǎo)電氧化物露出薄膜光電轉(zhuǎn)化層,得到第三道劃刻線p3;

      (7)采用封裝材料封裝,然后覆蓋背板透光襯底層。

      進(jìn)一步,在步驟(2)中,第一道劃刻線p1的寬度為25um-35um。

      在步驟(4)中,第二道劃刻線p2劃線寬度為50um-60um。透光區(qū)域內(nèi)單條劃線寬度為30-60um。

      在步驟(4)中,第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間的距離即透光區(qū)域?qū)挾扔蓪?shí)際需要的透過(guò)組件的光強(qiáng)決定,當(dāng)實(shí)際需要的透過(guò)的光強(qiáng)大時(shí),則需要增大第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2間距離,即增大劃刻透光區(qū)域?qū)挾?,反之亦然?/p>

      當(dāng)單個(gè)透光區(qū)域所需的寬度在單條劃刻線不能滿足透光需求的情況下,需多次重疊劃刻達(dá)到透光區(qū)域所需的寬度;透光區(qū)域內(nèi)各劃刻線重疊區(qū)域?yàn)?-10um。

      在步驟(6)中,第三道劃刻線p3的寬度為50um-60um。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本申請(qǐng)的優(yōu)勢(shì)是:

      本申請(qǐng)的覆蓋非透明導(dǎo)電電極透光薄膜太陽(yáng)能電池組件在p1刻蝕區(qū)與p2刻蝕區(qū)之間,劃刻去除光電吸收層和第一層非透明導(dǎo)電金屬層來(lái)提高透光率。

      本申請(qǐng)的p1\p2\p3劃線全部在電池死區(qū)內(nèi)進(jìn)行,不破壞電池結(jié)構(gòu),有效利用了有效區(qū),電池效率高。

      附圖說(shuō)明

      圖1是整個(gè)透光薄膜太陽(yáng)能電池組件的俯視平面圖,圖中一是非透光區(qū)域,二是透光區(qū)域;

      圖2描述的是圖1所述透光薄膜太陽(yáng)能電池組件的局部剖面圖,向下的箭頭代表光透過(guò)的方向;

      圖3是本發(fā)明透光薄膜太陽(yáng)能電池組件的制備工藝流程圖。

      其中a為前板透光襯底層,b為非透明導(dǎo)電金屬層、c為薄膜光電轉(zhuǎn)化層,d為透明導(dǎo)電氧化物層,e為封裝層,f為背板透光襯底層,p1為第一道劃刻線,p2為第二道劃刻線,p1與p2間允許光線透過(guò)的區(qū)域?yàn)橥腹鈪^(qū)域,p3為第三道劃刻線,h為有效區(qū),g為死區(qū)。

      具體實(shí)施方式

      下面根據(jù)說(shuō)明書附圖并結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)介紹本申請(qǐng)的技術(shù)方案。

      圖1是整個(gè)電池組件的俯視平面圖。由圖1可以看出此組件包括多個(gè)電池單元,每個(gè)電池單元都有透光區(qū)域二,此透光區(qū)域平行于p1/p2/p3劃線,且此透光區(qū)域是在由第一道劃刻線p1和第二道劃刻線p2間區(qū)域進(jìn)行多條重疊劃線實(shí)現(xiàn)的。按照組件區(qū)域的不同特征劃分不同的區(qū)域,將整個(gè)透光薄膜太能電池組件分為有效區(qū)和死區(qū)。有效區(qū)是指組件能夠發(fā)電的區(qū)域,死區(qū)是指形成子電池間串聯(lián)的三條劃線之間的區(qū)域即兩個(gè)有效區(qū)之間不發(fā)電的區(qū)域。當(dāng)太陽(yáng)光照射在組件的受光面時(shí)光線能穿過(guò)組件從另一面射出,光線能夠射出的區(qū)域即為透光區(qū)域。

      下面結(jié)合圖2對(duì)透光薄膜太陽(yáng)能電池組件作進(jìn)一步描述,圖2為透光電池組件的局部剖面示意圖,圖2中在第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間進(jìn)行多條劃線重疊劃刻,形成一定寬度的透光區(qū)域,此區(qū)域的寬度根據(jù)需要的透過(guò)光強(qiáng)變化改變透光區(qū)域的寬度,從而相應(yīng)適度改變劃刻線的位置。結(jié)合圖2對(duì)單元電池結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。參見(jiàn)圖2,在透明襯底a上沉積第一層非透明導(dǎo)電金屬層b,在預(yù)定的死區(qū)區(qū)域內(nèi),利用激光劃線技術(shù)或機(jī)械劃刻技術(shù)刻蝕部分第一層非透明導(dǎo)電金屬層形成第一道劃刻線p1,將薄膜光電轉(zhuǎn)換層c沉積在第一層非透明導(dǎo)電金屬層b上,并填充于第一道劃刻線p1內(nèi)。在死區(qū)區(qū)域內(nèi),利用激光劃線(lss)技術(shù)或機(jī)械劃刻技術(shù)刻蝕部分光電轉(zhuǎn)換層形成平行于第一道劃刻線p1的第二道劃刻線p2,并在第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間進(jìn)行多條劃線重疊劃刻形成透光區(qū)域。透明導(dǎo)電層d沉積在光電轉(zhuǎn)換層c上,并填充于第二道劃刻線p2和透光區(qū)域內(nèi)。所述光電轉(zhuǎn)換層c為銅銦鎵硒電池層、非晶單層、非晶微晶疊層或其他薄膜形成的光電轉(zhuǎn)化層。在死區(qū)區(qū)域內(nèi),利用激光劃線(lss)技術(shù)或機(jī)械劃刻技術(shù)刻蝕部分透明導(dǎo)電層形成平行于第一道劃刻線p1和第二道劃刻線p2的第三道劃刻線p3。在本實(shí)施例中,實(shí)現(xiàn)透光的方法為,在第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間多次重疊劃刻去除薄膜光電轉(zhuǎn)化層c及第一層非透明導(dǎo)電金屬層b形成透光區(qū)域。在水平方向上透光區(qū)域總寬度為第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間劃刻透光區(qū)域?qū)挾戎?。透光區(qū)域?qū)挾燃吹谝坏绖澘叹€p1與第二道劃刻線p2之間的距離由實(shí)際需要的透過(guò)組件的光強(qiáng)決定,當(dāng)實(shí)際需要的透過(guò)的光強(qiáng)大時(shí),則需要增大第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2間距離,反之亦然。單個(gè)透光區(qū)域所需的寬度在單條劃刻線不能滿足透光需求的情況下,需多次重疊劃刻達(dá)到透光區(qū)域所需的寬度。劃刻線的條數(shù)由所需要的透光寬度及劃刻線寬度決定,,此處計(jì)算劃刻條數(shù)的時(shí)候需考慮到兩條劃刻線間的重疊部分,重疊部分在5-10um范圍內(nèi)。

      下面結(jié)合圖3(制備工藝流程圖)對(duì)此透光薄膜電池組件的制造方法做進(jìn)一步說(shuō)明。第一步:在前板透明襯底a上沉積第一層非透明導(dǎo)電金屬b。

      第二步:在死區(qū)區(qū)域內(nèi),利用激光劃線(lss)技術(shù)或機(jī)械劃刻技術(shù)刻蝕部分第一層非透明導(dǎo)電金屬層露出前板玻璃襯底a形成第一道劃刻線p1,第一道劃刻線p1的寬度在20um-25um范圍內(nèi),當(dāng)使用激光劃線技術(shù)劃刻第一道劃刻線p1時(shí),兩個(gè)光斑間重疊部分在5-10um的范圍內(nèi)。

      第三步:在第一層非透明導(dǎo)電金屬層層b上沉積薄膜光電轉(zhuǎn)換層c,所述光電轉(zhuǎn)換層c可以是銅銦鎵硒電池層、非晶單層、非晶微晶疊層或其他薄膜形成的光電轉(zhuǎn)化層,所述光電轉(zhuǎn)換層c覆蓋在未被刻蝕掉的第一層非透明導(dǎo)電金屬層b上,并填充在第一道劃刻線p1內(nèi)。

      第四步:在死區(qū)區(qū)域內(nèi),利用激光劃線(lss)技術(shù)或機(jī)械劃刻技術(shù)部分刻蝕薄膜光電轉(zhuǎn)換層露出第一層非透明導(dǎo)電金屬層b形成平行于第一道劃刻線p1的第二道劃刻線p2,第二道劃刻線p2劃線寬度為50um-60um,使用激光劃線技術(shù)劃刻第二道劃刻線p2時(shí),兩個(gè)光斑間重疊部分在5-10um范圍內(nèi)。在第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間區(qū)域內(nèi)通過(guò)多條刻線重疊劃刻去除薄膜光電轉(zhuǎn)化層c及第一層非透明導(dǎo)電金屬層b露出透明玻璃襯底a形成透光區(qū)域。在水平方向上透光區(qū)域總寬度為第一道劃刻線p1與第二道劃刻線p2之間劃刻透光區(qū)域?qū)挾戎?。單個(gè)透光區(qū)域的寬度根據(jù)需要的透過(guò)光強(qiáng)變化改變透光區(qū)域的寬度,從而相應(yīng)適度改變劃刻線的位置。在透光區(qū)域內(nèi),兩條劃刻線間需要一定的重疊區(qū)域,重疊區(qū)域在5-10um的范圍之內(nèi),即使用激光劃線技術(shù)劃刻透光區(qū)域時(shí),兩個(gè)光斑間重疊區(qū)域在5-10um范圍內(nèi)。

      第五步:在薄膜光電轉(zhuǎn)換層c上沉積透明導(dǎo)電氧化物d,所述透明導(dǎo)電氧化物d覆蓋在未被刻蝕掉的光電轉(zhuǎn)換層c上,并填充于第二道劃刻線p2及透光區(qū)域。

      第六步:利用激光劃線(lss)技術(shù)或機(jī)械劃刻技術(shù)部分刻蝕透明導(dǎo)電氧化物層露出光電轉(zhuǎn)化層c形成平行于第一道劃刻線p1及第二道劃刻線p2的第三道劃刻線p3,第三道劃刻線p3的寬度為50um-60um。使用激光劃線技術(shù)劃刻第三道劃刻線p3時(shí),兩個(gè)光斑間重疊部分在5-10um范圍內(nèi)。

      第七步:后段封裝組合,這里需要提出的是背板透明襯底f同樣需要鋼化玻璃,用pvb(中文全稱聚乙烯醇縮丁醛)從而實(shí)現(xiàn)薄膜太陽(yáng)能電池透光效果。

      本發(fā)明申請(qǐng)人結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施示例做了詳細(xì)的說(shuō)明與描述,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解,以上實(shí)施示例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案,詳盡的說(shuō)明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神,而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制,相反,任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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