專利名稱：一種具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有多組輸出的弱光型硅基薄膜太陽能電池，屬于太陽能電池技術領域。
背景技術：
弱光型硅基薄膜太陽能電池越來越多地被應用在小功率產品上，如太陽能計算器、太陽能玩具等，由于產品繁多，對電池的電壓、電流要求也不盡相同，甚至在同一產品上需要幾個相同或不同的電壓和電流要求的太陽能電池，造成了弱光型硅基薄膜太陽能電池的規格型號也特別多，配備不同輸出的太陽能電池造成的用電器件表面需要安裝多個太陽能電池，增加了設計難度和生產成本，給太陽能電池制造廠商和太陽能電池應用廠商都造成了很大的麻煩，設計繁瑣、管理困難、成本高。傳統太陽能電池針對用電器件的不同的負載需求，需要通過直流升降壓電路來實現不同負載的輸入需求，造成直流升降壓電路成本 昂貴，直流升降壓電路在實現升降壓時效率較低，會損失一部分太陽能電池發出的電能，這樣一來，為了讓用電器件內各負載系統獲得足夠的電能，需要配備輸出功率更大的太陽能電池，增加了成本。中國專利201010502031. 9《一種高功率低電壓硅基薄膜電池及其制造方法》公開了一種可將硅基薄膜太陽能電池在內部分割成數個子電池區域的技術，但該技術只是為了獲得一組高功率低電壓輸出，并未給出實現多組輸出的技術方案。
發明內容本實用新型針對上述現有技術的不足，將太陽能電池的輸出電極設計成多組，解決如何將薄膜太陽能電池在內部分區成多個子電池區并進行多組輸出，滿足不同電壓、電流或功率的負載的供電要求等技術問題。為了實現以上任務，本實用新型采用的技術方案通過對弱光硅薄膜太陽能電池的前電極層(透明導電膜)、背電極層(導電碳漿或金屬導電膜)圖形以及單元子電池之間串接部位的特殊設計，來實現同一電池具有不同電壓、電流輸出端子，從而實現同一電池對用電器件內不同電壓、電流要求的負載系統的供電要求。本實用新型提供一種具有多組輸出的娃基薄膜太陽能電池，包括在基板上順序層疊的前電極層、光電轉換層、背電極層和背漆保護層，其特征在于所述太陽能電池的背漆保護層上設有多個正負電極引出孔，每個電極引出孔內填充有導電漿料，構成多組電極焊點，太陽能電池的電能有多組電極焊點輸出發電。前電極層和背電極層均設有縱橫交錯的隔離溝道，光電轉換層上具有多條平行排列且敷設電池單元節串聯連接線的刻劃槽，形成多個串并聯連接的子電池，且由多組電極焊點分別輸出多個子電池的電能，其中多組電極焊點包括共用負極或共用正極。太陽能電池的多組電極焊點是由相互獨立的正極和負極構成。多組電極焊點由導線在外部串聯或并聯。太陽能電池由前電極層、光電轉換層和背電極層的縱向隔離溝道分成多個內部串聯的電池單元節，每個電池單元節由前電極層和背電極層上的橫向隔離溝道分成多個單元子電池，且每個電池單元節的光電轉換層為完整的發電單元。前電極層和背電極層的端部分別有未刻除的導電膜，形成電池單元節的并聯連接線。前電極層為透明ITO導電膜。背電極層為導電碳漿或金屬導電膜。太陽能電池的光電轉換層至少有一個PN結，還可以是同質結或異質結。本實用新型的積極效果通過對同一電池上的單元子電池的串聯、并聯或串并聯，在電池上實現同時對用電器件內不同電壓、電流要求的負載的供電，應用范圍廣，大大減少了使用客戶的設計難度。
圖I:實施例一的示意圖。圖2 :實施例一的前電極層圖形示意圖。圖3 :實施例一的娃基薄膜層圖形不意圖。圖4 :實施例一的背電極層圖形示意圖。圖5 :實施例一的背漆層圖形示意圖。圖6 :實施例一的電極焊點圖形示意圖。圖7:實施例二的示意圖。圖8 :實施例二的前電極層圖形示意圖。圖9 :實施例二的硅基薄膜層圖形示意圖。圖10 :實施例二的背電極層圖形示意圖。圖11 :實施例二的背漆層圖形示意圖。圖12 :實施例二的電極焊點圖形示意圖。圖13 :實施例三的示意圖。圖14 :實施例三的前電極層圖形示意圖。圖15 :實施例三的硅基薄膜層圖形示意圖。圖16 :實施例三的背電極層圖形示意圖。圖17 :實施例三的背漆層圖形示意圖。圖18 :實施例三的電極焊點圖形示意圖。圖中1、玻璃基片；2、前電極層，前電極層材料為透明導電膜，優選為氧化銦錫(ITO) ;3、光電轉換層；4、背電極層，背電極層材料為導電碳衆或金屬導電膜；5、背漆保護層；6、電極焊點，電極焊點為焊接性好的導電材料，優選為銅漿；2-1、前電極層縱向隔離溝道；2-2、前電極層橫向隔離溝道；3-1、硅基薄膜層縱向隔離溝道；3-2、硅基薄膜層橫向隔離溝道；4-1、背電極層縱向隔離溝道；4-2、背電極層橫向隔離溝道；5-1、正電極引出孔；5-2負電極引出孔；6-1、正電極焊點；6-2、負電極焊點。本實用新型設計的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，主要包括玻璃基片、前電極層、硅基薄膜層、背電極層、背漆層以及電極焊點，將前電極層、硅基薄膜層和背電極層分割成多個獨立的相互串聯或并聯的子電池，電極焊點至少有兩組，通過多組電極焊點將子電池的電能分別引出。多組電極焊點可以是共用負極或共用正極，也可以是獨立的正極和負極。多組電極焊點彼此可以相互進行外部串聯或并聯。[0031]本實用新型可以實現同一電池具有不同電壓、電流輸出端子，從而實現同一電池對用電器件內不同電壓、電流或功率要求的負載系統的供電要求。
具體實施方式
實施例I :見圖I至圖6，具有多組輸出的弱光型硅基薄膜太陽能電池，結構依次為透明基片
I、前電極層2、光電轉換層3、背電極層4、背漆保護層5及電極焊點6，其前電極層2、光電轉換層3、背電極層4通過隔離溝道進行相互垂直的橫向和/或縱向的分區成多個單元子電池，橫向分區形成單元子電池內部的串聯，縱向分區形成互相并聯的單元子電池。前電極層2和背電極層4進行橫向和縱向隔離溝道分區，光電轉換層3進行橫向隔離溝道分區，并都由上一層材料的凸棱填滿下一層的隔離溝道。前電極層2、光電轉換層3、背電極層4的橫向隔離溝道相互錯開，前電極層2和背電極層4的縱向隔離溝道位置中心重疊，縱向隔離溝道貫穿整個電池縱向。本實施例的外形尺寸為65. OmmX 25. 0mm，單元節數為8節，具有5組獨立的相同電壓、電流輸出的單結非晶硅太陽能電池，透明基片I為厚度I. Imm的超白玻璃，前電極層2為ΙΤ0，光電轉換層3為單結非晶硅，背電極層4為碳漿，背漆保護層5為環氧樹脂，電極焊點6為銅漿。制造方法及步驟如下I.在透明基片I上通過磁控濺射沉積ITO前電極層2 ；2.前電極層2圖形的制作采用耐酸油墨掩膜化學刻蝕技術，把前電極層2刻蝕成具有4條寬度為O. 3mm的縱向隔離溝道2-1和7條寬度為O. 3mm橫向隔離溝道2-2的前電極圖形，ITO小塊間相互絕緣；3.沉積單結非晶硅-光電轉換層3 :將已腐蝕好前電極層2的圖形的襯底，經超聲清洗烘干后，裝入鍍非晶硅膜的專用夾具，推入預熱烘箱預熱，達到工藝溫度恒溫I. 5小時后，將夾具從預熱烘箱內取出，推入非晶硅沉積系統反應真空室，采用等離子化學氣相沉積(PECVD)的方法，在襯底上依次沉積P型非晶硅摻雜層、I本征非晶硅層和N型非晶硅摻雜層，制作出電池的非晶硅光電轉換層3 ；4.激光刻劃非晶硅層-光電轉換層3 :采用端泵綠光激光器，在沉積好非晶硅的襯底玻璃基片上，在電池上端邊正極端相應位置、平行于7條ITO橫向隔離溝道2-2且向下間隔O. Imm的位置，刻除非晶硅-光電轉換層3，形成8條寬度為O. Imm的電池內部相鄰單元電池的前電極層2和背電極層4相互串聯用的橫向隔離溝道3-2。5.碳漿背電極層4的制作采用絲網印刷導電碳漿技術，在已刻蝕完串聯橫向隔離溝道3-2的光電轉換層3上，制作出電池背電極層4，在電池碳漿背電極層4上，平行于每條橫向隔離溝道3-2且向下間隔O. Imm的位置，各有一條寬度為O. 3mm的橫向隔離溝道4-2，共8條；在和相鄰子電池之間的ITO縱向隔離溝道2-1中心重合的位置，各有一條寬度為O. 3mm的碳漿橫向隔離溝道4-2，共4條；絲印好碳漿背電極層的基片，推入固化烘箱烘烤固化。6.背漆保護層5的制作采用絲網印刷技術，在已制作好碳漿背電極層4的襯底上絲印上絕緣、阻焊、耐濕、耐酸堿厚度為60Mffl的樹脂保護層-背漆保護層5，絲印時保留每組子電池的電極引出孔5-1、5-2不被背漆覆蓋，推入固化烘箱烘烤固化。7.字符制作采用絲網印刷技術，在已絲印好背漆層5的襯底上的相應位置，絲印上公司商標、電池型號和正負電極標識等標示用字符，并固化。8.銅漿電極焊點6制作采用絲網印刷技術，在已絲印好字符的襯底上電極引出孔5-1、5-2的相應位置，絲印上銅漿正電極焊點6-1和負電極焊點6-2，并推入烘箱烘干固化。9.切割分粒采用高精度程控玻璃切割機，按設計排版65. OmmX 25. Omm陣列間距，把襯底上的成品電池切割成65. OmmX25. Omm的矩形電池。至此，外形尺寸為65. OmmX 25. Omm單元節數為8節具有5組獨立的相同電壓電流
輸出的單結非晶硅太陽能電池制作完成。電性能、外觀檢測合格后入庫。實施例2 見圖7至圖12，具有多組輸出的弱光型硅基薄膜太陽能電池，結構依次為透明基片I、前電極層2、光電轉換層3、背電極層4、背漆保護層6及電極焊點6，其前電極層2、光電轉換層3、背電極層4通過隔離溝道進行縱向的分區，且上一層材料的凸棱填滿下一層的隔離溝道，形成相鄰單元子電池內部的串聯。前電極層2、光電轉換層3、背電極層4的縱向隔離溝道相互錯開。本實施例為外形尺寸為50. OmmX 20. 0mm，單元節數為6節，具有6組不同電壓、電流輸出的單結非晶硅太陽能電池，透明基片I為厚度I. Irnm的超白玻璃，前電極層2為ΙΤ0，光電轉換層3為單結非晶硅，背電極層4為碳漿，背漆保護層5為環氧樹脂，電極焊點6為銅漿。制造方法及步驟如下I.在透明基片I磁控濺射沉積ITO前電極層2 ；2.前電極層2圖形的制作采用耐酸油墨掩膜化學刻蝕技術，把前電極層2刻蝕成具有5條寬度為O. 3mm的縱向隔離溝道2_1的前電極圖形，ITO小塊間相互絕緣；3.沉積單結非晶硅-光電轉換層3 :將已腐蝕好前電極層2的圖形的襯底，經超聲清洗烘干后，裝入鍍非晶硅膜的專用夾具，推入預熱烘箱預熱，達到工藝溫度恒溫I. 5小時后，將夾具從預熱烘箱內取出，推入非晶硅沉積系統反應真空室，采用等離子化學氣相沉積(PECVD)的方法，在襯底上依次沉積P型非晶硅摻雜層、I本征非晶硅層和N型非晶硅摻雜層，制作出電池的非晶硅光電轉換層3 ；4.激光刻劃非晶硅層-光電轉換層3 :采用端泵綠光激光器，在沉積好非晶硅的襯底玻璃基片上，在電池左邊正極端相應位置、平行于正極端邊和每一條ITO縱向隔離溝道2-1且向右間隔O. Imm的位置，刻除非晶硅-光電轉換層3，形成6條寬度為O. Imm的電池內部相鄰單元子電池的前電極層2和背電極層4相互串聯用的縱向隔離溝道3-1。5.碳漿背電極層4的制作采用絲網印刷導電碳漿技術，在已刻蝕完串聯縱向隔離溝道3-1的光電轉換層3上，制作出電池背電極層4，在電池碳漿背電極層4上，平行于每條縱向隔離溝道3-1且向右間隔O. Imm的位置，各有一條寬度為O. 3mm的縱向隔離溝道4-1，共6條；絲印好碳漿背電極層的基片，推入固化烘箱烘烤固化。6.背漆保護層5的制作采用絲網印刷技術，在已制作好碳漿背電極層4的襯底上絲印上絕緣、阻焊、耐濕、耐酸堿厚度為60Mffl的樹脂保護層-背漆保護層5，絲印時保留每組子電池的電極引出孔5-1、5-2不被背漆覆蓋，推入固化烘箱烘烤固化。[0058]7.字符制作采用絲網印刷技術，在已絲印好背漆保護層5的襯底上的相應位置，絲印上公司商標、電池型號和正負電極標識等標示用字符，并固化。8.銅漿電極焊點6制作采用絲網印刷技術，在已絲印好字符的襯底上電極引出孔5-1、5-2的相應位置，絲印上銅漿正電極焊點6-1和負電極焊點6-2，并推入烘箱烘干固化。9.切割分粒采用高精度程控玻璃切割機，按設計排版50. OmmX 20. Omm陣列間距，把襯底上的成品電池切割成50. OmmX20. Omm的矩形電池。 至此，外形尺寸為50. OmmX 20. Omm單元節數為6節具有6組不同電壓電流輸出的單結非晶硅太陽能電池制作完成。電性能、外觀檢測合格后入庫。實施例3 見圖13至圖18，本實施例設計的具有多組輸出的弱光型硅基薄膜太陽能電池，結構為在透明基片I上順序層疊的前電極層2、光電轉換層3、背電極層4、背漆保護層5及電極焊點6，其前電極層2、光電轉換層3、背電極層4通過隔離溝道進行縱向的分區，且上一層材料的凸棱填滿下一層的隔離溝道，形成相鄰單元子電池內部的串聯。前電極層2、光電轉換層3、背電極層4的縱向隔離溝道相互錯開，電池正極位于電池單元子電池的中間，把電池分成左右2部分，電池左邊有I組或多組輸出，電池右邊有I組或多組輸出。本實施例外形尺寸為100. OmmX 10. Omm,單元節數為6節，具有6組不同電壓、電流
輸出的單結非晶硅太陽能電池，其中電池左邊有I組輸出，電池右邊有5組輸出。透明基片I為厚度I. Imm的超白玻璃，前電極層2為ΙΤ0，光電轉換層3為單結非晶硅，背電極層4為碳漿，背漆保護層5為環氧樹脂，可焊電極焊點6為銅漿。制造方法及步驟如下I.在透明基片I磁控濺射沉積ITO前電極層2 ；2.前電極層2圖形的制作采用耐酸油墨掩膜化學刻蝕技術，把前電極層2刻蝕成具有4條寬度為O. 3mm的縱向隔離溝道2_1的前電極圖形，ITO小塊間相互絕緣，最左邊的ITO小塊是左邊I組輸出電池和右邊第一組輸出電池的共用前電極；3.沉積單結非晶硅-光電轉換層3 :將已腐蝕好前電極層2的圖形的襯底，經超聲清洗烘干后，裝入鍍非晶硅膜的專用夾具，推入預熱烘箱預熱，達到工藝溫度恒溫I. 5小時后，將夾具從預熱烘箱內取出，推入非晶硅沉積系統反應真空室，采用等離子化學氣相沉積(PECVD)的方法，在襯底上依次沉積P型非晶硅摻雜層、I本征非晶硅層和N型非晶硅摻雜層，制作出電池的非晶硅光電轉換層3 ；4.激光刻劃非晶硅層-光電轉換層3 :采用端泵綠光激光器，在沉積好非晶硅的襯底玻璃基片上，在電池左邊正極端相應位置和平行于正極端邊和每一條ITO縱向隔離溝道2-1且向右間隔O. Imm的位置，刻除非晶硅-光電轉換層3，形成5條寬度為O. Imm的電池內部相鄰單元子電池的前電極層2和背電極層4相互串聯用的縱向隔離溝道3-1。5.碳漿背電極層4的制作采用絲網印刷導電碳漿技術，在已刻蝕完串聯縱向隔離溝道3-1的光電轉換層3上，制作出電池背電極層4，在電池碳漿背電極層4上，在左邊第一條隔離溝道3-1上的電池正極背電極的兩側和平行于右邊4條縱向隔離溝道3-1且向右間隔O. Imm的位置，各有一條寬度為O. 3mm的縱向隔離溝道4-1，共6條；絲印好碳漿背電極層的基片，推入固化烘箱烘烤固化。6.背漆保護層5的制作采用絲網印刷技術，在已制作好碳漿背電極層4的襯底上絲印上絕緣、阻焊、耐濕、耐酸堿厚度為60Mffl的樹脂保護層-背漆保護層5，絲印時保留每組子電池的電極引出孔5-1、5-2不被背漆覆蓋，推入固化烘箱烘烤固化。7.字符制作采用絲網印刷技術，在已絲印好背漆保護層5的襯底上的相應位置，絲印上公司商標、電池型號和正負電極標識等標示用字符，并固化。8.銅漿電極焊點6制作采用絲網印刷技術，在已絲印好字符的襯底上電極引出孔5-1、5-2的相應位置，絲印上銅漿電極焊點6，并推入烘箱烘干固化。9.切割分粒采用高精度程控玻璃切割機，按設計排版100. OmmX 10. Omm陣列間距，把襯底上的成品電池切割成100. OmmX 10. Omm的矩形電池。至此，外形尺寸為100. OmmX 10. Omm單元節數為6節具有6組不同電壓電流輸出，
其中電池左邊有I組輸出，電池右邊有5組輸出的單結非晶硅太陽能電池制作完成。電性能、外觀檢測合格后入庫。權利要求1.ー種具有多組輸出的娃基薄膜太陽能電池，包括在基板上順序層疊的前電極層、光電轉換層、背電極層和背漆保護層，其特征在于所述太陽能電池的背漆保護層上設有多個正負電極弓I出？し，每個電極弓丨出孔內填充有導電漿料，構成多組電極焊點，太陽能電池的電能有多組電極焊點輸出發電。
2.根據權利要求I所述的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，其特征在于所述前電極層和背電極層均設有縱橫交錯的隔離溝道，光電轉換層上具有多條平行排列且敷設電池単元節串聯連接線的刻劃槽，形成多個串并聯連接的子電池，且由多組電極焊點分別輸出多個子電池的電能。
3.根據權利要求I所述的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，其特征在于所述多組電極焊點包括共用負極或共用正扱。
4.根據權利要求I所述的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，其特征在于所述多組電極焊點是由相互獨立的正極和負極構成。
5.根據權利要求3或4所述的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，其特征在于所述多組電極焊點由導線在外部串聯或并聯。
6.根據權利要求I所述的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，其特征在于所述太陽能電池由前電極層、光電轉換層和背電極層的縱向隔離溝道分成多個內部串聯的電池單元節，每個電池單元節由前電極層和背電極層上的橫向隔離溝道分成多個單元子電池，且每個電池單元節的光電轉換層為完整的發電單元。
7.根據權利要求6所述的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，其特征在于所述前電極層和背電極層的端部分別有未刻除的導電膜，形成電池單元節的并聯連接線。
8.根據權利要求I所述的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，其特征在于所述前電極層為透明ITO導電膜。
9.根據權利要求I所述的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，其特征在于所述背電極層為導電碳漿或金屬導電膜制成。
10.根據權利要求I所述的具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，其特征在于所述光電轉換層至少有ー個PN結。
專利摘要本實用新型涉及一種具有多組輸出的弱光型硅基薄膜太陽能電池，屬于太陽能電池技術領域。解決如何將薄膜太陽能電池在內部分區成多個子電池區并進行多組輸出等技術問題，設計一種具有多組輸出的硅基薄膜太陽能電池，包括在基板上順序層疊的前電極層、光電轉換層、背電極層和背漆保護層，其特征在于所述太陽能電池的背漆保護層上設有多個正負電極引出孔，每個電極引出孔內填充有導電漿料，構成多組電極焊點，太陽能電池的電能有多組電極焊點輸出發電。本實用新型通過對同一電池上的單元子電池的串并聯，在同一電池上實現對用電器件內不同電壓、電流要求的負載的供電，應用范圍廣。
文檔編號H01L31/02GK202423343SQ20112054350
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月22日 優先權日2011年12月22日
發明者李全相, 李毅 申請人:深圳市創益科技發展有限公司