專利名稱：薄膜太陽電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種薄膜太陽電池模塊。
背景技術(shù)：
薄膜太陽能電池以用料省，成本低，應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)成為目前最有前景的 新型太陽能電池，已成為當(dāng)今世界光伏技術(shù)研究開發(fā)工作的重點(diǎn)項(xiàng)目、熱點(diǎn)課 題。其類型包括硅基薄膜太陽能電池、CdTe碲化鎘系薄膜大陽能電池、CIS 銅銦硒系薄膜太陽能電池等若干個品種，這些不同類型的薄膜電池雖然結(jié)構(gòu)并 不相同，但一般可以歸納為襯底、導(dǎo)電層、發(fā)電層及導(dǎo)電層依次分布的結(jié)構(gòu)， 其中發(fā)電層包括緩沖層IO和半導(dǎo)體吸收層9。
將薄膜太陽能電池模塊化時，需將前一片電池的背光導(dǎo)電膜與后一片電池 的向光導(dǎo)電膜相連接，串聯(lián)并封裝成為電池模塊。
現(xiàn)在市場上大部分的薄膜太陽能電池的單元是把一面的電極用(透明)導(dǎo) 電膜與另一方的(透明)導(dǎo)電膜電極用劃線法把它們串聯(lián)起來的(見圖1的集 成式)，或把太陽電池裁成細(xì)長的單元，在這些細(xì)長的單元上印上柵網(wǎng)式的金 屬電極4,然后用金屬線5把正負(fù)極連接(見圖2的柵網(wǎng)式)。前一種方法一 般用于玻璃基板的薄膜型太陽電池，也可以用于柔性基板的薄膜型太陽電池； 后一種方法多用于可彎曲的柔性襯底太陽電池的集成。
上述第一種的劃線法的制作過程為在襯底上鍍完底層導(dǎo)電薄膜后，用激 光或金剛石劃線機(jī)進(jìn)行等距離薄膜切斷劃線，形成第一切線槽l，使其互相絕 緣。接著鍍半導(dǎo)體發(fā)電層，即緩沖層10和半導(dǎo)體吸收層9，然后用激光或金 剛石劃線機(jī)對發(fā)電層進(jìn)行等距離的薄膜切斷劃線，形成第二切線槽2。所述第 二切線槽2鄰近第一切線槽1設(shè)置。然后再鍍上向光導(dǎo)電膜，并用劃線機(jī)于靠 近第二切線槽2的位置對向光導(dǎo)電膜、發(fā)電層進(jìn)行劃線，形成第三切線槽3。 其中第三切線槽3與第一切線槽1分別位于第二切線槽2的兩側(cè)。這樣，每個 單元的電池被串聯(lián)并集成化。最后把最邊上的電極引出即可。
該種劃線法工藝步驟復(fù)雜，每次鍍完膜之后要將襯底從真空狀態(tài)中取出進(jìn) 行劃線，且需要進(jìn)行三步劃線，加長了工藝時間；同時，該方法需要用到激光 及機(jī)械式劃線機(jī)，對其劃線精度要求極髙，設(shè)備的價格也昂貴，在柔性材料上 劃線的難度也很髙；另外，為了降低阻抗而加大各單元的寬度，在鍍透明導(dǎo)電膜時，要求膜的厚度較厚，導(dǎo)致入射光強(qiáng)度的損失較大。
上述第二種的柵網(wǎng)式的方法與晶體硅集成化使用的方法相似，在電池的各 層完成之后，將金屬電極4印刷在每個單元上方的導(dǎo)電薄膜上，再把每個單元 的電極串聯(lián)在一起。這種模塊的集成方法自動化費(fèi)用大因?yàn)槊總€單元的集成 所造成的空間的損失較大，在最后封裝時，需要兩枚基材把模塊進(jìn)行封裝，導(dǎo) 致成本提髙，增加產(chǎn)品重量。同時其對于髙電壓、低電流的設(shè)計相對比較困難。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種薄膜太陽電池模塊，減少了工藝時間，大大 簡化了工藝步驟，減少了多次劃線和清洗會對電池造成的污染，同時其具有加 工設(shè)備成本低、模塊發(fā)電量的損耗低、產(chǎn)品重量輕、電池的規(guī)格參數(shù)設(shè)計的自 由度髙等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是
一種薄膜太陽電池模塊，包括設(shè)于襯底上的背光導(dǎo)電膜和向光導(dǎo)電膜、以 及夾設(shè)在背光導(dǎo)電膜和向光導(dǎo)電膜之間的發(fā)電層，所述電池模塊由若干切斷向 光導(dǎo)電膜、發(fā)電層以及背光導(dǎo)電膜的第四切線槽分隔成若干模塊單元，所述襯 底于模塊單元兩端方向向外延伸有伸出部，所述背光導(dǎo)電膜向外延伸有覆蓋于 部分伸出部上的突出部，所述每個模塊單元的向光導(dǎo)電膜上設(shè)有引出電極，所 述引出電極兩端與下一個模塊單元的兩個突出部連接，電池模塊的首個模塊單 元的突出部上設(shè)有第一外接導(dǎo)體，電池模塊最后一個模塊單元的引出電極兩端 與第二外接導(dǎo)體相連。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是
所述襯底與背光導(dǎo)電膜的背光側(cè)貼合固定，所述引出電極兩端連接在下一 個模塊單元的兩個突出部的向光側(cè)上。
所述襯底為透明襯底，所述透明襯底與向光導(dǎo)電膜的向光側(cè)貼合固定，所 述引出電極夾設(shè)于襯底和向光導(dǎo)電膜之間，所述引出電極兩端夾設(shè)在下一個模 塊單元的兩個突出部和襯底的伸出部之間。
所述突出部為背光導(dǎo)電膜鄰近上一個模塊單元的部分向兩端延伸而成，所 述引出電極于向光導(dǎo)電膜上向模塊單元兩端延伸至該模塊單元突出部旁的襯 底上，再延伸至下一個模塊單元的突出部與突出部連接。
所述第四切線槽等距離平行設(shè)置。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是
1. 本實(shí)用新型撇開了原有復(fù)雜的劃線技術(shù)，可以直接在鍍底部導(dǎo)電膜后 鍍半導(dǎo)體吸收膜及緩沖膜，不必將基板反復(fù)從真空狀態(tài)中取出，使制備薄膜電 池的生產(chǎn)線進(jìn)行連續(xù)化的生產(chǎn)操作，減少了工藝時間，大大簡化了工藝步驟。
2. 本實(shí)用新型把現(xiàn)有技術(shù)的集成式連接方法的三道髙精度劃線工程減少 為只有一道精度不髙的劃線，無需精度高的昂貴設(shè)備，減少加工設(shè)備成本；同 時減少了吸收層面積的損耗從而減低了整個模塊發(fā)電量的損耗，減小導(dǎo)電膜的 阻抗，并增加了電池輸出電壓，電流，外形尺寸等設(shè)計自由度。
3. 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)的柵網(wǎng)式連接方法相比具有一定的集成性，在 模塊化時接拼簡單，既可設(shè)計成高電壓，低電流，也可設(shè)計成低電壓，髙電流 的效果；有較大的范圍設(shè)計輸出電壓的調(diào)節(jié)。
4. 在封裝時，本實(shí)用新型要比柵網(wǎng)式方法少用一塊封裝基板，減輕了產(chǎn) 品的重量。


圖1為集成式的薄膜太陽能電池連接結(jié)構(gòu)示意圖2為柵網(wǎng)式的薄膜太陽能電池連接結(jié)構(gòu)示意圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施例一的俯視圖4為本實(shí)用新型具體實(shí)施例一的立體結(jié)構(gòu)示意圖5為本實(shí)用新型具體實(shí)施例一的使用狀態(tài)剖視示意圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施例一的加工工藝流程圖
圖7為本實(shí)用新型具體實(shí)施例一電池模塊的外接導(dǎo)體與匯流導(dǎo)線的連接
圖8為本實(shí)用新型具體實(shí)施例一多枚電池模塊的連接示意圖； 圖9為本實(shí)用新型具體實(shí)施例二的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖IO為本實(shí)用新型具體實(shí)施例二的使用狀態(tài)剖視示意圖。 其中l(wèi)第一切線槽2第二切線槽3第三切線槽；4金屬電極；5金屬 線；6襯底；7背光導(dǎo)電膜；8向光導(dǎo)電膜9半導(dǎo)體吸收層；IO緩沖層；11 第四切線槽；12模塊單元；13伸出部；14突出部15第一外接導(dǎo)體；16第 二外接導(dǎo)體；17引出電極18缺槽；19發(fā)電層；20匯流導(dǎo)線；21光線。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
實(shí)施例
具體實(shí)施例一
如圖3至圖5所示， 一種薄膜太陽電池模塊，包括襯底6、襯底6上的背 光導(dǎo)電膜7、背光導(dǎo)電膜7上的發(fā)電層19、以及發(fā)電層19上的透明向光導(dǎo)電 膜8，光線21從向光導(dǎo)電膜8方向向下照射，其中襯底6可以為柔性襯底或 玻璃之類的硬性襯底，所述電池模塊由若干切斷向光導(dǎo)電膜8、發(fā)電層19以 及背光導(dǎo)電膜7的第四切線槽11分隔成若干模塊單元12，所述襯底6于模塊 單元12兩端方向向外延伸有伸出部13，所述背光導(dǎo)電膜7向外延伸有部分覆 蓋于伸出部13上的突出部14,所述每個模塊單元12的向光導(dǎo)電膜8上設(shè)有 引出電極17，所述引出電極17兩端與下一個模塊單元12的兩個突出部14連 接，電池模塊的首個模塊單元12的突出部14上設(shè)有第一外接導(dǎo)體15,電池 模塊最后一個模塊單元12的引出電極17兩端與第二外接導(dǎo)體16相連。
所述突出部14為背光導(dǎo)電膜7鄰近上一個模塊單元12的部分向兩端延伸 而成，所述引出電極17于向光導(dǎo)電膜8上向模塊單元12兩端延伸至該模塊單 元12突出部14旁的襯底6上，再延伸至下一個模塊單元12的突出部14上與 突出部14連接。引出電極17為印刷、蒸鍍或?yàn)R鍍在模塊上的。
該引出電極17的寬度、髙度與模塊電源的面積有聯(lián)系，模塊單元的面積 越大，則引出電極17的寬度與髙度就越大，即模塊單元的面積越大，引出電 極17的電阻就越小。引出電極17分布在向光導(dǎo)電膜7上的部分可以為單根導(dǎo) 體，也可以為如圖9所示的梳狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)體。
所述第二外接導(dǎo)體16于襯底6上與引出電極17連接。
所述第四切線槽11等距離平行設(shè)置。
所述發(fā)電層19包括半導(dǎo)體吸收層9和緩沖層10。
如圖6所示，上述薄膜太陽電池模塊采用下列制造方法
1) 在襯底6 (圖6a)上，利用掩膜蒸發(fā)或?yàn)R射制成背光導(dǎo)電膜7,所述 背光導(dǎo)電膜7兩側(cè)設(shè)有若干等距離分布的缺槽18和缺槽18之間的突出部14, 如圖6b所示；
2) 在所述背光導(dǎo)電膜7鍍發(fā)電層19,所述缺槽18和突出部14位于發(fā)電 層19外側(cè)，如圖6c所示；
63) 在所述發(fā)電層19上制備向光導(dǎo)電膜8，如圖6c所示；
4) 用印刷、蒸發(fā)或?yàn)R射鍍制的方法在所述向光導(dǎo)電膜8上制備若干兩端 與下一個突出部14連接的引出電極17，如圖6d所示；；
5) 再進(jìn)行撖光或機(jī)械劃線，用激光或金剛石劃線機(jī)沿突出部14的一條側(cè) 邊將向光導(dǎo)電膜8、發(fā)電層19以及背光導(dǎo)電膜7切斷形成的第四切線槽11， 第四切線槽11將電池模塊分隔成若干獨(dú)立的模塊單元12,每個模塊單元12 兩端各包含一個突出部14，如圖6e所示；
6) 最后于電池模塊的首個模塊單元12的突出部14和末個模塊單元12的 引出電極17兩端分別設(shè)置第一外接導(dǎo)體15和第二外接導(dǎo)體16,如圖6f所示， 再用EVA封接完后，把外接導(dǎo)體接到接線盒內(nèi)，完成了電池模塊的制作。
其中步驟4)和步驟5)的順序可以更換。 所述步驟l)中背光導(dǎo)電膜7采用掩膜圖形制備。 所述步驟2)中所述發(fā)電層19包括半導(dǎo)體吸收層9和緩沖層10。 如圖7所示，每個電池模塊的第一、第二外接導(dǎo)體分別與正、負(fù)匯流導(dǎo)線 20焊接后引出。
如圖8所示，多枚電池模塊可以連接成更大的電池模塊，把多枚電池模塊 組件兩端的第一、第二外接導(dǎo)體分別與正、負(fù)兩根匯流導(dǎo)線20焊接后引出。 具體實(shí)施例二
如圖9和圖10所示， 一種薄膜太陽電池模塊，包括設(shè)于透明襯底6上引 出電極17、覆蓋襯底6上并將引出電極17夾在二者之間的向光導(dǎo)電膜8、向 光導(dǎo)電膜8上的發(fā)電層19以及發(fā)電層19上的背光導(dǎo)電膜7，如圖6所示，光 線21從襯底6方向照射過來，則此時襯底6為透明的襯底。所述電池模塊由 若干切斷向光導(dǎo)電膜8、發(fā)電層19以及背光導(dǎo)電膜7的第四切線槽11分隔成 若干模塊單元12,所述襯底6于模塊單元12兩端方向向外延伸有伸出部13, 所述背光導(dǎo)電膜7向外延伸有覆蓋于部分伸出部13上的突出部14,所述引出 電極17兩端夾設(shè)在下一個模塊單元12的兩個突出部14與伸出部13之間，連 接，電池模塊的首個模塊單元12的突出部14上設(shè)有第一外接導(dǎo)體15，電池 模塊最后一個模塊單元12的引出電極17兩端與第二外接導(dǎo)體16相連。
所述突出部14為背光導(dǎo)電膜7鄰近上一個模塊單元12的部分向兩端延伸 而成，所述引出電極17于向光導(dǎo)電膜8上向模塊單元12兩端延伸至該模塊單元12突出部14旁的襯底6上，再延伸至下一個模塊單元12的突出部14與突 出部14連接。
所述第四切線槽11等距離平行設(shè)置。
上述薄膜太陽電池模塊采用下列制造方法
1) 在襯底6上制備若干平行設(shè)置的引出電極17,每個引出電極17兩 端朝向下一個引出電極17設(shè)置；
2) 再在襯底6上鍍覆蓋引出電極17的向光導(dǎo)電膜8,所述引出電極17 兩端露出于向光導(dǎo)電膜8外；
3) 在向光導(dǎo)電膜8上鍍制發(fā)電層19;
4) 再利用掩膜蒸發(fā)或?yàn)R射在發(fā)電層19上制成背光導(dǎo)電膜7，所述背光 導(dǎo)電膜7兩側(cè)設(shè)有若干伸出于發(fā)電層19外并覆蓋在上一個引出電極17的兩 端上突出部14;
5) 再進(jìn)行撖光或機(jī)械劃線，將向光導(dǎo)電膜8、發(fā)電層19以及背光導(dǎo)電 膜7切斷形成的第四切線槽11,第四切線槽11將電池模塊分隔成若干獨(dú)立 的模塊單元12，每個模塊單元12兩端各包含一個突出部14;
6) 最后于電池模塊的首個模塊單元12的突出部14和末個模塊單元12 的引出電極17兩端分別設(shè)置第一外接導(dǎo)體15和第二外接導(dǎo)體16，再封裝形 成電池模塊。
所述步驟4)中背光導(dǎo)電膜7采用掩膜圖形制備。
本實(shí)用新型減少了工藝時間，大大簡化了工藝步驟，減少了多次劃線和清 洗會對電池造成的污染，同時其具有加工設(shè)備成本低、模塊發(fā)電量的損耗低、 產(chǎn)品重量輕、電池的規(guī)格參數(shù)設(shè)計的自由度髙等優(yōu)點(diǎn)。
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權(quán)利要求1. 一種薄膜太陽電池模塊，包括設(shè)于襯底(6)上的背光導(dǎo)電膜(7)和向光導(dǎo)電膜(8)、以及夾設(shè)在背光導(dǎo)電膜(7)和向光導(dǎo)電膜(8)之間的發(fā)電層(19)，其特征在于所述電池模塊由若干切斷向光導(dǎo)電膜(8)、發(fā)電層(19)以及背光導(dǎo)電膜(7)的第四切線槽(11)分隔成若干模塊單元(12)，所述襯底(6)于模塊單元(12)兩端方向向外延伸有伸出部(13)，所述背光導(dǎo)電膜(7)向外延伸有覆蓋于部分伸出部(13)上的突出部(14)，所述每個模塊單元(12)的向光導(dǎo)電膜(8)上設(shè)有引出電極(17)，所述引出電極(17)兩端與下一個模塊單元(12)的兩個突出部(14)連接，電池模塊的首個模塊單元(12)的突出部(14)上設(shè)有第一外接導(dǎo)體(15)，電池模塊最后一個模塊單元(12)的引出電極(17)兩端與第二外接導(dǎo)體(16)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽電池模塊，其特征在于所述襯底 (6)與背光導(dǎo)電膜(7)的背光側(cè)貼合固定，所述引出電極(17)兩端連接在下一個模塊單元(12)的兩個突出部(14)的向光側(cè)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽電池模塊，其特征在于所述襯底 (6)為透明襯底，所述透明襯底與向光導(dǎo)電膜(8)的向光側(cè)貼合固定，所述引出電極(17)夾設(shè)于襯底(6)和向光導(dǎo)電膜(8)之間，所述引出電極 (17)兩端夾設(shè)在下一個模塊單元(12)的兩個突出部(14)和襯底(6) 的伸出部(13)之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的薄膜太陽電池模塊，其特征在于 所述突出部(14)為背光導(dǎo)電膜(7)鄰近上一個模塊單元(12)的部分向 兩端延伸而成，所述引出電極(17)于向光導(dǎo)電膜(8)上向模塊單元(12) 兩端延伸至該模塊單元(12)突出部(14)旁的襯底(6)上，再延伸至下 一個模塊單元(12)的突出部(14)與突出部(14)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽電池模塊，其特征在于所述第四 切線槽(11)等距離平行設(shè)置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種薄膜太陽電池模塊，該模塊被切線槽分割成若干模塊單元，在每個模塊單元的向光導(dǎo)電膜上設(shè)置引出電極，該引出電極兩端與下一個模塊電源的背光導(dǎo)電膜連接；其加工方法為在襯底上鍍好背光導(dǎo)電膜、發(fā)電層和向光導(dǎo)電膜之后，在向光導(dǎo)電膜上設(shè)置若干引出電極后；或者在襯底上依次設(shè)置引出電極、向光導(dǎo)電膜、發(fā)電層和背光導(dǎo)電膜后，再用劃線機(jī)切割模塊形成若干模塊單元，使得每個模塊單元擁有一個引出電極，每個單元的引出電極與下一個單元的背光導(dǎo)電膜連接，最后封裝成電池模塊。本實(shí)用新型減少了工藝時間，大大簡化了工藝步驟，減少了多次劃線和清洗會對電池造成的污染，同時其具有加工設(shè)備成本低、模塊發(fā)電量的損耗低、產(chǎn)品重量輕、電池的規(guī)格參數(shù)設(shè)計的自由度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01L31/05GK201270255SQ20082004169
公開日2009年7月8日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者劉穆清, 健 唐, 竇曉明, 濱 范 申請人:蘇州富能技術(shù)有限公司