[发明专利]圆形硅薄膜太阳能电池

说明书

所属领域

本发明公开了一种圆形硅薄膜太阳能电池，广泛应用于各种太阳能电子仪表等产品，属于硅薄膜太阳能电池技术领域。

背景技术

目前，硅薄膜电池主要采用非晶硅材料，根据不同使用需求，可以将太阳能电池做成各种形状，如中国专利200610061259.2“异形硅薄膜太阳能电池”公开了外形和电池有效工作面的图形复杂多样的异形太阳能电池，还可以在电池面内通过打孔或激光刻划作成各种形状的透明视窗。但是专利200610061259.2是采用传统激光器作为激光标刻机的光源，导致前电极层、硅薄膜层、背电极层三层的激光刻划线线径太大，每层激光刻划线线径都达到0.1～0.4mm，根据内联式硅薄膜太阳能电池的结构，前电极层、硅薄膜层和背电极层三层叠加串接后，可推算出电池内部电池单元之间的无效区域宽度是：三条激光刻划线线径之和0.3～1.2mm加上三条激光线之间的间距和0.2～0.6mm，即无效区域宽度达到了0.5～1.8mm，这样一来，在一定程度上减少了电池的有效发电面积，从而减少了电池的发电功率，即降低了太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术存在的缺陷，并对上述技术作进一步的改进，采用新的激光技术，加工硅薄膜太阳能电池(以下简称太阳能电池或电池)，尽可能缩小太阳能电池内部电池单元之间的无效面积，扩大电池的有效工作面积，从而提高电池的光电转换效率。

为了实现以上任务，本发明的技术解决方案是：公开一种圆形硅薄膜太阳能电池，由串联连接的电池单元构成，以透明基板为衬底，包括依序层叠的前电极层、硅薄膜层、背电极层和背漆层，其特征在于由激光刻划形成的电池单元的工作面，外包罗线呈圆弧形，电池内部的工作面是由有效面积相等的n个电池单元串联构成，n≥2，电池的正负电极之间至少有两条隔离线和一条连接正负电极的激光刻划线或点划线，其宽度为0.03～0.10mm。

以上所说的电池的正电极是指前电极层，因为硅薄膜层包括P层、I层、N层，直接与前电极接触的是P型硅，即前电极层为电池的正极；直接与背电极接触的是N型硅，即背电极层为电池的负极。

上述电池内部的工作面是由多个有效面积相等的扇形电池单元串联构成。

隔离线包括前电极层的隔离线，其宽度为0.03～0.07mm，前电极层的隔离线呈放射形，激光标刻形成的前电极图形是面积相等且相互绝缘的扇形面，相邻的前电极图形的绝缘电阻大于20MΩ。

所说的连接正负电极的激光刻划线或点划线是硅薄膜层的刻划线或点划线，即在该点划线的小孔内或刻划线的线槽内填充背电极金属材料，使电池单元的前电极与相邻电池单元的背电极，一次到位，实现各电池单元之间的串联连接。该硅薄膜层的刻划线或点划线的宽度为0.03～0.07mm，呈放射形排列，硅薄膜层的激光刻划线或点划线和前电极层的隔离线边沿之间的距离为0～0.10mm。

隔离线包括背电极层的隔离线，宽度为0.03～0.07mm，该隔离线呈放射形，背电极层的隔离线和硅薄膜层的刻划线边沿之间的距离为0～0.10mm。

前电极层是透明的ITO或SnO₂导电膜，所说的硅薄膜层是非晶硅薄膜层，所说的背电极层是铝、镍或铝镍合金膜。

圆形硅薄膜太阳能电池的制造方法是：在透明基板上顺序层叠前电极层、硅薄膜层、背电极层和背漆层，各电池单元串联连接，其特征在于由激光刻划形成的电池单元的工作面，外包罗线呈圆弧形，电池内部的工作面是由有效面积相等的n个电池单元串联构成，n≥2，采用激光标刻机在电池的正负电极之间刻蚀出至少两条隔离线和一条连接正负电极的激光刻划线或点划线，其宽度为0.03～0.10mm。

前电极层的制作：采用端面泵浦振镜红外光激光标刻机刻划出前电极层的隔离线，在透明基板上层叠透明的ITO或SnO₂导电膜前电极层，该膜层采用激光标刻机刻划，形成宽度为0.03～0.07mm的前电极层的隔离线，该隔离线将前电极层刻蚀成面积相等且相互绝缘的独立小块，前电极图形的外围呈弧线形，相邻的前电极图形的绝缘电阻大于20MΩ，激光波长是1064nm，激光功率为10～29瓦，激光声光频率为40～70KHz。