[发明专利]用于制造部分透明的太阳能电池板的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造部分透明的薄膜太阳能电池板的新方法。

背景技术

需要将太阳能电池板集成到建筑物结构中。这样做的一个想法与用太阳能电池板替代窗户有关。如果传统的建筑物窗户被基于玻璃的太阳能电池板所替代，或将柔性太阳能电池板施加到现有的建筑物窗玻璃中，那么它们必须具有一定程度的透明度，且它们允许获得连续的视野。一般认为，需要5-20％的透明度。目前这可以通过若干途径来实现。

在一种情况中，使用不透明的方形晶体硅或多晶硅太阳能电池，它们在一个或两个方向上相互分离，以允许光穿过间隙。因为电池的尺寸一般为100-150mm，且电池之间需要建立电连接，因此这种方法形成了复杂的窗户结构从而不能够获得连续的视野。

在另一种情况中，使用激光切割穿过硅太阳能电池的孔，以形成一定的透明度。例如，德国Konstanz的Sunways AG在125×125mm的太阳能电池中切割出64个约5×5mm的方形孔，从而得到约10％的光透明度。这种穿孔的方法较慢且成本高，另外还不能够形成连续的视野。

在另一种情况下，类似于在多个电池之间形成串联互连的方法，通过激光划线穿过不透明层，从而使大型不透明的薄膜太阳能电池板被制成为部分地光学透过。为获得所需的通常在5至20％范围内的光学透明度，在垂直于电池互连划线的方向上沿电池板形成多个平行的激光划线。为了在经济可行的时间内(即能够与制造互连划线所花费的时间相比)执行这种工艺，并能够形成所需的光学透过，需要使划线比互连划线宽许多。这种较宽的划线容易被看见，不能够形成连续的视野。美国专利6858461描述了一种方法，其中划线线条的方向垂直于互连划线。该线条还被制成为具有分等级的间距，从而在一个维度上形成变化的光学透明度。

上述方法中没有一个能够容易地制造具有连续视野的部分透光的太阳能电池板。为了连续的视野，需要使光学透过结构不可见，从而使整个电池板呈现为部分透明。达到上述目的的一种方法是以小区域阵列的形式移除不透明覆层，该小区域要小到在距离电池板的一个适当距离处肉眼不可见。美国专利4795500描述了在太阳能电池板中使用穿过太阳能电池板的不透明层的圆形、三角形、正方形、六边形和多边形孔洞的规则阵列。在该发明中，在包括施加抗蚀剂层(该层被曝光并显影以形成接触掩模)的光刻步骤后，通过选择性化学刻蚀不透明层而形成孔洞。这类方法较慢且成本高，并且由于需要掩模来限定孔洞图案，因此难以改变孔洞的形状、间距和均匀性。

因此可以看到，为了生产部分透明的可被容易地以窗口、遮阳篷、采光屋顶的形式集成到建筑物上的太阳能电池板，且使太阳能电池板在外观上充分满足美学要求并能够呈现2D图像，需要一种新的高速、低成本的方法。这种方法披露于此。

US2007/0007627A1讨论了使用墨水喷射头向薄膜晶体硅太阳能电池板施加刻蚀液体微滴，用以形成到硅层相反侧的n⁺和p⁺区域的接触。每一刻蚀液体微滴在施加到电池板有源硅层顶部上的有机抗蚀剂层中形成一个小孔。接下来，这些小孔在下一刻蚀步骤中被用作掩模以形成部分地穿过硅层而延伸到较低的掺杂区的路径。然后向这些路径施加金属层以形成与较低的掺杂区的电接触。

应该理解的是，此处所指的喷墨印刷头是指具有一个或多个喷嘴的印刷头，液体微滴在预定的时间从所述喷嘴喷出，例如在计算机程序的控制下。在喷墨印刷机中所使用的印刷头适用于此。这种印刷头是公知的，因此不再描述。

本发明的目的是克服现有技术的限制并提供一种部分透明的太阳能电池板，且该太阳能电池板具有更大的机会提供美学设计，另外还提供一种形成这种电池板的新方法和设备。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种形成部分透明的薄膜太阳能电池板的方法，所述电池板包括多个层，其中的一层或多层不透明或半透明，通过在所述电池板的不透明或半透明层中的一层或多层中提供未连接的孔洞阵列来提供穿过所述电池板的透明或半透明通道阵列，由喷墨印刷头向所述电池板的至少第一层上释放第一刻蚀剂液体微滴，由此所述第一刻蚀剂液体刻蚀出穿过所述第一层的孔洞，从而形成该孔洞阵列，控制印刷头相对于电池板的移动和/或微滴的体积，从而改变孔洞的间隔和/或尺寸，由此可选择性地控制所述电池板的透光系数，从而使该透光系数可在一维或二维上变化。