[发明专利]一种高效薄膜太阳能组件电池结构及其实现方法

权利要求书

1.一种高效薄膜太阳能组件电池结构，其特征在于包含衬底玻璃、前电极膜层、光电吸收层、背电极膜层、封装膜和背板，通过调整激光隔离沟道的划刻次数及划刻位置，各个光电单元串联构成两组或多组光电池部分，各个光电池部分再并联形成整体的薄膜组件结构，即各个光电单元先串联后并联形成整体的组件电池结构。

2.根据权利要求1所述之高效薄膜太阳能组件电池结构，其特征在于通过调整激光划刻的前电极膜层隔离沟道（5）、光电吸收层隔离沟道和电流引出通道（6）、背电极膜层隔离沟道（7）的划刻次数及划刻位置，实现薄膜组件的电池结构由各个光电单元之间的串联结构调整为各个光电单元串联构成两组或多组光电池部分，各组光电池部分之间通过激光划刻获得的公共正极和公共负极并联形成整体的薄膜组件结构。

3.根据权利要求1或2所述之高效薄膜太阳能组件电池结构，其特征在于用激光划刻每个光电单元形成隔离沟道过程中，通过调整三次激光划刻隔离沟道的位置至前电极膜层隔离沟道（11）、光电吸收层隔离沟道和电流引出通道（12）、背电极膜层隔离沟道（13），得到电池结构的公共正极，实现公共正极处正极汇流条（14）的引出，与电池结构左侧的负极端汇流条（9）之间形成第一组光电池部分；通过增加两条第二次激光划刻的隔离沟道至电流引出通道（15），得到电池结构的公共负极，实现公共负极处负极汇流条（16）的引出，与其左侧的公共正极处汇流条（14）之间形成第二组光电池部分；公共负极处负极汇流条（16）与电池结构右侧的正极端汇流条之间形成第三组光电池部分。

4.一种高效薄膜太阳能组件电池结构的实现方法，其特征在于采用集成方法串联若干个光电单元（10），形成多组可以独立工作的光电池部分，各组光电池部分之间通过调整激光隔离沟道的划刻次数及划刻位置获得公共正极和公共负极，实现各组光电池部分之间并联，构成太阳能组件电池结构。

5.根据权利要求4所述之高效薄膜太阳能组件电池结构的实现方法，其特征在于包含如下工艺步骤：①在衬底上沉积导电的前电极膜层；②第一次激光划刻：激光自下而上透过衬底玻璃刻除部分前电极膜层；③在前电极膜层上依次沉积P型非晶硅掺杂层、I本征非晶硅层和N型非晶硅掺杂层；④第二次激光划刻：激光自下而上透过衬底玻璃和前电极膜层刻除部分光电吸收膜层；⑤在光电吸收膜层表面沉积透明导电的背电极膜层；⑥第三次激光划刻：激光自下而上透过衬底玻璃和前电极膜层，穿透刻除单个光电单元的部分光电吸收膜层和背电极膜层；⑦铺设封装膜；⑧覆盖背板；⑨用封装膜将电极层、光电吸收层封装在衬底玻璃和背板之间。

6.根据权利要求5所述之高效薄膜太阳能组件电池结构的实现方法，其特征在于具体工艺步骤如下：

①在衬底玻璃（1）表面沉积透明导电的前电极膜层（2）；

②第一次激光划刻：利用激光划刻技术，自下而上透过衬底玻璃刻除透明导电的前电极膜层，得前电极分割块，各分割块之间形成相互绝缘的前电极膜层隔离沟道（5）；

③在制备了前电极的玻璃衬底上依次沉积薄膜光电转换层，包括硅基系列薄膜层、碲化镉系列薄膜层、铜铟镓锡系列薄膜层，构成薄膜电池的光电吸收层（3），以上光电吸收层同时沉积在前电极分割块之间的前电极膜层隔离沟道（5）内；

④第二次激光划刻：利用激光划刻技术，自下而上透过衬底玻璃（1）和前电极膜层（2）刻除穿透光电吸收膜层（3），得到光电单元分割块，各个光电单元分割块之间形成相互绝缘的光电吸收层隔离沟道和电流引出通道（6）；

⑤在光电吸收膜层（3）表面沉积制备导电的背电极膜层（4），背电极膜层同时沉积在光电单元分割块之间的光电吸收层隔离沟道和电流引出通道（6）内；

⑥第三次激光划刻：利用激光划刻技术，自下而上透过衬底玻璃（1）和前电极膜层（2）刻除穿透光电吸收膜层（3）和背电极膜层（4），形成背电极膜层隔离沟道（7），将各个光电单元（10）之间联系起来，电流从前电极膜层的正极端流至背电极膜层的负极端，形成串、并联的电池结构；激光透过衬底玻璃（1）穿透刻除前电极膜层（2）、光电吸收膜层（3）和背电极膜层（4）形成隔离沟道（8），该隔离沟道由第一次激光划刻和第三次激光划刻共同作用得到，起绝缘作用，只有隔离沟道（8）内侧的电池单元能够正常工作；

⑦铺设封装膜；

⑧覆盖背板；

⑨层压：依赖封装膜将电极层、光电吸收层封装在衬底玻璃和背板之间。

7.根据权利要求6所述之高效薄膜太阳能组件电池结构的实现方法，其特征在于更具体工艺步骤如下：①在衬底玻璃（1）表面沉积透明导电的前电极膜层（2）；②第一次激光划刻：利用波长355nm的紫外-可见Nd: YAG激光，自下而上透过衬底玻璃刻除透明导电的前电极膜层，得到前电极分割块，各分割块之间形成相互绝缘的前电极膜层隔离沟道（5），被划刻的透明导电膜的膜面向上放置，玻璃衬底在下放置；③在制备了前电极的玻璃衬底上依次沉积P型非晶硅掺杂层、I本征非晶硅层和N型非晶硅掺杂层，构成薄膜电池的光电吸收层（3），以上光电吸收层同时沉积在前电极分割块之间的前电极膜层隔离沟道（5）内；④第二次激光划刻：利用532nm的绿色Nd: YAG激光，自下而上透过衬底玻璃（1）和前电极膜层（2）刻除穿透光电吸收膜层（3），得到光电单元分割块，各个光电单元分割块之间形成相互绝缘的光电吸收层隔离沟道和电流引出通道（6）；⑤在光电吸收膜层（3）表面沉积制备透明导电的背电极膜层（4），背电极膜层同时沉积在光电单元分割块之间的光电吸收层隔离沟道和电流引出通道（6）内；⑥第三次激光划刻：利用532nm的绿色Nd: YAG激光，自下而上透过衬底玻璃（1）和前电极膜层（2）刻除穿透光电吸收膜层（3）和背电极膜层（4），形成与穿透深度相同的背电极膜层隔离沟道（7），将各个光电单元（10）之间联系起来，电流从前电极膜层的正极端流至背电极膜层的负极端，使多个光电单元（10）串联构成多组可独立工作的光电池部分，各组光电池部分之间再并联得到太阳能组件的电池结构；激光透过衬底玻璃（1）穿透刻除前电极膜层（2）、光电吸收膜层（3）和背电极膜层（4）形成隔离沟道（8），该隔离沟道由第一次激光划刻和第三次激光划刻共同作用得到，起绝缘作用，只有隔离沟道（8）内侧的电池单元能够正常工作；⑦铺设封装膜；⑧覆盖背板；⑨层压：依赖封装膜将电极层、光电吸收层封装在衬底玻璃和背板之间。