[发明专利]一种低压大电流硅基薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内部并联低电压输出的硅基薄膜太阳能电池及制备方法，属于太阳能光电转换技术领域。

背景技术

硅基薄膜太阳能电池是光伏行业里被认为是极具潜力的光伏电池器件。硅基薄膜材料作为一种光电功能转换材料的研究历史可以一直追溯到20世纪60年代末，英国标准通讯实验室用辉光放电法制得了氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜，发现了非晶硅薄膜的掺杂效应。1975年Dundee大学的W. E. Spear等成功实现了对非晶硅薄膜的改进和替位式掺杂，发现了氢的饱和悬挂键的作用以及非晶硅薄膜优越的光敏性能。1976年，美国RCA的D. E. Carlson等研制出了p-i-n结构非晶硅薄膜器件，光电能量转换效率达到2.4%，由此掀起了对非晶硅薄膜太阳能电池的研究热潮。1980年，Carlson等人将非晶硅电池器件的转换效率提升至8%，标志着达到了可用于生产的技术水平，成为最早实现产业化的薄膜电池。

随着近三十年来的研究发展，非晶硅薄膜太阳能电池产业化能量转换效率已经达到10%以上，目前全世界有数十所大学、国家实验室和公司从事硅基薄膜太阳能电池的研究，其产业化技术正日趋成熟。

硅基薄膜太阳能电池与传统晶硅电池相比有成本低、弱光性能好、柔韧性强、生产能耗少、污染少等优点。然而，在光伏市场上，目前多晶硅以及单晶硅太阳能电池组件仍是主流。因此，在并网和离网市场，配合太阳能电池组件工作的逆变器、蓄电池等光伏系统设备的规格大都是基于块状晶硅太阳能电池或组件系列。晶硅电池的开路电压在70V以下，而硅基薄膜电池或组件在100V以上(非晶/微晶叠层组件的开路电压甚至是在130V以上)。将针对晶硅组件低电压特性设计的逆变器等系统应用于较高电压的硅基薄膜电池组件上，势必会增加系统成本。因而，发展低电压硅基薄膜电池组件是目前薄膜光伏电池市场上的一个趋势。

硅基薄膜电池开路电压较高是非晶硅薄膜材料本身以及电池组件的生产方式所决定。一方面，非晶硅材料比晶硅材料具有较低的自由载流子密度和电导率，短路电流密度也低于晶硅电池组件。所以对于相同的输出功率，非晶硅薄膜电池需要更高的开路电压来弥补较低的短路电流。另一方面在生产过程中，非晶硅薄膜太阳能电池由激光刻划，将整块电池芯板（通常称没封装的电池为芯板或芯片）分割成具有数十或上百个具有一定宽度的单元电池节，其串联后组成一个硅基薄膜电池（通常封装后为电池组件）。这样，整个电池组件的输出开路电压是各个单元电池节开路电压之和。

申请号为95104992.5的中国发明专利公开了一种内联式集成型非晶硅太阳能电池，通过激光刻划将不同单元电池节内部串联起来。

为了能够降低硅基薄膜太阳能电池的输出电压，将电池板分成数个区域，汇流并联输出。申请号为201010502031.9的中国发明专利“一种高功率低电压硅基薄膜太阳能电池及其制造方法”公开了一种将电池分区域，汇流并联连接的低电压硅基薄膜太阳能电池。虽实现了低电压，但在背电极上通过焊接导电带，将其共用阳极(阴极)并联，使背电极导电带排布变得较复杂和厚度增加（导电带与下面绝缘带加起来总厚度一般在0.3mm以上），会增加电池后序层压工艺封装难度。若导电带排布相互交叉，形成回路死区，则在后序层压工艺中容易形成气泡残余，影响产品耐候性能，无法通过湿漏等电性能测试，造成不良品、次品。试验证明并联区域越多，导电带排布越复杂，三个以上的区域进行并联，背电极上的导电带排布基本上不可避免地会出现回路死区。采用基于导电带连接的外部并联结构，增加了封装工艺的难度和相应生产成本。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足，将电池芯板分区域，将不同区域内的单元电池并联，以获得硅基薄膜太阳能电池大功率低电压输出特性。

本发明的另一目的，避免因并联出现的回路死区、回路交叉等，避免和减少导电带引发的后续工艺中气泡残余，以增加硅基薄膜太阳能电池组件的耐候性。