[发明专利]一种硅基薄膜太阳电池及其子电池的隔离线刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳电池及用于其子电池隔离线刻蚀方法，具体地，涉及一种硅基薄膜太阳电池及其子电池的隔离线刻蚀方法。

背景技术

近年来，随着全球不可再生能源的急剧减少，作为清洁可再生能源的太阳电池备受关注。在降低成本方面，硅基薄膜太阳电池极具优势：其有源层材料可沉积在玻璃、聚酰亚胺、不锈钢片等廉价衬底上，且有源层厚度仅为数百纳米，显著地减少了生产成本。柔性非晶硅薄膜太阳电池的柔性衬底带来的可卷曲、质量轻、便于携带等优点使得其可以广泛应用于光伏建筑一体化（BIPV）、平流层飞艇及无人机、单兵电源等方面，应用前景广阔。

由于单片电池的开路电压较低，通常需要将较大面积的薄膜太阳电池分隔成若干相互独立的子电池进行串联以增大开路电压。通常采用机械刻划、激光刻划加工此步工艺。但在实际生产过程中，分别使用这两种方法进行加工的效果均不理想。这是由于薄膜太阳电池的有源层极薄（数百纳米），机械刻划线的刻线边缘会有正电极和/或背面电极的涂抹（smearing），导致正面电极和背面电极直接连接，造成电池短路，这会大大降低太阳电池的性能。激光刻划则引起非晶态有源层材料晶化，晶化后的有源层材料导电性能良好，也会造成正面电极和背面电极的连接，引发电池短路。

发明内容

本发明的目的是提供一种高可靠性硅基薄膜太阳电池，以及用于该高可靠性硅基薄膜太阳电池子电池的隔离线刻蚀方法，将较大面积的硅基薄膜太阳电池分隔成若干子电池，并避免子电池在隔离线边缘处短路，且工艺方案可靠经济。 

为了达到上述目的，本发明提供了一种硅基薄膜太阳电池，其中，该硅基薄膜太阳电池包含绝缘衬底，以及由所述绝缘衬底向上依次设置的背面电极、有源层和正面电极；所述的硅基薄膜太阳电池上设有若干隔离线；所述的隔离线将硅基薄膜太阳电池划分为若干子电池；每条隔离线使其两侧的子电池的背面电极之间电绝缘，该两个子电池的正面电极之间也电绝缘，每个子电池各自的背面电极和正面电极之间电绝缘；所述的隔离线为台阶状结构，其截面呈倒置的“凸”字形，隔离线的台阶状结构中位于水平台阶面之上的第一层的宽度大于水平台阶面之下的第二层的宽度。

上述的硅基薄膜太阳电池，其中，所述的隔离线的底部为绝缘衬底，即隔离线的深度达到绝缘衬底处。

上述的硅基薄膜太阳电池，其中，所述的隔离线，其台阶状结构中间的水平台阶面位于背面电极和正面电极之间的有源层处。

上述的硅基薄膜太阳电池，其中，所述的隔离线，其台阶状结构中的位于水平台阶面之上的第一层通过激光刻线完成，水平台阶面之下的第二层通过机械刻线完成。

上述的硅基薄膜太阳电池，其中，所述的隔离线，其中因激光刻线造成的水平台阶面之下的晶化区域不接触背面电极。

本发明还提供了一种上述的硅基薄膜太阳电池的子电池的隔离线刻蚀方法，其中，所述的方法包含：步骤1，制备包含绝缘衬底，以及由所述绝缘衬底向上依次设置的背面电极、有源层和正面电极的硅基薄膜太阳电池；步骤2，激光刻划正面电极，形成隔离线第一层，使正面电极从隔离线两侧分开成两部分；隔离线第一层深度能够到达有源层，测试隔离线第一层最低处的有源层因激光刻划造成的晶化区域的深度，保证晶化区域未接触到背面电极；步骤3，在激光刻划形成的隔离线第一层的内侧，机械刻划去除晶化层及其下方的未晶化的有源层和背面电极，形成隔离线第二层，隔离线第二层的底部到达绝缘衬底处；机械刻划最宽处的宽度小于激光刻划最窄处的宽度；步骤4，去除隔离线内的残留物；优选地使用吸气装置或氮气枪将隔离线内的残留物去除；步骤5，使用绝缘物质填充隔离线，优选地使用直径为0.4mm~0.6mm的注射器将绝缘物质（如道康宁1-2577）填充到隔离线中，并放置于氮气柜内约24h使绝缘物质固化；步骤6，对子电池进行开路电压的测量，以调整刻蚀参数，子电池的开路电压能够达到不小于刻线前硅基薄膜太阳电池的80%。子电池开路电压的测量在具有稳定光谱的太阳模拟器下进行，选用AM0光谱与AM1.5光谱均可进行测试。当各子电池平均开路电压小于同批次未刻线太阳电池平均开路电压的80%时，适当减小刻蚀激光功率参数，使子电池开路电压不小于刻线前的80%。

上述的硅基薄膜太阳电池的子电池的隔离线刻蚀方法，其中，所述的步骤2采用共焦拉曼光谱仪测试隔离线第一层最低处的有源层因激光刻划造成的晶化区域的深度。

上述的硅基薄膜太阳电池的子电池的隔离线刻蚀方法，其中，所述的步骤3中，机械刻线形成的隔离线第二层的侧壁边缘与激光刻线形成的隔离线第一层的内侧边缘不接触。