[发明专利]一种薄膜电池清边绝缘方法及系统

说明书

本发明提供一种薄膜电池清边绝缘方法，在薄膜电池片制备好电极之后、利用第一激光进行清边绝缘之前，增加划线步骤；划线步骤具体为：在需要清边绝缘区域与电池有效区域的交界处，进行划线，形成待清边绝缘区域与电池有效区域的隔离带，隔离带的深度与清边绝缘的深度一致；清边绝缘具体为：利用第一激光在待清边绝缘区域进行扫描，使得第一激光的光斑的热影响区域与隔离带的全部或部分重叠而不超过隔离带。本发明通过在传统激光清边绝缘步骤之前，进行划线形成隔离带的方式，减少或解决了激光清边造成的表面严重凸起和表面电极剥离问题，提高电池的转换效率和稳定性，并优化其外观。

技术领域

本发明属于钙钛矿电池加工领域，尤其涉及一种薄膜电池清边绝缘方法及系统。

背景技术

钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Lev Perovski的名字命名的，是一种具有与矿物钙钛氧化物(最早发现的钙钛矿晶体CaTiO₃)相同的晶体结构的材料。钙钛矿型太阳能电池，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。晶硅太阳能电池的理论转化效率极限是29.4％。目前，已有报道的晶硅太阳能电池实验室转化效率最高已达26.6％。随着晶硅太阳能电池的转化效率越来越接近极限，钙钛矿太阳能崭露头角。自2017年钙钛矿太阳能电池技术被列为诺贝尔化学奖的热门提名后，市场逐渐关注到其商业价值。最近两年，钙钛矿太阳能电池技术发展进程加快，已有企业实现小规模量产。在转化效率不断刷新纪录的背景下，钙钛矿太阳能电池已经成为全球公认最具前景的新一代光伏材料。然而钙钛矿电池的商业化需面对其大面积制备仍然可以保持较高电池转换效率、较高稳定性的难题。解决这一难题就需要对钙钛矿电池大面积制备工艺不断的改善和优化。

钙钛矿电池结构大致可以分为正置(n-i-p)结构和倒置(p-i-n)结构两大类，电池结构简单。以反型平面钙钛矿电池为例，自下往上依次为：玻璃、透明电极(TCO或TCO)、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、金属电极。钙钛矿太阳能电池光电转化效率高、制作工艺简单，生产成本和材料成本低。核心光电转换材料具有廉价、可溶液制备的特点，便于采用不需要真空条件的卷对卷技术制备，比传统的硅电池更易生产。

钙钛矿电池的大面积制备同样需要如碲化镉、铜铟镓硒、非晶硅薄膜电池组件所需要的激光划线工艺来实现钙钛矿电池间的串并联连接和清边绝缘。目前的钙钛矿电池的清边绝缘技术是使用红外激光直接进行边缘清边绝缘，如图1至图3所示，但由于激光光斑2的周围会有激光热影响区域3，在激光扫描区域4的旁边，会因热影响造成电池边缘表面严重凸起和表面电极剥离，形成激光热影响导致的凸起1-1和由边缘膜层带起的凸起1-2，影响电池片1的外观、电性能、稳定性。凸起和剥离的电极，会影响电极的导电性，并且减小了电池的有效面积，因此会严重降低电池的转换效率。另外凸起和剥离的电极也是一个不稳定的因素，在后续工艺制程中，如果凸起的电极脱落，落在电池的其他位置，会导致漏电，严重的情况甚至会将整个电池破坏。

发明内容

本发明主要目的是，提供一种薄膜电池清边绝缘方法及系统，减少激光清边造成的表面严重凸起和表面电极剥离问题。

本发明所采用的技术方案是：一种薄膜电池清边绝缘方法，本方法在薄膜电池片制备好电极之后、利用第一激光进行清边绝缘之前，增加划线步骤；

所述的划线步骤具体为：在需要清边绝缘区域与电池有效区域的交界处，进行划线，形成待清边绝缘区域与电池有效区域的隔离带，隔离带的深度与清边绝缘的深度一致；

所述的清边绝缘具体为：利用第一激光在待清边绝缘区域进行扫描，当第一激光的光斑靠近隔离带扫描时，满足第一激光的光斑至少与所述隔离带边缘相切、或者部分位于隔离带内，使得第一激光的光斑的热影响区域与隔离带的全部或部分重叠而不超过隔离带。

按上述方法，所述的划线步骤采用金属针完成。

按上述方法，所述的划线步骤采用第二激光完成，第二激光的光斑尺寸为10-100μm。