一种非晶硅薄膜太阳能电池及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明公开一种硅基薄膜太阳能电池的制备技术，属太阳能电池技术领域，确切的说是一种非晶硅太阳能电池技术。
【背景技术】
[0002]目前，非晶硅薄膜太阳能电池的弱光特性相比同类硅基太阳能电池中突出，所以在实际生活中得到了普遍的应用，特别弱光环境条件下。弱光通常是指光照度在几百至几千LUX的范围。如中国专利ZL95104992.5发明一种在弱光环境下使用的非晶硅太阳能电池，该发明解决了诸多非晶硅太阳能电池制造中的工艺难题，并简化了工艺，提高了产品良品率，取得了突破性的显著效果。但在非晶硅太阳能电池的实际制造中还存在一些需要进一步改进和优化的地方，具体存在有以下技术问题:一、电池外观表面的麻点，由于ITO透明导电膜上存在脏污没有清洗去除干净所造成，将会影响太阳能电池或单元电池外观质量，单元电池(由多个单节电池芯片串并联组成)；非晶硅太阳能电池芯片被广泛应用在微功耗小型消费类电子产品上，其对外观质量要求较高，芯片表面不允许有麻点。二、非晶硅膜脱落，是因非晶硅薄膜在玻璃上附着性能差，造成脱模，会导致非晶硅太阳能电池完全失效。三、漏电流大，是指在无光照射情况下，正向施加1.7V直流电压，漏电流远大于0.3微安。四、铜浆电极易脱落，是因铜浆电极附着力差，只有附着力达到0.6公斤及以上，铜浆电极才不易脱落，在批量生产时通常大约有5%的单元电池的铜浆电极附着力达不到0.6公斤，容易脱落。五、电压不稳定，电池电压在不同时间点测试都会发生变化。
【发明内容】
[0003]通过以上对现有产品存在的技术问题进行的深入研究分析和试验，在此基础上，本发明的任务是亟待技术难题，使技术创新更加细化。至此，目的如下:
本发明目的之一，消除非晶硅太阳能电池的前电极导电膜上的麻点，用湿法腐蚀ITO透明导电膜后，采用最新配方，清洗溶液清洗掉ITO透明导电膜表面的脏污，达到消除麻点的目的。
[0004]本发明目的之二，量化太阳能电池前电极图形结构，保留非晶硅PIN四周边沿的导电膜，能够解决非晶硅膜脱落的问题。若前电极图形在四周边沿无透明导电膜PIN膜层容易脱落，并会进一步前电极隔离线上的非晶硅脱落。
[0005]本发明的目的之三，亟待解决非晶硅太阳能电池漏电流大的技术难题，采用硅烷和三甲基硼烷适当的流量配比，在保证电池开路电压不变情况下，对非晶硅太阳能电池的P层进行硼与硅掺杂的比值小于1%，就能改变P层内部杂质缺陷密度，漏电流显著减少，电压变得稳定。
[0006]本发明的目的之四，亟待降低引出电极的铜浆电极的脱膜率，量化背电极引出端的铜浆电极面积，缩小保护背漆层预留开口面积，减小铜浆电极和碳浆背电极的接触面积，相对增大铜浆电极和保护背漆层的接触面。试验发现铜浆电极在背漆保护层上的附着力比它在碳浆电极上的附着力大，确保铜浆电极附着力达到0.6公斤以上，良品率提高。
[0007]本发明目的之五:分析电压不稳定的原因是由以下漏电情况所造成，如:单元电池周边的导电膜的露出，二隔离线暴露在外，三碳浆电极与保护背漆层没有完全重合，碳浆电极边沿暴露在外等原因导致漏电。归根结底，透明导电膜前电极图形及隔离线的量化宽度是关键。例如ITO透明导电膜的隔离线宽度在0.3mm~0.6_。
[0008]为实现本发明任务，提出的具体技术解决方案是:一种非晶硅薄膜太阳能电池，包括基片、前电极图形、PIN光电转化层、背电极,其技术特征在于PIN光电转化层的前电极至少包括ITO、ZnO,、石墨烯透明导电膜中的一种；PIN光电转化层完全覆盖在前电极图形ITO透明导电膜层上，前电极图形包括PIN非晶硅P层的前电极，单元电池相邻节之间有隔离线；PIN非晶硅N层的背电极是金属背电极或碳浆电极中的一种；所说的碳浆电极是有背漆保护层的N层背电极；引出电极铜浆电极覆盖在背漆保护层开口处背漆面和碳浆电极面上，其铜浆电极的附着力达到0.6公斤以上。
[0009]制备方法包括:对PIN非晶硅电的P层掺杂，采用流量配比法控制硅烷和三甲基硼烷流量配比，使硼的掺杂比小于1%，以减少P层内部杂质缺陷密度，减少漏电流；消除PIN非晶硅电池表面麻点，包括采用丝网印刷制备透明导电膜前电极图形；采用
清洗工艺，包括水清洗，超声波清洗，湿法腐蚀ITO膜后，配制清洗溶液和清洗工序，清洗ITO透明导电膜表面的脏污；
防止铜浆电极膜层脱落，在背漆保护层预留开口处制作一层铜浆电极层，在其保持铜浆电极面积为一定值，加大铜浆电极与背漆保护层开口处周边接触面，相对铜浆电极与碳浆电极的接触面积减小铜浆电极附着力显著增加；
防漏电的方法:使前电极图形ITO膜前电极的隔离线宽为0.3mm~0.6mm。
[0010]实施本发明的显著效果是:通过技术创新，极大地提高了非晶硅太阳能电池良品率和外观质量，消除了前电极麻点，漏电流明显著减少，电压稳定，生产成本降低。
【附图说明】
[0011]本发明的工作原理结合附图作进一步说明。
[0012]图1是本发明非晶硅太阳能电池结构的剖面示意图。
[0013]其中用ITO透明导电膜作前电极1，PIN非晶硅层2，碳浆电极3，背漆保护层4，铜浆电极5，5-1作为负电极引出，5-2作为正电极引出，基片6是玻璃基片。其中3-2是将ITO透明导电膜前电极引到上面来作为正电极的碳浆背电极，因此这一节的PIN非晶硅层
2-2不起光电转换作用。4是背漆保护层，5是铜浆电极，6是玻璃基片。
[0014]图2是现有技术ITO透明导电膜的前电极剖面示意图。
[0015]其中玻璃基片6，ITO透明导电膜前电极1’，ITO透明导电膜前电极的隔离线I’ -1。从图中可以看到玻璃基片四周没有ITO透明导电膜，这种设计后续会出现玻璃基片周边沿区域非晶硅严重脱膜，进而引起ITO透明导电膜前电极隔离线上的非晶硅膜脱落，导致太阳能电池失效。
[0016]图3是本发明图1中ITO透明导电膜前电极图形I示意图。
[0017]其中6为玻璃基片，ITO透明导电膜前电极1，ITO透明导电膜前电极I的隔离线1-1，从图中可以看到玻璃基片6四周边沿的ITO透明导电膜被保留，可有效防止后续非晶硅膜的脱落。可以看到本发明ITO透明导电膜前电极I的隔离线1-1宽度(0.4~0.6mm)比现有技术的隔离线(0.3mm以下)1’-1宽，以减小因切割产生图2导电膜碎屑和毛刺或污物导致漏电的可能性。
[0018]图4是本发明图1中背电极的碳浆电极3的剖面示意图。
[0019]其中ITO透明导电膜前电极1，ITO透明导电膜前电极I的隔离线1-1，PIN非晶硅层2，碳浆背电极3，其中将ITO透明导电膜前电极3-2引到一节PIN非晶硅层不起光电转换作用，碳浆背电极面上做正电极，
图5是本发明非晶硅太阳能电池制作完背漆保护层剖面示意图。其中玻璃基片6，背漆保护层4，4-1，4-2皆为背漆开口。通过背漆开口 4-1铜浆电极引出负电极，通过背漆开口4-2铜浆电极引出正电极。
[0020]图6是现有技术背漆保护层和碳浆背电极叠合的剖面示意图。
[0021]其中玻璃基片6，碳浆背电极，背漆保护层4，铜浆电极5，背漆保护层4和碳浆电极3’四周尺寸一样大，由于丝网印刷存在偏移公差，生