硅基薄膜太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种硅基薄膜太阳能电池良品产率的提升，更趋向于技术细微之处的改进和细化，属于太阳能电池制造技术领域。
【背景技术】
[0002]商业化生产的薄膜太阳能电池基本分为硅基薄膜、碲化镉、铜铟镓砸三类。其中硅基薄膜太阳能电池最廉价相对性价比最合理。从应用角度娃基薄膜太阳能电池又分为弱光和强光两大类。照度万级LUX以上为强光型硅基薄膜太阳能电池，适合户外环境下使用。照度几千LUX以下为弱光型硅基薄膜太阳能电池，产品适合应用在光线较弱的环境。非晶硅太阳能电池伴随着液晶显示技术的发展广泛应用于消费类电子产品做电池芯片、传感器等。强光型硅基薄膜太阳能电池和碲化镉、铜铟镓砸薄膜太阳能电池一样能，用于光伏(PV)电站和光伏建筑一体化(BIPV)。中国发明专利ZL95104992.5是一种在弱光环境下使用的非晶硅太阳能电池，该发明解决了非晶硅薄膜太阳能电池制造中诸多技术难题和工艺问题，但仍存在一个提高良品率和外观质量等问题。目前，主导薄膜太阳能电池(以下简称电池板，电池或电池芯片)市场的硅基薄膜太阳能电池其性价比合理，市场潜力大，但仍面临着产品的良品率的再提升和外观质量问题，需要突破技术瓶颈、创新才能达到目的。如硅基薄膜太阳能电池仍存在一个漏电问题，有时出现电压跳变等现象，使电压不够稳定。究其原因和加工过程有关，前电极图形内的导电膜会产生毛刺和碎肩，致使相邻电池节之间导电膜的绝缘隔离间距减小。另外，膜脱落和电极附着力差与薄膜太阳能电池衬底(或称基片)附着力性能有关。如弱光型非晶太阳能电池，漏电流大，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。具统计，批量生产时，通常大约有5%的电池芯片的铜浆电极附着力达不到0.6公斤，膜会脱落，严重的会导致非晶硅太阳能电池完全失效。产品外观质量，主要集中在表面出现“麻点”。ITO透明导电膜上存在脏污漏电还与ITO导电膜的隔离线暴露在外沾染脏污或空气中潮湿污物，也都会导致漏电。另外，碳浆背电极与保护背漆层没有完全重合，导致碳浆背电极边沿暴露在外也会产生漏电。只有附着力达到0.6公斤及以上，铜浆电极才不易脱落。
【发明内容】
[0003]本实用新型通过以上对现有技术存在的主要问题的分析和研究，并通过工业试验，对亟待要解决的产品质量难题，提供了技术解决方案。
[0004]本实用新型的目的是:进一步细化完善硅基薄膜太阳能电池前电极电图形，克服由膜层脱落而导致电压不稳定；减小漏电流；消除产品外观表面出现的“麻点”提高产品良品率。
[0005]本实用新型的另一个目的是:解决弱光条件下非晶硅太阳能电池漏电流大的技术难题，改变硅基薄膜太阳能电池P层内部杂质缺陷密度，显著减小漏电流，改善电池性能。
[0006]本实用新型的又一个目的是:改善非晶硅太阳能电池的背电极结构，增强电池池背电极包括由背电极引出的铜浆电极附着力，降低生产成本。
[0007]为实现本实用新型的任务，提供技术解决支持方案是:一种硅基薄膜太阳能电池，包括依序层叠的基片，前电极，光电转化层和背电极，其技术特征在于所说的前电极是透明导电膜前电极图形阵列，透明导电膜前电极为ΙΤ0、Ζη0，、石墨烯透明导电膜中的一种，所说前电极图形阵列包覆在透明基片上，包括基片的边沿；所说的PIN光电转化层是硅基非晶硅层，前电极图形阵列还包括防漏电的隔离线或前电极边缘的绝缘线，还包括贯通PIN非晶硅层的各种小孔；所说的PIN光电转化层N层的背电极是复合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PIN光电转化层N层背电极，其上引出铜浆电极覆盖在背漆保护层开口处的背漆保护面和碳浆电极面上，以增强铜浆电极的附着力防止膜层脱落。在背漆保护层预留开口处制备一层铜浆电极层，且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。透明导电膜前电极图形阵列，包括单元电池相邻节之间有防漏电的隔离区的隔离线，该隔离线的线宽范围为0.3mm~0.6_。碳浆电极是有背漆保护层的PIN非晶硅N层背电极，所说N层背电极的碳浆电极层由背漆保护层完全覆盖。前电极图形阵列包括方形或圆形或环形，所说的基片是硬基片玻璃。前电极图形阵列为圆形或环形透明导电膜层，该透明导电膜层为单元电池的前电极。前电极导电图形为圆形透明导电膜层，在其相邻节透明导电膜前电极之间有隔离线，在圆形透明导电膜透前电极边沿有绝缘线，预防前电极透明膜因切割与背电极搭接短路。前电极图形阵列为圆形透明导电膜层，在该圆形透明导电膜层的电池中央有透明视窗。前电极图形阵列还包括小孔，该小孔是贯通PIN非晶硅层的各种通孔由激光打孔形成的刻划线，以连接相邻单节电池间正负电极串联通道。贯通PIN非晶硅层的激光刻划线靠近前电极防漏电的隔离线位置。
[0008]前电极图形阵列包括透明导电膜前电极相邻节连接之间的隔离线，其线宽为0.3mm~0.6mm。透明导电膜前电极为ΙΤΟ、ZnO、石墨稀透明导电膜中的一种。
[0009]本实用新型用ΙΤ0、Ζη0，、石墨烯透明导电膜其中的一种透明导电膜在基片上制备制备前电极图形阵列，透明导电膜，包括，所说透明包覆在透明基片上，包括基片的边沿；包括在导电玻璃基片或导电聚酰亚基片导电膜上形成前电极图形，其技术特征在于制备前电极图形方法包括激光刻划和丝网印刷；选择丝网印刷前电极图形，在相邻连接的图形之间均设有一定宽度的隔离线以防漏电；单元电池周边有增强附着力的ITO导电膜以防膜层脱落；采用清洗法消除前电极导电图形表面“麻点”可，包括水清洗，超声波清洗；ΡΙΝ的N层背电极层选碳浆电极，用铜浆电极作背电极引出，背漆保护层包覆碳浆电极层。
[0010]实施本实用新型积极效果是通过技术创新，突破了传统设计思路，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。
[0011]常规弱光型非晶硅太阳能电池工艺的ITO透明导电膜前电极的四周边沿被除掉，导致在无ITO膜的四周边沿的非晶硅膜容易脱落，进一步引发ITO透明导电膜前电极隔离线上的非晶硅脱落，本发明改变ITO透明导电膜前电极的结构，保留非晶硅太阳能电池四周边沿的ITO膜，不被去除，就能解决非晶硅膜层不脱落的问题。
[0012]弱光型非晶硅太阳能电池P层非晶硅往往是采用重掺杂制备的，通常硼与硅的掺杂比在1%甚至更高，这样将导致P层内部杂质缺陷密度很大，产生大量的载流子复合中心，显著增加电池内部的漏电流。
[0013]本实用新型采用合适的硅烷和三甲基硼烷的流量配比，在保证电池开路电压不变的情况下，使硼的掺杂比小于1%，大大减少了 P层内部杂质缺陷密度，显著减小了漏电流。
[0014]通常弱光型非晶硅太阳能电池的背电极是采用碳浆导电层，铜浆电极作引出电极，为了对碳浆背电极进行保护，在其上要制作一层背漆保护层，然后再在背漆保护层预留的开口上制作一层铜浆电极层。通常一般设计人员的思路是尽量增大铜浆电极与碳浆背电极层的接触面积，以便尽可能地减小接触电阻，而铜浆是比较昂贵的材料，其面积不可做得很大，因此设计的铜浆电极尽量与碳浆背电极接触面积大，而与背漆保护层的接触面积尽量小，以节省成本。但这样设计有约5%的电池片的铜浆电极附着力达不到0.6公斤，导致铜浆电极容易脱落。通过试验我们发现铜浆电极在背漆保护层上的附着力比铜浆电极在碳浆背电极上的附着力大，另一方面经过仔细分析我们认为，非晶硅薄膜是一种半绝缘材料，其电子迀移率低，通常不超过0.5cm2/v.S，因此非晶硅太阳能电池的内阻大，其串联电阻(包括体电阻，碳浆背电极横向电阻和透明导电膜前电极的横向电阻)也大，且远大于铜浆电极和碳浆背电极的接触电阻，因此即使减小铜浆电极和碳浆背电极的接触面积也不会对非晶硅太阳能电池的电性能产生影响，基于此分析，在保持铜浆电极面积不变的情况下，缩小保护背漆层上的开口面积，减小铜浆电极和碳浆背电极的接触面积，相应增大了铜浆电极和保护背漆层的接触面积，因铜浆电极与背漆保护层结合力良好，使铜浆电极的附着力显著增加，可使全部电池片的铜浆电极附着力达到0.6公斤以上，铜浆电极牢固不易脱落。
[0015]以上所说电压不稳定的原因有三个方面，一是由于电池片边均有ITO膜，在由大板电池板切割成电池片时，相邻节的ITO膜易产生毛刺或碎肩使相邻节ITO膜的隔离线间距减小，造成漏电的可能性大大增加；二是边沿的ITO膜的隔离线暴露在外，在电池片运输过程中，隔离线上沾染的脏污或空气中潮湿污物导致漏电；三是碳浆背电极与保护背漆层没有完全重合，导致碳浆背电极边沿暴露在外，也会因隔离线上沾染的脏污或空气中潮湿污物导致漏电。通常弱光型非晶硅太阳能电池的工作电流为几十微安，因此如果漏电流达到了