薄膜太阳能电池刻划装置及刻划方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种薄膜太阳能电池的刻划装置及刻划方法。

背景技术：

为了控制和提高输出电压值的大小，太阳能电池通常做成模组，即将多个电池串联起来。通过划线法来实现不同功能层上子电池之间的分割。

薄膜太阳能电池的种类有多种，以铜铟镓硒(cigs)薄膜太阳能电池为例，cigs薄膜太阳能电池自下而上一般包括衬底、背电极层、吸光层和顶电极层，cigs薄膜太阳能电池在制作过程中需要引入三次划线。首先，在衬底上镀完背电极层后利用激光或机械的方式在背电极层表面进行第一次划线，将其均匀分割成一个个细长的小区，将第一次划线记为pl；之后，继续镀完吸光层后，利用激光或机械的方式在pl右侧附近并且平行于pl进行第二划线，划穿吸光层，将第二次划线记为p2；最后，镀上顶电极层，把每个相邻小区的顶电极层和背电极层连接起来，利用激光或机械的方式在p2右侧附近并且平行于p2进行第三次划线，划穿顶电极层，并切断每个相邻小区的顶电极层和背电极层的连接，将第三次划线记为p3。通过pl、p2和p3三道划线工艺，将cigs薄膜太阳能电池分割成多个相邻的子电池，并串联在一起形成了太阳能电池模组。

在上述三次划线过程中，为了满足太阳能电池的性能需求，每一次划线，一般都要划上百条甚至上千条线，现有技术中通常是从薄膜太阳能电池的一端划至另一端，划线效率较低，且刻划精度也会比较低。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的薄膜太阳能电池刻划方式划线效率较低缺陷，从而提供一种能够提高划线效率的薄膜太阳能电池的刻划装置及刻划方法。

本发明一方面提供一种薄膜太阳能电池的刻划装置，用于对薄膜太阳能电池依次进行至少三次刻划，包括至少一个刻划机构，所述刻划机构包括至少两个沿待刻划层的长度方向依次排列的刻划组，每个所述刻划组包括至少一个刻划单元；

待刻划层具有沿刻划组的移动方向依次编排序号的多条预划线，每个所述刻划单元追踪一条所述预划线进行刻划；

至少两个所述刻划组中，其中一个所述刻划组的首端刻划单元对应待刻划层的首条预划线，其他所述刻划组的首端刻划单元对应待刻划层的首条预划线和末条预划线之间的一条预划线；且后一刻划组的首端刻划单元对应的预划线序号，大于前一刻划组的末端刻划单元对应的预划线序号。

每个所述刻划组包括多个所述刻划单元。

所述刻划机构包括两个所述刻划组。

所述薄膜太阳能电池的刻划装置包括两个所述刻划机构，分别为激光刻划机构和机械刻划机构，所述激光刻划机构中的刻划单元为激光束，所述机械刻划机构中的刻划单元为刻针。

本发明另一方面还提供一种薄膜太阳能电池的刻划方法，应用上述的薄膜太阳能电池的刻划装置对薄膜太阳能电池进行划线，包括如下步骤：

对设于衬底上的背电极层进行第一次刻划；

在完成第一次刻划后的背电极层上设置吸光层，并追踪对应的预划线对吸光层进行第二次刻划；

在完成第二次刻划后的吸光层上设置顶电极层，并追踪对应的预划线对顶电极层和吸光层进行第三次刻划。

对吸光层进行第二次刻划时，使各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同。

对顶电极层和吸光层进行第三次刻划时，使各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同。

三次刻划中，至少一次采用机械刻划机构进行刻划，和/或，至少一次采用激光刻划机构进行刻划。

采用激光刻划机构对背电极层进行第一次刻划，采用机械刻划机构对吸光层进行第二次刻划，采用机械刻划机构对吸光层和顶电极层进行第三次刻划。

当预划线条数为150条时，

采用的激光刻划机构包括两个刻划组，每个刻划组包括4个激光束，第一个刻划组中的首端激光束对应的预划线为第1条预划线，第二个刻划组中的首端激光束对应的预划线为第76条预划线；

采用的机械刻划机构包括两个刻划组，每个刻划组包括13个刻针，第一个刻划组中的首端刻针对应的预划线为第1条预划线，第二个刻划组中的首端刻针对应的预划线为第76条预划线。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的薄膜太阳能电池的刻划装置，用于对薄膜太阳能电池依次进行至少三次刻划，包括至少一个刻划机构，所述刻划机构包括至少两个沿待刻划层的长度方向依次排列的刻划组，每个所述刻划组包括至少一个刻划单元；待刻划层具有沿刻划组的移动方向依次编排序号的多条预划线，每个所述刻划单元追踪一条所述预划线进行刻划；至少两个所述刻划组中，其中一个所述刻划组的首端刻划单元对应待刻划层的首条预划线，其他所述刻划组的首端刻划单元对应待刻划层的首条预划线和末条预划线之间的一条预划线；且后一刻划组的首端刻划单元对应的预划线序号，大于前一刻划组的末端刻划单元对应的预划线序号。在进行刻划时，多个刻划组同时进行刻划，比起现有技术中通过一个刻划组从刻划层的首端刻划至末端，大大缩短了完成一次刻划所需的时间，提高了刻划效率。

2.本发明提供的薄膜太阳能电池的刻划装置，每个所述刻划组包括多个所述刻划单元。这样可以进一步提高刻划效率。

3.本发明提供的薄膜太阳能电池的刻划方法，对吸光层进行第二次刻划时，使各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同。通过使第二次刻划中各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同，可以使第二次刻划和第一次刻划之间刻划组移动的误差，只集中在后一个刻划组与前一个刻划组的衔接处，从而降低了第二次刻划和第一次刻划之间刻划组移动产生的误差。

4.本发明提供的薄膜太阳能电池的刻划方法，对顶电极层和吸光层进行第三次刻划时，使各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同。通过使第三次刻划中各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同，可以使第三次刻划和第一次刻划之间刻划组移动的误差，只集中在后一个刻划组与前一个刻划组的衔接处，从而降低了第三次刻划和第一次刻划之间刻划组移动产生的误差。

5.本发明提供的薄膜太阳能电池的刻划方法，采用激光刻划机构对背电极层进行第一次刻划，采用机械刻划机构对吸光层进行第二次刻划，采用机械刻划机构对吸光层和顶电极层进行第三次刻划。这样可以在保证刻划精度的同时，降低刻划难度和刻划成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1中提供的薄膜太阳能电池的刻划装置对薄膜太阳能电池进行第一次刻划的示意图；

图2为本发明的实施例1中提供的薄膜太阳能电池的刻划装置对薄膜太阳能电池进行第二次刻划的示意图；

图3为完成刻划的薄膜太阳能电池的剖视示意图；

图4为本发明的实施例2中提供的薄膜太阳能电池的刻划方法的步骤示意图；

附图标记说明：

1-激光模组，11-激光束，2-刻针模组，21-刻针，31-第一次刻划第1条实际划线，32-第一次刻划第76条实际划线，41-第二次刻划第1条实际划线，42-第二次刻划第76条实际划线，51-第三次刻划第1条实际划线，52-第三次刻划第76条实际划线，10-衬底，20-背电极层，30-吸光层，40-顶电极层。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供一种薄膜太阳能电池的刻划装置，用于对薄膜太阳能电池依次进行至少三次刻划，并包括至少一个刻划机构。

刻划机构用于对薄膜太阳能电池的待刻划层进行刻划，并包括至少两个沿刻划层的长度方向依次排列的刻划组，每个刻划组包括至少一个刻划单元。

待刻划层具有沿刻划组的移动方向依次编排序号的多条预划线，每个所述刻划单元追踪一条所述预划线进行刻划。即，预划线为预先设定的线条，反映所需划线的位置和路径，实际划线过程中通过追踪对应的预划线，来进行划线，并最终获得所需的实际划线。

至少两个刻划组中，其中一个刻划组的首端刻划单元对应待刻划层的首条预划线，其他刻划组的首端刻划单元对应待刻划层的首条预划线和末条预划线之间的一条预划线；且后一刻划组的首端刻划单元对应的预划线序号，大于前一刻划组的末端刻划单元对应的预划线序号。

所述的一个刻划组的首端刻划单元，即为，在该刻划组中，对应的预划线序号最小的刻划单元；同理，所述的一个刻划组的末端刻划单元，即为，在该刻划组中，对应的预划线序号最大的刻划单元。

在进行刻划时，多个刻划组同时进行刻划，比起现有技术中通过一个刻划组从刻划层的首端刻划至末端，大大缩短了完成一次刻划所需的时间，提高了刻划效率。

参阅图3，本实施例中刻划的薄膜太阳能电池结构自下而上依次包括衬底10、背电极层20、吸光层30和顶电极层40。第一次刻划是对背电极层20进行刻划，第二次刻划是对吸光层30进行刻划，第三次刻划是对顶电极层40和吸光层30同时进行刻划。衬底10的材质可以有多种，本实施例中的衬底10优选为透明材质，具体地，本实施例中的衬底10为玻璃材质。

每个刻划组包括的刻划单元数量不受限制，为了进一步提高刻划效率，本实施例中的每个刻划组包括多个刻划单元。

薄膜太阳能电池的刻划装置包括的刻划机构具体数量可以有多种情况，在本实施例中，薄膜太阳能电池的刻划装置包括两个刻划机构，分别为激光刻划机构和机械刻划机构。激光刻划机构中的刻划组为激光模组1，刻划单元为激光束11。机械刻划机构中的刻划组为刻针模组2，刻划单元为刻针21。作为可变换的实施方式，薄膜太阳能电池的刻划装置也可以只包括一个刻划机构，为激光刻划机构或机械刻划机构。

每个刻划机构中包括的刻划组的具体数量不做限制，只要不少于两个即可。在本实施例中，每个刻划机构包括两个刻划组。作为可变换的实施方式，每个刻划机构也可以包括三个或四个等的刻划组。

本实施例中提供的薄膜太阳能电池的刻划装置还包括驱动装置，用于驱动刻划组沿薄膜太阳能电池的长度方向移动。

实施例2

本实施例提供一种薄膜太阳能电池的刻划方法，应用实施例1中所述的薄膜太阳能电池的刻划装置对薄膜太阳能电池进行划线，参阅图1-图4，包括如下步骤：

对设于衬底10上的背电极层20进行第一次刻划；

在完成第一次刻划后的背电极层20上设置吸光层30，并追踪对应的预划线对吸光层30进行第二次刻划；

在完成第二次刻划后的吸光层30上设置顶电极层40，并追踪对应的预划线对顶电极层40和吸光层30进行第三次刻划。

在本实施例中，在吸光层30上进行第二次刻划时，使各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同。通过使第二次刻划中各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同，可以使第二次刻划和第一次刻划之间刻划组移动的误差，只集中在后一个刻划组与前一个刻划组的衔接处，从而降低了第二次刻划和第一次刻划之间刻划组移动产生的误差。

在顶电极层40和吸光层30上进行第三次刻划时，使各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同。通过使第三次刻划中各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号，与第一次刻划中对应的各个刻划组的首端刻划单元所对应的预划线序号相同，可以使第三次刻划和第一次刻划之间刻划组移动的误差，只集中在后一个刻划组与前一个刻划组的衔接处，从而降低了第三次刻划和第一次刻划之间刻划组移动产生的误差。

为了可以在保证刻划精度的同时，降低刻划难度和刻划成本，在本实施例中，采用激光刻划机构对背电极层20进行第一次刻划，采用机械刻划机构对吸光层30进行第二次刻划，采用机械刻划机构对吸光层30和顶电极层40进行第三次刻划。作为可变换的实施方式，也可以三次刻划均采用机械刻划机构。作为可变换的实施方式，还可以三次刻划均采用激光刻划机构。

每次刻划的预划线的具体条数不做限制，例如可以使几十条，也可以是几百条。只要满足三次刻划中每次刻划的预划线条数彼此相等即可。

本实施例中以预划线条数为150条为例，当预划线条数为150条时，

采用的激光刻划机构包括两个刻划组，每个刻划组包括4个激光束11，第一个刻划组中的首端激光束11对应的预划线为第1条预划线，第二个刻划组中的首端激光束11对应的预划线为第76条预划线；按照上述步骤进行划线，最终即可获得第一次刻划的150条实际划线。其中，第一次刻划第1条实际划线31和第一次刻划第76条实际划线32可参阅图1和2，第一次刻划的其他实际划线在图1和图2中均省略没有画出。

采用的机械刻划机构包括两个刻划组，每个刻划组包括13个刻针21，第一个刻划组中的首端刻针21对应的预划线为第1条预划线，第二个刻划组中的首端刻针21对应的预划线为第76条预划线。按照上述步骤进行划线，最终即可获得第二次刻划和第三次刻划的各150条实际划线。其中，第二次刻划第1条实际划线41、第二次刻划第76条实际划线42、第三次刻划第1条实际划线51和第三次刻划第76条实际划线52可参阅图2，第二次刻划和第三次刻划的其他实际划线在图2中均省略没有画出。

这样第二次刻划和第三次刻划相对于第一次刻划，刻划组移动的误差，只集中在第75条预划线和第76条预划线之间，从而降低了第二次刻划和第三次刻划在刻划过程中，刻划组移动相对于第一次刻划产生的误差。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。