用于bipv的透光薄膜电池及其制作方法
阅读说明：本技术 用于bipv的透光薄膜电池及其制作方法 (Light-transmitting thin film battery for BIPV (building Integrated photovoltaics) and manufacturing method thereof ) 是由 郭凯 赵剑 张传升 韩青树 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于BIPV的透光薄膜电池及其制作方法,利用激光刻线工艺对所述CIGS薄膜太阳能电池的钼背电极进行刻划,确定透光区域,并在组件完成后,将透光区域上的所有薄膜刻蚀形成透光区域。(The invention discloses a light-transmitting thin film cell for BIPV (building integrated photovoltaic) and a manufacturing method thereof.)
技术领域
本发明涉及光伏领域，具体涉及一种用于BIPV的透光薄膜电池及其制作方法。
背景技术
当今全球光伏市场是以晶体硅太阳能电池为主，但高能耗的生产工艺导致能源资源的快速消耗将使社会无法承受，也必将制约着光伏产业更大规模的发展。因此，发展低成本、新型薄膜太阳能电池是未来国际光伏产业的必然趋势。CIGS(CuInxGa(1-x)Se2的简称)薄膜太阳能电池，由Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜太阳能电池，整个电池薄膜总厚度约3～4微米。该电池成本低、性能稳定、抗辐射能力强，其光电转换效率目前是各种薄膜太阳能电池之首，光谱响应范围宽，在阴雨天光强下输出功率高于其它任何种类太阳能电池，被称为下一代最有前途的太阳能电池之一。
如图1所示(图中，CIGS代表CIGS+CdS+i-ZnO)，目前国内外的CIGS薄膜太阳能电池的产业流程为溅射Mo层、激光刻划Mo(化学元素：钼)层、形成CIGS吸收层、形成CdS(化学名称：硫化镉)缓冲层、氧化锌层、机械刻划CIGS层、溅射掺铝氧化锌、机械刻划CIGS吸收层和透明导电(TCO)层、清边、封装及测试。其中，激光刻划Mo层、刻划CIGS层与硫化镉CdS和ZnO、刻划吸收层和透明导电层分别称为CIGS电池膜面的三道刻划工艺：P1、P2、P3。通过划线将电池板分成一个个串联的子电池。
BIPV(Building Integrated Photovoltaic)即光伏建筑一体化，是一种新型的分布式光伏发电应用。BIPV将光伏组件作为建筑构件与建筑有机融合，不仅满足建筑的美观和安全设计要求，而且使得建筑实现主动式节能。
由于薄膜太阳能电池是不透光的，用于BIPV(光伏建筑一体化)替换现有的玻璃幕墙时会降低室内的亮度，所以会限制BIPV的使用范围，公开(公告)号CN103579408B一种BIPV薄膜光伏组件的制作方法中提到了一种制作透光BIPV组件的方法。采用激光划线的方式去除某些区域，可以增加BIPV组件的透光率，扩大BIPV的使用范围。
发明内容
本发明的目的是提供提出一种透光BIPV组件及制作的方法，利用激光刻线工艺对所述CIGS薄膜太阳能电池的钼背电极进行刻划，确定透光区域，并在组件完成后，将透光区域上的所有薄膜刻蚀形成透光区域。
本发明的第一方面在于提供一种用于BIPV的透光薄膜电池，包括长方体的子电池带，所述子电池带上设有若干透光区域，所述透光区域把所述子电池带分割为若干子电池；间隔一个子电池带的两个子电池带上设有的透光区域平行，相邻的两个子电池带上设有的透光区域在垂直于所述子电池的延伸方向上有间隔。
根据本发明的一些实施方式，所述透光区域为镂空区域。
根据本发明的一些实施方式，所述透光区域的宽度为所述子电池的宽度的0.5-1倍。
根据本发明的一些实施方式，所述相邻的两个子电池带上设有的透光区域在垂直于所述子电池带的延伸方向上的间隔的长度为所述子电池的宽度的0.5-2倍。
根据本发明的一些实施方式，所述子电池的宽度为2-5mm，长度为15-25mm，所述透光区域的宽度为2-5mm，长度为5-21mm，所述相邻的两个子电池带上设有的透光区域在垂直于所述子电池带的延伸方向上的间隔的长度为2-5mm。
根据本发明的一些实施方式，所述透光薄膜电池包括透明玻璃基板、背电极层、CIGS吸收层、CdS缓冲层、i-ZnO层和透明导电玻璃层，所述CIGS吸收层、CdS缓冲层、i-ZnO层和透明导电层上均设有P3刻划工艺形成的P3凹槽，所述P3凹槽把所述透光薄膜电池分割为长方体的子电池带。
CdS是电池的N型层，i-ZnO可以提高电池的性能。
根据本发明的一些实施方式，所述透明玻璃基板为钠钙玻璃；和/或，所述背电极为Mo背电极；和/或，所述透明导电层为AZO。
根据本发明的一些实施方式，所述透明玻璃基板的厚度为1-5mm，和/或，所述背电极层的厚度为0.2-1μm，和/或，所述CIGS吸收层的厚度为1-3μm，和/或，所述CdS缓冲层和i-ZnO层的厚度均为20-70nm，和/或，所述透明导电层的厚度为600-1000nm。
本发明的第二方面在于提供第一方面所述的透光薄膜电池的制作方法，包括以下步骤：
S1，在透明玻璃基板上沉积背电极层；
S2，对进行P1划线，将透光区域对应位置的背电极层去除；
S3，继续沉积CIGS吸收层、CdS缓冲层、i-ZnO层，进行P2划线；
S4，生长透明导电层，进行P3划线，除了保持原来的P3划线外，将透光区域对应位置的CIGS吸收层、CdS缓冲层、i-ZnO层、透明导电层全部去除，形成透光区域。
根据本发明的一些实施方式，所述去除为用激光去除。
根据本发明的一些实施方式，所述去除为用530-535nm的激光去除。
本发明的有益效果：
本发明的用于BIPV的透光薄膜电池，可以使CIGS电池组件在具有发电功能的情况下增加透光功能，可以用于建筑中的窗户等对采光有需求的区域，并可以调整透光区域的比例。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术的CIGS的划线示意图(截面图)；
图2是本发明一种实施方式的电池结构(局部俯视图)；
图3为图2的A部放大图；
图4-1至图4-6为本发明一种实施方式的透光薄膜电池的制作方法的步骤示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不受下述实施例限定。
【实施例1】
一种透光薄膜电池，如图2所示，每个子电池宽度4mm，长度20mm，透光区域宽4mm，长12mm，重叠区域长4mm。透光区域面积占比为37.5％。
透光薄膜电池的钠钙玻璃厚度3mm，Mo背电极层0.5μm，CIGS吸收层2μm，CdS缓冲层和i-ZnO层均为50nm，AZO层800nm。
【实施例2】
一种透光薄膜电池的制作方法
首先，如图4-1所示，在3mm玻璃(衬底)上沉积800nm Mo薄膜(背电极层)。
然后，如图4-2所示，P1划线(201)。
然后，依次生长CIGS 2um(吸收层)，CdS 50nm(缓冲层)，i-ZnO 50nm，如图4-3所示。
然后，如图4-4所示，P2划线(202)。
然后，如图4-5所示，生长AZO前电极层，1um。
然后，如图4-6所示，P3划线(203)。
下一步把最终图形中非电池区域(图4-6中虚线部分)用激光全部去除。
其中子电池宽度3.8mm，透光区域宽3.8mm，重叠区域长2mm，透光率46.7％。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。