CN116799087A - 发电玻璃及薄膜电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种发电玻璃及薄膜电池的制造方法。该发电玻璃包括第一衬底玻璃、第二衬底玻璃以及设置于第一衬底玻璃与第二衬底玻璃之间的薄膜电池；薄膜电池包括N个并联的子电池支路；每个子电池支路包括多个串联的子电池，每个子电池包括：依次设于第一衬底玻璃一侧的第一导电层、窗口层、光吸收层及第二导电层；在每个子电池支路中任意两个相邻的子电池之间开设有第一凹槽，任意两个子电池支路之间开设有第二凹槽，第二凹槽沿第二导电层所处平面的第二方向开设，且第一方向与第二方向相互垂直，相邻两个子电池支路之间的任意两个第一凹槽在第二方向上的距离均不为0。本申请通过开设第一凹槽与第二凹槽形成图案，且不影响薄膜电池的性能。

Description

发电玻璃及薄膜电池的制造方法

技术领域

本申请涉及薄膜电池技术领域，尤其涉及一种发电玻璃及薄膜电池的制造方法。

背景技术

随着光伏技术的发展，薄膜太阳能电池应用愈加广泛，薄膜太阳能电池被制备为发电玻璃应用于建筑中，为了提升建筑美感，出现了带图案的发电玻璃，制备带图案的发电玻璃主要采用两种方式，一种为使用光栅结构或双棱镜结构等薄膜太阳能电池，但这种方式制备工艺较为复杂；另一种则为在薄膜太阳能电池的表面覆盖上带图案的膜层，但增加带图案的膜层可能会对薄膜太阳能电池的光吸收产生影响，降低薄膜太阳能电池的光电转换效率，而且会增加薄膜太阳能电池的厚度。

发明内容

本申请实施例提供了一种发电玻璃及薄膜电池的制造方法，能够直接在薄膜电池上形成不影响电池性能的图案，并且不会增加薄膜电池的厚度。

第一方面，本申请提供了一种发电玻璃，包括第一衬底玻璃、第二衬底玻璃以及设置于所述第一衬底玻璃与第二衬底玻璃之间的薄膜电池；

所述薄膜电池包括N个并联的子电池支路，N为大于1的整数；

每个子电池支路包括多个串联的子电池，每个子电池包括：依次设于所述第一衬底玻璃一侧的第一导电层、窗口层、光吸收层及第二导电层；

在每个子电池支路中任意两个相邻的子电池之间开设有第一凹槽，所述第一凹槽贯穿所述窗口层、所述光吸收层及所述第二导电层，所述第一凹槽沿所述第二导电层所处平面的第一方向开设；

任意两个子电池支路之间开设有第二凹槽，所述第二凹槽贯穿所述第一导电层、所述窗口层、所述光吸收层及所述第二导电层，所述第二凹槽沿所述第二导电层所处平面的第二方向开设，且所述第一方向与第二方向相互垂直，相邻两个子电池支路之间的任意两个第一凹槽在所述第二方向上的距离均不为0；

所述子电池还包括：

P1线槽，所述P1线槽内填充有绝缘材料，所述P1线槽贯穿所述第一导电层、所述窗口层及所述光吸收层；

P2线槽，所述P2线槽内填充有导电材料，所述P2线槽贯穿所述窗口层及所述光吸收层；

P3线槽，所述P3线槽贯穿所述第二导电层，且每个子电池支路上的任意两个相邻的P3线槽之间均开设有一个所述第一凹槽。

在其中一个实施例中，所述第一衬底玻璃与第二衬底玻璃之间还设有第一引流条、第二引流条、第一汇流条和多个第二汇流条；

各所述子电池支路的第一极均与所述第一引流条连接，各所述子电池支路的第二极均与所述第二引流条连接；

每个子电池支路的第二导电层面向所述第二衬底玻璃的一侧之上均设有一个所述第二汇流条，所述第二汇流条的第一端与所述第一引流条连接，所述第二汇流条的第二端与所述第二引流条连接；

所述第一汇流条设置于各所述第二汇流条之上，且与每个所述第二汇流条连接。

在其中一个实施例中，每个子电池支路中任意相邻的两个P1线槽之间的间隔为150-250mm，每个子电池支路中任意相邻的两个第一凹槽之间的间隔为150-250mm。

在其中一个实施例中，任意两个相邻的第二凹槽之间的间隔为50-100mm。

在其中一个实施例中，所述P1线槽在所述第二方向上的长度为20-30μm。

在其中一个实施例中，所述P2线槽在所述第二方向上的长度为20-30μm。

在其中一个实施例中，所述P3线槽在所述第二方向上的长度为20-30μm。

在其中一个实施例中，所述第一凹槽在所述第二方向上的长度为10-20mm。

在其中一个实施例中，所述第二衬底玻璃为彩色化玻璃。

第二方面，本申请提供一种薄膜电池的制造方法，用于制造如上述任一实施例所述的发电玻璃中的薄膜电池，所述方法包括：

在第一衬底玻璃上依次沉积第一导电层、窗口层及光吸收层；

通过激光刻蚀所述光吸收层、所述窗口层及所述第一导电层形成P1线槽，在所述P1线槽内填充绝缘光刻胶并进行曝光和显影；

在所述P1线槽的一侧通过激光刻蚀所述光吸收层及所述窗口层形成P2线槽，在所述P2线槽内填充导电材料；

在所述光吸收层之上沉积第二导电层；

在所述P2线槽背离所述P1线槽的一侧通过激光刻蚀所述第二导电层形成P3线槽，在所述P3线槽内填充绝缘光刻胶并进行曝光和显影；

在两个P1线槽之间，沿所述第二导电层所处平面的第一方向通过激光刻蚀所述第二导电层、所述光吸收层及所述窗口层形成第一凹槽；

沿垂直于所述第一方向的第二方向通过激光刻蚀所述第二导电层、所述光吸收层、所述窗口层及所述第一导电层形成第二凹槽。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供的发电玻璃，通过开设贯穿第一导电层、窗口层、光吸收层及第二导电层的第二凹槽，将薄膜电池分割为N个并联的子电池支路，再在与第二凹槽所在的第二方向垂直的第一方向上，开设多个第一凹槽，每个第一凹槽均被开设于相邻的两个子电池之间，且第一凹槽贯穿窗口层、光吸收层及第二导电层，不会相邻的子电池之间的串联关系产生影响，且相邻两个子电池支路之间的任意两个第一凹槽在所述第二方向上的距离均不为0，各第一凹槽与第二凹槽形成纵横交错的仿古砖图案，既不影响薄膜电池的性能，同时辅助形成串并联结构，提高薄膜电池的容量和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为一个实施例中，发电玻璃的截面结构示意图；

图2为一个实施例中，第一凹槽与第二凹槽的开设位置示意图；

图3为一个实施例中，发电玻璃的俯视结果示意图；

图4为一个实施例中，薄膜电池的等效电路结构示意图；

图5为一个实施例中，薄膜电池的制造方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

参考图1及图2所示，本申请实施例提供了一种发电玻璃，包括第一衬底玻璃101、第二衬底玻璃(图中未示出)以及设置于第一衬底玻璃101与第二衬底玻璃之间的薄膜电池100。其中，薄膜电池100包括N个并联的子电池支路110，N为大于1的整数；每个子电池支路110包括多个串联的子电池Cell。

每个子电池Cell包括：依次设于第一衬底玻璃101一侧的第一导电层102、窗口层103、光吸收层104及第二导电层105；在每个子电池支路110中任意两个相邻的子电池Cell之间开设有第一凹槽P4，第一凹槽P4贯穿窗口层103、光吸收层104及第二导电层105，第一凹槽P4沿第二导电层105所处平面的第一方向开设；任意两个子电池支路110之间开设有第二凹槽P5，第二凹槽P5贯穿第一导电层102、窗口层103、光吸收层104及第二导电层105，第二凹槽P5沿第二导电层105所处平面的第二方向开设，且第一方向与第二方向相互垂直，相邻两个子电池支路110之间的任意两个第一凹槽P4在第二方向上的距离均不为0；每个子电池Cell还包括：P1线槽，P1线槽内填充有绝缘材料，P1线槽贯穿第一导电层102、窗口层103及光吸收层104；P2线槽，P2线槽内填充有导电材料，P2线槽贯穿窗口层103及光吸收层104；P3线槽，P3线槽贯穿第二导电层105，且每个子电池支路110上的任意两个相邻的P3线槽之间均开设有一个第一凹槽P4。

其中，第一导电层102为透明导电氧化物层，第一导电层102作为薄膜电池100的负极，用于收集并导出电子，入射光需要经第一导电层102穿过，因此第一导电层102需要具有较高的透光率。在其中一个实施例中，第一导电层102为TCO层。

在其中一个实施例中，第一导电层102的材料包括氧化铟锡(ITO，In2O3：Sn)、掺铝的氧化锌(AZO，ZnO：Al)、掺氟的氧化锡(FTO，SnO2：F)或掺锑的氧化锡(ATO，Sn2O：Sb)中的一种。

窗口层103用于与光吸收层104形成PN结，在其中一个实施例中，窗口层103为N型半导体薄膜层，光吸收层104为P型半导体薄膜层。

在其中一个实施例中，窗口层103的材料包括硫化镉(CdS)、掺锌的硫化镉(CdS：Zn)、掺氧的硫化镉(CdS：O)、MZO材料中的一种。

在其中一个实施例中，光吸收层104的材料包括碲化镉(CdTe)。

在其中一个实施例中，每个第一凹槽P4与所在子电池支路110中距离最近的一个P3线槽之间的间距小于或等于每个子电池Cell中P1线槽与P2线槽之间的间距。减小第一凹槽P4与相邻P3线槽之间的间距能够减小死区面积，提高子电池Cell的有效区域面积，有效区域即为能够实现光电转换的区域。

第二导电层105即为背电极层，用于将收集到的光生电流传输到外电路。

在其中一个实施例中，第二导电层105的材料包括镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)中的至少一种。

P2线槽中填充导电材料用于将相邻两个子电池Cell中的第一子电池Cell的第二导电层105与第二子电池Cell的第一导电层102导通，形成串联结构，最终通过导电结构将子电池支路110两端的其中一个子电池Cell的第一导电层102与另一个子电池Cell的第二导电层105导通，构成一个串联的子电池支路110。

通过P1线槽、P3线槽与第二凹槽P5对相应的膜层进行分割，形成各子电池Cell。

在其中一个实施例中，第一凹槽P4与第二凹槽P5中均涂布有绝缘材料层。

在其中一个实施例中，第一衬底玻璃101为超白浮法玻璃，或钠钙玻璃、硼硅玻璃及铝硅玻璃中的一种。

在其中一个实施例中，第二衬底玻璃为超白浮法玻璃，或钠钙玻璃、硼硅玻璃及铝硅玻璃中的一种。

本申请实施例提供的发电玻璃，通过开设贯穿第一导电层102、窗口层103、光吸收层104及第二导电层105的第二凹槽P5，将薄膜电池100分割为N个并联的子电池支路110，再在与第二凹槽P5所在的第二方向垂直的第一方向上，开设多个第一凹槽P4，每个第一凹槽P4均被开设于相邻的两个子电池Cell之间，且第一凹槽P4贯穿窗口层103、光吸收层104及第二导电层105，不会相邻的子电池Cell之间的串联关系产生影响，且相邻两个子电池支路110之间的任意两个第一凹槽P4在所述第二方向上的距离均不为0，各第一凹槽P4与第二凹槽P5形成纵横交错的仿古砖图案，既不影响薄膜电池100的性能，同时辅助形成串并联结构，提高薄膜电池100的容量和稳定性，进而在保证薄膜电池100性能的同时提供更为美观的发电玻璃，能够在更多的建筑设计中进行使用。

参考图3所示，在其中一个实施例中，第一衬底玻璃101与第二衬底玻璃之间还设有第一引流条106、第二引流条107、第一汇流条108和多个第二汇流条109；各子电池支路110的第一极均与第一引流条106连接，各子电池支路110的第二极均与第二引流条107连接；每个子电池支路110的第二导电层105面向第二衬底玻璃的一侧之上均设有一个第二汇流条109，第二汇流条109的第一端与第一引流条106连接，第二汇流条109的第二端与第二引流条107连接；第一汇流条108设置于各第二汇流条109之上，且与每个第二汇流条109连接。

本实施例中，通过第一引流条106引出子电池支路110的第一极，通过第二引流条107引出子电池支路110的第二极，通过每个第二汇流条109分别连接一个子电池支路110的第一极与第二极，形成N个串联支路，各第二汇流条109之上再设置第一汇流条108，将N个子电池支路110相互并联，形成如图4所示的电路结构。

在其中一个实施例中，每个子电池支路110中任意相邻的两个P1线槽之间的间隔为150-250mm，每个子电池支路110中任意相邻的两个第一凹槽P4之间的间隔为150-250mm。

在其中一个实施例中，任意两个相邻的第二凹槽P5之间的间隔为50-100mm。

在其中一个实施例中，P1线槽在第二方向上的长度为20-30μm。

在其中一个实施例中，P2线槽在第二方向上的长度为20-30μm。

在其中一个实施例中，P3线槽在第二方向上的长度为20-30μm。

在其中一个实施例中，第一凹槽P4在第二方向上的长度为10-20mm。

在其中一个实施例中，第二衬底玻璃为彩色化玻璃。

采用彩色化玻璃作为第二衬底玻璃能够获得彩色且具有图案的发电玻璃，在应用于建筑中时更为美观。

如图5所示，本申请实施例提供一种薄膜电池的制造方法，用于制造如上述任一实施例所述的发电玻璃中的薄膜电池100，所述方法包括：

步骤S501，在第一衬底玻璃上依次沉积第一导电层、窗口层及光吸收层；

步骤S502，通过激光刻蚀光吸收层、窗口层及第一导电层形成P1线槽，在P1线槽内填充绝缘光刻胶并进行曝光和显影；

步骤S503，在P1线槽的一侧通过激光刻蚀光吸收层及窗口层形成P2线槽，在P2线槽内填充导电材料；

步骤S504，在光吸收层之上沉积第二导电层；

步骤S505，在P2线槽背离P1线槽的一侧通过激光刻蚀第二导电层形成P3线槽，在P3线槽内填充绝缘光刻胶并进行曝光和显影；

步骤S506，在两个P1线槽之间，沿第二导电层所处平面的第一方向通过激光刻蚀第二导电层、光吸收层及窗口层形成第一凹槽；

步骤S507，沿垂直于第一方向的第二方向通过激光刻蚀第二导电层、光吸收层、窗口层及第一导电层形成第二凹槽。

在其中一个实施例，执行步骤S507之后，薄膜电池的制造方法还包括：

涂布绝缘光刻胶，经曝光、显影后，在第一凹槽P4与第二凹槽P5中填充绝缘光刻胶；

在第一衬底玻璃101的两端边缘分别粘贴第一引流条106和第二引流条107，并在各子电池支路110对应的第二导电层105之上粘贴第二汇流条109；

在各第二汇流条109之上粘贴第一汇流条108。

最后将第二衬底玻璃与在第一衬底玻璃上制造的薄膜电池进行层压、合并，即可形成发电玻璃。

本申请实施例提供的薄膜电池的制造方法，通过开设贯穿第一导电层102、窗口层103、光吸收层104及第二导电层105的第二凹槽P5，将薄膜电池100分割为N个并联的子电池支路110，再在与第二凹槽P5所在的第二方向垂直的第一方向上，开设多个第一凹槽P4，每个第一凹槽P4均被开设于相邻的两个子电池Cell之间，且第一凹槽P4贯穿窗口层103、光吸收层104及第二导电层105，不会相邻的子电池Cell之间的串联关系产生影响，且相邻两个子电池支路110之间的任意两个第一凹槽P4在所述第二方向上的距离均不为0，各第一凹槽P4与第二凹槽P5形成纵横交错的仿古砖图案，既不影响薄膜电池100的性能，同时辅助形成串并联结构，提高薄膜电池100的容量和稳定性。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，本申请实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种发电玻璃，其特征在于，包括第一衬底玻璃、第二衬底玻璃以及设置于所述第一衬底玻璃与第二衬底玻璃之间的薄膜电池；

所述薄膜电池包括N个并联的子电池支路，N为大于1的整数；

每个子电池支路包括多个串联的子电池，每个子电池包括：依次设于所述第一衬底玻璃一侧的第一导电层、窗口层、光吸收层及第二导电层；

在每个子电池支路中任意两个相邻的子电池之间开设有第一凹槽，所述第一凹槽贯穿所述窗口层、所述光吸收层及所述第二导电层，所述第一凹槽沿所述第二导电层所处平面的第一方向开设；

任意两个子电池支路之间开设有第二凹槽，所述第二凹槽贯穿所述第一导电层、所述窗口层、所述光吸收层及所述第二导电层，所述第二凹槽沿所述第二导电层所处平面的第二方向开设，且所述第一方向与第二方向相互垂直，相邻两个子电池支路之间的任意两个第一凹槽在所述第二方向上的距离均不为0；

所述子电池还包括：

P1线槽，所述P1线槽内填充有绝缘材料，所述P1线槽贯穿所述第一导电层、所述窗口层及所述光吸收层；

P2线槽，所述P2线槽内填充有导电材料，所述P2线槽贯穿所述窗口层及所述光吸收层；

P3线槽，所述P3线槽贯穿所述第二导电层，且每个子电池支路上的任意两个相邻的P3线槽之间均开设有一个所述第一凹槽。

2.根据权利要求1所述的发电玻璃，其特征在于，所述第一衬底玻璃与第二衬底玻璃之间还设有第一引流条、第二引流条、第一汇流条和多个第二汇流条；

各所述子电池支路的第一极均与所述第一引流条连接，各所述子电池支路的第二极均与所述第二引流条连接；

每个子电池支路的第二导电层面向所述第二衬底玻璃的一侧之上均设有一个所述第二汇流条，所述第二汇流条的第一端与所述第一引流条连接，所述第二汇流条的第二端与所述第二引流条连接；

所述第一汇流条设置于各所述第二汇流条之上，且与每个所述第二汇流条连接。

3.根据权利要求1或2所述的发电玻璃，其特征在于，每个子电池支路中任意相邻的两个P1线槽之间的间隔为150-250mm，每个子电池支路中任意相邻的两个第一凹槽之间的间隔为150-250mm。

4.根据权利要求1所述的发电玻璃，其特征在于，任意两个相邻的第二凹槽之间的间隔为50-100mm。

5.根据权利要求1所述的发电玻璃，其特征在于，所述P1线槽在所述第二方向上的长度为20-30μm。

6.根据权利要求1所述的发电玻璃，其特征在于，所述P2线槽在所述第二方向上的长度为20-30μm。

7.根据权利要求1所述的发电玻璃，其特征在于，所述P3线槽在所述第二方向上的长度为20-30μm。

8.根据权利要求1所述的发电玻璃，其特征在于，所述第一凹槽在所述第二方向上的长度为10-20mm。

9.根据权利要求1所述的发电玻璃，其特征在于，所述第二衬底玻璃为彩色化玻璃。

10.一种薄膜电池的制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1至9任一项所述的发电玻璃中的薄膜电池，所述方法包括：

在第一衬底玻璃上依次沉积第一导电层、窗口层及光吸收层；

通过激光刻蚀所述光吸收层、所述窗口层及所述第一导电层形成P1线槽，在所述P1线槽内填充绝缘光刻胶并进行曝光和显影；

在所述P1线槽的一侧通过激光刻蚀所述光吸收层及所述窗口层形成P2线槽，在所述P2线槽内填充导电材料；

在所述光吸收层之上沉积第二导电层；

在所述P2线槽背离所述P1线槽的一侧通过激光刻蚀所述第二导电层形成P3线槽，在所述P3线槽内填充绝缘光刻胶并进行曝光和显影；

在两个P1线槽之间，沿所述第二导电层所处平面的第一方向通过激光刻蚀所述第二导电层、所述光吸收层及所述窗口层形成第一凹槽；

沿垂直于所述第一方向的第二方向通过激光刻蚀所述第二导电层、所述光吸收层、所述窗口层及所述第一导电层形成第二凹槽。