[发明专利]叠层电池内联结构及制备方法

说明书

本发明属于太阳能电池技术领域，特别是涉及一种叠层电池内联结构及制备方法。包括至少1个电池单元，所述电池单元由2个子电池组成，所有子电池共用衬底材料，所述子电池包括由下至上依次排列的底电池背电极、底电池吸收转化层、底电池前电极、中间过渡功能层、上电池背电极、上电池吸收转化层和上电池前电极；解决了现有技术中的叠层电池载流子通过串联结构进行串接传输，隧穿效率受到极大限制光电转换效率的技术问题。可以大幅降低电池及产品的串联电阻，降低光伏组件的内部损耗，进而可提升输出性能。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别是涉及一种新型叠层电池内联结构及制备方法。

背景技术

目前，太阳能电池组件封装制造过程中常采用的电池连接方法有两种：内联法和外联法。外联法通常是对完整的电池片单元根据电性设计需求用导电丝线或带进行串并联后封装完成；内联法通常采用激光进行多次划线进行切割绝缘，然后在每次激光划线后再沉积其它薄膜材料叠层，通过导电氧化物和金属电极进行沉积连接，完成基本内部连接完成组件电池的连接，随后进行封装完成。

针对叠层结构的太阳能电池，在电池制作加工过程中依然是采用传统单节电池内联结构和工艺，采用激光划线方式形式内联结构，其整体做法可表现为，把多叠层电池单元的每节电池叠加，对最前后表面的电极层进行内联加工，使得每个叠层单元中的子电池形成串联结构，载流子通过串联结构进行串接传输。

以上两种组件中电池连接结构和方法分别存在如下不同程度的问题和缺点。

外联法：通常采用金属导带进行电池片的正负极连接，需要使用焊接工艺以及电池片敷设工艺，该方法通常导致焊接过程中电池片的局部高温甚至整体损坏，以及受光面电极大面积的遮光问题，造成效率损失严重。同时，传统外联法采用电池片正反两面的正负极串并联方式，造成设备和工艺方面的不便以及外观美学不足。

内联法：需要多次激光刻划，激光划线设备属于精密设备，设备投入大，后续多道不同激光设别维护成本高；此外，由于多次激光刻划均需保证划线质量、间距、位置等要求，在工艺的实现方面需要高度控制工艺和设备的稳定性来确保产品质量的稳定和一致性，而且每次刻划均需要传送至独立设备，需要中断刻划前稳定的工艺条件，即需要从真空等环境中取出样品，暴露于大气之中，对电池片的性能造成一定程度的影响。该方法在设备成本以及工艺控制方面均会造成产品成本的上升。除此之外，尤其重要的一点是，针对叠层电池，载流子在子电池间进行传输时，主要是依托于外电场作用下以隧穿形式完成传输，而隧穿效率受到极大限制，导致相当比例的载流子无法完成有效传输和输出，这也就是目前叠层电池进行多节电池材料叠加后光电转换效率远低于独立子电池光电转换效率之和的主要原因之一；而且常规的叠层电池内联结构决定了光电流匹配是其进行光学设计的主要考虑因素之一，需要做到每节电池的电流匹配，防止发生限流，这也导致电池在设计和工艺实现上的窗口非常小，工艺极不易控制的原因。

如图1所示，呈现了现有技术中的叠层电池内联结构示意图，通常采用PVD、CVD、印刷或喷涂等方式在第一衬底1.1之上分别依次沉积第一底电池背电极1.2、第一底电池吸收转化层1.3、第一底电池前电极1.4、第一中间过渡功能层1.5、第一上电池背电极1.6、第一上电池吸收转化层1.7和第一上电池前电极1.8，然后分别在第一底电池背电极1.2、第一上电池吸收转化层1.7和第一上电池前电极1.8制备完成后采用激光或者机械刻划方式实现第三刻划沟道1.9、第二刻划沟道1.10、第一刻划沟道1.11三个沟道的刻划，用于后续叠层电池各子电池串联之后对外进行二次串联的输出绝缘和串联输出功能实现。

上述组件电池连接方式，都会造成遮光死区面积大，电流匹配不足、载流子损失大、工艺复杂、成本高、导致叠层电池及组件效率和输出功率的损失，因此解决以上常规两种电池连接的结构和实现方式所造成的问题显得尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种叠层电池内联结构及制备方法，解决了现有技术中的叠层电池其叠层单元中的上下子电池形成的串联结构，载流子通过串联结构进行串接传输，隧穿效率受到极大限制光电转换效率的技术问题。