[0001] 本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种太阳能电池片及其制备方法。

[0002] 在光伏市场装机容量不断扩大的环境下，晶硅和薄膜电池技术不断更新，新一代太阳能电池‑铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池技术发展迅速。CIGS薄膜太阳能电池具有十分广阔的发展前景，尤其是以柔性材料为衬底的CIGS薄膜太阳能电池，单位重量的发电功率更高，安装和拆卸简单便捷，无隐裂，无热斑现象，更具有发展潜力。

[0003] CIGS薄膜太阳能电池材料对水汽及空气氧化作用比较敏感。对于在如玻璃等硬性衬底上沉积的膜层，可实现电池片制备后快速层压封装，电池片膜层受环境因素影响较小，很难出现电池效率受封装因素影响的情况。然而，对于在如不锈钢箔、聚酰亚胺膜等柔性衬底上沉积的膜层，由于其在制备过程中，一般采用将大电池片分割成若干小电池片后再串联成组件的工艺，在电池片串联前，膜层会较长时间暴露在大气环境中，从而受到水汽、氧气等环境因素的影响，导致电池片性能及使用寿命下降。

[0004] 因此，如何保持柔性太阳能电池片的发电稳定性并延长其使用寿命是本领域技术人员亟需解决的问题。

[0030] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

[0031] 在本发明的一方面，本发明提出了一种太阳能电池片，太阳能电池片从上到下依次包括保护层200、电流收集层130、中间结构层120和柔性衬底层110，保护层200的可见光2
透光率≥80％，水汽透过率≤0.01g/(m·24h)。其中电流收集层130、中间结构层120和柔性衬底层110共同构成太阳能电池片膜层100，保护层200覆盖于太阳能电池片膜层100的表面。

[0032] 可以理解的，如果可见光透过率过低，则透过保护层的可见光强度较小，会导致太阳能电池光电转换效率下降；如果水汽透过率过高，则在大气环境中保存时，空气中的水汽容易透过保护层对太阳能电池功能层造成侵蚀，使得太阳能电池光电转换效率下降。

[0033] 本发明通过增加保护层200，使得柔性薄膜太阳能电池片膜层100与大气隔离，从而延长电池片在层压封装前的寿命，使电池片的前端工序与后端层压封装工序便于分割和衔接，创造缓存条件；另外通过增加保护层200还可充分保护电池片膜层，避免其在测试、串联和封装等工序过程中遭受机械划伤和磨损。

[0034] 可选的，保护层200采用环氧树脂胶材料，且保护层200厚度为10‑200μm，优选为50‑200μm。

[0035] 当保护层200采用环氧树脂胶材料时，保护层200为采用丝网印刷技术在电流收集层130表面涂覆环氧树脂胶材料并经固化处理后形成；或者保护层200为采用静电喷涂技术在电流收集层130表面喷涂环氧树脂胶材料并经固化处理后形成。

[0036] 可选的，保护层200采用无机材料，且保护层200厚度为0.5‑100μm，进一步的，无机材料包括S iO2、S i3N4或者S iOxNy中的任意一种或几种。

[0037] 当保护层200采用无机材料时，保护层200为采用磁控溅射镀膜技术在电流收集层130表面沉积无机材料薄膜后形成，即在电流收集层130的表面沉积透明的S iO2、Si3N4或者SiOxNy薄膜，镀膜时以高纯S i作为靶材，并以Ar、O2和/或N2的混合气体作为反应气体。即反应气体中Ar为必须的，除Ar外，还包括O2、N2中的至少一种气体，例如，制备S iO2时采用Ar和O2的混合气体，制备Si3N4时采用Ar和N2的混合气体，制备S iOxNy时采用Ar、O2、N2的混合气体。

[0038] 本发明采用环氧树脂胶或者无机硅基化合物作为柔性太阳能电池片膜层100的保护层200，可以有效保持电池片的电学特性，并可避免电池片受到机械损伤，以及保护层200采用丝网印刷、静电喷涂或者磁控溅射方法进行制备，工艺简单便捷，易于控制且成本低。

[0039] 另外，本发明对透明保护层200的主要性能要求是可见光透过率和水汽透过率两项指标，不同材料的本身特性及其制备方法均会对这两项指标造成影响。对于环氧树脂胶来说，固化后的结构致密性要弱于无机S i基薄膜材料，因此需要更厚的膜层以保证水汽透过率满足要求，并且一般来说静电喷涂对膜厚的控制精度也弱于磁控溅射，因此当保护层200采用环氧树脂胶材料时，膜层的厚度更厚，而当保护层200采用无机材料时，仅需较薄的膜层即可达到两项指标要求。但是考虑到采用无机材料作为保护层200时的制造成本较高而较厚的膜层会导致可见光透过率下降，因此综合考虑并经试验验证后将保护层200的可
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见光透光率限定为不低于80％，水汽透过率不超过0.01g/(m·24h)。

[0040] 可选的，柔性衬底层110采用不锈钢箔或聚酰亚胺膜，柔性衬底层110的厚度为15‑150μm；中间结构层120为Mo/CIGS/CdS/ZnO/AZO，中间结构层120的厚度为1.5‑3μm。

[0041] 可选的，电流收集层130由导电银浆形成，且电流收集层130的主栅线131外露于太阳能电池片外侧，电流收集层130的厚度为10‑30μm。

[0042] 可以理解的，主栅线131外露对于柔性衬底的电池片可以充分显露正负极引线部分，不影响后续工序的执行，同时又可以使保护层200对电池片膜层进行充分保护，不影响串联后的组件性能，避免电池片移动对组件串联质量和美观度造成影响；另外，本发明在保持主栅线131充分暴露的条件下，对于主栅线131部分可以采用导电胶配合锡铜带连接，不影响电池片的电流收集，以进一步确保电池片长时间保存时性能保持稳定。

[0043] 现有技术中，柔性薄膜太阳能电池片在制备完成后，进行层压封装前也有使用高分子透明膜进行热辊压进行保护的方案，该方案是将金属丝直接压紧贴附在电池片表面作为栅极进行电流收集，但是由于在使用时金属丝容易剥离导致连接可靠性下降，从而会增大接触电阻，影响电流收集效率。本发明在不改变采用导电银浆收集电流的条件下，使用透明材料对电池片膜层进行保护，可充分保持电池片的电性能，并可有效避免进行后续工序时的机械损伤。

[0044] 另一方面，本发明还提供了一种上述任一项的太阳能电池片的制备方法，包括以下步骤：在柔性衬底层110上制备中间结构层120，形成电池器件结构，在电池器件结构上形成电流收集层130，且电流收集层130引出有主栅线131，在除主栅线131区域外的电流收集层130上形成保护层200，得到太阳能电池片。

[0045] 本发明直接在柔性薄膜太阳能电池片表面增加防护层，在原电池片制备工艺流程上顺序添加即可方便实现，工序匹配度高，同时不影响电池芯片后续封装应用，制作方式简单便捷，成本低，适合产业化生产。

[0046] 下面通过具体的实施例对本发明进行说明，本领域技术人员能够理解的是，下面的具体的实施例仅仅是为了说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围。另外，在下面的实施例中，除非特别说明，所使用的试剂和设备均是市售可得的。如果在后面的实施例中，未对具体的处理条件和处理方法进行明确描述，则可以采用本领域中公知的条件和方法进行处理。

[0047] 实施例1

[0048] 本实施例提供了一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池片的制备方法，包括以下步骤：

[0049] (1)在不锈钢箔衬底上制备Mo/C I GS/CdS/ZnO/AZO膜层结构，形成中间结构层，从而完成柔性C I GS薄膜太阳能电池片的前端工艺制程，形成完整的电池器件结构；之后采用丝网印刷工艺制备电流收集层及导电银浆主栅线收集电流，主栅线宽度为2mm，丝网印刷后烘干温度为200℃，时间为20min。

[0050] (2)采用环氧树脂胶进行二次丝网印刷及烘干固化工序，保留导电银浆主栅线区域不进行印刷，其余区域全部覆盖，丝网印刷后烘干固化温度为70℃，时间为60min，形成厚度为150μm的透明保护层，从而对柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池片膜层进行保护。

[0051] (3)将暴露出来的电池片主栅线部分采用导电胶配合锡铜带连接，从而引出电流。

[0052] 表1

[0053]

[0054] 如表1所示为涂覆环氧树脂胶之前太阳能电池片的性能参数、涂覆环氧树脂胶的太阳能电池片在室温大气环境中静置6个月时的性能参数，以及未涂覆环氧树脂胶的太阳能电池片在室温大气环境中静置6个月时的性能参数，在涂覆环氧树脂胶的太阳能电池片膜层在静置6个月后，电池效率变化很小，而未涂覆环氧树脂胶的太阳能电池片膜层在静置6个月后，电池效率变化较大，表明环氧树脂胶在对电池片表面进行有效保护的同时，电池效率不受影响。

[0055] 实施例2

[0056] 本实施例提供了一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池片的制备方法，包括以下步骤：

[0057] (1)在不锈钢箔衬底上制备Mo/C I GS/CdS/ZnO/AZO膜层结构，形成中间结构层，从而完成柔性C I GS薄膜太阳能电池片的前端工艺制程，形成完整的电池器件结构；之后采用丝网印刷工艺制备电流收集层及导电银浆主栅线收集电流，主栅线宽度为2mm，丝网印刷后烘干温度为200℃，时间为20min。

[0058] (2)将导电银浆主栅线遮盖掩膜，然后采用磁控溅射技术在电池片表面沉积S iO2膜层，溅射靶材为高纯S i靶材，反应气体为Ar和O2的混合气体，溅射气压0.5‑1Pa，S iO2膜层厚度为30μm，形成透明保护层，从而对柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池片膜层进行保护。

[0059] (3)将暴露出来的电池片主栅线部分采用导电胶配合锡铜带连接，从而引出电流。

[0060] 表2

[0061]

[0062] 如表2所示为沉积无机S iO2膜层之前太阳能电池片的性能参数、沉积无机S iO2膜层后的太阳能电池片在室温大气环境中静置6个月时的性能参数，以及未沉积无机S iO2膜层的太阳能电池片在室温大气环境中静置6个月时的性能参数。沉积无机S iO2膜层的太阳能电池片膜层在静置6个月后，电池效率变化很小，而未沉积无机S iO2膜层的太阳能电池片膜层在静置6个月后，电池效率变化较大，表明无机S iO2膜层在对电池片表面进行有效保护的同时，电池效率不受影响。

[0063] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”、“又一个实施例”、“一些实施例”、“一些具体实施例”、“另一些具体实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，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。

[0064] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。