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CN102144301B - 具有反射介质层的薄膜型太阳能电池模块及其制造方法 - Google Patents

具有反射介质层的薄膜型太阳能电池模块及其制造方法 Download PDF

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CN102144301B CN2009801344278A CN200980134427A CN102144301B CN 102144301 B CN102144301 B CN 102144301B CN 2009801344278 A CN2009801344278 A CN 2009801344278A CN 200980134427 A CN200980134427 A CN 200980134427A CN 102144301 B CN102144301 B CN 102144301B
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Abstract

本发明描述了一种具有反射介质层的薄膜型太阳能电池模块及其制造方法，所述反射介质层能通过形成于所述反射介质层上的间隔使光可选透射。

Description

具有反射介质层的薄膜型太阳能电池模块及其制造方法
技术领域
本发明一般性涉及薄膜型太阳能电池模块及其制造方法。更具体而言，本发明涉及具有反射介质层的薄膜型太阳能电池模块及其制造方法，所述反射介质层能通过形成于所述反射介质层上的间隔使光可选透射。 
背景技术
近来，为保障能源和克服全球变暖等，已经积极地进行了对环境友好性的替代能源的开发和使用。这些替代能源可以包括来自太阳能电池的能源、风能、潮汐能和来自燃料电池的能源等。在这些能源中，作为将从太阳发出的光能转化为电能以产生能量的元件，太阳能电池已被作为下一代清洁能源而得到关注。 
发明内容
技术问题 
薄膜型太阳能电池模块包含：多个包含依次形成于下透明基板上的下透明电极层、太阳能电池层和上透明电极层且以预定间隔彼此间隔开的太阳能电池；上透明基板；形成于太阳能电池与上透明基板之间且包含预定开口的反射介质层；和将所述上透明基板与所述下透明基板粘合的透明粘合剂层。 
所述薄膜型太阳能电池模块的制造方法包括：在下透明基板上形成以预定间隔彼此间隔开的多个太阳能电池；在所述太阳能电池上形成以预定间隔隔开的反射介质层；和将白色反射介质层置于所述下透明基板和上透明基板之间并通过透明粘合剂层将所述下透明基板和上透明基板粘合。 
技术方案 
本发明的一个实施方式提供了一种薄膜太阳能电池模块，所述薄膜太阳能电池模块包含：多个包含依次形成于下透明基板上的下透明电极层、太阳能电池层和上透明电极层的太阳能电池，所述下透明层具有以预定间隔彼此分隔开的部分；所述多个 太阳能电池上方的上透明基板；形成于所述多个太阳能电池与所述上透明基板之间的反射介质层，所述反射介质层包含预定的开口；和将所述上透明基板与所述下透明基板粘合的透明粘合剂层。 
本发明的一个实施方式提供了薄膜太阳能电池模块的制造方法，所述方法包括：在下透明基板上形成以预定间隔彼此间隔开的多个太阳能电池；在所述多个太阳能电池上形成以预定间隔隔开的反射介质层；和将反射介质层置于所述下透明基板和上透明基板之间并通过透明粘合剂层将所述下透明基板和上透明基板粘合。 
上文是总结性的，因此必然包含对细节的简化、归纳和省略；因此，本领域技术人员应该理解，所述总结仅为说明性而并非旨在以任何方式进行限制。仅由权利要求所限定的本公开的其它方面、发明性特征和优点将在下文所述的非限制性详细描述中变得显而易见。 
附图说明
结合附图，本发明的上述目标、特点和优点对相关领域的技术人员而言变得更加显而易见。在图中： 
图1是显示本发明的实施方式的薄膜型太阳能电池模块结构的截面图； 
图2～6是本发明的实施方式的薄膜太阳能电池模块结构的俯视图； 
图7～12是显示在下透明基板上形成太阳能电池的过程的截面图； 
图13和14是显示将上透明基板和下透明基板粘合的过程的一个实施方式的截面图； 
图15和16是显示将上透明基板和下透明基板粘合的过程的另一个实施方式的截面图；和 
图17是显示完成的薄膜型太阳能电池模块结构的截面图。 
具体实施方式
本发明描述了具有能够使光可选透射的白色反射介质层的薄膜型太阳能电池模块及其制造方法。 
本发明待解决的技术问题不限于上述技术目标，且本领域技术人员将会理解其它未提及的技术目标并且其通过从下文的描述将显而易见。 
为了实现上述目标，本发明的实施方式的薄膜型太阳能电池模块包含：多个包含依次形成于下透明基板上的下透明电极层、太阳能电池层和上透明电极层且以预定间隔彼此间隔开的太阳能电池；上透明基板；形成于太阳能电池与上透明基板之间且包含预定开口的反射介质层；和将所述上透明基板与所述下透明基板粘合的透明粘合剂层。 
反射介质层的开口可以形成于所述多个太阳能电池的单元电池的间隔方向和/或所述间隔的正交方向。 
反射介质层的开口可以以线形、多个圆形或多个多边形形成，其中所述多边形包括三角形、四角形和菱形等，但所述形状不特别限于此。 
反射介质层的开口的面积相对于太阳能电池模块的总面积可以为10％以下，优选5％～10％以下。 
反射介质层可以形成于上透明基板的下表面上或太阳能电池的上表面上。 
换言之，所述太阳能电池模块可以包含如下的反射介质层：所述反射介质层粘合于透明粘合剂层上，以便在上透明基板的下表面上以太阳能电池间的间隔隔开并且面向太阳能电池。 
作为上透明基板，可以使用已知基板中的由透明材料组成的任何基板。通常，上透明基板可以是至少粘合有一个层的玻璃基板或透明聚合物板。作为透明聚合物板，可以使用但具体不限于由聚合物材料组成的透明板。优选的是，所述透明聚合物板可以由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)组成。 
优选的是，下透明电极层和上透明电极层由透明导电氧化物(TCO)层形成，所述TCO层由氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)和氧化铟锡(ITO)中的至少一种构成。 
太阳能电池可以包含由无定形硅或微晶硅构成的至少一个太阳能电池层。 
形成太阳能电池的各层的厚度可以根据需要形成。因此，厚度不受特别限制，但优选可以为300nm～3000nm。 
反射介质层可以由介质和反射600nm以上的长波带的光的颜料的混合物构成。所述介质和颜料可以为本领域已知的材料。因此，它们不受特别限制。 
反射介质层600可以是包含介质和白色颜料的混合物的白色反射介质层。 
优选的是，颜料与介质的折射率差异为约1.5～2.0。 
使用白色涂料、白色箔和乙基乙酸EVA酯(EVA)中的至少一种可以形成所述白 色反射介质层。 
所述反射介质层可以具有与透明粘合剂层接触的第一表面和与上透明基板接触的第二表面，其中所述第一表面为白色，而所述第二表面的颜色不同于所述第一表面的颜色。 
多个太阳能电池的间隔不受特别限制，但优选可以以0.5mm～2.0mm的间隔分隔开。按照相同的方式，面朝太阳能电池形成的反射介质层的间隔也可以与太阳能电池的间隔相同或与其相似。 
透明粘合剂层是能将形成于下透明基板上的太阳能电池与具有反射介质层的上透明基板粘合的已知材料，且其优选为透明材料。特别地，所述材料可以包括乙基乙酸乙烯酯(EVA)或聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。 
本发明的一个实施方式的薄膜型太阳能电池模块的制造方法包括：在下透明基板上形成以预定间隔彼此间隔开的多个太阳能电池；在所述太阳能电池上形成以预定间隔隔开的反射介质层；和将反射介质层置于所述下透明基板和上透明基板间并通过透明粘合剂层将所述下透明基板和上透明基板粘合。换言之，将反射介质层置于其上形成有太阳能电池的下透明基板和上透明基板间，并通过透明粘合剂层的粘合将其上形成有太阳能电池的下透明基板与上透明基板粘合。 
可以形成反射介质层，使其以与太阳能电池的间隔相同的间隔隔开。此外，反射介质层可以在与太阳能电池的间隔方向的正交方向形成。 
此时，反射介质层可以形成于上透明基板的下表面上或透明粘合剂层的上表面上。 
优选的是，反射介质层通过剥离法(lift-off method)、丝网印刷法或喷墨法中的一种方法形成。 
本发明的另一个实施方式的太阳能电池模块的制造方法包括：在下透明基板上形成以预定间隔彼此间隔开的多个太阳能电池；在朝向太阳能电池的透明粘合剂层上以与太阳能电池的间隔相同的间隔相隔开形成反射介质层；和借助于其上形成有反射介质层的透明粘合剂层将其上形成有太阳能电池的下透明基板与上透明基板粘合。 
优选的是，太阳能电池包含由无定形硅或微晶硅构成的至少一个太阳能电池层和形成于太阳能电池层的上部和下部的透明电极层。 
所述太阳能电池模块可以具有长期稳定性并通过使用白色反射介质层而不是金 属反射介质层来降低制造成本。 
此外，由于以与太阳能电池相对应的预定间隔相隔开形成反射介质层，因而可以制造光可选透射的薄膜型太阳能电池模块。 
此外，可以对白色反射介质层的一侧提供各种图像效果，从而使得可以为所述太阳能电池模块提供改善的美学功能。 
下文将参考图1～16对本发明的优选实施方式进行描述。 
说明书和权利要求中所用的术语或词语不应被认为限于字面含义，而应由本发明人在他/她能够以他人所见的最佳方式来定义术语以描述其发明的基础上来理解为适当的概念。因此，本文所述的实施方式和附图仅为示例性而并非穷尽性的，并且应该理解，可以进行各种修改和等同变化以替代所述实施方式。 
图1是显示本发明的一个实施方式的薄膜型太阳能电池模块结构的截面图。参考图1，本发明的一个实施方式的薄膜型太阳能电池模块包含下透明基板100、下透明电极层200、太阳能电池层300、上透明电极层400、透明粘合剂层500、反射介质层600和上透明基板700，所有这些依次层叠。 
下透明基板100由如玻璃等透明材料构成以使光入射于其上。下电极层200也由如透明导电氧化物(TCO)(包括氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)和氧化铟锡(ITO))等透明材料构成从而光可以入射于其上，并且通过激光划片而形成为以预定间隔隔开。 
通过层叠由无定形硅构成的p层、i层和n层以及由微晶硅构成的p层、i层和n层可以形成太阳能电池层300。层叠后，通过激光划片等将太阳能电池层300分隔开以便偏离开下透明电极层200的间隔位置(或处于与之偏离的位置)。 
使用如下透明电极层200的TCO等以300nm～3000nm的厚度形成上透明电极层400，并将上透明电极层400通过经激光划片等分离为与太阳能电池层300一同图案化的电池单元。此时，分隔间隔可以为0.5mm～2.0mm。 
与下透明基板100类似，上透明基板700可以由玻璃等构成。在另一个实施方式中，上透明基板700还可以由粘合有至少一个层的透明聚合物板形成。可以将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)用作所述透明聚合物板。如果上透明基板700由PET板形成，则有利的是太阳能电池模块的重量较轻并且制造成本下降。 
反射介质层600由介质和颜料的混合物构成，以便能改善对600nm以上的长波段(或波长)的反射。根据一个实施方式，反射介质层600可以是包含介质和白色颜料 的混合物的白色反射介质层。例如，可以将白色涂料、白色箔或乙基乙酸乙烯酯(EVA)箔用作白色反射介质层600。此时，可以使用与介质的折射率差异为1.5～2.0的材料作为颜料，并且所述颜料以50％～100％的相对量与介质混合。例如，作为颜料，可以使用氧化物如二氧化钛(TiO2)、硫酸钡(BaSO4)、氮化物和碳化物等。 
通过反射介质层600可以将未在太阳能电池层300中进行光电转化的长波长的光反射回太阳能电池层300，从而其可以进行光电转化。 
根据另一个实施方式，光所入射的反射介质层600的一部分应该形成白色，但与其相对的部分(即与上透明基板700接触的部分)可以以其它颜色形成。因此，根据该实施方式，可以在反射介质层600的与上透明基板700接触的平面上提供如文字、图片等各种图像效果，由此使得可以为太阳能电池模块提供优异的美学功能。 
使用剥离法、丝网印刷法或喷墨法等以与太阳能电池的间隔对应的0.5mm～2.0mm的间隔来形成反射介质层600。 
透明粘合剂层500将其上形成有太阳能电池的下透明基板100与其上形成有反射介质层600的上透明基板700粘合。作为透明粘合剂层500，可以使用EVA或聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。 
如此，本实施方式的太阳能电池模块使用白色反射介质层600代替金属反射层，从而其即使在暴露于外部环境下时仍能够具有长期稳定性并且不会使用昂贵的金属沉积用真空设备，从而可以降低太阳能电池模块的制造成本。此外，由于白色反射介质层600具有比金属材料更强的粘结强度，所以本发明的太阳能电池模块具有长期稳定性。另外，根据本实施方式，由于在每个太阳能电池单元处的白色反射层600上形成间隔，将白色反射介质层600用在太阳能电池模块上时可以制造使光可选透射的模块。本实施方式的太阳能电池的光透射可以基于所述太阳能电池的间隔确定，并且可以设定所述太阳能电池的间隔从而满足所述太阳能电池模块的特性。在另一方面，根据另一个实施方式，当接触上透明基板700的白色反射介质层600的部分以不同颜色形成时，会提高美学效果。 
图2～6是本发明的实施方式的薄膜型太阳能电池模块结构的俯视图。参照图2，反射介质层600的开口800在太阳能电池的单元电池的间隔方向以线形形成，而参照图3，反射介质层600的开口800可以在与间隔方向正交的方向以线形形成。此外，参照图4，反射介质层600的开口800可以同时在太阳能电池的间隔方向和与该间隔 方向正交的方向形成。 
接下来，参照图5和6，反射介质层600的开口800以多个圆形或多个多边(四角)形在太阳能电池的单元电池的间隔方向和与该间隔方向正交的方向形成。 
图7～17显示了图1所示的本发明的实施方式的薄膜型太阳能电池模块的制造方法。其中，图7和8是显示在下透明基板100上形成太阳能电池的过程的截面图。 
首先，如图7所示，下透明电极层200沉积在下透明基板100上，且如图8所示，通过激光划片法等将下透明电极层200分离为电池单元，这使下透明基板100得以暴露。此时，下透明基板200可以由TCO等构成，且将每个电池的分隔间隔形成为0.5mm～2.0mm。 
接着，如图9所示，太阳能电池层300形成于其上形成有下透明电极层200的下透明基板100。更具体而言，通过沉积方法来沉积将p层、i层和n层构成的无定形硅半导体层形成太阳能电池层300，所述沉积方法例如为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，但不特定限于此。因此，可以形成多个选自无定形硅半导体层或微晶硅半导体层的太阳能电池层。 
对于太阳能电池层300，除上述无定形硅半导体层和微晶硅半导体层以外，可以使用能将光能转化为电能的任何材料。 
例如，可以通过含有至少一种下述物质的材料来形成太阳能电池层300：单晶硅、多晶硅、无定形SiC、无定形SiN、无定形SiGe、无定形SiSn、砷化镓(GaAs)、砷化铝镓(AlGaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、CIGS(硒化铜铟镓)、碲化镉(CdTe)、硫化镉(CdS)、硫化铜(I)(Cu2S)、碲化锌(ZnTe)、硫化铅(PbS)、二硒化铜铟(CuInSe2；CIS)、锑化镓(GaSb)及其混合物。 
其后，如图10所示，使用激光划片法等将太阳能电池层300分离为电池单元，从而使下透明电极层暴露。 
接着，如图11所示，将上透明电极层400沉积于被分离为多个单元电池的太阳能电池层300上以及形成于下透明基板100之上的下透明电极层200上。 
更具体而言，通过如溅射或金属有机化学气相沉积(MOCVD)等沉积方法沉积上透明电极400。此时，将上透明电极层400经形成而与下透明电极200通过形成于太阳能电池层300中的间隔而电连接，并且上透明电极400可以由TCO等构成，且以300nm～3000nm的厚度形成。 
其后，如图12所示，通过激光等将上透明电极400和太阳能电池层300分离为电池单元，以完成下透明基板100上的太阳能电池的形成。 
图13和14是显示在上透明基板700上沉积反射介质层600和将反射介质层600与下透明基板100粘结的过程的截面图。 
首先，参照图13，将反射介质层600形成于上透明基板700的一个表面(下表面)上。在一个实施方式中，可以使用剥离法来形成反射介质层600。即，通过墨水画出电池分离线，并通过喷射法、辊法等将反射介质层600沉积，然后除去墨水部分，从而形成分离的电池。在另一个实施方式中，可以使用丝网印刷法、喷墨法等将反射介质层600以分离的电池的形式沉积于上透明基板700上。反射介质层600的每个区块可以以0.5mm～2.0mm的间隔相隔开。 
此时，上透明基板700可以由如玻璃等材料构成，或者可以用如PET板等透明聚合物板以板形式形成。 
如图14所示，在通过上述方法在上透明基板700上形成反射介质层600后，可以借助透明粘合剂层500将上透明基板700和下透明基板100彼此粘合，从而如图15所示完成所述太阳能电池模块。在本发明的实施方式中，透明粘合剂层500可以位于太阳能电池层300被分隔开处和/或可以与下透明电极200接触。 
描绘与图13和14不同的实施方式的图15和16是显示如下实例的截面图：在该实例中，反射介质层600形成于图13和14的实施方式中的透明粘合剂层500上，同时反射介质层600形成于上透明基板700上。 
首先参照图15，使用丝网印刷法、喷墨法等分离的区块形式的反射介质层600被沉积于透明粘合剂层500上，且如图16所示，借助其上形成有反射层600的透明粘合剂层500将上透明基板700与下透明基板100相互粘合，从而如图17所示完成所述太阳能电池模块。 
在本发明的实施方式中，述及上或下，是为了使用常规参照框架来辅助描述太阳能电池的结构，且仅是参照框架的一个实例。因此，也可使用其它参照框架，例如第一或第二。 

Claims (23)

1.一种薄膜太阳能电池模块，所述薄膜太阳能电池模块包含：
多个太阳能电池，所述太阳能电池包含依次形成于下透明基板上的下透明电极层、太阳能电池层和上透明电极层，所述下透明电极层具有以0.5mm～2.0mm的间隔彼此分隔开的部分；
所述多个太阳能电池上方的上透明基板；
形成于所述多个太阳能电池与所述上透明基板之间的反射介质层，所述反射介质层包含开口；和
将所述上透明基板与所述下透明基板粘合的透明粘合剂层。
2.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述反射介质层的所述开口在所述多个太阳能电池的单元电池的间隔方向和/或所述间隔方向的正交方向形成。
3.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述反射介质层的所述开口以线形、多个圆形或多个多边形形成。
4.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述反射介质层的所述开口的面积相对于所述太阳能电池模块的总面积为10％以下。
5.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述反射介质层形成于所述上透明基板的下表面上。
6.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述透明粘合剂层形成于所述多个太阳能电池的上表面上，
所述反射介质层形成于所述透明粘合剂层上。
7.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述上透明基板是玻璃基板或透明聚合物板。
8.如权利要求7所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述透明聚合物板由聚对苯二甲酸乙二酯构成。
9.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述下透明电极层和所述上透明电极层由透明导电氧化物(TCO)层形成，所述透明导电氧化物层由氧化锌、氧化锡和氧化铟锡中的至少一种构成。
10.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述多个太阳能电池包含由无定形硅或微晶硅构成的至少一个太阳能电池层。
11.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述上透明电极层形成为300nm～3000nm的厚度。
12.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述反射介质层由介质和反射波段为600nm以上的光的颜料的混合物构成。
13.如权利要求12所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述介质与所述颜料间的折射率之差为1.5～2.0。
14.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述反射介质层由白色涂料、白色箔和乙基乙酸乙烯酯中的至少一种形成。
15.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述反射介质层是白色反射介质层。
16.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述反射介质层具有与所述透明粘合剂层接触的第一表面和与所述上透明基板接触的第二表面，其中所述第一表面为白色，而所述第二表面的颜色不同于所述第一表面的颜色。
17.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中所述多个太阳能电池以0.5mm～2.0mm的间隔间隔开。
18.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池模块，其中，所述透明粘合剂层包含乙基乙酸乙烯酯或聚乙烯醇缩丁醛。
19.一种薄膜太阳能电池模块的制造方法，所述方法包括：
在下透明基板上形成以0.5mm～2.0mm的间隔彼此间隔开的多个太阳能电池；
在所述多个太阳能电池上形成隔开的反射介质层；和
通过透明粘合剂层将所述下透明基板和上透明基板粘合，反射介质层处于所述下透明基板与所述上透明基板之间。
20.如权利要求19所述的方法，其中，形成所述反射介质层，使得所述反射介质层以与所述多个太阳能电池的间隔相同的间隔隔开。
21.如权利要求19所述的方法，其中，所述反射介质层在所述多个太阳能电池的间隔的方向的正交方向形成。
22.如权利要求19所述的方法，其中，所述反射介质层形成于所述上透明基板的下表面上或所述透明粘合剂层的上表面上。
23.如权利要求19所述的方法，其中，所述反射介质层通过剥离法、丝网印刷法或喷墨法形成。
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