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CN102386265B - 太阳能电池组件 - Google Patents

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CN102386265B CN201110082362.6A CN201110082362A CN102386265B CN 102386265 B CN102386265 B CN 102386265B CN 201110082362 A CN201110082362 A CN 201110082362A CN 102386265 B CN102386265 B CN 102386265B
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Abstract

讨论了一种太阳能电池组件。该太阳能电池组件包含多个各自包含基板和位于所述基板上的抗反射层的太阳能电池、围绕所述多个太阳能电池的保护构件和位于所述保护构件上的透明构件。所述保护构件由硅树脂形成。所述抗反射层包含位于所述基板上的第一抗反射层和位于所述第一抗反射层上的第二抗反射层。所述第一抗反射层和第二抗反射层由不同的材料形成。

Description

太阳能电池组件
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池组件。
背景技术
近来，随着对诸如石油和煤炭等现有能源将枯竭的预期，人们对于可取代现有能源的替代能源的兴趣日趋高涨。在替代能源中，由太阳能产生电能的太阳能电池已经受到特别关注。
太阳能电池通常包含具有如p型和n型等不同导电类型并形成p-n结的半导体部件，和分别来连接于所述不同导电类型的半导体部件的电极。
当光入射到太阳能电池上时，在半导体部件中产生多个电子-空穴对。电子-空穴对由光致电压效应而分开为电子和空穴。由此，分开的电子移向n型半导体部件，而分开的空穴移向p型半导体部件，然后电子和空穴分别由电连接于n型半导体部件和p型半导体部件的电极所收集。利用电线将电极彼此连接，由此获得电力。
发明内容
在一个方面中，提供了一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包含多个各自包含基板和位于所述基板上的抗反射层的太阳能电池、构造为围绕所述多个太阳能电池的保护构件(所述保护构件由硅树脂形成)和位于所述保护构件上的透明构件，其中所述抗反射层包含位于所述基板上的第一抗反射层和位于所述第一抗反射层上的第二抗反射层，并且所述第一抗反射层和第二抗反射层由不同的材料形成。
第一抗反射层可以由氮化硅形成，第二抗反射层可以由氧化硅形成。第一抗反射层可以具有约2.05～2.15的折射率，第二抗反射层可以具有约1.5～1.7的折射率。第一抗反射层可以具有约65nm～95nm的厚度，第二抗反射层可以具有约80nm～110nm的厚度。
多个太阳能电池各自还可以包含发射极层，所述发射极层被构造为与基板一起形成p-n结。发射极层包含各自具有不同杂质掺杂厚度的第一发射极区和第二发射极区。
多个太阳能电池各自还可以包含连接于发射极层的电极部件。电极部件可以连接于第一发射极区，抗反射层可以连接于第二发射极区。
第一发射极区的杂质掺杂厚度可以大于第二发射极区的杂质掺杂厚度。第一发射极区的薄层电阻(sheet resistance)可以低于第二发射极区的薄层电阻。
基板的表面与位于第一发射极区与基板之间的p-n结表面之间的最短距离可以大于基板的表面与位于第二发射极区与基板之间的p-n结表面之间的最短距离。
基板可以是单晶硅基板。基板可以具有带纹理的表面。
保护构件的折射率可以低于第二抗反射层的折射率。
在另一个方面中，提供了一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包含多个各自包含基板和位于所述基板上的抗反射层的太阳能电池；构造为围绕所述多个太阳能电池的保护构件，所述保护构件由硅树脂形成；和位于所述保护构件上的透明构件，其中所述抗反射层包含具有第一折射率和第一厚度的第一抗反射层和具有第二折射率和第二厚度的第二抗反射层，并且所述第二折射率小于所述第一折射率，所述第二厚度大于所述第一厚度。
附图说明
附图包含于此以提供对本发明的进一步理解，其被并入本说明书并构成了本说明书的一部分，附图说明本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1是本发明的示例性实施方式的太阳能电池的部分透视图；
图2是沿图1的线II-II获得的截面图；
图3是说明在第一和第二抗反射层各自的折射率和厚度的变化下，示例性太阳能电池关于波长的反射率的曲线图；
图4是说明在第一和第二抗反射层各自的折射率和厚度的变化下，示例性太阳能电池关于波长的内量子效率的曲线图；
图5是本发明的示例性实施方式的太阳能电池组件的示意性分解透视图；并且
图6是说明硅树脂和乙烯乙酸乙烯酯(EVA)各自的吸附系数与光的波长的关系的曲线图。
具体实施方式
下面将参照附图更加全面地描述本发明的实施方式，其中会显示本发明的示例性实施方式。不过，本发明可以以许多不同方式实施，不应认为限于此处所述的实施方式。
附图中，层、膜、面板和区等的厚度为清楚起见而被夸大。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当提及如层、膜、区或基板等元件“位于另一元件上”时，其可以直接位于其他元件上，或者二者之间也可以存在居间元件。相反，当提及元件“直接位于另一元件上”时，则不存在居间元件。此外，应当理解，当提及如层、膜、区或基板等元件“完全”位于另一元件上时，其可以位于其他元件的整个表面上，并且不可以位于其他元件的部分边缘上。
下面将对本发明的实施方式进行详细论述，实施方式的实例如附图中所说明。
下面参照图1和图2描述本发明的示例性实施方式的太阳能电池。
图1是本发明的示例性实施方式的太阳能电池的部分透视图。图2是沿图1的线II-II获得的截面图。
如图1和图2中所示，本发明的示例性实施方式的太阳能电池1包含基板110、位于基板110的入射面(光入射于其上，下文中称为“前表面”)的发射极层121、位于发射极层121上的抗反射层130、连接于发射极层121的前电极部件140、位于与基板110的前表面相对的表面(光不入射于其上，下文中称为“后表面”)的后表面域层172，和位于基板110的后表面上的后电极部件150。
基板110是由第一导电类型(例如p型)的单晶硅制成的半导体基板，当然这不是必须的。当基板110为p型时，基板110可以掺杂有如硼(B)、镓(Ga)和铟(In)等III族元素的杂质。作为另外一种选择，基板110可以是n型的。当基板110为n型时，基板110可以掺杂有如磷(P)、砷(As)和锑(Sb)等V族元素的杂质。
基板110的前表面被纹理化以形成带纹理的表面，所述带纹理的表面对应于不平坦的表面或具有不平坦的特征。简洁起见，图1显示了仅基板110的边缘和仅位于基板110上的抗反射层130的边缘具有多个不平坦部分。但是，基板110的整个前表面是具有多个不平坦部分的带纹理的表面，因此位于基板110的前表面上的抗反射层130也具有有多个不平坦部分的带纹理的表面。
在此情况下，带纹理的表面可以利用碱性溶液来形成。多个不平坦部分可以具有数十μm范围内的不一致的宽度和不一致的高度。
基板110的前表面上的入射光被抗反射层130和具有多个不平坦部分的基板110的带纹理的表面反射数次，并入射到基板110的内部。因此，从基板110的前表面反射的光的量减少，入射至基板110的内部的光的量增加。此外，基板110的表面积和抗反射层130的表面积因基板110的带纹理的表面而增加。结果，入射至基板110上的光的量增加。
发射极层121是通过例如下述方式获得的区域：使基板110掺杂有与基板110的第一导电类型(例如p型)相反的第二导电类型(例如n型)的杂质，从而成为n型半导体。发射极层121位于基板110的前表面(光入射于其上)。第二导电类型的发射极层121与基板110的第一导电类型区域一起形成p-n结。发射极层121包含各自具有不同杂质掺杂厚度(即不同的杂质掺杂浓度)的第一发射极区1211和第二发射极区1212。
在本发明的示例性实施方式中，第一发射极区1211的杂质掺杂厚度大于第二发射极区1212的杂质掺杂厚度。即，第一发射极区1211的杂质掺杂浓度大于第二发射极区1212的杂质掺杂浓度。例如，第一发射极区1211可以具有从基板110的表面开始的约400nm～700nm的厚度，第二发射极区1212可以具有从基板110的表面开始的约200nm～500nm的厚度。
如上所述，由于第一发射极区1211和第二发射极区1212的杂质掺杂厚度彼此不同，因此基板110的表面(前电极141与第一发射极区1211之间的接触表面)与位于第一发射极区1211与基板110之间的p-n结表面(下文中称为“第一结表面”)之间的距离不同于基板110的表面(抗反射层130与第二发射极区1212之间的接触面)与位于第二发射极区1212与基板110之间的p-n结表面(下文中称为“第二结表面”)之间的距离。换言之，如图1和图2所示，基板110的表面与第一结表面之间的最短距离d1大于基板110的表面与第二结表面之间的最短距离d2。关于前电极141与第一发射极区1211之间的接触表面，相对于基板110的表面而言，该接触表面的位置比第一抗反射层131高。
此外，第一结表面和第二结表面基于基板110而共面。因此，基板110的后表面与第一结表面之间的第一最短距离基本等于基板110的后表面与第二结表面之间的第二最短距离。在此情况下，第一最短距离和第二最短距离在误差范围内基本相等，所述误差范围由基板110的带纹理的表面的不平坦部分的高度之间的差值获得。
第一发射极区1211和第二发射极区1212的薄层电阻因第一发射极区1211与第二发射极区1212的杂质掺杂厚度之间的差异而彼此不同。通常，薄层电阻与杂质掺杂厚度成反比。因此，在本发明的示例性实施方式中，因为第一发射极区1211的杂质掺杂厚度大于第二发射极区1212的杂质掺杂厚度，因此第一发射极区1211的薄层电阻小于第二发射极区1212的薄层电阻。例如，第一发射极区1211的薄层电阻可以为约30Ω/sq.～70Ω/sq.，第二发射极区1212的薄层电阻可以为约80Ω/sq.～150Ω/sq.。
发射极层121的薄层电阻可以根据p-n结部分中的电流损失量和发射极层121与前电极部件140之间的接触电阻确定。
由于发射极层121利用扩散至基板110中的杂质形成，因此基板110与发射极层121之间的结表面因基板110的带纹理的表面而不是平面，是不平坦的表面，
通过基板110与发射极层121之间的p-n结所获得的内在的电位差，由入射至基板110上的光产生的多个电子-空穴对被分开为电子和空穴。然后，分开的电子移向n型半导体，而分开的空穴移向p型半导体。因此，当基板110为p型而发射极层121为n型时，分开的空穴移向基板110的后表面，而分开的电子移向发射极层121。
由于发射极层121与基板110(即，基板110的第一导电部分)一起形成p-n结，因此当基板110不同于上述示例性实施方式而为n型时发射极层121可以是p型。在此情况下，分开的电子移向基板110的后表面，分开的空穴移向发射极层121。
回到本发明的示例性实施方式，当发射极层121为n型时，发射极层121可以通过使基板110掺杂有如P、As和Sb等V族元素的杂质而形成。相反，当发射极层121为p型时，发射极层121可以通过使基板110掺杂有如B、Ga和In等III族元素的杂质而形成。
抗反射层130包含位于发射极层121上的第一抗反射层131和位于第一抗反射层131上的第二抗反射层132。第一抗反射层131和第二抗反射层132部分位于第一发射极区1211上，主要位于第二发射极区1212上。
在本发明的实施方式中，第一抗反射层131和第二抗反射层132可以由相同的材料或不同的材料形成。第一抗反射层131和第二抗反射层132可以由氮化硅(SiNx:H)、氧化硅(SiOx:H)、氮化-氧化硅(SiONxYy:H)、氧化钛(TiOx:H)形成。也可以使用其他材料。
例如，当第一抗反射层131和第二抗反射层132由不同的材料形成时，第一抗反射层131可以由氮化硅(SiNx:H)形成，第二抗反射层132可以由氧化硅(SiOx:H)形成。
第一抗反射层131主要起钝化作用，将例如存在于在基板110的表面和附近的悬键等缺陷转化为稳定键，由此防止或减少移向基板110的表面的载流子的重组和/或消失。因此，第一抗反射层131减少了因基板110的表面的缺陷而造成的载流子损失量。
第二抗反射层132主要实施光的抗反射作用，并防止在第二抗反射层132下的第一抗反射层131中所含有的氢(H)向上移动。此外，由于形成第二抗反射层132的氧化硅(SiOx:H)中含有的氢(H)有助于钝化功能，因此第二抗反射层132进一步提高钝化功效。
位于基板110的带纹理的表面上的第一抗反射层131和第二抗反射层132各自具有带纹理的表面，所述带纹理的表面以与基板110相似的方式具有多个不平坦部分。由于第一抗反射层131和第二抗反射层132依次位于基板110的带纹理的表面上，因此第一抗反射层131和第二抗反射层132各自的多个不平坦部分的宽度和高度基本相似于或大于基板110的多个不平坦部分的宽度和高度。
如上所述，由于基板110的多个不平坦部分的宽度和高度在数十μm范围内，因此第一抗反射层131和第二抗反射层132各自的多个不平坦部分的宽度和高度也在数十μm范围内。由外界入射至第二抗反射层132和第一抗反射层131上的光被第二抗反射层132和第一抗反射层131的多个不平坦部分反射数次，然后入射至基板110的内部。
此外，当光入射至第二抗反射层132上时，光可以与第二抗反射层132碰撞(或入射至其上)，然后由第二抗反射层132反射。然而，即使在此情况下，当第二抗反射层132是由氧化硅(SiOx:H)制成时，光也不会被吸收在第二抗反射层132中。另一方面，当第一抗反射层131是由氮化硅(SiNx:H)形成时，每当光与第一抗反射层131碰撞(或入射至其上)时光都被吸收在第一抗反射层131中。
入射至基板110的前表面上的光因基板110的带纹理的前表面而与第一抗反射层131碰撞(或入射至其上)数次，并由第一抗反射层131反射数次。然后，光入射至基板110的内部。每当入射至基板110的内部的光与第一抗反射层131的不平坦表面碰撞(或入射至其上)时，该光都被吸收在第一抗反射层131中。结果，入射至基板110的内部的光的量减少。
因此，为解决上述问题，第二抗反射层132的折射率和厚度被确定为能够使光的反射最小化的值。第一抗反射层131的折射率和厚度被确定为能够使光被第一抗反射层131反射数次后所产生的光吸收量最小化的值。
影响光的吸收行为的层的参数通常为折射率和厚度。折射率对于吸收行为的影响约为70％，厚度对于吸收行为的影响约为30％。由于折射率对于层的反射率的影响大于厚度对于层的反射率的影响，因此要先确定适于第一抗反射层131和第二抗反射层132各自行为的最优折射率，然后确定第一抗反射层131和第二抗反射层132各自的最优厚度。
在本发明的示例性实施方式中，当第一抗反射层131由氮化硅(SiNx:H)形成时，第一抗反射层131可以具有约2.05～2.15的折射率和约65nm～95nm的厚度。当第二抗反射层132由氧化硅(SiOx:H)形成时，第二抗反射层132可以具有约1.5～1.7的折射率和约80nm～110nm的厚度。
因此，在本发明的示例性实施方式中，抗反射层130的总厚度可以约为145nm～205nm，并且第二抗反射层132的折射率小于第一抗反射层131的折射率。
当第一抗反射层131的折射率大于约2.15时，第一抗反射层131中所吸收的光的量进一步提高。当第一抗反射层131的折射率小于约2.05时，第一抗反射层131的光反射率进一步提高。此外，当第一抗反射层131的厚度不在上述范围内时，第一抗反射层131的光反射率进一步提高。
当第二抗反射层132的厚度小于约80nm时，第二抗反射层132的光反射率进一步提高。当第二抗反射层132的厚度大于约110nm时，第二抗反射层132会不利地影响太阳能电池1制造工艺中前电极部件140与发射极层121之间的连接。因此，会难以使前电极部件140与发射极层121之间进行稳定的接触。
第一抗反射层131和第二抗反射层132的折射率和厚度可根据形成第一抗反射层131和第二抗反射层132的材料而不同。
如上所述，在本发明的示例性实施方式中，发射极层121具有选择性发射极结构，所述结构包含各自具有不同薄层电阻的第一发射极区1211和第二发射极区1212，并且抗反射层130主要位于第二发射极区1212上，第二发射极区1212具有比第一发射极区1211大的薄层电阻。第二发射极区1212的薄层电阻大于具有普通发射极结构的发射极层的薄层电阻(例如，约50Ω/sq.～70Ω/sq.)，在后者中无论其位置，发射极层的薄层电阻一致。
可以采用回蚀(etch back)工艺形成具有选择性发射极结构的发射极层121。例如，将如磷(P)和硼(B)等n型杂质或p型杂质扩散至基板110中以形成发射极层，然后对发射极层执行回蚀工艺以除去部分发射极层。由此可形成各自具有不同薄层电阻(即不同的杂质掺杂厚度)的第一发射极区1211和第二发射极区1212。
在此情况下，因为杂质掺杂浓度会随杂质移向(或位置更接近于)基板110的表面而提高，所以非活性杂质的浓度随着非活性杂质移向(或位置更接近于)基板110的表面而提高。因此，非活性杂质聚集在基板110的表面和附近，并在基板110的表面和附近形成无效层(dead layer)。载流子因无效层中存在的非活性杂质而损失。扩散至基板110中并且通常不与基板110的材料(例如硅)结合(或熔于其中)的杂质被称为非活性杂质。
然而，在本发明的示例性实施方式中，在用于形成具有选择性发射极结构的发射极层121的回蚀工艺中至少部分无效层被除去。由于无效层被除去，所以因存在于无效层的杂质而导致的载流子的重组和/或消失得到避免或减少，并且第一抗反射层131位于其中至少部分无效层被除去的基板110上。因此，由第一抗反射层131所实施的钝化效果得到进一步提高。
另一方面，在具有普通发射极结构的太阳能电池(其中无论其位置，发射极层具有一致的薄层电阻和一致的杂质掺杂厚度)中，当具有双层抗反射结构(包含钝化层和位于钝化层上的抗反射层)的层直接位于发射极层上时，因存在于发射极层的无效层所导致的载流子的重组而无法获得令人满意的钝化效果。此外，入射至基板110内部的光的损失量因具有双层抗反射结构的层的厚度的增加而提高。由此太阳能电池的效率降低。
然而，如上所述，在具有选择性发射极结构的本发明的示例性实施方式中，由于实施钝化行为的第一抗反射层131位于其中至少部分无效层被除去的第二发射极区1212上，因此钝化效果得到极大提高。因此，尽管具有双层抗反射结构(包含第一抗反射层131和第二抗反射层132)的抗反射层130的厚度增加，太阳能电池的效率仍得到很大的提高。
此外，在本发明的示例性实施方式中，因为第二抗反射层132的折射率可以约为1.5～1.7，所以折射率可以由空气至基板110依次改变。换言之，空气的折射率约为1，由硅形成的基板110的折射率约为3.5。因此，优选但不必须的是，第一抗反射层131和第二抗反射层132各自具有1～3.5的折射率。因此，如上所述，第一抗反射层131具有2.05～2.15的折射率。
当太阳能电池组件通常使用彼此串联或并联的多个太阳能电池1而制造时，多个太阳能电池1被由例如硅树脂等保护构件所包围，以保护多个太阳能电池1免于受潮或受到外部冲击。在此情况下，保护构件可以具有约1.45的折射率。
因此，第二抗反射层132的折射率大于位于多个太阳能电池1的入射面上的保护构件的折射率，且小于第一抗反射层131的折射率，以使折射率可以由空气至基板110依次改变。如上所述，第二抗反射层132的折射率可以约为1.5～1.7。
因此，折射率由空气至基板110的逐渐改变(更具体而言，空气、保护构件、第二抗反射层132、第一抗反射层131和基板110的折射率)是按所述顺序依次升高的。结果，抗反射效果得到进一步提高。
前电极部件140包含多个前电极141和连接于多个前电极141的多个前母线(busbar)142。
多个前电极141电连接且物理连接于发射极层121的第一发射极区1211，并沿固定方向基本彼此平行且间隔一定距离地延伸。多个前电极141收集移向发射极层121的载流子(例如电子)。
多个前母线142电连接且物理连接于发射极层121的第一发射极区1211，并沿与前电极141的延伸方向交叉的方向基本彼此平行地延伸。
前电极141和前母线142设置在相同的水平层上(或者共面)。前电极141和前母线142在前电极141与前母线142交叉处彼此电连接和物理连接。
如图1所示，多个前电极141具有沿横向或纵向延伸的条带形状，并且多个前母线142具有沿纵向或横向延伸的条带形状。因此，前电极部件140在基板110的前表面上具有网格形状。
多个前母线142不仅收集由接触多个前母线142的部分发射极层121转移的载流子，还收集由多个前电极141收集的载流子。由于多个前母线142收集由多个前电极141收集的载流子，并将所述载流子移向所需位置，因此多个前母线142各自的宽度大于多个前电极141各自的宽度。
随着具有选择性发射极结构的发射层121的厚度在第二发射极区1212中的降低，发射极层121与基板110之间的p-n结表面移动得更靠近基板110的表面。换言之，由于基板110的表面与位于基板110和第二发射极区1212之间的p-n结表面之间的垂直距离减小，因此载流子移向前电极部件140的移动距离减小。因此，前电极部件140的载流子收集效率得到改善，并且太阳能电池1的效率得到提高。
由于第二发射极区1212(其中载流子主要移向前电极部件140)具有低于第一发射极区1211的杂质掺杂浓度，因此载流子的移动性得到提高。此外，由于接触前电极部件140并输出载流子的第一发射极区1211具有较高的杂质掺杂浓度，因此第一发射极区1211具有高导电性和低电阻。因此，载流子由第一发射极区1211至前电极部件140的转移效率得到提高。结果，太阳能电池1的效率得到改善。
多个前母线142连接于外部设备并将由前母线142收集的载流子(例如电子)输出至外部设备。
在本发明的示例性实施方式中，由于第一抗反射层131由具有正固定电荷特征的氮化硅(SiNx:H)形成，因此当基板110为p型时由基板110至前电极部件140的载流子转移效率得到提高。换言之，由于第一抗反射层131具有正电荷特征，因此第一抗反射层131防止了对应于正电荷的空穴的移动。因此，第一抗反射层131防止了空穴移动至基板110的前表面(其上具有第一抗反射层131)，并将具有负电荷特征的电子吸引至基板110的前表面(即，吸引至第一抗反射层131)。结果，载流子(例如电子)由基板110至前电极部件140的转移效率得到提高，并且输出至前电极部件140的载流子(例如电子)的量得到提高。
包含多个前电极141和多个前母线142的前电极部件140由至少一种导电材料例如银(Ag)形成。
虽然图1显示了基板110上预定数量的前电极141和预定数量的前母线142，但是前电极141的数量和前母线142的数量可以改变。
后表面域层172是比基板110更多地掺杂了具有与基板110相同导电类型的杂质的区域(例如p+型区)。
基板110的第一导电性区域与后表面域层172的杂质浓度之间的差异形成了势垒。由此，该势垒防止或减弱了电子移向用作空穴移动路径的后表面域层172，并使空穴更容易移向后表面域层172。因此，电子和空穴在基板110的后表面或附近的重组和/或消失得到减少，并且载流子向后电极部件150的移动通过加速所需载流子(例如空穴)的移动而提高。
后电极部件150包含多个后电极151和连接于后电极151的多个后母线152。
后电极151接触位于基板110的后表面的后表面域层172，并位于基板110的整个后表面上(基板110的后表面边缘和后母线152的形成区域除外)。后电极151含有如铝(Al)等导电性材料。后电极151收集移向后表面域层172的载流子(例如空穴)。
由于后电极151接触具有比基板110高的杂质浓度的后表面域层172，因此基板110(即后表面域层172)与后电极151之间的接触电阻降低。由此，由基板110至后电极151的载流子转移效率得到提高。
多个后母线152位于后电极151未位于其上的基板110的后表面上，并连接于后电极151。此外，多个后母线152位于与多个前母线142相对的位置，基板110夹在二者之间。即，后母线152和前母线142可以对齐，但这不是必须的。
多个后母线152以与多个前母线142相同的方式从后电极151收集载流子。多个后母线152连接于外部设备并将由后母线152收集的载流子(例如空穴)输出至外部设备。
多个后母线152可以由具有比后电极151更高的导电性的材料形成。此外，多个后母线152可以含有至少一种例如银(Ag)等导电性材料。
作为另外一种选择，后电极151可以位于基板110的整个后表面上。在此情况下，后母线152可以位于与前母线142相对的位置，基板110夹在二者之间。必要时或需要时，后电极151可以位于基板110的整个后表面上，或位于除基板110的后表面边缘之外的基板110的整个后表面上。
具有上述结构的太阳能电池的运转描述如下。
当照射到太阳能电池1的光通过第二抗反射层132和第一抗反射层131入射至发射极层121和基板110上时，通过基于入射光的光能而在发射极层121和基板110中产生多个电子-空穴对。在此情况下，由于入射至基板110上的光的反射损失因基板110的带纹理的表面以及第二抗反射层132和第一抗反射层131而减少，因此入射至基板110上的光的量得到进一步提高。
电子-空穴对由基板110和发射极层121的p-n结而分开为电子和空穴，并且分开的电子移向n型发射极层121，而分开的空穴移向p型基板110。移向n型发射极层121的电子被前电极141收集，然后移向前母线142。移向p型基板110的空穴被后电极151收集，然后移向后母线152。当前母线142利用电线连接于后母线152时，其中的电流由此而能够被用于电力。
下表1和2指出了相对于第一抗反射层131和第二抗反射层132各自的折射率和厚度变化，太阳能电池组件的效率变化。
更具体而言，在利用多个太阳能电池(各自具有位于单晶硅基板(其具有带纹理的表面)上的选择性发射极结构且包含由氮化硅(SiNx:H)形成的单层抗反射结构的抗反射层)制造的太阳能电池组件中，以及在利用多个太阳能电池(各自具有位于单晶硅基板(其具有带纹理的表面)上的选择性发射极结构，且包含双层抗反射结构的抗反射层，所述双层抗反射结构包含由氮化硅(SiNx:H)形成的第一抗反射层和由氧化硅(SiOx:H)形成的第二抗反射层)制造的太阳能电池组件中，当各抗反射层的厚度随各抗反射层的折射率而改变时，各太阳能电池组件中测得的诸如短路电流Jsc、开路电压Voc、填充系数FF和效率Effi等效率参数的改变如下表1中所示。在表1中，第一发射极区的薄层电阻约为40Ω/sq.～45Ω/sq.，第二发射极区的薄层电阻约为85Ω/sq.。
[表1]
如上表1中所示，包含双层抗反射层的太阳能电池组件输出的效率参数大于包含单层抗反射层的太阳能电池组件输出的效率参数，其中所述双层抗反射层包含由氮化硅(SiNx:H)形成的第一抗反射层和由氧化硅(SiOx:H)形成的第二抗反射层，所述单层抗反射层由氮化硅(SiNx:H)形成并具有约2.1的折射率和约82nm的厚度。因此，包含单层抗反射层的太阳能电池组件的效率Effi为约17.62％，包含双层抗反射层的太阳能电池组件的效率Effi大于约17.62％。
此外，在上表1中所示的双层抗反射层中，当第一抗反射层的折射率为约2.05且第二抗反射层的折射率为约1.5时，第一抗反射层在约65nm～85nm的厚度范围内且第二抗反射层在约80nm～100nm的厚度范围内时，太阳能电池组件输出的效率Effi为约17.75％～17.79％。
另一方面，当第一和第二抗反射层的折射率分别为约2.05和约1.5且第一和第二抗反射层的厚度分别为约65nm和约60nm或者第一和第二抗反射层的厚度分别为约105nm和约120nm时，太阳能电池组件的效率Effi为约17.45％～17.65％。换言之，当第一和第二抗反射层非常薄或厚时，太阳能电池组件的效率Effi会大大降低。
此外，在上表1中所示的双层抗反射层中，当第一抗反射层的折射率为约2.1且第二抗反射层的折射率为约1.5时，第一抗反射层在约65nm～85nm的厚度范围内且第二抗反射层在约60nm～100nm厚度范围内时，太阳能电池组件输出的效率Effi为约17.74％～17.81％。
在上表1中所示的双层抗反射层中，当第一和第二抗反射层的折射率分别为约2.2和约1.5且第一和第二抗反射层的厚度分别为约75nm和约100nm时，太阳能电池组件输出的效率Effi为约17.75％。此外，当第一和第二抗反射层的折射率分别为约2.3和约1.5且第一和第二抗反射层的厚度分别为约75nm和约100nm时，太阳能电池组件输出的效率Effi为约17.28％。
对于第一和第二抗反射层的折射率和厚度范围，基于上表1，第一抗反射层可以具有约2.05～2.15的折射率和约65nm～95nm的厚度，第二抗反射层可以具有约1.5～1.7的折射率和约80nm～110nm的厚度，以便能够获得输出效率为约17.7％的太阳能电池组件。
然后，在利用多个太阳能电池(各自具有位于多晶硅基板上的选择性发射极结构且包含由氮化硅(SiNx:H)形成的单层抗反射结构的抗反射层，其中，所述多晶硅基板已执行了切割损伤蚀刻工艺(saw damage etching process)以除去在由硅锭制成太阳能电池基板的切片工艺中所产生的损伤部分)制造的太阳能电池组件中，以及在利用多个太阳能电池(各自具有位于多晶硅基板上的选择性发射极结构且包含双层抗反射结构的抗反射层，其中，所述多晶硅基板已执行了切割损伤蚀刻工艺，所述双层抗反射结构包含由氮化硅(SiNx:H)形成的第一抗反射层和由氧化硅(SiOx:H)形成的第二抗反射层)制造的太阳能电池组件中，当各抗反射层的厚度随各抗反射层的折射率而改变时，各太阳能电池组件中测得的诸如短路电流Jsc、开路电压Voc、填充系数FF和效率Effi等效率参数的改变如下表2中所示。在表2中，第一发射极区的薄层电阻约为40Ω/sq.～55Ω/sq.，第二发射极区的薄层电阻约为90Ω/sq.。
[表2]
如上表2中所示，太阳能电池组件的效率参数的变化幅度随第一和第二抗反射层的厚度变化而显著增加。包含多晶硅基板的太阳能电池组件的效率Effi为约13.4％～16.26％。换言之，包含多晶硅基板的太阳能电池组件的效率Effi的变化幅度(即，约13.4％～16.26％)远大于上表1中所示的包含单晶硅基板的太阳能电池组件的效率Effi的变化幅度(即，约17.28％～17.79％)。此外，表2中所示的太阳能电池组件的效率Effi的最低值远小于表1中所示的太阳能电池组件的效率Effi的最低值。
图3是说明上表1中所示的一些实例的包含第一和第二抗反射层的太阳能电池的反射率的曲线图。
在图3中，第一条曲线A1表示包含单层结构的抗反射层的太阳能电池的反射率，所述单层结构的抗反射层具有约2.1的折射率和约82nm的厚度且由氮化硅(SiNx:H)形成；第二条曲线A2表示包含双层结构的抗反射层的太阳能电池的折射率，所述双层结构的抗反射层包含具有约2.05的折射率和约85nm的厚度且由氮化硅(SiNx:H)形成的第一抗反射层和具有约1.5的折射率和约100nm的厚度且由氧化硅(SiOx:H)形成的第二抗反射层；第三条曲线A3表示包含双层结构的抗反射层的太阳能电池的反射率，所述双层结构的抗反射层包含具有约2.1的折射率和约65nm的厚度且由氮化硅(SiNx:H)形成的第一抗反射层和具有约1.5的折射率和约80nm的厚度且由氧化硅(SiOx:H)形成的第二抗反射层；并且第四条曲线A4表示包含双层结构的抗反射层的太阳能电池的反射率，所述双层结构的抗反射层包含具有约2.2的折射率和约75nm的厚度且由氮化硅(SiNx:H)形成的第一抗反射层和具有约1.5的折射率和约100nm的厚度且由氧化硅(SiOx:H)形成的第二抗反射层。
如图3的曲线所示，包含双层结构的抗反射层的太阳能电池的反射率低于包含单层结构的抗反射层的太阳能电池的反射率。具体而言，包含双层结构的抗反射层的太阳能电池(所述双层结构的抗反射层包含具有约2.05～2.15的折射率和约65nm～95nm的厚度的第一抗反射层和具有约1.5～1.7的折射率和约80nm～110nm的厚度的第二抗反射层)的反射率对于波长等于或小于约450nm的短波光显著降低，对于波长等于或大于约600nm的较长波长的光也降低。因此，在本发明的示例性实施方式的太阳能电池中，短(或较短)波光和长(或较长)波光不反射至外界，长波光和短波光都入射至基板上。结果，基板上的光的量增加。
图4是说明图3所示的四个实例各自的内量子效率(IQE)的曲线图。
如图4的曲线所示，情况B2(太阳能电池包含双层结构的抗反射层)的内量子效率大于情况B1(太阳能电池包含单层结构的抗反射层)的内量子效率。
返回来参照图3的曲线，包含双层结构的抗反射层(其包含具有约2.2的折射率和约75nm的厚度的第一抗反射层和具有约1.5的折射率和约100nm的厚度的第二抗反射层)的太阳能电池的反射率(即，第四条曲线A4)对于短波光显著降低。然而，参照图4的曲线，具有与第四条曲线A4相同构造的情况B4的内量子效率大大降低。该内量子效率的降低是因为第一抗反射层的折射率大于本发明的示例性实施方式的折射率范围(即，约2.05～2.15)。也即，因为由氮化硅(SiNx:H)形成的第一抗反射层中所吸收的光的量增加，所以内量子效率显著降低。
因此，根据上表1和2以及图3和4中的曲线，第一抗反射层可以具有约2.05～2.15的折射率和约65nm～95nm的厚度，第二抗反射层可以具有约1.5～1.7的折射率和约80nm～110nm的厚度，以便使太阳能电池组件的效率等于或大于约17.7％。
如上所述，在本发明的示例性实施方式的太阳能电池中，由于第一和第二抗反射层处在本发明的示例性实施方式的折射率和厚度范围内，因此短波光的反射率显著降低，入射至基板上的光的量增加。此外，因选择性发射极结构而获得了载流子的重组和/或消失的减少以及钝化效果的提高，因此载流子的损失量显著降低。此外，由于第一反射层中所吸收的光的量减少，因此太阳能电池的效率得到提高。
如上所述，将多个各自具有上述构造的太阳能电池1彼此串联或并联以制造太阳能电池组件。
图5是本发明的示例性实施方式的太阳能电池组件的示意性分解透视图。
本发明的示例性实施方式的太阳能电池组件10包含多个太阳能电池1、用于保护多个太阳能电池1的保护层20a和20b、在保护层20a(位于太阳能电池1的光接收表面上，下文称为“上保护层”)上的透明构件40、位于保护层20b(位于与光接收表面相反的光不入射于其上的表面上，下文称为“下保护层”)下方的后板50和用于容纳上述组件1、20a、20b、40和50的框架60。
后板50防止水分和氧气渗入太阳能电池组件10的后表面，由此保护了太阳能电池1免受外部环境影响。后板50可以具有包含防水分/氧气渗透层、防化学腐蚀层和绝缘层等的多层结构。
上保护层20a和下保护层20b防止水分渗透所造成的金属腐蚀，并保护太阳能电池组件10免受冲击。执行层压工艺后，上保护层20a和下保护层20b和多个太阳能电池1以下述状态形成一个整体：上保护层20a和下保护层20b分别位于太阳能电池1的上方和下方。上保护层20a和下保护层20b可以由硅树脂形成。也可以使用其他材料。
位于上保护层20a上的透明构件40由具有高透光度的钢化玻璃形成，以防止太阳能电池1的损坏。钢化玻璃可以是含有少量铁的低铁钢化玻璃。透明构件40可以具有凹凸不平的内表面，以提高光的散射效果。
多个太阳能电池1设置为矩阵结构，并使用多个连接体70将其彼此串联连接。虽然图5显示的是具有4×4矩阵结构的太阳能电池1，但是必要或需要时，列和/或行方向上的太阳电池1的数量可以改变。
框架60容纳全体部件50、20b、1、20a和40。框架60由例如涂布有绝缘材料的铝等材料形成，所述绝缘材料不会因外界条件而发生腐蚀、变形等。框架60具有这样的结构：其中排驱工序(drainage process)、安装和制作都容易进行。
用于制造太阳能电池组件10的方法可以依次包括：测试多个太阳能电池1，使用多个连接体70将经测试的太阳能电池1彼此电连接，依次设置部件1、20a、20b、40和50，例如从太阳电池组件10的底部开始按照所述顺序依次设置后板50、下保护层20b、太阳能电池1、上保护层20a和透明构件40，在真空状态下执行层压工序以形成部件1、20a、20b、40和50的整体，执行裁边工艺并测试太阳能电池组件10等。
当使用上述方法制造太阳能电池组件10时，上保护层20a和下保护层20b在层压工序中形成保护构件。由此，保护构件(即用于形成保护构件的硅树脂)围绕多个太阳能电池1，从而保护多个太阳能电池1免以受潮和受到外部冲击。
因此，由于多个太阳能电池1由光的吸收量低于乙烯乙酸乙烯酯(EVA)的硅树脂围绕，因此入射至由硅树脂围绕的太阳能电池1上的光的量高于由EVA形成的上保护层20a和下保护层20b所围绕的太阳能电池1。
下面参照图6描述硅树脂和EVA各自的吸光系数(单位：cm-1)与光的波长的关系。
在图6中，曲线A表示EVA的吸光系数随光的波长的变化，曲线B表示硅树脂的吸光系数随光的波长的变化。
实验中所使用的EVA是通用产品，并且使用中所使用的硅树脂为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。EVA和硅树脂的吸光系数的实例公开于K.R.McIntosh，J.N.Cotsell，J.S.Cumpston，A.W.Norris，N.E.Powell和B.M.Ketola所著的“Optical modeling resultscomparing silicone and EVA photovoltaic encapsulants”(34th IEEE PVSC(光电专家会议)，费城，2009年6月)，通过援引将其全部内容并入本说明书中。
如图6所示，EVA的吸光系数通常高于PDMS的吸光系数。换言之，EVA的吸光率通常高于硅树脂的吸光率。具体而言，硅树脂的吸光率在波长等于或小于约700nm时显著降低。
因此，用于保护太阳能电池1的由EVA形成的保护层20a和20b中所吸收的光的量大于用于保护太阳能电池1的由硅树脂形成的保护层20a和20b中所吸收的光的量。结果，当使用由硅树脂形成的保护层20a和20b时，入射至太阳能电池1内部的光的量增加，太阳能电池组件10的输出效率提高。
在本发明的实施方式中，光反射率在等于或小于约450nm的短波时因第一抗反射层131和第二抗反射层132而降低，吸光率在等于或小于约450nm的短波时因由硅树脂形成的保护层20a和20b而降低。因此，太阳能电池组件10的输出效率在短波的光下得到显著提高。
如上所述，在本发明的实施方式中，硅树脂的折射率为约1.45。
因此，当光由太阳能电池组件10的外部空气经由由硅树脂形成的上保护层20a和太阳能电池1的抗反射层130而入射至太阳能电池1的基板110内部时，由空气至基板110的折射率会依次改变。因此，入射至太阳能电池组件10内部的光的反射率降低，入射至太阳能电池1内部的光的量进一步增加。结果，太阳能电池组件10的效率得到进一步提高。
虽然参照一些说明性实施方式而对实施方式进行了描述，但应理解，本领域技术人员可以设计许多其他修改和实施方式，而仍落在本公开内容的原理的范围之内。更具体而言，可以对对象组合设置的组成部分和/或设置进行各种变化和修改，而不脱离本公开内容、附图和所附权利要求的范围。除对组成部分和/或设置的变化和修改之外，对于本领域技术人员而言替代性的用途也是显而易见的。

Claims (14)

1.一种太阳能电池组件，所述组件包含：
多个太阳能电池，所述多个太阳能电池各自包含基板和位于所述基板上的抗反射层；
构造为围绕所述多个太阳能电池的保护构件，所述保护构件由硅树脂形成；和
位于所述保护构件上的透明构件，
其中，所述基板具有带纹理的表面，所述抗反射层包含位于所述基板上的第一抗反射层和位于所述第一抗反射层上的第二抗反射层，
所述第一抗反射层和所述第二抗反射层由不同的材料形成，并且
所述第二抗反射层的厚度大于所述第一抗反射层的厚度。
2.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，所述第一抗反射层由氮化硅形成，并且所述第二抗反射层由氧化硅形成。
3.如权利要求2所述的太阳能电池组件，其中，所述第一抗反射层具有2.05～2.15的折射率，所述第二抗反射层具有1.5～1.7的折射率。
4.如权利要求2所述的太阳能电池组件，其中，所述第一抗反射层的所述厚度为65 nm～95nm，所述第二抗反射层的所述厚度为80 nm～110 nm。
5.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，所述多个太阳能电池各自还包含发射极层，所述发射极层被构造为与所述基板一起形成p-n结，并且
所述发射极层包含各自具有不同杂质掺杂厚度的第一发射极区和第二发射极区，
其中，所述抗反射层连接于至少部分无效层被除去的所述第二发射极区。
6.如权利要求5所述的太阳能电池组件，其中，所述多个太阳能电池各自还包含连接于所述发射极层的电极部件，并且
所述电极部件连接于所述第一发射极区。
7.如权利要求6所述的太阳能电池组件，其中，所述第一发射极区的杂质掺杂厚度大于所述第二发射极区的杂质掺杂厚度。
8.如权利要求6所述的太阳能电池组件，其中，所述第一发射极区的薄层电阻小于所述第二发射极区的薄层电阻。
9.如权利要求6所述的太阳能电池组件，其中，所述基板的表面与位于所述第一发射极区与所述基板之间的p-n结表面之间的最短距离大于所述基板的所述表面与位于所述第二发射极区与所述基板之间的p-n结表面之间的最短距离。
10.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，所述基板为单晶硅基板。
11.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，所述保护构件的折射率小于所述第二抗反射层的折射率。
12.一种太阳能电池组件，所述组件包含：
多个太阳能电池，所述多个太阳能电池各自包含基板和位于所述基板上的抗反射层的；
构造为围绕所述多个太阳能电池的保护构件，所述保护构件由硅树脂形成；和
位于所述保护构件上的透明构件，
其中，所述基板具有带纹理的表面，所述抗反射层包含具有第一折射率和第一厚度的第一抗反射层和具有第二折射率和第二厚度的第二抗反射层，所述第二抗反射层位于所述第一抗反射层上，并且
所述第二折射率小于所述第一折射率，并且所述第二厚度大于所述第一厚度。
13.如权利要求12所述的太阳能电池组件，其中，所述保护构件的折射率小于所述第二抗反射层的第二折射率。
14.如权利要求12所述的太阳能电池组件，其中，所述第一折射率为2.05～2.15，并且所述第一厚度为65 nm～95 nm，并且
所述第二折射率为1.5～1.7，并且所述第二厚度为80 nm～110 nm。
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