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CN106356410B - 高功率太阳能电池模块 - Google Patents

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CN106356410B
CN106356410B CN201610250636.0A CN201610250636A CN106356410B CN 106356410 B CN106356410 B CN 106356410B CN 201610250636 A CN201610250636 A CN 201610250636A CN 106356410 B CN106356410 B CN 106356410B
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Abstract

本发明提供一种高功率太阳能电池模块，其包括盖板、背板、第一封装膜、第二封装膜、多个P型背面钝化太阳能电池以及多条反射式连接带。各P型背面钝化太阳能电池具有受光面以及与受光面相对的非受光面。反射式连接带位于第一封装膜与第二封装膜之间，且任两相邻的P型背面钝化太阳能电池被其中至少4条反射式连接带沿第一方向串接。各反射式连接带具有多条三角柱状结构。各三角柱状结构指向盖板且沿第一方向延伸。本发明提供的高功率太阳能电池模块具有高输出功率。

Description

高功率太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池模块，尤其涉及一种高功率太阳能电池模块。
背景技术
太阳能电池可将太阳能转换成电能，且在光电转换的过程中不会产生二氧化碳或氮化物等对环境有害的物质，因此，太阳能电池成为近几年再生能源研究上相当重要且受欢迎的一环。
太阳能电池的种类包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜以及染料太阳能电池。就单晶硅太阳能电池而言，其包括N型太阳能电池以及P型太阳能电池。N型太阳能电池具有相对高的光电转换效率，由60片6寸N型太阳能电池组成的太阳能电池模块可达300瓦以上功率。然而，N型太阳能电池的成本相对昂贵，且存在制程复杂以及良率低等问题。相较于N型太阳能电池，P型太阳能电池的成本相对低、制程相对简易且良率相对高。P型太阳能电池的光电转换效率不如N型太阳能电池的光电转换效率，因此P型太阳能电池的输出功率普遍低于N型太阳能电池的输出功率。现有技术虽有针对P型太阳能电池的输出功率进行改良，然而，此些改良的效果仍有进步的空间。
发明内容
本发明提供一种高功率太阳能电池模块，其具有高输出功率。
本发明的一种高功率太阳能电池模块，其包括盖板、背板、第一封装膜、第二封装膜、多个P型背面钝化太阳能电池(Passivated Emitter Rear Contact,PERC)以及多条反射式连接带。背板与盖板相对。第一封装膜位于盖板与背板之间。第二封装膜位于第一封装膜与背板之间。P型背面钝化太阳能电池位于第一封装膜与第二封装膜之间，且各P型背面钝化太阳能电池具有受光面以及与受光面相对的非受光面。反射式连接带位于第一封装膜与第二封装膜之间，且任两相邻的P型背面钝化太阳能电池被其中至少4条反射式连接带沿第一方向串接。各反射式连接带具有多条三角柱状结构。各三角柱状结构指向盖板且沿第一方向延伸。
在本发明的一实施例中，上述的背板面向该盖板的表面具有多个微结构。微结构将自盖板入射进高功率太阳能电池模块的光束反射，并使光束在盖板的外表面发生全反射(total inner reflection)。
在本发明的一实施例中，上述的第一封装膜以及第二封装膜对于波长在250nm至340nm的范围内的光束的光穿透率高于70％。
在本发明的一实施例中，上述的各P型背面钝化太阳能电池包括P型掺杂基板、N型掺杂层、第一电极层、绝缘层、第二电极层以及背电极层。P型掺杂基板具有第一表面以及第二表面。第一表面位于受光面与非受光面之间。第二表面位于第一表面与非受光面之间。N型掺杂层设置在第一表面上。第一电极层设置在N型掺杂层上且包括4条汇流电极。各反射式连接带位于其中一汇流电极上。绝缘层设置在第二表面上且具有多个开口。背电极层设置在至少部分开口中。
在本发明的一实施例中，上述各P型背面钝化太阳能电池还包括抗反射层。抗反射层设置在N型掺杂层上且位于第一电极层以外的区域。
在本发明的一实施例中，上述的背电极层更设置在绝缘层上。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘层包括氧化层、氮化层或上述两个的叠层。
在本发明的一实施例中，上述的各反射式连接带的宽度落在0.8mm至1.5mm的范围内，且各反射式连接带的厚度落在0.15mm至0.3mm的范围内。
在本发明的一实施例中，上述的反射式连接带分别通过热固性导电黏着层固定在P型背面钝化太阳能电池上。
在本发明的一实施例中，上述的各反射式连接带还具有反射层。反射层设置在三角柱状结构上。上述的反射层的材质包括银，且反射层的厚度落在0.5μm至10μm的范围内。
基于上述，由于P型背面钝化太阳能电池采用钝化射极背接触式的结构有助于提升P型背面钝化太阳能电池的光电转换效率，且反射式连接带的数量以及三角柱状结构的设计有助于提升光的利用率，因此，本发明的高功率太阳能电池模块可具有高的输出功率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种高功率太阳能电池模块的剖面示意图；
图2是图1中P型背面钝化太阳能电池的一种剖面示意图；
图3是图1中P型背面钝化太阳能电池的一种正视示意图；
图4是图1中高功率太阳能电池模块的一种背视示意图；
图5是图2中P型背面钝化太阳能电池的局部放大示意图。
附图标记：
100：高功率太阳能电池模块
110：盖板
120：背板
130：第一封装膜
140：第二封装膜
150：P型背面钝化太阳能电池
151：P型掺杂基板
152：N型掺杂层
153：第一电极层
154：绝缘层
155：第二电极层
156：背电极层
157：抗反射层
160：反射式连接带
162：三角柱状结构
164：反射层
170：汇流带
AD：热固性导电黏着层
BE、BE’：汇流电极
D1：第一方向
D2：第二方向
FE：指状电极
H160、H164：厚度
L：光束
LB：局部后表面电场
O：开口
R：电池串
S1：第一表面
S2：第二表面
S3：外表面
SA：受光面
SB：非受光面
W160、WBE、WBE’：宽度
θ：顶角
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的一种高功率太阳能电池模块的剖面示意图。图2是图1中P型背面钝化太阳能电池的一种剖面示意图。图3是图1中P型背面钝化太阳能电池的一种正视示意图。图4是图1中高功率太阳能电池模块的一种背视示意图，且图4省略显示图1中的第二封装膜以及背板。图5是图2中P型背面钝化太阳能电池的局部放大示意图。请参照图1至图5，高功率太阳能电池模块100包括盖板110、背板120、第一封装膜130、第二封装膜140、多个P型背面钝化太阳能电池150以及多条反射式连接带160。
盖板110适于保护位于其下方的P型背面钝化太阳能电池150，以避免P型背面钝化太阳能电池150受到外力冲击而损毁。此外，盖板110的材质采用透明的材质，以避免影响P型背面钝化太阳能电池150吸收来自外界的光束L。所述透明的材质泛指一般具有高光穿透率的材质，而不用以限定光穿透率为100％的材质。举例而言，盖板130可以是低铁玻璃基板，但不以此为限。
背板120与盖板110相对，其适于保护位于其上方的P型背面钝化太阳能电池150，以避免P型背面钝化太阳能电池150受到外力冲击而损毁。在本实施例中，背板120可采用反射式背板，以提升光利用率。举例而言，背板120面向盖板110的表面(即背板120与第二封装膜140接触的表面)可具有多个微结构(未显示)。微结构适于将自盖板110入射进高功率太阳能电池模块100的光束L反射，使光束L朝盖板110传递。光束L能够在盖板110的表面发生全反射，并入射到P型背面钝化太阳能电池150。如此，有助于提升高功率太阳能电池模块100的输出功率。
第一封装膜130位于盖板110与背板120之间。第二封装膜140位于第一封装膜130与背板120之间。进一步而言，第一封装膜130以及第二封装膜140分别位于P型背面钝化太阳能电池150的相对两表面，用以密封P型背面钝化太阳能电池150。第一封装膜130以及第二封装膜140的材质采用适于阻隔环境中水气、氧气的材质。此外，第一封装膜130以及第二封装膜140的材质可选用光穿透率高的材质，且可以是紫外光可穿透的材质。如此，可提升光束L穿透第一封装膜130且传递至P型背面钝化太阳能电池150的机率，以及提升被背板120反射的光束L穿透第二封装膜140且传递至P型背面钝化太阳能电池150的机率。举例而言，第一封装膜130以及第二封装膜140对于波长在250nm至340nm的范围内的光束的光穿透率高于70％。此外，第一封装膜130以及第二封装膜140的材质可以是乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(Poly Vinyl Butyral,PVB)、聚烯烃(Polyolefin)、聚氨酯(Polyurethane)、硅氧烷(Silicone)或透明高分子绝缘接着胶材。
P型背面钝化太阳能电池150位于第一封装膜130与第二封装膜140之间，且各P型背面钝化太阳能电池150具有受光面SA以及与受光面SA相对的非受光面SB，且受光面SA位于盖板110与非受光面SB之间。
图2显示出P型背面钝化太阳能电池150的其中一种实施型态，但P型背面钝化太阳能电池150的结构不限于图2所显示的。如图2所示，各P型背面钝化太阳能电池150包括P型掺杂基板151、N型掺杂层152、第一电极层153、绝缘层154、第二电极层155以及背电极层156。
P型掺杂基板151具有第一表面S1以及第二表面S2，其中第一表面S1位于受光面SA与非受光面SB之间，且第二表面S2位于第一表面S1与非受光面SB之间。第一表面S1以及第二表面S2的其中至少一个可选择性地形成织化(textured)表面(如图2中的锯齿状表面所示)，以提高光束L的吸收率。图2显示第一表面S1为织化表面，且第二表面S2为平面，但本发明不以此为限。举例而言，在另一实施例中，第一表面S1以及第二表面S2可同为织化表面。
N型掺杂层152设置在第一表面S1上，且N型掺杂层152例如共形于第一表面S1。即，N型掺杂层152对应织化表面起伏。
第一电极层153设置在N型掺杂层152上。由于第一电极层153位于受光面S1侧，因此，第一电极层153可具有图案化设计，以减少第一电极层153遮蔽光束L的比例。图3显示出第一电极层153的其中一种实施型态，但不以此为限。如图3所示，第一电极层153可包括沿第一方向D1延伸的4条汇流电极BE(busbar)以及由汇流电极BE延伸出来的多条指状(finger)电极FE。指状电极FE例如分别沿第二方向D2延伸。第一方向D1与第二方向D2例如彼此垂直，但不以此为限。
绝缘层154设置在第二表面S2上且具有多个开口O。绝缘层154可包括一氧化层、一氮化层或上述两个的叠层。上述氧化层可为氧化铝层或氧化硅层，而氮化层可为氮化硅层，但不以此为限。
第二电极层155设置在部分开口O中，且背电极层156设置在其余的开口O中。如图2所示，第二电极层155例如是设置在对应汇流电极BE的开口O中，其中第二电极层155可具有多条汇流电极BE’，且汇流电极BE’与汇流电极BE可具有相似的图案设计，但不以此为限。在本实施例中，背电极层156可进一步设置在绝缘层154上。利用一升温制程，可使背电极层156于第二表面S2邻近开口O处形成局部后表面电场(Local Back Surface Field,LocalBSF)LB。如此，可增加载子的收集且可回收未被吸收的光子，从而提升光电转换效率。在另一实施例中，可于第二表面S2对应开口O处形成多个未显示的凹陷，并使背电极层156填入凹陷中，如此，亦有助于局部后表面电场的形成。
P型背面钝化太阳能电池150可进一步包括抗反射层157。抗反射层157设置在N型掺杂层152上且位于第一电极层153以外的区域，以提高光束L的吸收率。依据不同之需求，P型背面钝化太阳能电池150可进一步包括其他膜层，于此便不再赘述。
反射式连接带160位于第一封装膜130与第二封装膜140之间，用以沿第一方向D1串联P型背面钝化太阳能电池150，而形成多条沿第二方向D2排列的电池串R(显示于图4)。此外，如图2所示，任两相邻的P型背面钝化太阳能电池150被其中4条反射式连接带160沿第一方向D1串接。进一步而言，各反射式连接带160的一部分设置在其中一汇流电极BE上，使得汇流电极BE与反射式连接带160呈一对一的设置关系。此外，各反射式连接带160的另一部分设置在其中一汇流电极BE’上，使得汇流电极BE’与反射式连接带160亦呈一对一的设置关系。在本实施例中，各反射式连接带160的宽度W160可落在0.8mm至1.5mm的范围内，且各反射式连接带160的厚度H160可落在0.15mm至0.3mm的范围内。汇流电极BE、汇流电极BE’的宽度WBE、宽度WBE’可相同于反射式连接带160的宽度W160，但不以此为限。在另一实施例中，汇流电极BE、汇流电极BE’的宽度WBE、宽度WBE’可略小反射式连接带160的宽度W160。
如图4所示，高功率太阳能电池模块100可进一步包括多条汇流带170，以串联电池串R。依据不同的需求，高功率太阳能电池模块100还可进一步包括其他此领域所知悉的组件，如旁路二极管、接线盒等，于此便不再赘述。
如图5所示，各反射式连接带160具有多条三角柱状结构162。各三角柱状结构162指向盖板110且沿第一方向D1延伸。在本实施例中，各三角柱状结构162例如包括等腰三角形，且各三角柱状结构162的顶角θ例如落在60度至90度的范围内，但不以此为限。
顶角θ的设计可搭配各P型背面钝化太阳能电池150所对应的反射式连接带160的数量(4条)，以使光的利用率优化。具体地，照射至反射式连接带160的光束L经由三角柱状结构162的反射会依序传递至盖板110、在盖板110的外表面S3发生全反射、传递至P型背面钝化太阳能电池150且被P型背面钝化太阳能电池150吸收，进而有助于提升光的利用率。被全反射的光束L是否可传递至P型背面钝化太阳能电池150会与反射式连接带160的数量以及顶角θ的设计有关。因此，藉由调变各P型背面钝化太阳能电池150所对应的反射式连接带160的数量(4条)以及三角柱状结构的设计，本实施例可使光的利用率优化，进而提升高功率太阳能电池模块100的输出功率。
就目前市面上60片P型太阳能电池的太阳能电池模块而言，其输出功率约为280瓦。然而，藉由上述设计，本实施例的高功率太阳能电池模块100的输出功率经由实际测量可高达300瓦(提升了7.1％的输出功率)，而此输出功率是目前60片P型太阳能电池的太阳能电池模块所无法达成的。
为使反射式连接带160与P型背面钝化太阳能电池150之间紧密地接合，反射式连接带160可分别通过热固性导电黏着层AD固定在P型背面钝化太阳能电池150上。具体地，热固性导电黏着层AD位于反射式连接带160与汇流电极BE之间以及反射式连接带160与汇流电极BE’之间。热固性导电黏着层AD可以是任何含有导电粒子且可藉由升温制程而固化的黏着层。举例而言，热固性导电黏着层AD可以是台湾专利公告号I284328所记载的导电性糊料，但不以此为限。
另外，各反射式连接带160可以进一步具有反射层164，以进一步提升反射式连接带160的反射率(由于反射层164很薄，因此仅显示于图5中)。反射层164设置在三角柱状结构162上。举例而言，反射层164的材质包括银，且反射层164的厚度H164例如落在0.5μm至10μm的范围内。
综上所述，由于P型背面钝化太阳能电池采用钝化射极背接触式的结构有助于提升P型背面钝化太阳能电池的光电转换效率，且反射式连接带的数量以及三角柱状结构的设计有助于提升光的利用率，因此，本发明的高功率太阳能电池模块可具有高的输出功率。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的改动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求界定范围为准。

Claims (5)

1.一种高功率太阳能电池模块，其特征在于，包括：
盖板；
背板，与所述盖板相对，所述背板面向所述盖板的表面具有多个微结构，所述多个微结构将自所述盖板入射进所述高功率太阳能电池模块的光束反射，并使所述光束在所述盖板的外表面发生全反射；
第一封装膜，位于所述盖板与所述背板之间；
第二封装膜，位于所述第一封装膜与所述背板之间，其中所述第一封装膜以及所述第二封装膜对于波长在250nm至340nm的范围内的光束的光穿透率高于70％；
多个P型背面钝化太阳能电池，位于所述第一封装膜与所述第二封装膜之间，且各所述P型背面钝化太阳能电池具有受光面以及与所述受光面相对的非受光面，且各所述P型背面钝化太阳能电池包括：
P型掺杂基板，具有第一表面以及第二表面，所述第一表面位于所述受光面与所述非受光面之间，所述第二表面位于所述第一表面与所述非受光面之间；
N型掺杂层，设置在所述第一表面上；
第一电极层，设置在所述N型掺杂层上且包括至少4条汇流电极；
绝缘层，设置在所述第二表面上且具有多个开口；
第二电极层；
背电极层，设置在至少部分所述多个开口中；以及
抗反射层，设置在所述N型掺杂层上且位于所述第一电极层以外的区域；以及
多条反射式连接带，位于所述第一封装膜与所述第二封装膜之间，所述多个反射式连接带分别通过热固性导电黏着层固定在所述多个P型背面钝化太阳能电池上，且任两相邻的P型背面钝化太阳能电池被其中至少4条反射式连接带沿第一方向串接，各所述反射式连接带位于其中一汇流电极上，各所述反射式连接带的宽度落在0.8mm至1.5mm的范围内，且各所述反射式连接带具有：
多条三角柱状结构，各所述三角柱状结构指向所述盖板且沿所述第一方向延伸，其中各所述三角柱状结构的顶角落在60度至90度的范围内，且照射至所述反射式连接带的光束经由各所述三角柱状结构的反射会依序传递至所述盖板、在所述盖板的外表面发生全反射、传递至所述多个P型背面钝化太阳能电池且被所述多个P型背面钝化太阳能电池吸收；以及
反射层，设置在所述多个三角柱状结构上，所述反射层的材质包括银。
2.根据权利要求1所述的高功率太阳能电池模块，其特征在于，所述背电极层更设置在所述绝缘层上。
3.根据权利要求1所述的高功率太阳能电池模块，其特征在于，所述绝缘层包括氧化层、氮化层或上述两个的叠层。
4.根据权利要求1所述的高功率太阳能电池模块，其特征在于，各所述反射式连接带的厚度落在0.15mm至0.3mm的范围内。
5.根据权利要求1所述的高功率太阳能电池模块，其特征在于，所述反射层的厚度落在0.5μm至10μm的范围内。
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