一種非晶矽標準太陽電池的製作方法
2023-06-09 01:13:16
專利名稱：一種非晶矽標準太陽電池的製作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種用於測量非晶矽太陽電池I-V特性的標準太陽電池。它通過標準太陽光輻照度分布來測量輻照度或設定太陽模擬器輻照度，屬於標準太陽電池技術領域。
背景技術：
目前，按照IEC標準的規定，校準太陽光(含模擬太陽)輻照度所用的標準電池與被測太陽電池是採用相同工藝、相同材料製成的電池。在實際工作中，單晶矽m-Si，多晶矽P-Si製作的標準電池用於I-V光伏特性測試設備的技術較為成熟。多晶矽P-Si，單晶矽m-Si材料的穩定性好，均系窄帶隙材料，頻率響應特性曲線在800-900nm波段光線吸收好。非晶矽a-Si是寬帶隙材料，光學帶隙為1.7eV，材料本身對太陽輻射光譜的長波區域不敏感，非晶矽太陽能電池的轉換光電效率低。受光致衰退S-W效應影響，電池性能不穩定。在實際使用中若用非晶矽a-Si太陽電池標定為標準電池，由於光致衰減的作用，工作點很容易發生漂移，需要經常頻率標定非晶矽a-Si太陽電池(以下簡稱非晶矽太陽電池)的內阻高，頻響速度低，相對來說單晶矽m-Si太陽電池和多晶矽P-Si太陽電池(以下簡稱晶體矽太陽電池)內阻低，頻響速度比較快。按照測試m-Si及P-Si電池組件的工藝中是使用多次曝光的閃光型光源，不會形成高溫，用每次曝光的測試值，將會形成最終的I-V測試值即光滑的I-V曲線。若用此設備測試非晶矽太陽電池組件，由於閃光頻率太快，使得測試數值不準。隨著非晶矽太陽能電池結的構改進和工藝的進步，可以提高和改善電池的穩定性和減小光致衰退的影響。如採用疊層電池結構，疊層太陽能電池是由在製備的p、i、n層單結太陽能電池上再沉積一個或多個P-i-n層電池製得的。它把不同禁帶寬度的材科組臺在一起，提高了光譜的響應範圍；頂電池的i層較薄，光照產生的電場強度變化不大，保證i層中的光生載流子抽出；底電池產生的載流子約為單電池的一半，光致衰退效應減小。非晶矽太陽能電池儘管穩定性能有了很大的改善，但它的穩定性還遠不如晶體矽。按照標準太陽電池的要求，作為標準器件首先要求性能穩定，但直至目前為止，仍未見到有關非晶矽太陽標準電池的有關專利文獻或產品。已公開的發明專利ZL02143761.5「光學有色玻璃及其應用和光學截止濾光片」為非晶矽標準太陽電池出現帶來了希望。它所涉及的技術是，生產出一種透明的光學有色玻璃，它具有截止濾光片性能，而且它的吸收光譜端在390-850nm之間。同時利用這類有色玻璃製備這類有色玻璃銳截止濾光片。
實用新型內容本實用新型的目的是，整合現有技術採用晶體矽電池片加有色玻璃濾光片，濾除800-900nm波段，吸收500-600nm波段，設計出電池性能穩定，能模擬非晶矽太陽能電池光譜響峰值的標準太陽電池。
本實用新型的另一個目的是，應用本實用新型的標準太陽能電池，為非晶矽太陽能電池產品做質量比對。
為了實現以上實用新型所提出的任務，製備非晶矽標準太陽能電池，至少選擇兩片晶體矽太陽電池片，還包括承託晶體矽太陽電池片的基板和外殼，在電池片的受光面上依次鋪設太陽電池膠膜EVA是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和有色玻璃濾光片構成的電池組件，將該組件升溫層壓固化成一體，封裝在客體內。
按照本實用新型所製成的標準太陽電池，所說的電池組件，包括由4塊單晶矽太陽電池片串聯成一組，還包括所說的濾光片、太陽電池膠膜EVA和帶引出電極的基板(印刷電路板)，由層壓機加溫層壓而成的一塊獨立部件，不封裝也可做成標準太陽電池。印刷電路板和電池組的背光面是絕緣貼合，其接觸面之間還夾一層EVA膠膜。選擇青藍色玻璃系列做濾光片，在電池組受光面上鋪設一層EVA膠膜，最好是選擇QB21青藍色玻璃做濾光片。所說電池組件包括由玻璃濾光片、單晶矽電池組、印刷電路板和層與層之間膠合的EVA膠膜層，溫度135℃，並層壓固化為一體，將其放置在一個外殼的受光窗口的太陽電池室內，封裝。
按照本實用新型所製成的標準太陽電池，所說的標準電池外殼框架的受光窗口視角至少不小於160°，即由單元晶體矽太陽電池片和濾光片構成的平面視角至少不小於160°。
本實用新型標準太陽電池經校準試驗見表1，使用穩態太陽能模擬器標準裝置，校準溫度25℃，標準光譜AM1.5，輻照度1000W/M2模擬在非晶矽電池光譜響應峰值波長在500-600nm段，相對光譜響應在平均0.96以上。晶體矽太陽電池光譜響應峰值在波長800-900nm段，相對光譜響應為零，實現了銳截止濾波效果。
按照本實用新型所製成的標準太陽電池，應用於非晶矽電池產品質量檢測，做比對用。隨機取出非晶矽電池數片，在模擬太陽光箱下測出非晶矽標準太陽電池的電流值i＝17.4毫安，K為修正係數，K＝標準電池標定值/i，則K＝36.9/17.4＝2.21及每片電池一組數據表格2包括開路電壓、短路電流、峰值電壓和電流、負載電阻。
圖1、是本實用新型太陽電池和濾光片受光面示意圖。
圖2、是本實用新型標準太陽電池結構原理示意圖。
圖3、是本實用新型單個電池組封裝示意圖，也是本實用新型的最佳實施例圖。
圖4、是圖3中外殼6的結構圖。
圖5、是本實用新型等能量光譜響應分布曲線。
圖6、是對應圖5等能量光譜響應分布曲線的數據即表1。
圖7、是應用本實用新型標準太陽電池在模擬太陽光箱照射下測試圖。圖8、是圖7測試的數據表2。
見圖1-2，圖1中虛線表示入射光法線，標準電池結構是濾光片1、EVA太陽電池膠膜2、電池片3、EVA太陽電池膠膜2、基板4黏合層壓固化為一體。圖3-4是本實用新型標準電池，單個電池封裝。濾光片1、EVA太陽電池膠膜2、電池片3、EVA太陽電池膠膜2、基板4黏合層壓固體，安裝在外殼6的電池室受光窗口6內，7是出線槽，為便於安裝基板上兩個電極和引出線，外殼底板上開兩個圓孔8和出線槽7。基板4放在外殼6的電池室，用矽酮膠黏結。電池基板4與外殼6用膠黏劑黏接。
實施例見圖3是本實用新型的一個實施例，即單個電池封裝結構示意圖，虛線框表示電池室，受光窗5，6是電池的外殼由PP料聚丙烯塑料製成，在外客的電池室底板上開有出線槽和定位孔，便於調節基板4和安裝定位孔，使太陽光或太陽模擬器光束的中心與電池表面線在標準要求範圍內。作為本實用新型的最佳實施例，按照受光窗口和電池室重疊視角至少不小於160°，計算出4個單元電池片組成一組2，每個單元電池片45mm×10mm。在電池片的受光面和背光面上均貼有一層EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，分別與有色玻璃濾光片和基板貼合，上層壓機層壓固化。EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，是一種快速黏合膠膜，層壓溫度135℃，層壓固化時間20min，EVA變成有序網狀膜，增透。起封裝和保護電池的作用，透光率達到90％以上。
圖7、是本實用新型的應用實施例圖。
圖中箭頭表示模擬太陽光箱，發出的光。在模擬太陽光箱下測出非晶矽標準太陽電池的電流值i＝17.4毫安，K為修正係數，K＝標準電池標定值/i，則K＝36.9/17.4＝2.21及每片電池一組數據表格2包括開路電壓、短路電流、峰值電壓和電流、負載電阻。P1為模擬太陽光箱下測出的功率P1＝Iop·VopP為經非晶矽標準太陽電池修正後的實際功率
P＝KP1(在25℃，AM1.5，1000W/m2).
可見選擇有色光學玻璃青藍色系列，特別是青藍玻璃QB21可以把晶體矽頻率響應峰值可見光800-900nm濾除。本實用新型是經過大量篩選，得到的一項組合實用新型，也是一項應用實用新型。在目前狀態，用穩態太陽能模擬器標準裝置在25℃，AM1.5，1000W/m2條件，應用晶體矽模擬非晶矽電池在此光源下測試的電流值有對應關係。標準電池另一種使用方式，將不加封裝的標準太陽電池即以上所說的由4塊單晶矽太陽電池片串聯成一組，包括濾光片、太陽電池膠膜EVA和帶引出電極的基板(印刷電路板)層壓而成獨立部件。
權利要求1.一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於至少選擇兩片晶體矽太陽電池片做標準太陽能電池，還包括承託晶體矽太陽電池片的基板和外殼，在電池片的受光面上依次鋪設太陽電池膠膜EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和有色玻璃濾光片，構成的電池組件，將該組件升溫層壓固化成一體，封裝。
2.根據權利要求1所述的一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於所說的電池組件，包括由4塊單晶矽太陽電池片串聯成一組，還包括所說的濾光片、太陽電池膠膜EVA和帶引出電極的基板印刷電路板，由層壓機加溫層壓而成的一塊標準太陽電池。
3.根據權利要求2所述的一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於包括選擇藍色玻璃做濾光片，在電池組受光面上鋪設一層EVA膠膜。
4.根據權利要求1或3所述的一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於所說的有色濾光玻璃選擇青藍玻璃系列或其中QB21青藍色玻璃做濾光片。
5.根據權利要求1或2所述的一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於所說電池組件包括由玻璃濾光片、單晶矽電池組、印刷電路板和層與層之間膠合的EVA膠膜層，加溫135℃，並層壓固化為一體，將其放置在一個帶外殼的受光窗口的太陽電池室內，封裝。
6.根據權利要求1所述的一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於所說的標準電池外殼的受光窗口視角至少不小於160°。
7.根據權利要求1所述的一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於還包括單元晶體矽太陽電池片和濾光片構成的平面視角至少不小於160°。
8.根據權利要求4所述的一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於所說的濾光片，是譜響應峰值波長500-600nm段，相對光譜響應在0.96以上的QB21青藍色玻璃。
9.根據權利要求1所述的一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於所說的標準太陽電池，是光譜響應峰值在波長800-900nm段，相對光譜響應為零的晶體矽太陽電池。
10.根據權利要求1所述的一種非晶矽標準太陽電池，其特徵在於所說的電池外殼電池室底部上開有出線槽和定位孔，便於調節基板(4)和安裝定位孔，使太陽光或太陽模擬器光束的中心與電池表面線在標準要求範圍內。
專利摘要本實用新型公開了一種用於測量非晶矽太陽電池I－V特性的標準太陽電池，屬於標準太陽電池技術領域。本實用新型的目的是，採用晶體矽電池片加有色玻璃濾光片，濾除800－900nm波段，吸收500－600nm波段，做非晶矽標準太陽電池用。標準太陽電池包括4塊單晶矽太陽電池片串聯成一組，印刷電路板和電池組的背光面是絕緣貼合，濾光片用QB21青藍色玻璃。非晶矽電池光譜響應峰值波長在500－600nm段，相對光譜響應在0.96以上。晶體矽太陽電池光譜響應峰值在波長800－900nm段，相對光譜響應為零，實現了銳截止濾波效果。本實用新型可以用來做非晶矽電池比對。
文檔編號H01L31/04GK2762353SQ20042008301
公開日2006年3月1日 申請日期2004年8月15日 優先權日2004年8月15日
發明者李毅, 鄭澤文, 朱厚華 申請人:李毅