納米晶矽金屬箔膜太陽電池及其製備方法
2023-06-14 22:57:56 2
專利名稱：納米晶矽金屬箔膜太陽電池及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽電池及其製備方法，尤其涉及一種以金屬箔膜為基底的納米晶矽太陽電池及其製備方法。
背景技術：
矽是製備太陽電池最常用的半導體材料。現有的矽系列太陽電池中，單晶矽太陽電池的光電轉換效率最高，技術也最為成熟，主要以PVC、TPT或玻璃作為基底，其上隊列若干串連或並聯的厚度200μm～300μm的矽片，經封裝等工序製成。所用矽片從提拉或澆鑄的矽錠上經切片得到，因此矽材料損耗大，所制矽電池偏重，封裝用輔材的用量也多，造成矽太陽電池的加工成本較高，每瓦造價接近人民幣40元，極不利於太陽能源的推廣應用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種可以節省矽原料單位用量，並提高光電轉換效率的矽太陽電池，以降低矽太陽電池的造價成本。
為此，本發明提供一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，其特徵在於包括晶矽箔膜片，所述晶矽箔膜片以金屬箔膜為基底，在基底上均勻塗敷有納米晶矽層；置於晶矽箔膜片兩端的正負電極；位於晶矽箔膜片上方的TPT低鐵絨面玻璃罩殼；支撐晶矽箔膜片的聚氨酯胎墊；支撐聚氨酯胎墊的金屬底板；置於晶矽箔膜片和聚氨酯胎墊四周的金屬邊框。
所述金屬箔膜可以為銅箔膜或鋁箔膜，所述納米晶矽可以為單晶矽、多晶矽或非晶矽。納米晶矽通過膠粘劑噴塗到基底表面，納米晶矽尺寸為10～30納米，噴塗層厚度為15～30微米。所述正負電極可以為銅箔電極。
本發明還提供了納米晶矽金屬箔膜太陽電池的製備方法，包括以下工藝步驟對金屬箔膜進行表面粗糙度處理；將膠粘劑均勻噴塗在箔膜表面；將納米晶矽均勻噴塗到金屬箔膜表面的膠粘劑上；將箔膜進行固化處理；剪裁出所需規格尺寸的晶矽箔膜片；將晶矽箔膜片置於由金屬底板支撐的聚氨酯胎墊上；用金屬邊框對晶矽箔膜片和聚氨酯胎墊進行封邊；將玻璃罩殼配上密封膠帶置於邊框上，抽真空後密封保存。
對金屬箔膜進行表面粗糙度處理時可以採用雷射光束髮射機。
本發明的優越效果在於採用價格便宜的金屬箔膜作為基底材料，利用納米級晶矽的光伏電效應將太陽能轉化為電能，與常規切片製成的矽太陽電池相比，光電轉換效率大幅度提高，所用矽材料顯著減少，從而降低了矽太陽電池的造價成本。
圖1為本發明納米晶矽金屬箔膜太陽電池的結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
如圖1所示，一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，包括晶矽銅箔膜片1，置於晶矽箔膜片1兩端的銅箔電極2；位於晶矽箔膜片1上方的TPT低鐵絨面玻璃罩殼3；支撐晶矽箔膜片1的聚氨酯胎墊4；支撐聚氨酯胎墊4的鋁合金底板5；置於晶矽箔膜片1和聚氨酯胎墊4四周的鋁合金邊框6。
製備如上所述的納米晶矽金屬箔膜太陽電池的過程如下把銅箔膜鋪置在操作平臺上，用雷射光束髮射機對箔膜表面進行基坑處理，並用清洗液進行表面清洗。乾燥後，用氣噴槍把氯化橡膠樹脂均勻地噴塗在箔膜表面，並用測厚儀測試厚度，厚度要求在10～20微米之間。測試合格後，迅速將備用的納米晶矽用粉末氣噴槍均勻地噴塗到箔膜表層的膠粘劑上，厚度要求在15～30μm之間。納米晶矽採用等離子體法製備，晶矽尺寸為10～30納米即可。測試合格後，將箔膜送入固化流床中進行固化。固化流床為電加熱製成的固化加熱爐，溫度在50～80℃之間，分預熱帶、固溫帶、冷卻帶，最後經冷卻後即完成固化工藝處理。固化後的納米晶矽箔膜帶，送入光電測定室取樣，測定光電轉換效率。測定合格後，按照功率與箔膜電池的長寬尺寸比進行配級。如功率為100W的晶矽箔膜太陽電池，根據現場測定的光電轉換率，換算出長×寬的基本尺寸，再依據功率配級比給定的尺寸剪裁出不同功率與不同規格尺寸的晶矽箔膜電池片。再次經測定後，箔膜電池片被送入封裝生產線進行整體密封。箔膜電池片放入由鋁合金底板支撐的聚胺脂發泡定形的胎墊內，表面用透光性極強的TPT低鐵絨面玻璃作罩殼，邊框用鋁合金材料作框架，配上密封膠帶，抽真空後密封保存。
以下數據用於說明本發明的效果。
傳統的單晶矽電池切片，1公斤單晶矽按14.5～15％的轉換效率計算，可切片尺寸為125×125mm，厚度在300μm的晶矽片99片/Kg，尺寸為125×125×3mm的單晶矽切片功率換算為2.4W/片，1公斤單晶矽可產生的電功率為99片/Kg×2.4W/片＝237.6W/Kg。本發明的納米晶矽金屬箔膜太陽電池，如以單晶矽為製備原料，每公斤單晶矽原料可製備箔膜電池片為125×125×0.3＝990片/Kg，按同等功率換算，1公斤單晶矽納米箔膜太陽電池可產生的電功率為990片/Kg×2.4W/片＝2376W/Kg。
通過結果比較可以看出，本發明納米晶矽金屬箔膜太陽電池的效率是傳統晶矽切片太陽電池的十倍，相同功率下，晶矽用量僅是傳統晶矽切片的1/10。
權利要求
1.一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，其特徵在於包括晶矽箔膜片，所述晶矽箔膜片以金屬箔膜為基底，在基底上均勻塗敷有納米晶矽層；置於晶矽箔膜片兩端的正負電極；位於晶矽箔膜片上方的TPT低鐵絨面玻璃罩殼；支撐晶矽箔膜片的聚氨酯胎墊；支撐聚氨酯胎墊的金屬底板；置於晶矽箔膜片和聚氨酯胎墊四周的金屬邊框。
2.根據權利要求1所述的一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，其特徵在於所述金屬箔膜為銅箔膜或鋁箔膜。
3.根據權利要求1所述的一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，其特徵在於所述納米晶矽為單晶矽、多晶矽或非晶矽。
4.根據權利要求1所述的一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，其特徵在於所述納米晶矽尺寸為10～30納米。
5.根據權利要求1所述的一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，其特徵在於所述納米晶矽層厚度為15～30微米。
6.根據權利要求1所述的一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，其特徵在於所述納米晶矽通過膠粘劑噴塗到基底表面。
7.根據權利要求1所述的一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，其特徵在於所述正負電極為銅箔電極。
8.一種製備納米晶矽金屬箔膜太陽電池的方法，包括以下工藝步驟對金屬箔膜進行表面粗糙度處理；將膠粘劑均勻噴塗在箔膜表面；將納米晶矽均勻噴塗到金屬箔膜表面的膠粘劑上；將箔膜進行固化處理；剪裁出所需規格尺寸的晶矽箔膜片；將晶矽箔膜片置於由金屬底板支撐的聚氨酯胎墊上；用金屬邊框對晶矽箔膜片和聚氨酯胎墊進行封邊；將玻璃罩殼配上密封膠帶置於邊框上，抽真空後密封保存。
9.根據權利要求8所述的製備納米晶矽金屬箔膜太陽電池的方法，其特徵在於用雷射光束髮射機對金屬箔膜進行表面粗糙度處理。
全文摘要
一種納米晶矽金屬箔膜太陽電池，包括晶矽箔膜片，所述晶矽箔膜片以金屬箔膜為基底，在基底上均勻塗敷有納米晶矽層；位於晶矽箔膜片上方的TPT低鐵絨面玻璃罩殼；支撐晶矽箔膜片的聚氨酯胎墊；支撐胎墊的金屬底板；置於箔膜片和胎墊四周的金屬邊框。其製備工藝如下對金屬箔膜進行表面粗糙度處理；將膠粘劑均勻噴塗在箔膜表面；將納米晶矽均勻噴塗到箔膜表面的膠粘劑上；將箔膜進行固化處理；剪裁出所需規格尺寸的晶矽箔膜片；將晶矽箔膜片置於由金屬底板支撐的聚氨酯胎墊上；用金屬邊框對晶矽箔膜片和胎墊進行封邊；將玻璃罩殼配上密封膠帶置於邊框上，抽真空後密封保存。本發明所用矽材料顯著減少，有潛力取替傳統的晶矽切片太陽電池。
文檔編號H01L31/18GK1976063SQ20061016538
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月19日 優先權日2006年12月19日
發明者王天棋, 王宏春 申請人:王宏春