一種具有折光器的太陽能電池的製作方法

2023-06-13 05:48:56

一種具有折光器的太陽能電池的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種具有折光器的太陽能電池，包括電池片基體和設置在電池片基體上的指柵線，所述的指柵線上通過粘結層粘結固定有用於將射向柵線的光線折射到電池片基體上無遮擋裸露區域的折光器，所述的折光器通過在無色透明材料基體上開設倒立的三角形槽製成，所述的三角形槽沿著指柵線延伸方向設置；其應用光的折射原理，使電池正面指柵線上的入射光線在到達指柵線前，在本折光器的作用下，改變入射光的路徑，使其折射到電池正面上沒有被指柵線遮擋的區域，從而避免了入射光的遮擋損失，提升了電池的轉換效率。
【專利說明】一種具有折光器的太陽能電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池，尤其涉及一種具有折光器的太陽能電池。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是由一種或幾種基於相關材料在特定形態及結構上的光電量子效應原理而製成的光伏器件，比如矽材料、砷化鎵、硫化碲等等半導體材料或其他有機或無機的化合物材料。太陽能電池一般由這些主體材料經過特殊工藝形成能夠實現光電轉換的結構並結合一定的金屬化技術而製成。
[0003]晶矽太陽能電池的主體加工工藝主要形成能最大效率地吸收光、並且能使光子在入射基體材料後產生相應的空穴-電子對的一種功能結構，然後再經過金屬化工藝將產生的電子收集並導出。金屬化工藝主要是指在晶矽電池正反兩面製作具有能夠形成優良歐姆接觸並傳導電流的正負電極，其中背電極是正電極，正面電極是負電極。正面電極要求採用特殊的設計以使其達到儘量減少正面遮光的效果，因為正面電極的存在必然會減少電池的正面受光面積，從而影響電池的轉換效率。
[0004]傳統的晶體矽太陽能電池正面電極主要是通過絲網印刷工藝製作，然後通過燒結形成具有電氣連接的電極。通過絲網印刷製作的正面電極主要由指柵線和主柵線構成，其中指柵線收集電池基體產生的光生電子，並通過主柵匯總而出。目前絲網印刷的正面電極指柵線的寬度一般在50-100微米，並且由於絲網印刷技術本身的技術瓶頸，指柵線寬度很難再進一步降低，從不可避免地造成了 5 %左右的正面遮光損失。
[0005]為了能夠進一步減小正面電極的造成的遮光損失，業內也開發了很多新技術，t匕如通過電鍍或噴墨列印的方式來減少指柵線的寬度，使正面指柵線的寬度可以做到40微米甚至更窄，但即使這樣，指柵線的遮光損失仍然還是比較大的，並不能完全消除。同時這些技術也都比較昂貴，難以為整個產業帶來好處。
[0006]另外也有一種基於N型晶體矽電池的背接觸技術，使用這種技術，太陽能電池的正負電極都被製作在電池的背面，從而完全消除了正面的電極遮光損失，但是這種技術需要採用更多且更精密的加工設備和製作工藝，其生產成本會更加昂貴，很難引進應用到目前普遍商業化生產的生產線上。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在於解決上述現有技術存在的缺陷，提供一種具有折光器的太陽能電池，本發明能夠完全消除太陽能電池正面指柵線遮光損失，有效增加電池正面的入射光總量，從而增加電池的轉化效率。
[0008]為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0009]一種具有折光器的太陽能電池，包括電池片基體和設置在電池片基體上的指柵線，所述的指柵線上通過粘結層粘結固定有用於將射向指柵線的光線折射到電池片基體上無遮擋裸露區域的折光器，所述的折光器通過在無色透明材料基體上開設倒立的三角形槽製成，所述的三角形槽沿著指柵線延伸方向設置。
[0010]所述的倒立的三角形槽，其截面三角形的底邊寬度為30微米-1000微米，三角形高度在30微米-1000微米。
[0011]所述的倒立的三角形槽，其截面三角形為等腰三角形。
[0012]所述的無色透明材料基體由光吸收率較小的玻璃或有機合成物製成。
[0013]所述的折光器只包含一條三角形槽或同時包含多條交叉或平行設置的三角形槽，每條指柵線對應一條三角形槽。
[0014]所述的三角形槽的行列間距與其所對應的指柵線的間距一致。
[0015]所述折光器的三角形槽的頂點與指柵線的寬度中點對齊。
[0016]本發明的太陽能電池，在電池片基體上的指柵線上固定有用於將射向柵線的光線折射到電池片基體上無遮擋裸露區域的折光器，其應用光的折射原理，使電池正面指柵線上的入射光線在到達指柵線前，在本折光器的作用下，改變入射光的路徑，使其折射到電池正面上沒有被指柵線遮擋的區域，從而避免了入射光的遮擋損失從而增加了太陽能電池正面入射光的總量，增加了太陽能電池的轉換效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為具有折射器的太陽能電池指柵線的區域截面圖；
[0018]圖中:1-電池片基體；2_指柵線；3_粘結層；4_無色透明材料基體；5_三角形槽；6-入射光線；7-折射光線。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0020]圖1為具有折射器的太陽能電池指柵線的區域截面圖，如圖1所示，本發明提供的具有折光器的太陽能電池，包括電池片基體I和設置在電池片基體I上的指柵線2，所述的指柵線2上通過粘結層3粘結固定有用於將射向柵線2的光線折射到電池片基體I上無遮擋裸露區域的折光器，所述的折光器通過在無色透明材料基體4上開設倒立的三角形槽5製成，所述的三角形槽5沿著指柵線2延伸方向設置，所述粘結層3在一定條件下可以與電池片基體表面I形成良好的粘接附著，不易脫落、對光吸收小、無色透明，不含可對電池性能造成惡化性影響的雜質。
[0021]本發明提供的具有折射器的太陽能電池，其集成了折射器的電池，由於入射光線6到指柵線2之前經過了折射器5對入射光線路徑的改變，使本來要被指柵線遮擋的折射光線7折射到電池片上的裸露區域，避免了指柵線對光的遮擋損失，提高了電池轉換效率，經過測試發現，使用折射器的太陽能電池，由於入射光量的增加，可導致電池效率提升3% -5%。
[0022]進一步地，如上所述的具有折光器的太陽能電池，所述的倒立的三角形槽5，其截面三角形的底邊寬度為30微米-1000微米，三角形高度在30微米-1000微米；優選地其底邊寬度在100-500微米，高度在300-600微米。
[0023]進一步地，如上所述的具有折光器的太陽能電池，所述的倒立的三角形槽5，其截面三角形的的底邊長和高與所選基材的折射率有關，可根據基材的折射率計算最優的三角形底邊長和高，只要保證三角形槽5的折射光線不要折射到指柵線上即可。該倒立的三角形槽5可以用注塑、衝壓、化學或物理刻蝕、雷射刻蝕的方式來實現，也可以用其他方式來實現；製作的三角槽的表面光滑，以儘量減少光在折射面上的反射損失。
[0024]進一步地，如上所述的具有折光器的太陽能電池，為了進一步增強太能能電池表面入射光的總量，繼而增加太陽能電池的發電效率，所述的倒立的三角形槽5，其截面三角形為等腰三角形。
[0025]進一步地，如上所述的具有折光器的太陽能電池，為了減小折射光線的折射損失，所述的無色透明材料基體4由光吸收率較小的玻璃或有機合成物製成。
[0026]進一步地，如上所述的具有折光器的太陽能電池，所述的無色透明材料基體4具有比較大的折射率。所述的具有折光器的太陽能電池，所述的折光器只包含一條三角形槽5或同時包含多條交叉或平行設置的三角形槽5，每條指柵線對應一條三角形槽5。
[0027]具體地，所述的無色透明材料基體上可以只開設一條三角形槽5，則反光器就包括多條與指柵線對應的無色透明材料基體；而為了製作工藝簡單，也可以是無色透明材料基體上開設有多三角形槽5，每條三角形槽5對應一條指柵線。
[0028]進一步地，如上所述的具有折光器的太陽能電池，所述的三角形槽5的行列間距與其所對應的指柵線的間距一致。
[0029]進一步地，如上所述的具有折光器的太陽能電池，為了避免使折射光線照射在指柵線上，所述折光器的三角形槽5的頂點與指柵線的寬度中點對齊，從而避免使折射的光照射在指柵線上。
[0030]本發明的太陽能電池可以應用於晶體矽太陽能電池，包括P型單晶電池、多晶電池，N型電池，薄膜或化合物電池，也可以應用於其他需要製備指柵線的太陽能電池器件上。
[0031]本發明提供的太陽能電池，通過在指柵線上集成了所述折光器，從而達到消除指柵線遮光損失的目的:所述折光器通過加熱粘接的方式附著固定在電池片基體正表面上，優選地附著界面無氣泡、雜質且密封性好。
[0032]本發明基於光的折射原理，在無色透明基板上製備橫截面形狀為等腰三角形的倒立三角槽行列，將此倒立三角槽置於電池正面電極正上方，在入射光照射到電池表面指柵線上之前，通過此折光器改變光的傳播路徑，使光折射到電池表面裸露區域，從而提升了電池的轉換效率
[0033]以下闡述一下本發明製備帶著折射器的太陽能電池的方法:
[0034]實施例一:
[0035]步驟一:設計並製作帶有對準標記的正面印刷網版；所述網版是印刷太陽能電池電極的必須物料，一般由網框、網布及膠膜組成。並通過網布及膠膜設定需要印刷的電極圖形。這裡我們設計的正面網版指柵線寬度為50微米，數量為80根，並且均勻設置三根主柵線，同時在在印刷區域內每個邊的中點設置一個對準點，從而在印刷正面電極的同時也印刷製作了對準標準。
[0036]步驟二:製備多晶矽電池及印刷對準點。[0037]選取156mm*156mm尺寸的P型多晶太陽能電池,用絲網印刷的方式製作正面電極及對準標記，其中印刷的正面指柵線寬度為80微米，高度為15微米，長度為153毫米。正面指柵線的數量為80根，指柵線的間距為153mm / 79=1.937mm。其中最邊緣的兩根指柵線距電池片邊緣的距離為1.5mm。將此印刷好正反面電極的電池進行燒結測試，待後續步驟。
[0038]步驟三:製作折射器及對準點。
[0039]選取折射率為1.6的156mm*156mm*Imm無色透明玻璃，要求本玻璃表面光滑，內部無雜質。用雷射的方式在其一個表面上製備截面為三角形的倒立等腰三角槽行列，要求三角形底長度為300微米，三角形高度為600微米，長度為153mm，總共80個三角槽，三角槽的頂點間距為1.937mm，兩邊的倒立三角槽距邊緣的距離為1.5mm ;同時在四個邊上各製作一對準點，用於與電池片上的對準點對準；最後在此玻璃的底部塗覆一層無色透明的30微米厚的粘膠膜。
[0040]步驟四:對準粘結電池片與折射器
[0041]將上述步驟二中製備好的電池片與步驟三中製備好的折射器上的對準標準對準並緊密接觸，再使折射器背面的膠膜粘接在電池片表面牢固粘結，確認三角槽頂點與電池片指柵線中心點對準，從而完成折射器的粘接使用。
[0042]實施例二:
[0043]步驟一:設計並製作帶有對準標記的正面印刷網版。
[0044]網版是印刷太陽能電池電極的必須物料，一般由網框、網布及膠膜組成。並通過網布及膠膜設定需要印刷的電極圖形。
[0045]這裡我們設計的正面網版指柵線寬度為50微米，數量為80根，並且均勻設置三根主柵線，同時在在印刷區域內每個邊的中點設置一個對準點，從而在印刷正面電極的同時也印刷製作了對準標準。
[0046]步驟二:製備多晶矽電池及印刷對準點。
[0047]選取156mm*156mm尺寸的P型多晶太陽能電池,用絲網印刷的方式製作正面電極及對準標記，其中印刷的正面指柵線寬度為80微米，高度為15微米，長度為153毫米。正面指柵線的數量為80根，指柵線的間距為153mm / 79=1.937mm。其中最邊緣的兩根指柵線距電池片邊緣的距離為1.5mm。將此印刷好正反面電極的電池進行燒結測試，待後續步驟。
[0048]步驟三:製作折射器及對準點。
[0049]選取折射率為1.6的無色透明有機聚合物基板,要求其表面光滑，平整無翹曲，內部無雜質。用衝壓的方式在其一個表面上製備截面為三角形的倒立等腰三角槽行列，要求三角形底長度為300微米，三角形高度為600微米，長度為153mm，總共80個三角槽，三角槽的頂點間距為1.937mm，兩邊的倒立三角槽距邊緣的距離為1.5mm;同時在四個邊上各製作一對準點，用於與電池片上的對準點對準；最後在此基板的底部塗覆一層無色透明的20微米-30微米厚的粘膠膜。
[0050]步驟四:對準粘結電池片與折射器
[0051]將上述步驟二中製備好的電池片與步驟三中製備好的折射器上的對準標記準對準並緊密接觸，再使折射器背面的膠膜粘接在電池片表面牢固粘結，確認三角槽頂點與電池片指柵線中心點對準，從而完成折射器的粘接使用。
[0052]最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種具有折光器的太陽能電池，其特徵在於:包括電池片基體(I)和設置在電池片基體(I)上的指柵線(2)，所述的指柵線(2)上通過粘結層(3)粘結固定有用於將射向指柵線(2)的光線折射到電池片基體(I)上無遮擋裸露區域的折光器，所述的折光器通過在無色透明材料基體(4)上開設倒立的三角形槽(5)製成，所述的三角形槽(5)沿著指柵線(2)延伸方向設置。
2.根據權利要求1所述的具有折光器的太陽能電池，其特徵在於:所述的倒立的三角形槽(5)，其截面三角形的底邊寬度為30微米-1000微米，三角形高度在30微米-1000微米。
3.根據權利要求1所述的具有折光器的太陽能電池，其特徵在於:所述的倒立的三角形槽(5)，其截面三角形為等腰三角形。
4.根據權利要求1-3任一項所述的具有折光器的太陽能電池，其特徵在於:所述的無色透明材料基體(4)由光吸收率較小的玻璃或有機合成物製成。
5.根據權利要求1-3任一項所述的具有折光器的太陽能電池，其特徵在於:所述的折光器只包含一條三角形槽(5)或同時包含多條交叉或平行設置的三角形槽(5)，每條指柵線對應一條三角形槽(5)。
6.根據權利要求5所述的具有折光器的太陽能電池，其特徵在於:所述的三角形槽(5)的行列間距與其所對應的指柵線的間距一致。
7.根據權利要求5所述的具有折光器的太陽能電池，其特徵在於:所述折光器的三角形槽(5)的頂點與指柵線的寬度中點對齊。
【文檔編號】H01L31/054GK103824893SQ201410083955
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】餘小翠 申請人:餘小翠