CN101295738B - 膜层及其制造方法和具有该膜层的太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膜层及其制造方法和具有该膜层的太阳能电池。所述膜层位于太阳能电池的玻璃基板表面，由密布的玻璃微粒组成，在空气中传播的光经所述膜层进入所述玻璃基板。具有该膜层的太阳能电池能够减少入射光在基板表面的损耗，从而提高光利用率和光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏太阳能电池技术领域，特别涉及一种膜层及其制造方法和具有该膜层的太阳能电池。
背景技术
随着能源的日益短缺，可再生绿色能源的开发利用越来越受到人们的关注，尤以太阳能的利用特别受到世人的青睐。作为太阳能转换媒介的太阳能电池，特别是氢化非晶硅或纳米晶硅薄膜太阳能电池，以其大面积、低成本、可生成在轻薄衬底上并易于铺设安装等优势代表着光伏技术的发展趋势。图1为薄膜太阳能电池的典型结构示意图，如图1所示，薄膜太阳能电池是多层器件，通常包括基板10、导电透明前电极11，p-i-n光电单元，包括p层12、i层14和n层16，其中p层12为p型掺杂的非晶硅层、i层14为非掺杂或本征非晶硅层，n层16为n型掺杂的非晶硅层。以及具有光反射性能的导电背电极17和背板18。i层14的作用是吸收入射光能并将光能转换成电能，p层12和n层16在光电单元的i层中建立一个内部电场，使得光致载流子被有效地收集。p-i-n叠层结构组合称为一个光电单元，或一个“结”，单结太阳能电池含有一个光电单元，多结太阳能电池含有两个或两个以上多个叠加在一起的光电单元。
对于太阳能电池而言，最大限度地吸收光能是提高光电转换效率的关键条件之一。无论是薄膜太阳能电池还是普通的多晶硅太阳能电池，作为保护板的玻璃基板10都要求具有良好的透明度和优良的化学和机械稳定性，以减少入射光的反射和吸收损耗。当入射光从空气进入到玻璃基板时，由于通常玻璃的光折射系数约为1.53，而空气的光折射系数是1，这个折射系数的差异使入射光在玻璃和空气界面的光反射率约为4.4％，可见入射光在玻璃基板表面的反射损失不可忽略。为最大限度地减少光的反射和吸收，提高光电转换效率，现有的做法是在玻璃的外层用真空镀膜的方法镀一层增透膜(抗反射膜)，如氟化镁。但是这种办法通常很难做在大面积基板上，而且它所使用的高成本加工设备和过程不利于大批量的生产。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种膜层，所述膜层位于太阳能电池的玻璃基板表面，由密布的玻璃微粒组成，在空气中传播的光经所述膜层进入所述玻璃基板。
所述玻璃微粒为球体或多面体。
本发明的另一个目的在于提供一种膜层，所述膜层位于太阳能电池的玻璃基板表面，所述膜层为叠层结构，所述叠层结构包括复数个层，各所述层均由密布的玻璃微粒组成，在空气中传播的光经所述膜层进入所述玻璃基板，各所述层的玻璃微粒的体积沿玻璃基板至空气的方向递增。
所述玻璃微粒为球体或多面体。
本发明的又一个目的在于提供一种膜层的制造方法，所述膜层位于太阳能电池的玻璃基板表面，所述方法包括：
提供含有玻璃微粒和粘合剂的溶液；
将玻璃基板浸入所述溶液中；
搅拌溶液使玻璃微粒均匀粘附到玻璃基板表面；
取出玻璃基板烘干使粘合剂固化。
所述玻璃微粒为球体或多面体。
所述烘干的温度为50℃～500℃。
本发明的再一个目的在于提供一种太阳能电池，所述太阳能电池的玻璃基板表面具有由密布的玻璃微粒组成的膜层，在空气中传播的光经所述膜层进入所述玻璃基板。
所述玻璃微粒为球体或多面体。
所述太阳能电池为多晶硅或非晶硅、纳米晶硅薄膜太阳能电池。
本发明的再一个目的在于提供一种太阳能电池，所述太阳能电池的玻璃基板表面具有膜层，所述膜层为叠层结构，所述叠层结构包括复数个层，各所述层均由密布的玻璃微粒组成，在空气中传播的光经所述膜层进入所述玻璃基板，各所述层的玻璃微粒的体积沿玻璃基板至空气的方向递增。
所述玻璃微粒为球体或多面体。
所述太阳能电池为多晶硅或非晶硅、纳米晶硅薄膜太阳能电池。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的膜层是位于玻璃基板表面的玻璃微粒层，由于玻璃微粒之间有空气间隙，也就是说本发明的膜层是由玻璃微粒和空气混合而成。作为空气和玻璃基板之间的过渡层，由玻璃微粒所组成的膜层的密度要远小于玻璃基板的密度，因此本发明膜层的光折射系数低于玻璃基板的光折射系数，而大于空气的光折射系数，即本发明膜层的光折射系数介于空气和玻璃之间，而且光折射系数可以通过改变玻璃微粒的体积和密度来调节，在空气和玻璃基板之间起到了光折射系数的过渡作用，从而避免了光折射系数从空气到玻璃基板由低到高的突变，使光折射系数从空气的数值较缓地由低到高过渡到玻璃基板的数值。入射光从空气到本发明的膜层再进入玻璃基板，因着光折射系数从空气到本发明膜层再到玻璃基板的非突变过渡，使得入射光在空气和玻璃基板界面处的反射大大减少，从而降低了光损耗，提高了太阳能电池的光利用率和光电转换效率。
附图说明
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚起见，放大了层的厚度。
图1为薄膜太阳能电池的典型结构示意图；
图2为根据本发明第一实施例的膜层示意图；
图3为根均本发明第二实施例的膜层示意图；
图4为本发明膜层制造方法流程图；
图5为根据本发明第一实施例的太阳能电池结构示意图；
图6为根据本发明第二实施例的太阳能电池结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
图2为根据本发明第一实施例的膜层示意图，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。如图2所示，根据本发明第一实施例的膜层200位于太阳能电池的玻璃基板100表面，由密布的玻璃微粒201组成，在空气中传播的光400经膜层200进入玻璃基板100。玻璃微粒201为球体或多面体，直径可以在亚微米到几百微米量级。在玻璃微粒201之间具有空隙，空隙中必然有空气存在，因此本发明的膜层200是由玻璃微粒201和空气的混合体，其光折射系数介于空气和玻璃之间。在空气和玻璃基板之间起到了光折射系数的过渡作用，避免了从空气到玻璃基板光折射系数从低到高的突然增加，光折射系数从空气的数值非突变地过渡到玻璃基板的数值，减少了光传输过程中的反射损耗。
图3为根据本发明第二实施例的膜层示意图，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。如图3所示，根据本发明第二实施例的膜层300亦位于太阳能电池的玻璃基板100表面，本实施例的膜层300为叠层结构，叠层结构包括复数个层，本实施例以两层为例，即在第一层200的基础上增加了第二层210，第一层200由密布的玻璃微粒201组成，第二层210由密布的玻璃微粒211组成，而且第二层210的玻璃微粒211的体积要大于第一层200的玻璃微粒201的体积。也就是每层的玻璃微粒的体积沿着玻璃基板至空气的方向递增。在空气中传播的光400经膜层300进入玻璃基板100。玻璃微粒201和211为球体或多面体。
在本发明膜层的其他实施例中，膜层300还可以是两层以上(3层、4层、5层......)，每层均由密布的玻璃微粒组成，而且各层的玻璃微粒的体积沿着玻璃基板至空气的方向递增，也就是最上面一层的玻璃微粒的体积最大，最下面一层的玻璃微粒的体积最小。玻璃微粒体积越大的层光折射系数越接近空气，因此多层膜层能够使光折射系数从空气的数值更加平稳地从小到大过渡到玻璃基板的数值，进一步减少了光传输过程中的反射损耗。
图4为本发明膜层制造方法流程图，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。如图4所示，本发明的膜层的制造方法首先提供含有玻璃微粒和粘合剂的溶液(S411)；然后将玻璃基板浸入所述溶液中(S412)；搅拌溶液使玻璃微粒均匀粘附到玻璃基板表面(S413)；最后取出玻璃基板并烘干使粘合剂固化(S414)。玻璃微粒为球体或多面体，烘干的温度在50℃～500℃之间。
图5为根据本发明第一实施例的太阳能电池结构示意图，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。如图5所示，根据本发明第一实施例的太阳能电池包括基板100、导电透明前电极110，p层120、i层140和n层160组成的p-i-n光电单元，以及导电背电极170和背板180。在所述太阳能电池的玻璃基板100表面具有由密布的玻璃微粒201组成的膜层200，在空气中传播的光400经膜层200进入玻璃基板100。其中，玻璃微粒201是球体或多面体。
图6为根据本发明第二实施例的太阳能电池结构示意图，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。如图6所示，根据本发明第二实施例的太阳能电池包括基板100、导电透明前电极110，p层120、i层140和n层160组成的p-i-n光电单元，以及导电背电极170和背板180。在太阳能电池的玻璃基板100表面具有膜层300，所述膜层300为叠层结构，叠层结构由多个层组成，本实施例以两层为例，即第一层200和第二层210，第一层200由密布的玻璃微粒201组成，第二层210由密布的玻璃微粒211组成，且第二层210的玻璃微粒211的体积大于第一层200的玻璃微粒201的体积。在空气中传播的光400经膜层300进入玻璃基板100。各层的玻璃微粒201和211均为球体或多面体。
在本发明太阳能电池的其他实施例中，膜层300还可以是3层、4层、5层......，每层均由密布的玻璃微粒构成，而且各层的玻璃微粒的体积沿着从玻璃基板至空气的方向递增。
本发明的太阳能电池可以是多晶硅、非晶硅、纳米晶硅等基于硅的薄膜太阳能电池，也可以是其它类型的太阳能电池，包括多晶硅芯片构成的光伏组件和基于其它半导体薄膜材料的光伏器件。在本发明的薄膜太阳能电池的其他实施例中，可以是单结、也可以是多结太阳能电池。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种膜层，其特征在于：所述膜层位于太阳能电池的玻璃基板表面，所述膜层为叠层结构，所述叠层结构包括复数个层，各所述层均由密布的玻璃微粒组成，在空气中传播的光经所述膜层进入所述玻璃基板，各所述层的玻璃微粒的体积沿玻璃基板至空气的方向递增。
2.如权利要求1所述的膜层，其特征在于：所述玻璃微粒为球体或多面体。
3.一种太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池的玻璃基板表面具有膜层，所述膜层为叠层结构，所述叠层结构包括复数个层，各所述层均由密布的玻璃微粒组成，在空气中传播的光经所述膜层进入所述玻璃基板，各所述层的玻璃微粒的体积沿玻璃基板至空气的方向递增。
4.如权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于：所述玻璃微粒为球体或多面体。
5.如权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池为多晶硅或非晶硅、纳米晶硅薄膜太阳能电池。
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