CN101710602A - 一种薄膜太阳能电池结构和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种薄膜太阳能电池结构和制备方法。根据本发明的制备过程制备前板，制备薄膜电池层，制备反射粘结层，制备背板，层压。相应地，根据本发明的薄膜太阳能电池包括：前板；薄膜电池层；反射粘结层；背板。根据本发明的结构和方法，能够简化结构和工艺，降低材料成本，节约生产设备和生产工艺上的资金和时间，并且缩短电池的生产周期，提高电池产能。

Description

一种薄膜太阳能电池结构和制备方法

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池，具体涉及薄膜太阳能电池的结构。

背景技术

薄膜太阳能电池，例如非晶硅薄膜电池，具有造价低，功率温度系数小，弱光响应好等优点，是光伏应用技术中非常有前景的一项技术。薄膜电池有两种主要电池结构，上层(superstrate)及底层(substrate)型，这两种结构是基于半导体层沉积层序来分的。Superstrate这一类型中要用透明基板，例如玻璃，然后沉积一层透明导电层(前电极)，而半导体电池层就沉积在这一层上，最后沉积背电极和背反射层。背反射层将透过电池层的光再反射到电池的半导体层内，这样一来光被多次吸收进而提高光的利用率和电池的转换效率。非晶硅薄膜电池中使用了两种典型的背反射层。一种类型是，大多数薄膜太阳能电池中所用的背反射层是由沉积的透明导电的氧化层(TCO)做如缓冲层(背电极)，在这一层再镀上像铝和银等具有高反射率的金属质薄膜构成的。以上背反射层可以用真空蒸发或溅射等方式完成。另一项简单且成本较低的技术，是在沉积的透明导电的氧化层(TCO)缓冲层后，将含有氧化钛的白色漆涂于缓冲层上为背反射层。白色涂层工艺可以通过丝网印刷术、喷漆或者是简单的刷漆工艺来实现。此后，薄膜电池通常需要用透明高分子材料，例如PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯-聚醋酸乙烯)等作为粘结材料与另一背板层压构成完整的薄膜电池构造。层压给太阳能电池抵抗环境损害提供了保护同时也在提高了电池的机械结构强度。

图1是传统薄膜太阳能电池结构图。从阳光的入射方向，依次是前板1、具有前后电极的薄膜电池层2、背反射层3，例如铝膜、透明的粘结材料层4，例如透明PVB，EVA等、背板5。在传统结构中，背反射层和粘结材料层是两个层。

从上述描述中可以看出太阳能电池要先做背反射层再用PVB或EVA等粘结材料进行层压。这样就存在一个问题，即背反射层和层压是两个独立的工序，并且层压还需PVB或EVA等粘结材料。这样不仅浪费宝贵的白漆和金属铝，银等消耗性材料，还需向生产设备和生产工艺优化分别投入大量的资金和时间。更为关键的是，这一工艺需延长电池的生产周期，随之而来的就是产能下降。

发明内容

针对现有技术中的以上问题，本发明试图改进薄膜太阳能电池的结构，以简化结构和工艺，降低材料成本，节约生产设备和生产工艺上的资金和时间，并且缩短电池的生产周期，提高电池产能。

为解决以上问题，本发明提供了一种薄膜太阳能电池制备方法，包括制备前板，制备薄膜电池层，制备反射粘结层，制备背板，层压。

本发明还提供了一种薄膜太阳能电池制备方法，包括在制备反射层和相邻的粘结层时，用反射性的反射粘结层替换反射层和粘结层。

本发明还提供了一种薄膜太阳能电池，包括前板；薄膜电池层；反射粘结层；背板。

本发明还提供了一种薄膜太阳能电池，具有反射粘结层，该反射粘结层作为反射层和粘结层。

根据本发明，将粘结材料，例如PVB或EVA等直接作为反射层，形成反射粘结层，从而省去反射层生产所需费用及时间。本发明用例如高反射性的白色PVB或EVA材料取代反射层并作为层压所需的粘结材料。这种白色PVB、EVA高分子材料例如是在PVB或EVA材料中参杂纳米级氧化钛微粒形成，其兼具传统PVB、EVA等粘结材料的性能并具有作为反射层的高光反射功能。通常情况下，根据本发明的电池的光转换效率可提高15-20％，同时省去了金属、白漆等材料和相关工艺设备及生产时间。

附图说明

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

图1是传统薄膜太阳能电池结构图。

图2是本发明的薄膜太阳能电池结构图。

具体实施方式

图2是根据本发明的薄膜太阳能电池结构。从阳光的入射方向，依次是前板1、具有前后电极的薄膜电池层2、反射粘结层4、背板5。

薄膜电池层2的前电极层可以是例如TCO膜，或者用透明导电玻璃作为前板也作为薄膜电池层的前电极层，而不需另外的前电极层。

在该层压结构中，反射粘结层4将薄膜电池层2与背板5粘结，以及将前板1与背板粘结。

在本发明中，应用反射性的粘结材料，例如白色反光PVB或EVA材料来取代传统的反射层和层压所需的粘结材料层。这种反射性的粘结材料可以是本领域技术人已知的任何可用的材料。这种白色PVB、EVA高分子材料例如是在PVB或EVA材料中参杂白色材料，例如纳米级氧化钛微粒形成。这种白色材料可以是本领域技术人已知的任何可用的材料。根据本发明的反射粘结层兼具传统PVB、EVA等粘结材料的性能并具有作为反射层的高光反射功能。

任何需要用反射层提高电池转换效率的薄膜电池的层结构中，对于相邻的反射层和粘结层都可以使用本发明的构思，将两个层合并为一个反射粘结层。

在根据本发明的太阳能薄膜电池中，反射粘结层具有反射层和层压粘和材料的双重功能。

制备根据本发明的太阳能薄膜电池的工序中，前后段的制造工序和传统工序一样，但是反射层没有金属或白色涂层，而是在层压时直接用高反射性的粘结层，例如白色反光PVB或EVA层作为背反射层，或者说反射粘结层。根据本发明的制备过程具体描述如下：

一、制备前板。在该步骤中准备和清洗透光玻璃；

二、制作薄膜电池层。在此步骤中，首先制备TCO膜作为前电极层，或如果在制备前板时直接使用透明导电玻璃作为前电极；其次如传统工艺，制备半导体层，进行激光切割以便串接；再次制备薄膜电池层的背电极层；

三、制备反射粘结层。清边和切割适当大小的反射粘结材料，如白色反光PVB或EVA材料，将其放到已完成的薄膜电池层的背面；

四、层压。将制备的层结构放入层压机完成层压程序。

通常，在完成以上制备过程后，还进行其他的传统步骤，如测试太阳能电池，例如做太阳模拟器测验。

以下具体实施方案是基于用Oerlikon公司的成套设备制造单节非晶硅串接的薄膜太阳能电池。

制备前板

1.清洗前板玻璃，本例用1100x1300mm的超白浮法玻璃

制备薄膜电池层

2.用Oerikon LPCVD 1200设备镀透明氧化锌前电极.

3.用Oerlikon Laser 1200设备激光划线分割前电极(P1)

4.用Oerlikon KAI 1200 PECVD设备沉积非晶硅PIN半导体层

5.用Oerlikon Laser 1200设备激光划线分割半导体层(P2)

6.用Oerikon LPCVD 1200设备镀透明氧化锌背电极

7.用Oerlikon Laser 1200设备激光划线分割背电极(P3)

8.作正负电极引线

9.除边以备层压。

制备反射粘结层

10.切割适当大小的白色反光PVB或EVA材料，将其铺放到已完成的薄膜电池层的背面，并放上背板，例如玻璃或其他背板材料。

层压

11.放入层压机完成层压工艺。

最后，测试太阳能电池，如用太阳模拟器测试。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (18)

1.一种薄膜太阳能电池制备方法，包括

制备前板，

制备薄膜电池层，

制备反射粘结层，

制备背板，

层压。

2.根据权利要求1的方法，其中在制备前板的步骤中，用透明导电玻璃作为前板。

3.根据权利要求2的方法，其中制备薄膜电池层包括制备半导体层和背电极层。

4.根据权利要求1的方法，其中制备薄膜电池层包括制备前电极层、半导体层和背电极层。

5.根据权利要求1的方法，其中制备反射粘结层的步骤中，使用反射性粘结材料。

6.根据权利要求5的方法，其中反射性粘结材料是白色PVB或EVA材料。

7.根据权利要求6的方法，其中反射性粘结材料是通过在粘结材料中参杂白色材料形成。

8.根据权利要求7的方法，其中白色材料是纳米级氧化钛微粒。

9.一种薄膜太阳能电池制备方法，包括

在制备反射层和相邻的粘结层时，用反射性的反射粘结层替换反射层和粘结层。

10.一种薄膜太阳能电池，包括

前板；

薄膜电池层；

反射粘结层；

背板。

11.根据权利要求10的薄膜太阳能电池，其中前板是透明导电玻璃。

12.根据权利要求11的薄膜太阳能电池，其中薄膜电池层包括半导体层和背电极层。

13.根据权利要求10的薄膜太阳能电池，其中薄膜电池层包括前电极层、半导体层和背电极层。

14.根据权利要求10的薄膜太阳能电池，其中反射粘结层是反射性粘结材料构成。

15.根据权利要求14的薄膜太阳能电池，其中反射性粘结材料是白色PVB或EVA材料。

16.根据权利要求15的薄膜太阳能电池，其中反射性粘结材料是通过在粘结材料中参杂白色材料形成。

17.根据权利要求16的薄膜太阳能电池，其中白色材料是纳米级氧化钛微粒。

18.一种薄膜太阳能电池，具有

反射粘结层，该反射粘结层作为反射层和粘结层。

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