CN101924153A - 一种薄膜太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜太阳能电池及其制作方法，采用该技术方案，能够提高薄膜太阳能电池的光电转换率。该薄膜太阳能电池，包括介于背板玻璃以及背电极之间的第一密封层，还包括设置在第一密封层以及背电极之间的金属反射层以及第二密封层，其中，第二密封层设置在金属反射层以及背电极之间。其制作方法包括：在完成对背电极以及吸收层的激光刻线后，在该背电极以及背板玻璃之间依次放置第二密封层以及第一密封层，并在放置第一密封层之前，在第二密封层临近所述第一密封层的表面生成金属反射层。该薄膜太阳能电池中介于第一密封层以及背电极之间的金属反射层和第二密封层能够将通过激光划线区域的光线反射回吸收层，从而提高了光电转换率。

Description

一种薄膜太阳能电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种薄膜太阳能电池及其制作方法。

背景技术

随着能源在世界范围内的紧张和短缺，人们对开发新能源的重视程度日益提高，尤其是以太阳能为首的绿色能源的开发和利用日趋重视。太阳能以其无污染、无地域限制和全天候利用等独特的优势而受到广泛关注和青睐。市场对更大面积、更轻薄且生产成本更低的新型太阳能电池的需求日益增加。这些新型太阳能电池中，薄膜太阳能电池的开发已受到世界范围的广泛关注，成为太阳能电池发展的新趋势和新热点。

图1为薄膜太阳能电池的传统制作工艺，如图1所示，主要涉及的工艺流程包括：TCO(透明导电氧化物)玻璃清洗、Laser1#激光刻线、清洗及薄膜层沉积、Laser2#激光刻线、背电极沉积、Laser3#激光刻线、清洗及电极线焊接、密封层制作、接接线盒进行电性能测试。其中，密封层一般采用PVB(Polyvinyl Butyral，聚乙烯醇缩丁醛树脂)或者EVA(Ethylene Vinyl Acetate，乙烯-醋酸乙烯共聚物)夹胶，Laser3#激光刻线的主要目的是将硅层和背电极划段。通过图1所示的工艺流程制作的薄膜太阳能电池如图2所示，主要包括：背板玻璃1、密封层2、背电极3、吸收层4、TCO层5以及前板玻璃6。

在如图2所示的薄膜太阳能结构中，由于Laser3#激光刻线将背电极3的金属反射层以及吸收层4的薄膜层都被刻掉，形成了如图3所示的激光划线区域7，如图3中箭头所示，当光线通过前板玻璃6以及TCO层5后，进入激光划线区域7的大部分光线进入密封层2以及背板玻璃1，一般密封层2使用的PVB或EVA都是透明材质，并且背板玻璃也为透明的，因此光线直接通过密封层2以及背板玻璃1漏掉，一般情况下，激光划线区域7约占电池板面积0.7％，使得通过这部分的光能无法被利用，光电转换率低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种薄膜太阳能电池及其制作方法，采用该技术方案，能够提高薄膜太阳能电池的光电转换率。

本发明实施例通过如下技术方案实现：

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种薄膜太阳能电池。

根据本发明实施例提供的薄膜太阳能电池，包括介于背板玻璃以及背电极之间的第一密封层，还包括设置在所述第一密封层以及所述背电极之间的金属反射层以及第二密封层，其中，所述第二密封层设置在所述金属反射层以及所述背电极之间。

较佳地，设置在所述密封层以及所述背电极之间的金属反射层采用的材质包括：

银Ag、铝Al或铜Cu材质；或

由至少两种金属材质制成的复合材质。

较佳地，设置在所述密封层以及所述背电极之间的金属反射层的厚度大于等于50纳米并且小于等于200纳米。

较佳地，所述第一密封层或第二密封层采用：

透明聚乙烯醇缩丁醛树脂PVB或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材质；或

非透明聚乙烯醇缩丁醛树脂PVB或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材质。

根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种薄膜太阳能电池的制作方法。

根据本发明实施例提供的薄膜太阳能电池的制作方法，包括：

在前板玻璃上生成透明导电氧化物TCO层、吸收层以及背电极；

在完成对所述背电极以及吸收层的激光刻线后，在所述背电极以及背板玻璃之间依次放置第二密封层以及第一密封层，并在放置所述第一密封层之前，在所述第二密封层临近所述第一密封层的表面生成金属反射层。

较佳地，在所述第二密封层临近所述第一密封层的表面生成金属反射层，包括：

采用溅射、沉积或喷涂方式在所述第二密封层临近所述第一密封层的表面生成金属反射层。

较佳地，生成的金属反射层采用的材质包括：

银Ag、铝Al或铜Cu材质；或

由至少两种金属材质制成的复合材质。

较佳地，生成的金属反射层的厚度大于等于50纳米并且小于等于200纳米。

较佳地，所述第一密封层或第二密封层采用：

透明聚乙烯醇缩丁醛树脂PVB或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材质；或

非透明聚乙烯醇缩丁醛树脂PVB或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材质。

较佳地，所述金属反射层采用的材质包括：

在所述薄膜太阳能电池所吸收光线对应的波长范围内，反射率最大的金属材质或反射率大于设定阈值的金属材质中的一种或至少两种制成的复合材质。

根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种薄膜太阳能电池的制作方法。

根据本发明实施例提供的薄膜太阳能电池的制作方法，包括：

在前板玻璃上生成透明导电氧化物TCO层、吸收层以及背电极；

在完成对所述背电极以及吸收层的激光刻线后，在所述背电极以及背板玻璃之间依次放置第二密封层以及第一密封层，其中，所述第二密封层临近所述第一密封层的表面预先生成有金属反射层。

通过本发明实施例提供的上述至少一个技术方案，薄膜太阳能电池包括介于背板玻璃以及背电极之间的第一密封层，还包括设置在该第一密封层以及该背电极之间的金属反射层以及第二密封层，其中，第二密封层设置在金属反射层以及背电极之间，即在制作该薄膜太阳能电池时，在完成对背电极以及吸收层的激光刻线后，在该背电极以及背板玻璃之间依次生成第二密封层以及第一密封层，并在放置第一密封层之前，在第二密封层临近第一密封层的表面生成金属反射层，或直接使用预先生成有金属反射层的第二密封层，由于金属反射层能够反射光线，因此光线透过激光划线区域后，不会直接通过第一密封层以及背板玻璃漏掉，而是被该设置在该第一密封层以及该背电极之间的金属反射层和第二密封层反射回吸收层，从而提高了光电转换率。

根据本发明实施例通过的技术方案，第一密封层或第二密封层也能够起到反射光线的作用，提高光线的反射率，尤其在该第一密封层或第二密封层采用非透明材质的情况下，进一步提高了光电转换率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明背景技术中提供的薄膜太阳能电池的传统制作工艺流程图；

图2为本发明背景技术中提供的薄膜太阳能电池结构示意图；

图3为本发明背景技术中提供的薄膜太阳能电池漏光示意图；

图4为本发明实施例中提供的薄膜太阳能电池结构图；

图5为本发明实施例中提供的薄膜太阳能电池的制作流程图；

图6为本发明实施例中提供的薄膜太阳能电池光线反射示意图。

具体实施方式

为了给出提高薄膜太阳能电池的光电转换率的实现方案，本发明实施例提供了一种薄膜太阳能电池及其制作方法，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明一个实施例，提供了一种薄膜太阳能电池，如图4所示，该薄膜太阳能电池包括：

背板玻璃401、第一密封层402、金属反射层403、第二密封层404、背电极405、吸收层406、TCO层407以及前板玻璃408；

其中，金属反射层403介于第一密封层402以及第二密封层404之间。

本发明优选实施例中，该金属反射层403可以采用银Ag、铝Al或铜Cu等高反射率的材质。其中，Ag的反射率一般可以达到99％左右，Al的反射率一般可以达到97％左右，但Ag得成本较高。应当理解，此处所列的金属反射层403可以采用的金属材质仅为优选的金属材质，根据本发明实施例也可以选择其它的金属材质，因此，实际应用中可以考虑成本并结合各种金属材质所能达到的反射率选择金属反射层采用的具体材质。

本发明优选实施例中，金属反射层403还可以采用由至少两种金属材质制成的复合材质，例如采用Ag/Si(硅)复合膜，Ag/TiO₂(氧化钛)复合膜，Ag/SiO₂(氧化硅)复合膜等。

本发明优选实施例中，该金属反射层403的厚度大于等于50纳米并且小于等于200纳米，一般可以选取120纳米。应当理解，此处所列的金属反射层403的厚度范围仅为优选的厚度范围，根据本发明实施例也可以选择该范围以外的厚度，例如，实际应用中，可以根据选择的金属材质的反射率以及成本等因素，调整金属反射层的厚度，一般厚度越厚可以到达的反射率越高，当然需要的成本也越高。

金属反射层403采用的材质也可以根据薄膜太阳能电池所吸收光线对应的波长范围确定。因不同金属对不同波长范围的光具有不同的反射率，例如，对紫外光区，金属Al的反射率较高；对可见光区，金属Al或Ag的反射率较高；对近红外光区，金属Ag或Cu的反射率较高。因此，根据本发明优选实施例中，在薄膜太阳能电池所吸收光线对应的波长范围内，可以采用反射率最大的金属材质作为金属反射层的材料，也可以采用反射率大于设定阈值的金属材质中的一种或至少两种制成的复合材质作为金属层的材料。例如，对于单结结构的非晶硅薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池所吸收的太阳光集中于波长为300-900nm(主要是可见光区)，因此该金属反射层403可以使用金属Al材质；对于双结结构的非晶硅和微晶硅的叠层电池，所吸收的太阳光集中于波长为300-1100nm(含可见光区和近红外光区)，因此该金属反射层403可以采用Ag作为金属反射膜。具体情况可以视薄膜太阳能电池所采用的结构而灵活选择金属反射层的材料，此处不再一一列举。

本实施例中，第二密封层404也具备一定的反射能力，因此，金属反射层403的厚度可以略小，以降低成本。

本发明优选实施例中，第一密封层402和第二密封层404可以具有相同的材质，也可以具有不同的材质，例如，第一密封层402和第二密封层404都可以采用PVB夹胶，也可以都采用EVA夹胶；或者，第一密封层402采用PVB夹胶、第二密封层404采用EVA夹胶；或者，第一密封层402采用EVA夹胶、第二密封层404采用PVB夹胶。

应当理解，以上所列形成密封层的材质仅为实施本发明实施例的优选材质，实际应用中，还可以采用其他材质，例如，消耗成本低的材质，或相对于PVB或EVA具有更好密封效果的材质，此处不一一列举。

更为具体地，本发明一个优选实施例中，设置在金属反射层403以及背电极405之间的第二密封层404可以采用：

透明PVB或EVA材质；或

非透明PVB或EVA材质。

其中，若采用非透明PVB或EVA材质可进一步提高光线的反射率，例如，采用磁白色非透明PVB材质。

相应地，本发明实施例还提供了制作上述具有双层密封层的薄膜太阳能电池的方法，如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤501、在前板玻璃上生成透明导电氧化物TCO层、吸收层以及背电极。

步骤502、对该吸收层以及背电极进行激光刻线。

步骤503、在完成对背电极以及吸收层的激光刻线后，在背电极以及背板玻璃之间依次放置第二密封层以及第一密封层，并在放置第一密封层之前，在第二密封层临近第一密封层的表面生成金属反射层。

其中，步骤503中，介于第一密封层以及第二密封层之间的金属反射层可以优选地采用银Ag、铝Al或铜Cu等高反射率的材质；或者采用由至少两种金属材质制成的复合材质，例如，Ag/Si(硅)复合膜，Ag/TiO₂(氧化钛)复合膜，Ag/SiO₂(氧化硅)复合膜等。

进一步地，上述步骤503中，生成的金属反射层的厚度可以大于等于50纳米并且小于等于200纳米，优选地，可以生成120纳米厚度的金属反射层，如前所述，实际应用中，该金属反射层的厚度可以根据实际需要调整。

更为具体地，上述步骤503中，生成的金属反射层可以根据薄膜太阳能电池所吸收光线对应的波长范围确定。因不同金属对不同波长范围的光具有不同的反射率，例如，对紫外光区，金属Al的反射率较高；对可见光区，金属Al或Ag的反射率较高；对近红外光区，金属Ag或Cu的反射率较高，基于此，本发明优选实施例中，在薄膜太阳能电池所吸收光线对应的波长范围内，可以采用反射率最大的金属材质作为金属反射层的材料，也可以采用反射率大于设定阈值的金属材质中的一种或至少两种制成的复合材质作为金属层的材料。例如，对于单结结构的非晶硅薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池所吸收的太阳光集中于波长为300-900nm(主要为可见光区)，因此，可以使用金属Al作为金属反射膜；对于双结结构的非晶硅和微晶硅的叠层电池，所吸收的太阳光的集中于波长为300-1100nm(包括可见光区和近红外光区)，因此，可以使用Al、Ag、Cu中的一种或至少两种制成的复合材质作为金属反射层。具体情况可以视薄膜太阳能电池所采用的结构而灵活选择金属反射层的材料，此处不再一一列举。

更为具体地，本发明优选实施例中，第二密封层可以采用透明PVB或EVA材质；或采用非透明PVB或EVA材质，若采用非透明PVB或EVA材质，则可以增加光线的反射率，进一步提高该薄膜太阳能的光电转换率。如前所述，第一密封层可以采用与第二密封层相同的材质，也可以采用不同的材质，并且两层密封层的厚度可以相同也可以不同，此处不再一一列举。

本发明优选实施例中，在第二密封层临近第一密封层的表面生成金属反射层，包括：

采用溅射、沉积或喷涂方式在第二密封层临近第一密封层的表面生成金属反射层。

本发明又一实施例中，为了提高薄膜太阳能电池的生产效率，可以预先将金属反射层生成在第二密封层上，在制作薄膜太阳能电池的过程中，上述步骤503可以直接使用该生成有金属反射层的第二密封层，并且该第二密封层生成有金属反射层的表面与第一密封层相邻。

根据本发明上述实施例提供的技术方案生成的薄膜太阳能电池中，当光线通过前板玻璃408以及TCO层407后，进入Laser3#激光刻线形成的激光划线区域，该激光划线区域具体如图6中所示的409部分，如图6中所示，来自光源的光线通过前板玻璃408以及TCO层407进入激光划线区域409，由第二密封层404将部分光线反射回吸收层406，由金属反射层403将未被第二密封层404反射的光线反射回吸收层406，光线反射示意图具体如图6中虚线箭头所示，可见，根据本发明实施例提供的薄膜太阳能电池，提高了光电转换率。

通过本发明实施例提供的上述至少一个技术方案，薄膜太阳能电池包括介于背板玻璃以及背电极之间的第一密封层，还包括设置在该第一密封层以及该背电极之间的金属反射层以及第二密封层，其中，第二密封层设置在金属反射层以及背电极之间，即在制作该薄膜太阳能电池时，在完成对背电极以及吸收层的激光刻线后，在该背电极以及背板玻璃之间依次生成第二密封层以及第一密封层，并在放置第一密封层之前，在第二密封层临近第一密封层的表面生成金属反射层，或直接使用预先生成有金属反射层的第二密封层，由于金属反射层能够反射光线，因此光线透过激光划线区域后，不会直接通过第一密封层以及背板玻璃漏掉，而是被该设置在该第一密封层以及该背电极之间的金属反射层和第二密封层反射回吸收层，从而提高了光电转换率。

根据本发明实施例通过的技术方案，第一密封层或第二密封层也能够起到反射光线的作用，提高光线的反射率，尤其在该第二密封层采用非透明材质的情况下，进一步提高了光电转换率。

根据本发明实施例通过的技术方案，其中的金属发射层可以采用反射率高的银Ag、铝Al或铜Cu材质，并且厚度大于等于50纳米并且小于等于200纳米，实际应用中，金属反射层的厚度越厚，反射能力越强，但成本会相应提高，因此，可以考虑要达到的反射率以及生产成本调整金属反射层的厚度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种薄膜太阳能电池，包括介于背板玻璃以及背电极之间的第一密封层，其特征在于，还包括设置在所述第一密封层以及所述背电极之间的金属反射层以及第二密封层，其中，所述第二密封层设置在所述金属反射层以及所述背电极之间。

2.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述金属反射层采用的材质包括：

银Ag、铝Al或铜Cu材质；或

由至少两种金属材质制成的复合材质。

3.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述金属反射层的厚度大于等于50纳米并且小于等于200纳米。

4.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一密封层或第二密封层采用：

透明聚乙烯醇缩丁醛树脂PVB或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材质；或

非透明聚乙烯醇缩丁醛树脂PVB或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材质。

5.一种薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：

在前板玻璃上生成透明导电氧化物TCO层、吸收层以及背电极；

在完成对所述背电极以及吸收层的激光刻线后，在所述背电极以及背板玻璃之间依次放置第二密封层以及第一密封层，并在放置所述第一密封层之前，在所述第二密封层临近所述第一密封层的表面生成金属反射层。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述第二密封层临近所述第一密封层的表面生成金属反射层，包括：

采用溅射、沉积或喷涂方式在所述第二密封层临近所述第一密封层的表面生成金属反射层。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述金属反射层采用的材质包括：

银Ag、铝Al或铜Cu材质；或

由至少两种金属材质制成的复合材质。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一密封层或第二密封层采用：

透明聚乙烯醇缩丁醛树脂PVB或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材质；或

非透明聚乙烯醇缩丁醛树脂PVB或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA材质。

9.如权利要求9所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述金属反射层采用的材质包括：

在所述薄膜太阳能电池所吸收光线对应的波长范围内，反射率最大的金属材质或反射率大于设定阈值的金属材质中的一种或至少两种制成的复合材质。

10.一种薄膜太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：

在前板玻璃上生成透明导电氧化物TCO层、吸收层以及背电极；

在完成对所述背电极以及吸收层的激光刻线后，在所述背电极以及背板玻璃之间依次放置第二密封层以及第一密封层，其中，所述第二密封层临近所述第一密封层的表面预先生成有金属反射层。

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