CN103078000A - 可挠式太阳能电池模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可挠式太阳能电池模块，包括可挠式绝缘板与多个太阳能电池，间隔设置在可挠式绝缘板上。所述太阳能电池包括基板，设置在可挠式绝缘板上，第一电极层，形成在基板上，光电转换层，形成在第一电极层的表面并且露出部分第一电极层，以及第二电极层，形成在光电转换层上。可挠式太阳能电池模块进一步包括绝缘层，形成在所述太阳能电池所露出的部分第一电极层及相邻太阳能电池间所露出的部分可挠式绝缘板上，以及辅助电极，形成在所述太阳能电池的第二电极层及相邻太阳能电池所露出的部分第一电极层上，以串联多个太阳能电池而快速制作出质量稳定、光电转换效率优选的可挠式太阳能电池模块。

Description

可挠式太阳能电池模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池模块，特别是有关可挠式太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术
传统的可挠式太阳能电池模块包括由金属薄板作为基板的多个太阳能电池，所述太阳能电池将其上电极层延伸形成至相邻太阳能电池的金属基板，以将所述多个太阳能电池相互搭接以进行串联，此种串联方式的缺点为所述太阳能电池的上电极层及吸收层容易因无法承受金属基板弯曲时所产生的压力而破碎断裂，这样一来将严重影响可挠式太阳能电池模块的光电转换效能，并且这种串接方式将造成可挠式太阳能电池模块的开口率过低，无法提供优选的光电转换效率，如美国专利US 2010/0282288所公开的技术特征。美国专利US7932124及专利公开号US2007/0079866公开利用绝缘胶及导电层以串接多个太阳能电池。
美国专利公开号US 2008/0196756进一步公开一种可挠式太阳能电池模块，将多个太阳能电池间隔设置在可挠式绝缘板上，并在相邻太阳能电池间形成隔绝层以避免短路，并且进一步将导电电极的两端分别形成在两个相邻太阳能电池的上电极层与背电极层，以串联多个太阳能电池。美国专利公开号US 2008/0196756的缺点为工艺繁琐，需进行多项切割工艺来隔绝相邻太阳能电池以避免短路，故不适于产品量产。因此，如何设计出一种工艺简易快速的可挠式太阳能电池模块，即为现今太阳能产业亟需努力发展的重要课题。
发明内容
本发明提供一种工艺简易快速的可挠式太阳能电池模块及其制造方法，以解决上述的问题。
基于上述目的，本发明公开一种可挠式太阳能电池模块，包括可挠式绝缘板与多个太阳能电池，所述多个太阳能电池间隔设置在可挠式绝缘板上。所述太阳能电池包括基板，设置在可挠式绝缘板上，第一电极层，形成在基板上，光电转换层，形成在第一电极层的表面并且露出部分第一电极层，以及第二电极层，形成在光电转换层上。可挠式太阳能电池模块进一步包括绝缘层，形成在所述太阳能电池所露出的部分第一电极层及相邻太阳能电池间所露出的部分可挠式绝缘板上，以及辅助电极，形成在所述太阳能电池的第二电极层及相邻太阳能电池所露出的部分第一电极层上，以串联多个太阳能电池。
基于上述目的，本发明还公开一种用来串联多个太阳能电池以形成可挠串行的方法，所述多个太阳能电池分别具有基板、第一电极层、光电转换层与第二电极层，其特征在于，所述方法包括：对所述多个太阳能电池分别执行切边工艺，以在所述太阳能电池的一个端边移除部分所述第二电极层与部分所述光电转换层，并且露出部分所述第一电极层；将所述多个太阳能电池间隔设置在可挠性绝缘板上以露出部分所述可挠性绝缘板；形成绝缘层在两个相邻太阳能电池之间与所述部分可挠性绝缘板上；以及形成辅助电极在所述太阳能电池的所述第二电极层及所述相邻太阳能电池所露出的所述部分第一电极层上，以串联所述多个太阳能电池。
根据上述技术方案，本发明将多个太阳能电池间隔设置在可挠式绝缘板上，并在相邻太阳能电池间进一步形成绝缘层以防止短路，并且进一步设置辅助电极来串接相邻太阳能电池，而形成可挠式太阳能电池模块。此外，本发明的工艺简单，可快速制作出质量稳定、光电转换效率优选的可挠式太阳能电池模块，故可大幅提升产品的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明实施例的可挠式太阳能电池模块的外观剖视图。
图2为本发明实施例的可挠式太阳能电池模块的上视图。
图3为本发明实施例用来制造可挠式太阳能电池模块的流程示意图。
图4至图7分别为本发明实施例的可挠式太阳能电池模块在所述工艺阶段的剖视图。
图8为本发明另一个实施例用来制造可挠式太阳能电池模块的流程示意图。
图9至图11分别为本发明另一个实施例的可挠式太阳能电池模块在所述工艺阶段的剖视图。
其中，附图标记说明如下：
10、10’可挠式太阳能电池        101、101’太阳能电池
        模块
12      可挠式绝缘板            14        基板
16      第一电极层              18        光电转换层
20      第二电极层              22        缓冲层
24      绝缘层                  26        辅助电极
261     第一区段                262       第二区段
W       宽度                    X         间距
W1      线宽                    W2        线宽
步骤100、102、104、106、108、110
步骤800、802、804、806、808、810
具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明实施例的可挠式太阳能电池模块10的外观剖视图。可挠式太阳能电池模块10包括有一个可挠式绝缘板12以及多个太阳能电池101。可挠式绝缘板12为可挠曲的薄板，多个太阳能电池101间隔设置在可挠式绝缘板12上，其中，可挠式绝缘板12可为乙烯醋酸乙烯共聚物(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)或聚酰亚胺(Polyimide，PI)等绝缘化合物。太阳能电池101可为一般公知的简易型太阳能电池，所述太阳能电池101包括有一个基板14，设置在可挠式绝缘板12上；一个第一电极层16，形成在基板14上；一个光电转换层18，形成在第一电极层16的表面并且在两个端边露出部分的第一电极层16，意即光电转换层18的宽度小于第一电极层16的宽度；以及一个第二电极层20，形成在光电转换层18上，并且具有与光电转换层18相同的宽度。所述太阳能电池101还可包括一个缓冲层22，形成在光电转换层18与第二电极层20之间。
可挠式太阳能电池模块10还包括多个绝缘层24，形成在所述太阳能电池101所露出的部分第一电极层16、及相邻太阳能电池101间所露出的部分可挠式绝缘板12上。所述绝缘层24可用来隔绝相对应太阳能电池101的第二电极层20及第一电极层16与相邻太阳能电池101的第一电极层16，以防止两个太阳能电池101短路。可挠式太阳能电池模块10还包括多个辅助电极26，形成在所述太阳能电池101的第二电极层20、及相邻太阳能电池101所露出的部分第一电极层16上。所述辅助电极26跨设在相对应绝缘层24上，以使辅助电极26的两端可分别接触相对应太阳能电池101的第二电极层20与相邻太阳能电池101的第一电极层16，以将设置在可挠式绝缘板12上的多个太阳能电池101相互串联起来。
请参阅图2，图2为本发明实施例的可挠式太阳能电池模块10的上视图。所述辅助电极26可包括多个第一区段261与一个第二区段262，所述第一区段261的一端连接第二区段262，并且所述第一区段261的另一端反向延伸在第二电极层20上，意即辅助电极26可形成为汇流(busbar)结构。如图2所示，多个第一区段261可分别形成在绝缘层26与相对应太阳能电池101的第二电极层20上，第二区段262可设置在相邻太阳能电池101所露出的部分第一电极层16上，因此辅助电极26可用来串联两个相邻的太阳能电池101以形成可挠式太阳能电池模块10。如图1与图2所示，所述太阳能电池101所露出的部分第一电极层16的宽度可为W，两个相邻太阳能电池101间隔设置在可挠式绝缘板12上所露出的部分可挠式绝缘板12的间距可为X，辅助电极26的第一区段261的线宽可为W1，并且辅助电极26的第二区段262的线宽可为W2。线宽W2可小于宽度W，以确保相邻的太阳能电池101可维持成断路状态。
一般来说，基板14可为不锈钢箔片(Stainless steel foil)或铝箔片(Aluminum foil)等金属箔片，第一电极层16可由钼、钽、钛、钒或锆等金属电极所组成，光电转换层18可由具有黄铜矿结构的化合物所组成，例如铜铟硒(CIS)、铜铟硫(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)或铜铟镓硒硫(CIGSS)等，第二电极层20可由氧化铝锌或铟锡氧化物所组成，辅助电极26可为导电银胶或导电铝胶，缓冲层22可由硫化锌、硫化镉或硫化铟化合物以及本质氧化锌所组成。由于绝缘层24与辅助电极26需精准地控制其涂布范围，故可利用喷射打印技术将绝缘层24与辅助电极26形成至特定区域，并且制作出特定形状及尺寸，以有效串联多个太阳能电池101。基板14、第一电极层16、光电转换层18、第二电极层20、以及缓冲层22的组成材质可不限于上述实施例所述，端视设计需求而定。
请参阅图3至图7，图3为本发明实施例用来制造可挠式太阳能电池模块10的流程示意图，图4至图7分别为本发明实施例的可挠式太阳能电池模块10在所述工艺阶段的剖视图。方法包括下列步骤：
步骤100：制作多个太阳能电池101。
步骤102：进行切边工艺，以移除所述太阳能电池101的两个端边的部分第二电极层20与部分光电转换层18，并露出宽度W的部分第一电极层16。
步骤104：将进行过切边工艺的多个太阳能电池101间隔设置在可挠式绝缘板12上，并且两个相邻太阳能电池101的间隙为X。
步骤106：使用喷射打印技术将所述绝缘层24形成在相邻太阳能电池101之间，并完整覆盖第一电极层16上宽度W的区域及可挠式绝缘板12上间距X的区域。
步骤108：使用喷射打印技术以将所述辅助电极26的多个第一区段261分别形成在绝缘层24与相对应太阳能电池101的第二电极层20上，并且将所述辅助电极26的第二区段262形成在相邻太阳能电池101的第一电极层16上，藉以串联相邻的太阳能电池101。
步骤110：结束。
在此针对上述步骤进行详细说明，步骤100至步骤108分别对应至图4至图7。首先以公知方式制作多个太阳能电池101，并将所述太阳能电池101执行切边工艺以移除两个端边的部分第二电极层20与光电转换层18，如图4所示。其中，因移除部分第二电极层20与光电转换层18而露出的部分第一电极层16的宽度为W。接着如图5所示，将进行过切边工艺的多个太阳能电池10平放设置在可挠式绝缘板12的表面，并且两个相邻太阳能电池10的基板14的间隙为X。为了精准涂布绝缘涂料及导电涂料，使用者可利用喷射打印技术将所述绝缘层24形成至两个相邻太阳能电池101的一个端边所露出的部分第一电极层16、及相邻所述端边所露出间距X的部分可挠式绝缘板12上，如图6所示。绝缘层24可用来隔绝相邻太阳能电池101的第一电极层16与第二电极层20，以避免可挠式太阳能电池模块10短路。
最后，如图2与图7所示，使用者可进一步利用喷射打印技术将所述辅助电极26跨设绝缘层24上，以使辅助电极26的两端可分别连接至相对应太阳能电池101的第二电极层20与相邻太阳能电池101的第一电极层16。辅助电极26的多个第一区段261可分别延伸形成在相对应太阳能电池101的第二电极层20上，并且辅助电极26的第二区段262可跨越绝缘层24以连接至相邻太阳能电池101所露出的第一电极层16上，故可达到串联多个太阳能电池101的功用。值得一提的是，辅助电极26的第二区段262的宽度W2可小于太阳能电池101所露出的第一电极层16的宽度W，第二区段262不会接触到相邻太阳能电池101的第二电极层20，因此可确保相邻太阳能电池101为断路状态。
请参阅图8至图11，图8为本发明另一个实施例用来制造可挠式太阳能电池模块10’的流程示意图，图9至图11分别为本发明另一个实施例的可挠式太阳能电池模块10’在所述工艺阶段的剖视图。方法包括下列步骤：
步骤800：制作多个太阳能电池101’。
步骤802：进行切边工艺，以移除所述太阳能电池101’的两端。其中，一个端边是移除部分第二电极层20与部分光电转换层18，并且露出宽度W的部分第一电极层16。
步骤804：将进行过切边工艺的多个太阳能电池101’间隔设置在可挠式绝缘板12上，并且两个相邻太阳能电池101’的间隙为X。
步骤806：使用喷射打印技术将所述绝缘层24形成在相邻太阳能电池101’之间，并覆盖第一电极层16上宽度W的区域及可挠式绝缘板12上间距X的区域(或可进一步部分覆盖在相邻的裸露第一电极层16上)。
步骤808：使用喷射打印技术以将所述辅助电极26的多个第一区段261分别形成在绝缘层24与相对应太阳能电池101的第二电极层20上，并且将所述辅助电极26的第二区段262形成在相邻太阳能电池101’的第一电极层16上，藉以串联相邻的太阳能电池101’。
步骤810：结束。
在此对上述步骤进行详细说明。如图9所示(步骤800与步骤802)，使用者以公知方式制作多个太阳能电池101’，并对所述太阳能电池101’执行单边切除工艺，以移除部分的第二电极层20与光电转换层18。如图10所示(步骤804与步骤806)，将进行过切边工艺的多个太阳能电池101’间隔设置在可挠式绝缘板12，并且两个相邻太阳能电池101’的间隙为X。接着，可利用喷射打印技术将所述绝缘层24涂布在相邻太阳能电池101’之间所露出的间距X的部分可挠式绝缘板12上(或进一步可选择有部分覆盖在相邻太阳能电池101’所露出的第一电极层16上)。最后如图11所示(步骤808)，利用喷射打印技术将所述辅助电极26的两端分别形成在相对应太阳能电池101’的第二电极层20与相邻太阳能电池101’的第一电极层16，以串联多个太阳能电池101’。
此实施例(可挠式太阳能电池模块10’)与前述实施例的差异在于，所述太阳能电池101’只需执行单边的切边工艺，如步骤802，因此当执行步骤806以涂布绝缘层24在两个相邻太阳能电池101’之间时，绝缘层24可选择形成在可挠式绝缘板12上间距X的区域，或进一步可形成在可挠式绝缘板12上间距X的区域及相邻的裸露第一电极层16上，以有效防止两个相邻太阳能电池101’短路。此实施例中，在前述实施例具有相同编号的组件具有相同结构与功能，故在此不再详述。
综上所述，本发明的可挠式太阳能电池模块将多个所述自独立的太阳能电池设置在可挠式绝缘板上，并且所述太阳能电池经由切边工艺处理以露出电极端供后续串联工艺连接。接着，多个太阳能电池可间隔形成至可挠式绝缘板上，并可使用喷射打印技术将绝缘层形成在相邻太阳能电池之间以避免造成短路。最后可再使用喷射打印技术将辅助电极的两端分别连接在相邻太阳能电池的第一电极层及第二电极层(意即两个相邻太阳能电池的正极端与负极端)，而完成多个太阳能电池的串联工艺。
相较现有技术，本发明将多个太阳能电池间隔设置在可挠式绝缘板上，并在相邻太阳能电池之间进一步形成绝缘层以防止短路，并且进一步设置辅助电极来串接相邻太阳能电池，而形成可挠式太阳能电池模块。此外，本发明的工艺简单，可快速制作出质量稳定、光电转换效率优选的可挠式太阳能电池模块，故可大幅提升产品的市场竞争力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用来串联多个太阳能电池以形成可挠串行的方法，所述多个太阳能电池分别具有基板、第一电极层、光电转换层与第二电极层，其特征在于，所述方法包括：
对所述多个太阳能电池分别执行切边工艺，以在所述太阳能电池的一个端边移除部分所述第二电极层与部分所述光电转换层，并且露出部分所述第一电极层；
将所述多个太阳能电池间隔设置在可挠性绝缘板上以露出部分所述可挠性绝缘板；
形成绝缘层在两个相邻太阳能电池之间与所述部分可挠性绝缘板上；以及
形成辅助电极在所述太阳能电池的所述第二电极层及所述相邻太阳能电池所露出的所述部分第一电极层上，以串联所述多个太阳能电池。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述太阳能电池的二端边移除部分所述第二电极层与部分所述光电转换层，并且露出部分所述第一电极层。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
形成所述绝缘层在所述太阳能电池的所述端边所露出的所述部分第一电极层及所述相邻太阳能电池间的所述部分可挠性绝缘板上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
分别形成所述辅助电极的多个第一区段在所述绝缘层与所述太阳能电池的所述第二电极层上；以及
形成所述辅助电极的第二区段在所述相邻太阳能电池的所述第一电极层上，其中，所述第一区段的一端连接所述第二区段以形成汇流结构。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述辅助电极的所述第二区段的宽度小于所述太阳能电池所露出的所述部分第一电极层的宽度。
6.一种可挠式太阳能电池模块，其特征在于，包括：
可挠式绝缘板；
多个太阳能电池，间隔设置在所述可挠式绝缘板上，所述太阳能电池包括有：
基板，设置在所述可挠式绝缘板上；
第一电极层，形成在所述基板上；
光电转换层，形成在所述第一电极层的表面并且露出部分的所述第一电极层，其中，所述光电转换层的宽度小于所述第一电极层的宽度；以及
第二电极层，形成在所述光电转换层上；
绝缘层，形成在所述太阳能电池所露出的所述部分第一电极层及所述相邻太阳能电池之间所露出的部分所述可挠式绝缘板上；以及
辅助电极，形成在所述太阳能电池的所述第二电极层及所述相邻太阳能电池所露出的所述部分第一电极层上，以串联所述多个太阳能电池。
7.如权利要求6所述的可挠式太阳能电池模块，其特征在于，所述辅助电极包括有多个第一区段与第二区段，所述第一区段的一端连接所述第二区段以形成汇流结构，所述多个第一区段分别设置在所述绝缘层与所述太阳能电池的所述第二电极层上，并且所述第二区段设置在所述相邻太阳能电池的所述第一电极层上。
8.如权利要求7所述的可挠式太阳能电池模块，其特征在于，所述辅助电极的所述第二区段的宽度小在所述太阳能电池所露出的所述部分第一电极层的宽度。
9.如权利要求6所述的可挠式太阳能电池模块，其特征在于，所述第一电极层为金属电极。
10.如权利要求6所述的可挠式太阳能电池模块，其特征在于，所述光电转换层为一黄铜矿结构。
11.如权利要求6所述的可挠式太阳能电池模块，其特征在于，所述第二电极层由氧化铝锌或铟锡氧化物所组成。
12.如权利要求6所述的可挠式太阳能电池模块，其特征在于，所述基板为金属箔片。
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