CN103178136A - 太阳能电池组 - Google Patents

太阳能电池组 Download PDF

Info

Publication number
CN103178136A
CN103178136A CN2011104348528A CN201110434852A CN103178136A CN 103178136 A CN103178136 A CN 103178136A CN 2011104348528 A CN2011104348528 A CN 2011104348528A CN 201110434852 A CN201110434852 A CN 201110434852A CN 103178136 A CN103178136 A CN 103178136A
Authority
CN
China
Prior art keywords
groove
type silicon
battery unit
silicon layer
solar battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011104348528A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103178136B (zh
Inventor
李群庆
金元浩
范守善
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Original Assignee
Tsinghua University
Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University, Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201110434852.8A priority Critical patent/CN103178136B/zh
Priority to TW100149256A priority patent/TWI469369B/zh
Priority to US13/596,158 priority patent/US20130160822A1/en
Publication of CN103178136A publication Critical patent/CN103178136A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103178136B publication Critical patent/CN103178136B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/047—PV cell arrays including PV cells having multiple vertical junctions or multiple V-groove junctions formed in a semiconductor substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0508—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module the interconnection means having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0512—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module made of a particular material or composition of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/056—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20—Optical components
    • H02S40/22—Light-reflecting or light-concentrating means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种太阳能电池组，其包括：多个电池单元，每个电池单元均包括依次并排且接触设置的一第一电极层、一P型硅层、一N型硅层及一第二电极层，该P型硅层与该N型硅层接触并形成一P-N结区，每个电池单元的上述各层沿一直线连续设置成一排，所述电池单元具有一表面平行于该直线，且该表面为该太阳能电池每个电池单元的直接接受外界光线入射的受光端面；以及一绝缘基座，该绝缘基座的一表面设置有多个间隔设置的凹槽，所述多个凹槽中的每个凹槽内均设置有至少一个电池单元。该太阳能电池组具有较好的光电转换效率。

Description

太阳能电池组
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池组。
背景技术
太阳能电池是利用半导体材料的光生伏特原理制成的。根据半导体光电转换材料种类不同，太阳能电池可以分为硅基太阳能电池(请参见太阳能电池及多晶硅的生产，材料与冶金学报，张明杰等，vol6，p33-38 (2007))、砷化镓太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等。
目前，太阳能电池以硅基太阳能电池为主。现有技术中的硅基太阳能电池包括：一背电极、一P型硅层、一N型硅层和一上电极。所述背电极设置于所述P型硅层的一表面。所述N型硅层形成于所述P型硅层的另一表面，作为光电转换的材料。所述上电极设置于所述N型硅层的表面。所述太阳能电池中P型硅层和N型硅层形成P-N结区。当该太阳能电池在工作时，光从上电极一侧直接入射，并经过所述上电极和所述N型硅层到达所述P-N结区，所述P-N结区在光子激发下产生多个电子-空穴对(载流子)，所述电子-空穴对在静电势能作用下分离并分别向所述背电极和上电极移动。如果在所述太阳能电池的背电极与上电极连接外电路中的负载。
然而，上述结构中所述光子需要通过所述上电极和所述N型硅层之后才到达所述P-N结区，使得一部分入射光线被所述上电极和N型硅层吸收，使所述P-N结区对光的吸收率较低，进而减少了P-N结区激发出的载流子的量，降低了太阳能电池的光电转换效率。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有较高光电转换效率的太阳能电池组。
一种太阳能电池组，其包括：多个电池单元，每个电池单元均包括依次并排且接触设置的一第一电极层、一P型硅层、一N型硅层及一第二电极层，该P型硅层与该N型硅层接触并形成一P-N结区，每个电池单元的上述各层沿一直线连续设置成一排，所述电池单元具有一表面平行于该直线，且该表面为该太阳能电池每个电池单元的直接接受外界光线入射的受光端面；以及一绝缘基座，该绝缘基座的一表面设置有多个间隔设置的凹槽，所述多个凹槽中的每个凹槽内均设置有至少一个电池单元。
相较于现有技术，本发明提供的太阳能电池组具有以下有益效果：（1）由于受光端面没有被电极覆盖，使得光子不必先经过电极、N型硅层后才到达P-N结区，从而减少了电极和N型硅层对光的吸收，提高了P-N结区的光吸收率，相应地，使得P-N结区可激发出更多的电子-空穴对，提高了整个太阳能电池组的光电转换效率；以及（2）多个电池单元设置在绝缘基座的凹槽中并通过绝缘基座承载，无须通过粘结剂直接粘结在一起，因此，多个电池单元之间结合牢固，绝缘基座可承载的电池单元的数量不限。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的太阳能电池组的结构示意图。
图2为本发明第一实施例提供的太阳能电池组的沿图1中的A-A方向的剖面图。
图3为本发明第一实施例提供的太阳能电池组的中的单个凹槽以及设置于凹槽中的电池单元的俯视图。
图4为本发明第一实施例提供的太阳能电池组中的单个电池单元的主视图。
图5为本发明第一实施例提供的太阳能电池组的俯视图。
图6为本发明第二实施例提供的太阳能电池组的结构示意图。
图7为本发明第三实施例提供的太阳能电池组的结构示意图。
图8为本发明第四实施例提供的太阳能电池组的结构示意图。
图9为本发明第五实施例提供的太阳能电池组的结构示意图。
主要元件符号说明
太阳能电池组 10
基座 110
凹槽 112
电池单元 120
第三表面 121
第一电极层 122
第四表面 123
P型硅层 124
第五表面 125
N型硅层 126
第二电极层 128
第六表面 129
导电条 130
第一粘结剂 140
第二粘结剂 144
反射元件 150
透明绝缘层 160
减反射层 170
第一侧壁 1121
第二侧壁 1122
第三侧壁 1123
第四侧壁 1124
第一表面 1222
第七表面 1242
第八表面 1244
第九表面 1262
第十表面 1264
第二表面 1282
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明的太阳能电池组作进一步的详细说明。
请参阅图1和图2，本发明第一实施例提供一种太阳能电池组10，包括一绝缘基座110和多个电池单元120。该绝缘基座110的一表面上设置有多个间隔设置的凹槽112。所述多个电池单元120中的每个电池单元120对应设置于所述绝缘基座110的一凹槽112内。每个电池单元120均包括依次并排且接触设置的一第一电极层122、一P型硅层124、一N型硅层126及一第二电极层128。该P型硅层124与该N型硅层126接触并形成一P-N结区。每个电池单元120的上述各层沿一直线连续设置成一排并构成。每个电池单元120具有一表面平行于该直线，该表面为该太阳能电池组10中每个电池单元120的直接接受光线入射的受光端面。
请参阅图3，所述电池单元120的形状与所述凹槽112的形状相对应。所述每个电池单元120的尺寸与其对应的绝缘基座110的每一个凹槽112的尺寸相匹配。所谓“尺寸相匹配”是指所述电池单元120放入所述凹槽112内时，所述凹槽112刚刚能容纳所述电池单元120或稍许有余。故，所述电池单元120的尺寸应等于或略小于所述的凹槽112的尺寸。当所述电池单元120的尺寸等于其所对应的凹槽112的尺寸时，所述电池单元120可直接通过电池单元120与凹槽112之间的摩擦力而嵌入凹槽112中，无须粘结剂或其他方法即可实现电池单元120与凹槽112之间的牢固结合。若所述电池单元120的尺寸略小于其所对应的凹槽112的尺寸时，此时可通过向电池单元120与凹槽112之间的缝隙中填充粘结剂的方式实现电池单元120与凹槽112之间的牢固结合，或可容纳如反射元件等的其他薄层元件。
本实施例中，所述电池单元120为一长方体。因此，所述电池单元120具有六个表面，分别为第一至第六表面。第一表面1222为第一电极层122的远离P型硅层124的表面。第二表面1282为第二电极层128远离N型硅层126的表面。第一表面1222和第二表面1282相对设置。第三表面121和第四表面123为相对的两个表面。第五表面125和第六表面129为相对的两个表面。其中第三表面121、第四表面123、第五表面125和第六表面129均包括第一电极层122、P型硅层124、N型硅层126以及第二电极层128的部分表面。第六表面129为电池单元120的受光端面。第五表面125与凹槽112的底面（图未示）接触。所述电池单元120的厚度即为电池单元120的第五表面125和第六表面129之间的距离。该太阳能电池组10的厚度不限，可根据从所述受光端面入射的光在所述P型硅层124及N型硅层126中的透过率而设定。优选为，该厚度为使光透过率为零时的厚度，从而可使整个太阳能电池组10有效利用所吸收的光。本实施例中，该太阳能电池组10的厚度为50微米至300微米。
请参阅图4，该P型硅层124具有相对的一第七表面1242和一第八表面1244，该N型硅层126具有相对的一第九表面1262和一第十表面1264。该第一电极层122设置在该P型硅层124的第七表面1242，并与该P型硅层124电接触，该第二电极层128设置在该N型硅层126的第十表面1264，并与该N型硅层126电接触。该P型硅层124的第八表面1244与该N型硅层126的第九表面1262接触并形成一P-N结区。
所述P型硅层124具有一与该第七表面1242及第八表面1244相连的第一侧面（图未标），所述N型硅层126具有一与该第九表面1262及第十表面1264相连的第二侧面（图未标），所述第一侧面和第二侧面共同构成所述受光端面。由于所述P-N结区形成于所述P型硅层124和N型硅层126的接触面附近，因此，所述P-N结区通过所述受光端面同时暴露出P型硅层124和N型硅层126。
所述P型硅层124为一层状结构，该P型硅层124的材料可以是单晶硅或多晶硅。所述P型硅层124沿第七表面1242到第八表面1244方向的厚度为200微米至300微米。所述第一侧面与第七表面1242及第八表面1244之间的夹角可大于0度且小于180度，优选为，该夹角为90度。本实施例中，所述第一侧面与第七表面1242及第八表面1244垂直，所述P型硅层124为一厚度为200微米的P型单晶硅片。
所述N型硅层126形成于所述P型硅层124的第八表面1244，该N型硅层126为一层状结构。该N型硅层126可以通过向一硅片注入过量的如磷或者砷等N型掺杂材料制备而成。所述N型硅层126沿第九表面1262到第十表面1264方向上的厚度为10纳米至1微米。所述第二侧面与第七表面1242及第八表面1244之间的夹角可大于0度且小于180度。优选为，该夹角为90度。本实施例中，所述第二侧面与第九表面1262和第十表面1264垂直，所述N型硅层126的厚度为50纳米。
为了提高太阳能电池组10的光电转换效率，可于电池单元120与凹槽112之间设置一反射元件150。该反射元件150的设置位置不限，所述反射元件150可直接设置在第三表面121和/或第四表面123，也可与第三表面121和/或第四表面123间隔设置。只需保证其可反射由P-N结区出射的光，且第一电极层122和第二电极层128不会被反射元件150短路即可。反射元件150可为一反射层。所述反射层由一连续的具有面状结构的金属材料层构成。该金属材料可为铝、金、铜及银中的一种或上述任意组合的合金。该反射层的厚度不限，以尽可能多的反射由P-N结区出射的光为优。优选地，该反射层的厚度大于20微米。进一步地，所述反射层的远离电池单元120的表面上设置有微结构。所述微结构为凹槽或凸起。所述微结构的形状为V形、圆柱形、半圆球形、金字塔形以及削去尖端部分的金字塔形中的一种或几种。所述微结构均匀分布。进一步地一反射材料设置于所述微结构表面。所述反射材料为铝、金、铜及银中的一种或上述任意组合的合金。所述反射材料可通过真空蒸镀或磁控溅射等方法形成于所述微结构表面。
所述电池单元120的第三表面121和/或第四表面123与凹槽112之间分别形成有一反射元件150。所述该反射元件150可使由P型硅层124和N型硅层126出射的光线重新被反射回P-N结区，被P-N结区吸收，进而提高太阳能电池组10的光电转换效率。反射元件150可为一反射层。所述反射层与所述第三表面121和/或第四表面123相互接触设置且与所述第一收集电极16及第二收集电极18电绝缘。本实施例中该反射层的厚度为20微米。
由于反射层的材料可为银或铝等导电的金属材料，因此，为了避免第一电极层122和第二电极层128之间短路，所述反射层可仅覆盖所述第三表面121中的P型硅层124和N型硅层126的表面从而使反射层与第一电极层122和第二电极层128之间绝缘。可选择地，为了避免第一电极层122和第二电极层128之间短路，一透明绝缘层160应当设置于所述反射层和所述电池单元120的第三表面121之间。可以理解地，反射层可设置于所述电池单元120的第四表面123。若，所述反射层覆盖第四表面123的全部表面，一透明绝缘层160应当设置于所述反射层和所述电池单元120的第四表面123之间。述反射元件150可为多个设置于所述第三表面121和/或第四表面123的微结构。该微结构在所述第三表面121和/或第四表面123均匀分布。
所述绝缘基座110用于承载所述多个电池单元120。所述绝缘基座110为一绝缘基座以避免所述电池单元120中的第一电极层122和第二电极层128被短路。所述绝缘基座110的材料还应具备一定的支撑能力可承载所述多个电池单元120。所述绝缘基座110的材料可为不透明的材料，例如，金属或绝缘橡胶。优选地，所述绝缘基座110的材料也可为透明材料，如玻璃、石英、金刚石或塑料等硬性材料或柔性材料。本实施例中，所述绝缘基座110为三乙酸纤维素(cellulose triacetate, CTA)。三乙酸纤维素具有良好的电绝缘性以及透明度高的优点。
所述绝缘基座110的所述多个凹槽112的作用为收容所述多个电池单元120。所述多个电池单元120设置于所述多个凹槽112的内部，且牢固固定于所述多个凹槽112之内。所述多个凹槽112中的每个凹槽112的内部均设置有一个电池单元120，即所述多个凹槽112与所述多个电池单元120为一一对应。所述多个凹槽112形状不限，优选地，所述凹槽112的形状与所述电池单元120的形状一致，如此所述电池单元120可以较好地将所述电池单元120固定于凹槽112的内部。本实施例中，所述凹槽112的横截面形状为矩形，所述凹槽112所形成的内部空间的形状为一长方体。
所述每个凹槽112具有相对的一第一侧壁1121和一第二侧壁1122，相对的一第三侧壁1123和一第四侧壁1124，以及一底面（图未示）。所述凹槽112的四个侧壁与所述底面连接。所述电池单元120设置于所述凹槽112的内部之后，应保证所述电池单元120的第五表面125与凹槽112的底面连接。
进一步地，所述设置于所述绝缘基座凹槽内的所述电池单元120可突出于所述绝缘基座，即所述凹槽112的深度小于电池单元120的厚度。所述凹槽112的深度为凹槽112的底面与所述绝缘基座110的所述形成有凹槽112的表面的距离。如此可保证电池单元120的受光端面不会被凹槽的侧壁遮挡，影响受光端面接受太阳光的照射。可以理解地，所述电池单元120的厚度也可以等于凹槽112的深度。
所述电池单元120的第一表面1222和第一侧壁1121可直接接触设置或通过第一粘结剂140粘结。所述电池单元120中的第二表面1282与第二侧壁1122可直接接触设置或通过第一粘结剂140粘结。所述第一粘结剂140的材料不限，只需要保证可将第一表面1222和第一侧壁1121牢固连接以及第二表面1282与第二侧壁1122牢固连接即可。优选地，所述第一粘结剂140为一导电粘结剂等。该导电粘结剂可选用导电的环氧树脂、导电漆、导电高分子材料形成的粘结剂等。本实施例中，所述第一粘结剂140为环氧树脂。
所述凹槽112的第三侧壁1123可与电池单元120的第三表面121连接。所述凹槽112的第三侧壁1123可与电池单元120的第三表面121可以直接接触而连接也可以通过第二粘结剂144粘结而连接。进一步，请参阅图3电池单元120的第三表面121与凹槽112之间设置有一反射元件150，则所述反射元件150设置于所述第三表面121与第三侧壁1123之间。如此，所述凹槽112的第三侧壁1123可与所述反射元件150连接。进一步地，所述凹槽112的第三侧壁1123与第三表面121之间可直接接触而连接也通过第二粘结剂144粘结在一起。所述第二粘结剂144的材料不限，只需要保证粘结牢固即可。所述第二粘结剂144可为导电粘结剂或不导电粘结剂。本实施例中，所述第二粘结剂144为一环氧树脂。
当所述第一粘结剂140和第二粘结剂144均为导电粘结剂时，应保证第一粘结剂140和第二粘结剂144之间绝缘设置以避免第一电极层122和第二电极层128被短路。当所述第一粘结剂140和第二粘结剂144均为不导电粘结剂时，所述第一粘结剂140和第二粘结剂144可完全覆盖凹槽112的四个侧壁1121、1122、1123及1124的全部表面。进一步地，所述第一粘结剂140和第二粘结剂144的厚度较薄，应保证凹槽112内的大部分空间被电池单元120所占据。如此，可实现电池单元120的受光端面的面积较大，从而可提高电池单元120的光电转换效率。
所述凹槽112的底面与所述电池单元120的第五表面125之间可形成有一反射元件150。所述反射元件150与所述凹槽112的底面为可直接接触也可通过第二粘结剂144粘结在一起。所述反射元件150仅覆盖所述第五表面125中的P型硅层124和N型硅层126的表面。若所述反射元件150覆盖第五表面125的全部表面，则为了避免第一电极层122和第二电极层128之间短路，一透明绝缘层（图未示）应当设置于所述反射层和所述电池单元120的第五表面125之间。
所述绝缘基座110的设置有凹槽112的表面可设置有多个导电条130。所述多个间隔设置的电池单元120通过所述多个导电条130电连接。所述导电条130的材料不限，只需其可牢固粘附在绝缘基座110的表面并具有导电性即可。本实施例中，所述导电条130为环氧树脂。
所述导电条130的一端与一电池单元120中的一第一电极层122或第二电极层128电连接，另一端与另一电池单元120中的一第一电极层122或第二电极层128电连接。所述导电条130与所述第一电极层122或第二电极层128可直接接触从而实现电连接。当所述第一粘结剂140为导电粘结剂时，所述导电条130可与所述第一粘结剂140接触从而实现与第一电极层122和第二电极层128电连接。当所述第一粘结剂140为不导电粘结剂时，所述导电条130应与第一电极层122或第二电极层128直接接触从而实现电连接。
请参阅图2，当所述多个导电条130中每个导电条的一端均与一电池单元120中的第一电极层122接触，另一端均与相邻的另一电池单元中的第二电极层128接触时，可实现多个电池单元120的串连连接。请参阅图5，当所述多个导电条130中每个导电条的一端均与一电池单元120中的第一电极层122接触，另一端与相邻的另一电池单元120中的第二电极层128时，可实现多个电池单元120的并连连接。
可以理解地，所述电池单元120的受光端面的表面可形成有一减反射层170。该减反射层170可使光线入射并减少光的反射，且对光的吸收较少，该减反射层170的材料为氮化硅(Si3N4)或二氧化硅(SiO2)等。该减反射层170的厚度可小于150纳米，本实施例中，该减反射层170为900埃(Å)的氮化硅层。
在每个电池单元120中，所述相互接触的P型硅层124的第八表面1244和N型硅层126的第九表面1262附近形成所述P-N结区。在该P-N结区中，N型硅层126中的多余电子趋向P型硅层124，并形成一个由N型硅层126指向P型硅层124的内电场。当所述P-N结区在光的激发下产生多个电子-空穴对时，所述多个电子-空穴对在内电场作用下分离，N型硅层126中的电子向所述第二电极层128移动，P型硅层中的空穴向所述第一电极层122移动，然后分别被所述第一电极层122和第二电极层128收集，形成电流，从而实现所述电池单元120中光能到电能的转换。所述多个电池单元120通过所述导电条130串联或并联从而得到所需要的电压或电流。
由于入射光不需要穿过所述第一电极层122到达P-N结区，所述第一电极层122可以为一连续的面状结构覆盖所述P型硅层124的第七表面1242的整个表面，当然，第一电极层122也可为一网格状或栅格状结构覆盖所述第七表面1242的部分表面。所述第一电极层122的材料为具有导电性的材料，该材料具体可为金属、导电聚合物、铟锡氧化物及碳纳米管结构。优选为该第一电极层122由一连续的具有面状结构的金属材料层构成，该金属材料层覆盖整个所述第七表面1242。该金属材料可为铝、铜、或银等。当所述第一电极层122的材料为银时，所述第一电极层122本身也可作为一反射元件从而反射由P-N结区出射的光。该第一电极层122的厚度不限，优选为50纳米至300纳米。本实施例中，所述第一电极层122为一厚度约为200纳米的铝箔。
由于入射光不需要穿过所述第二电极层128到达P-N结区，所述第二电极层128可以为一连续的面状结构覆盖所述N型硅层126的第十表面1264的整个表面，也可为一网格状或栅格状结构覆盖所述第十表面1264的部分表面。该第二电极层128的材料为具有导电性的材料，该材料具体可选自金属、导电聚合物、铟锡氧化物或碳纳米管。优选为该第二电极层128由一连续的具有面状结构的金属材料层构成，该金属材料层覆盖整个所述第十表面1264。所述金属材料可为铝、铜、或银等。该第二电极层128的厚度不限，优选为50纳米至300纳米。当所述第二电极层128的材料为银时，所述第二电极层128本身也可作为一反射层从而反射由P-N结区出射的光。本实施例中，所述第二电极层128为一厚度约为200纳米的铝箔。
所述第一电极层122及第二电极层128可均不透光，从而可以避免光线穿过第一电极层122及第二电极层128，造成光电转换效率降低。进一步地，若由于第一电极层122及第二电极层128的厚度较薄有部分光线通过第一电极层122及第二电极层128出射，可在第一电极层122及第二电极层128的表面设置一反射元件。该反射元件可将由第一电极层122及第二电极层128出射的光重新反射进入电池单元120。
当该太阳能电池组10工作时，将第一侧面和第二侧面作为受光端面，接受光的入射。由于该受光端面没有被第二电极层128覆盖，即P-N结区直接暴露出P型硅层124和N型硅层126，使得光子可以直接被所述P-N结区吸收，并不必先经过第二电极层128、N型硅层126后才到达P-N结区，从而减少了第二电极层128和N型硅层126对光的吸收，提高了P-N结区对光的吸收率，相应地，使得P-N结区可激发出更多的电子-空穴对。此外，由于所述第二电极层128没有设置在所述受光端面上，因此无需考虑第二电极层128阻挡光的影响因素，使得该第二电极层128可设置成任何形状，甚至可为一面状结构覆盖至所述N型硅层126的整个第四表面，从而增大了整个第二电极层128的面积，并减小了P-N结区产生的载流子扩散至所述第二电极层128的长度，减少了载流子的内部损耗，从而提高了整个太阳能电池组10的光电转换效率。
此外，所述受光端面与所述第十表面1264之间的夹角可大于0度且小于180度，优选为该夹角为90度。
此外，由于无需考虑第一电极层122和第二电极层128对光线的阻挡因素，因此，对该第一电极层122和第二电极层128的形状、结构要求降低，从而使得制备方法简单。
所述太阳能电池组10所包括的电池单元120的数量不限，可根据实际需要的输出电压而设定，本实施例中，所述太阳能电池组10包括100个电池单元120。该太阳能电池组10的工作电压为一个电池单元120的整数倍。
本发明提供的太阳能电池组的有益效果为：（1）所述太阳能电池组工作时，光可直接入射至所述受光端面，由于该受光端面没有被电极覆盖，使得光子不必先经过电极、N型硅层后才到达P-N结区，从而减少了电极和N型硅层对光的吸收，提高了P-N结区的光吸收率，相应地，使得P-N结区可激发出更多的电子-空穴对，提高了整个太阳能电池组的光电转换效率；（2）多个电池单元设置在绝缘基座的凹槽中并通过绝缘基座承载，无须通过粘结剂直接粘结在一起，因此，多个电池单元之间结合牢固，绝缘基座可承载的电池单元的数量不限；(3)太阳能电池组包括一绝缘基座，多个太阳能电池组单元置在绝缘基座的凹槽中，因此，若个别太阳能电池组单元损坏后，可仅将个别损坏的太阳能电池组单元更坏，因此该种太阳能电池组具有易于维修的优点；（4）太阳能电池组包括一绝缘基座，多个太阳能电池组单元置在绝缘基座的凹槽中，因此，该种太阳能电池组只需增加绝缘基座的面积即可实现制备大面积的太阳能电池组，以提高太阳能电池组的供电能力；以及（5）所述多个太阳能电池组单元间隔设置且通过导电胶连接，因此可实现多个太阳能电池组单元之间的任意串并连。
请参阅图6，本发明第二实施例提供一种太阳能电池组10，该太阳能电池组10与第一实施例中的太阳能电池组10的结构相似，其区别在于，第二实施例中的太阳能电池组10中的绝缘基座110的形成有凹槽112的表面为一弧形表面，每个凹槽112内设置有一个电池单元120。本实施例中，所述绝缘基座110的形成有凹槽112的表面为一半球面。所述绝缘基座110为一半球体。如此，所述电池单元120可以较好的接受太阳光的照射，提高太阳能电池组10的光电转换效率。
请参阅图7，本发明第三实施例提供一种太阳能电池组10，该太阳能电池组10与第一实施例中的太阳能电池组10的结构相似，其区别在于，第三实施例中的太阳能电池组与第一实施例中的太阳能电池组的结构相似，其区别在于，第三实施例中的太阳能电池组中的导电条130位于绝缘基座110的内部，仅有两个导电条130的两端暴露于绝缘基座110的未设置有凹槽112的表面用于连接负载。
通过将导电条130设置于绝缘基座110的内部，可避免在使用过程中导电条130的损耗，进而提高了太阳能电池组10的寿命。另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
请参阅图8，本发明第四实施例提供一种太阳能电池组10，该太阳能电池组10与第一实施例中的太阳能电池组10的结构相似，其区别在于，第四实施例中的太阳能电池组10中的绝缘基座的每个凹槽内设置有两个电池单元120，该两个电池单元120之间为串联连接。该两个电池单元120中的一个电池单元120中的P型硅层124和另一电池单元120中的N型硅层126电连接从而使实现该两个两个电池单元120之间的串联联接。
可以理解地，该设置在一个凹槽内的两个电池单元120之间还可为并联连接。该两个电池单元120中的一个电池单元120中的N型硅层126和另一电池单元120中的N型硅层126电连接从而使实现该两个两个电池单元120之间的并联联接。或者，该两个电池单元120中的一个电池单元120中的P型硅层124和另一电池单元120中的P型硅层124电连接从而使实现该两个两个电池单元120之间的并联联接。可以理解地，所述凹槽内的电池单元120的数量可以是两个以上。
请参阅图9，本发明第五实施例提供一种太阳能电池组，该太阳能电池组10的结构与第一实施例中的太阳能电池组10的结构相似，其区别在于，第五实施例中，所述电池单元120的第一表面1222和凹槽112的第一侧壁1121之间仅设置有导电层，所述电池单元120的第二表面1282与凹槽112的第二侧壁1122之间仅设置有导电层。该导电层的材料不限，所述导电层的材料可以为金属或者导电树脂等。本实施例中，所述导电层的材料为银。所述导电层可以通过蒸镀的方法形成于凹槽的第一侧壁1121的表面或者第二侧壁1122的表面。
可以理解地，所述导电层可与所述导电条130一体成型，如此情况下，所述电池单元120中可不包括第一电极层122和第二电极层128。若使用过程中P型硅层124或N型硅层126有所损坏的话，则只需更换P型硅层124和N型硅层126。
本发明第六实施例提供一种太阳能电池组，其包括：一绝缘基座，该绝缘基座的一表面设置有多个间隔设置的凹槽，每个凹槽具有一底面；多个电池单元，每个上述凹槽内设置有至少一所述电池单元，每个电池单元包括一P型半导体层和一N型半导体层接触设置且具有一接触面；其中，所述接触面与底面相交，所述多个凹槽之间通过导电条连接实现所述多个电池单元的串联或并联。所述接触面与底面垂直。所述每个凹槽内设置有多个电池单元串联设置，相邻的电池单元之间具有一电极层。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (17)

1.一种太阳能电池组，其特征在于，包括：
多个电池单元，每个电池单元均包括依次并排且接触设置的一第一电极层、一P型硅层、一N型硅层及一第二电极层，该P型硅层与该N型硅层接触并形成一P-N结区，每个电池单元的上述各层沿一直线连续设置成一排，所述电池单元具有一表面平行于该直线，且该表面为该太阳能电池每个电池单元的直接接受外界光线入射的受光端面；以及
一绝缘基座，该绝缘基座的一表面设置有多个间隔设置的凹槽，所述多个凹槽中的每个凹槽内均设置有至少一个电池单元。
2.如权利要求1所述的太阳能电池组，其特征在于，所述P型硅层具有相对的一第一表面和一第二表面，该N型硅层具有相对的一第三表面和一第四表面，该第一电极层设置在该P型硅层的第一表面，并与该P型硅层电接触，该第二电极层设置在该N型硅层的第四表面，并与该N型硅层电接触，该P型硅层进一步具有一与所述第一表面和第二表面相连的第一侧面，该N型硅层进一步具有一与所述第三表面和第四表面相连的第二侧面，所述第一侧面及第二侧面共同构成所述受光端面。
3.如权利要求2所述的太阳能电池组，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层分别与凹槽的侧壁连接。
4.如权利要求3所述的太阳能电池组，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层分别与凹槽的侧壁之间设置有导电层或粘结剂。
5.如权利要求1所述的太阳能电池组，其特征在于，所述设置于所述绝缘基座凹槽内的所述电池单元的厚度小于或等于所述凹槽的深度。
6.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述绝缘基座的设置有凹槽的表面设置有多个导电条，所述多个电池单元通过所述多个导电条电实现串联或并联。
7.如权利要求6所述的太阳能电池组，其特征在于，所述导电条与所述电池单元的第一电极层或第二电极层电连接。
8.如权利要求1所述的太阳能电池组，其特征在于，所述绝缘基座的设置有多个凹槽的表面为一弧面。
9.如权利要求8所述的太阳能电池组，其特征在于，所述绝缘基座为一半球体，所述绝缘基座的设置有多个凹槽的表面为所述半球体的半球面。
10.如权利要求1所述的太阳能电池组，其特征在于，所述凹槽内设置有至少两个电池单元，该至少两个电池单元之间为串联连接或者并联连接。
11.一种太阳能电池组，其包括：多个电池单元，每个电池单元包括沿一直线依次并排且接触设置的一第一电极层、一P型半导体层、一N型半导体层及一第二电极层，该P型半导体层与该N型半导体层接触并形成一P-N结区，其特征在于，所述每个电池单元具有一表面平行于该直线，该表面为电池单元直接接受外界光线入射的受光端面，所述太阳能电池组进一步包括一绝缘基座，该绝缘基座的一表面设置有多个间隔设置的凹槽，每个凹槽具有一底面，每个上述凹槽内设置有至少一所述电池单元，所述电池单元的受光端面暴露与所述凹槽，且平行于所述凹槽的底面。
12. 如权利要求11所述的太阳能电池组，其特征在于，所述多个凹槽之间通过导电条连接实现所述多个电池单元的串联或并联。
13.如权利要求11所述的太阳能电池组，其特征在于，每个凹槽内设置有多个电池单元串联或并联设置。
14.如权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述导电条与所述第一电极层或第二电极层为一体结构。
15.一种太阳能电池组，其包括：
一绝缘基座，该绝缘基座的一表面设置有多个间隔设置的凹槽，每个凹槽具有一底面；
多个电池单元，每个上述凹槽内设置有至少一所述电池单元，每个电池单元包括一P型半导体层和一N型半导体层接触设置且具有一接触面；
其中，所述接触面与底面相交，所述多个凹槽之间通过导电条连接实现所述多个电池单元的串联或并联。
16.如权利要求15所述的太阳能电池组，其特征在于，所述接触面与底面垂直。
17.如权利要求15所述的太阳能电池组，其特征在于，所述每个凹槽内设置有多个电池单元串联设置，相邻的电池单元之间具有一电极层。
CN201110434852.8A 2011-12-22 2011-12-22 太阳能电池组 Active CN103178136B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110434852.8A CN103178136B (zh) 2011-12-22 2011-12-22 太阳能电池组
TW100149256A TWI469369B (zh) 2011-12-22 2011-12-28 太陽能電池組
US13/596,158 US20130160822A1 (en) 2011-12-22 2012-08-28 Solar cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110434852.8A CN103178136B (zh) 2011-12-22 2011-12-22 太阳能电池组

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103178136A true CN103178136A (zh) 2013-06-26
CN103178136B CN103178136B (zh) 2016-01-20

Family

ID=48637875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110434852.8A Active CN103178136B (zh) 2011-12-22 2011-12-22 太阳能电池组

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130160822A1 (zh)
CN (1) CN103178136B (zh)
TW (1) TWI469369B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409422A (en) * 1974-11-08 1983-10-11 Sater Bernard L High intensity solar cell
US20030005954A1 (en) * 2001-07-04 2003-01-09 Makiko Emoto Solar cell module and method of manufacturing the same
CN1625812A (zh) * 2002-05-02 2005-06-08 中田仗祐 受光或发光用面板及其制造方法
WO2010134019A2 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Vertical junction pv cells

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5538902A (en) * 1993-06-29 1996-07-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of fabricating a photovoltaic device having a three-dimensional shape
DE19711319C1 (de) * 1997-03-18 1998-03-12 Daimler Benz Aerospace Ag Solarmodul und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2000075455A1 (fr) * 1999-06-09 2000-12-14 Kaneka Corporation Tuile de toit pour module de pile solaire
US20070074757A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-05 Gurdian Industries Corp Method of making solar cell/module with porous silica antireflective coating
EP2306230B1 (en) * 2009-09-30 2011-12-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for fabricating an artificial compound eye

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409422A (en) * 1974-11-08 1983-10-11 Sater Bernard L High intensity solar cell
US20030005954A1 (en) * 2001-07-04 2003-01-09 Makiko Emoto Solar cell module and method of manufacturing the same
CN1625812A (zh) * 2002-05-02 2005-06-08 中田仗祐 受光或发光用面板及其制造方法
WO2010134019A2 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Vertical junction pv cells

Also Published As

Publication number Publication date
TW201327859A (zh) 2013-07-01
US20130160822A1 (en) 2013-06-27
TWI469369B (zh) 2015-01-11
CN103178136B (zh) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103178137B (zh) 太阳能电池组
US9331213B2 (en) Integrated power connectors for PV modules and their methods of manufacture
JP5094509B2 (ja) 太陽電池モジュール
JP7266444B2 (ja) 太陽電池モジュール、及び太陽電池システム
US20170194525A1 (en) High power solar cell module
CN103178123B (zh) 太阳能电池基座
CN103187476A (zh) 太阳能电池的制备方法
CN103137716B (zh) 太阳能电池、太阳能电池组及其制备方法
CN103187456B (zh) 太阳能电池
CN103178136B (zh) 太阳能电池组
US8420941B2 (en) Conductive channel of photovoltaic panel and method for manufacturing the same
CN103187453B (zh) 太阳能电池
US9583659B2 (en) Solar cell module
CN208298839U (zh) 一种电池片、电池片矩阵及太阳能电池
CN101820014B (zh) 太阳能电池
CN221887063U (zh) 一种钙钛矿太阳能电池、模组、光伏组件及用电设备
JP2013229359A (ja) 太陽電池パネル、太陽電池モジュールおよび太陽光発電システム
CN103187475B (zh) 太阳能电池的制备方法
US9685574B2 (en) Solar cell module
TWI613407B (zh) 具波浪狀之光伏模組及其製法
CN103187477B (zh) 太阳能电池的制备方法
CN108780822A (zh) 太阳能电池组件
CN103165718B (zh) 太阳能电池组
CN103165718A (zh) 太阳能电池组
CN102544124A (zh) 太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant