CN103187453B - 太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能电池，其包括：至少一电池单元，每一电池单元包括依次层叠设置的一第一电极、一P型硅层、一N型硅层及一第二电极，该P型硅层与该N型硅层接触并在接触区域形成一P-N结区，其中，所述每一电池单元具有相对的一第一侧面和一第二侧面，分别与P型硅层和N型硅层的接触界面相交，所述第一侧面为受光端面，且为曲面，所述第二侧面设置有反射元件。本发明太阳能电池的光电转换效率高。

Description

太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，尤其涉及硅太阳能电池。
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。请参阅图1，现有技术中的硅基太阳能电池10包括：一背电极12、一P型硅层14、一N型硅层16和一上电极18。所述P型硅层14采用多晶硅或单晶硅制成，具有第一表面142以及与该第一表面142相对设置的第二表面144，该第二表面144为一平面结构。所述背电极12设置于所述P型硅层14的第一表面142，且与该P型硅层14的第一表面142欧姆接触。所述N型硅层16形成于所述P型硅层14的第二表面144，作为光电转换的材料。该N型硅层16的表面为一平整的平面结构。所述上电极18设置于所述N型硅层16的表面。所述太阳能电池10中P型硅层14和N型硅层16形成P-N结区。当该太阳能电池10在工作时，光从上电极18一侧直接入射至所述上电极18，并经过所述上电极18和所述N型硅层16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12和上电极18移动。如果在所述太阳能电池10的背电极12与上电极18两端接上负载，就会有电流通过外电路中的负载。
然而，上述结构中所述光子需要通过所述上电极18和所述N型硅层16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18和N型硅层16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10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。
一种太阳能电池，其包括：至少一电池单元，每一电池单元包括依次层叠设置的一第一电极、一P型硅层、一N型硅层及一第二电极，该P型硅层与该N型硅层接触并在接触区域形成一P-N结区，其中，所述至少一电池单元的个数为多个，多个电池单元分布于多行多列，且在每一行中的多个电池单元串联设置，在每一列中的多个电池单元并联设置；所述每一电池单元具有相对的一第一侧面和一第二侧面，分别与P型硅层和N型硅层的接触界面相交，所述第一侧面为受光端面，且为曲面，所述第二侧面设置有反射元件；分布于多行多列的所述多个电池单元形成波浪形的大面积的受光端面。
所述每一电池单元中所述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型硅层的第二表面与该N型硅层的第三表面相接触形成所述P-N结区。
该P型硅层进一步具有连接整个所述第一表面和第二表面的一侧面，该P型硅层侧面的至少一部分为曲面，该N型硅层进一步具有连接整个所述第三表面和第四表面的一侧面，该N型硅层侧面的至少一部分为曲面，所述P型硅层侧面的曲面部分与所述N型硅层侧面的曲面部分相对应结合在一起共同构成所述第一侧面。
所述第二侧面为一平面，该第二侧面为所述电池单元的放置面。
所述每一电池单元的所述受光端面为圆弧面。
该第二电极为整体覆盖该N型硅层的第四表面的金属材料层，该第一电极为整体覆盖该P型硅层的第一表面的金属材料层。
所述每一电池单元的所述受光端面进一步覆盖有一厚度小于150纳米的减反射层，所述减反射层的材料为氮化硅或二氧化硅。
所述每一电池单元通过所述受光端面暴露出所述P型硅层和所述N型硅层。
所述每一行中，所述每一太阳能电池单元的第二电极与相邻的太阳能电池单元的第一电极接触。
所述每一列中，所述每一太阳能电池单元的第一电极与相邻的太阳能电池单元的第一电极接触，所述每一太阳能电池单元的第二电极与相邻的太阳能电池单元的第二电极接触。
所述反射元件包括一反射层，所述反射层的材料为铝、金、铜及银中的一种或上述任意组合的合金。
所述反射层与所述第二侧面接触设置且与所述第一电极和第二电极电绝缘。
所述反射层与所述第二侧面间隔设置。
所述反射元件还包括一透明绝缘层，所述透明绝缘层设置于所述反射层与所述第二侧面之间。
所述反射元件为多个设置于所述第二侧面的微结构。
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。
所述微结构在所述第一侧面均匀分布。
所述微结构表面设置有反射材料。
相较于现有技术，所述太阳能电池工作时，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的光电转换效率。另外，受光端面为曲面，因此接受太阳光的面积更大了，进一步提高太阳能电池的光电转换效率。还有，在第二侧面设置一反射元件，所述反射元件能够有效地将到达第二侧面的光线反射，从而使经反射后的光子可以直接被所述P-N结区吸收，进一步提高了整个太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
图1为现有技术中的太阳能电池的结构示意图。
图2为本发明第一实施例提供的太阳能电池的制备方法的流程图。
图3为图2所示流程图的子流程图。
图4为图2所示流程图的一个步骤的示意图。
图5为本发明第一实施例提供的一种太阳能电池的结构示意图。
图6为本发明第一实施例提供的另一种太阳能电池的结构示意图。
图7为本发明第一实施例提供的又一种太阳能电池的结构示意图。
图8为本发明第一实施例提供的又一种太阳能电池的结构示意图。
图9为本发明第二实施例提供的太阳能电池的制备方法的部分示意图。
图10为本发明第二实施例提供的太阳能电池的结构示意图。
图11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12为本发明第三实施例提供的太阳能电池的制备方法的流程图。
图13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14为本发明第四实施例提供的太阳能电池的制备方法的流程图。
图15为本发明第四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20，22，200，210，220，230，30，
300，40，400
P-N结单元预制体202
第一硅层222
第二硅层224
第一表面221，2621
第四表面225，2633
第一电极层232
第二电极层234
电池单元预制体240
切割线245，229，411，259
第一电池单元250
第二电池单元260
第一电极251，261，271，281，291
P型硅层252，262，336，315，272，282，292
N型硅层253，263，346，325，273，283，293
第二电极254，264，274，284，294
硅基材201
硅片212
弧形面266，366，466，276，286，296，2761，
2861，2961
切割面267，367
第三表面2631
第二表面2623
交叉线268
侧面2661，2662
纵向切割线243
横向切割线244
反射元件269
第一子电池单元270
第二子电池单元280
第三子电池单元290
第一P-N结结构体305
第二P-N结结构体306
太阳能电池预制体310
电极层316，416
收集电极326，426
太阳能电池母体401
第一子电池单元组237
第二子电池单元组238
第三子电池单元组239
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及其制备方法作进一步的详细说明。为了便于理解本发明的技术方案，本发明首先介绍太阳能电池的制备方法。
请参阅图2，本发明第一实施例提供一种太阳能电池的制备方法及通过该方法得到的太阳能电池，该太阳能电池的制备方法具体包括以下步骤：
步骤S11：提供圆片状的P-N结单元预制体202，所述圆片状的P-N结单元预制体202包括层叠且接触设置的圆片状的一第一硅层222及一第二硅层224，所述P-N结单元预制体202包括相对的一第一表面221和一第四表面225，所述第一表面221为第一硅层222远离第二硅层224的一表面，所述第四表面225为第二硅层224远离第一硅层222的一表面；
步骤S12：所述圆片状的P-N结单元预制体202的，所述第一表面221形成一第一电极层232及所述第四表面225形成一第二电极层234，所述第一电极层232、第一硅层222、第二硅层224及第二电极层234依次层叠形成圆片状的电池单元预制体240；
步骤S13：沿上述各层的层叠方向切割所述圆片状的电池单元预制体240，得到至少一矩形的第一电池单元250和多个第二电池单元260。
在所述步骤S11中，所述第一硅层222为一P型硅片或一N型硅片。所述第二硅层224为一P型硅片或一N型硅片。所述第一硅层222与所述第二硅层224的类型相反。当所述第一硅层222为一P型硅片时，所述第二硅层224为一N型硅片。当所述第一硅层222为一N型硅片时，所述第二硅层224为一P型硅片。本实施例中，所述第一硅层222为一P型硅片，所述第二硅层224为一N型硅片，且所述第一硅层222与所述第二硅层224为面积相同的圆片。
该P型硅片的材料可以是单晶硅或多晶硅。本实施例中，所述第一硅层222为一P型单晶硅片。所述P型单晶硅片的厚度可为200微米至300微米。所述P型单晶硅片的面积，可以根据实际需要选择。所述第二硅层224可通过向一硅片基材注入过量的如磷或者砷等N型掺杂材料制备而成。所述N型硅层的厚度为10纳米至1微米。
如图3所示，所述步骤S11中，提供圆片状的P-N结单元预制体202的方法包括以下步骤：
步骤S111：提供一圆柱状硅基材201；
目前，产业上提供的硅基材一般呈圆柱状，也可称之为硅棒或硅锭，所述圆柱状硅基材201其可为P型硅基材。本实施例中，圆柱状硅基材201为P型硅基材。
步骤S112：沿所述圆柱状硅基材201的轴向垂直的方向切割所述圆柱状硅基材，形成多个圆片状的硅片212；
步骤S113：对每一圆片状的硅片212进行掺杂形成圆片状的P-N结单元预制体202。
当圆柱状硅基材201为未进行掺杂的硅基材时，在步骤S113中，对该硅片进行P型掺杂和N型掺杂，形成P-N结单元预制体202；当圆柱状硅基材201为P型硅基材时，在步骤S113中，对该P型硅片的部分区域进行N型掺杂，形成P-N结单元预制体202。
在步骤S12中，所述第一电极层232和第二电极层234的材料可以相同或不同，优选为该第一电极层232和第二电极层234由具有连续平面结构的金属材料层成，该金属材料可为铝、铜、或银等。该第一电极层232和第二电极层234可通过导电粘结剂粘结在该第一硅层222和第二硅层224的表面，也可通过真空蒸镀、或磁控溅射等方法形成于所述第一硅层222和第二硅层224的表面。优选的为所述第一电极层232和第二电极层234完全覆盖所述第一硅层222与所述第二硅层224的所述第一表面221及所述第四表面225。
在步骤S13中，圆片状的电池单元预制体240的切割方式根据实际需求可有所不同，例如图4所示从圆片状的电池单元预制体240中依实际需求切割取下多个矩形的第一电池单元250，其余的为多个第二电池单元260，如图2所示，本实施例中为了从圆片状的电池单元预制体240中能够切割得到最大面积的第一电池单元250，依据圆形内四个点均在圆周上的方形的面积最大的原理，如图2所示，从圆片状的电池单元预制体240中切割出了一个方形的第一电池单元250和由一个圆弧面及三个平面构成的呈立体结构的四个第二电池单元260。
所述方形的第一电池单元250单独的可以作为一第一种太阳能电池。所述方形的第一电池单元250包括依次并排且接触设置的一第一电极251、一P型硅层252、一N型硅层253以及一第二电极254。上述各层沿一直线连续设置成一排构成一整体结构，所述方形的第一电池单元250的平行于所述直线的一表面为太阳能电池的直接接受光线入射的受光端面。所述P型硅层252与所述N型硅层253相接触并形成一P-N结区。
可以理解的是，所述方形的第一电池单元250单独的可以作为本案背景技术所述的传统的太阳能电池利用。
如图5所示，所述每一第二电池单元260单独的可以作为一第二种太阳能电池20。所述太阳能电池20包括依次并排且接触设置的一第一电极261、一P型硅层262、一N型硅层263以及一第二电极264。上述各层沿一直线连续设置成一排构成一整体结构，该整体结构具有一弧形面266与该弧形面266相对且相交的切割面267，所述弧形面266为该太阳能电池20的直接接受光线入射的受光端面。所述切割面267为切割面，可用作太阳能电池20的放置面。所述P型硅层262与所述N型硅层263相接触并形成一P-N结区。所述太阳能电池20的所述弧形面266与所述切割面267相交于两个直线，为交叉线268。
所述太阳能电池20中所述P型硅层262具有相对的一第一表面2621和一第二表面2623，该N型硅层263具有相对的一第三表面2631和一第四表面2633，该第一电极261设置在该P型硅层262的第一表面2621，并与该P型硅层262电接触，该第二电极264设置在该N型硅层263的第四表面2633，并与该N型硅层263电接触，该P型硅层262的第二表面2623与该N型硅层263的第三表面2631相接触，所述相互接触的P型硅层262的第二表面2623和N型硅层263的第三表面2631附近形成所述P-N结区。在该P-N结区中，N型硅层263中的多余电子趋向P型硅层262，并形成一个由N型硅层263指向P型硅层262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263中的电子向所述第二电极264移动，P型硅层262中的空穴向所述第一电极261移动，然后分别被所述第一电极261和第二电极264收集，形成电流，从而实现所述太阳能电池20中光能到电能的转换。
该P型硅层262进一步具有连接整个所述第一表面2621和第二表面2623的一侧面2661，该侧面2661由一弧形面和平面两部分构成，该N型硅层2363进一步具有连接整个所述第三表面2631和第四表面2633的一侧面2662，该侧面2662由一弧形面和平面两部分构成，所述P型硅层侧面2661的弧形面部分与所述N型硅层侧面2662的弧形面部分相对应结合在一起共同构成所述受光端面。所述P型硅层侧面2661的弧形面部分与所述N型硅层侧面2662的弧形面部分为所述整体结构的弧形面266的一部分，所述整体结构的弧形面266的所述P型硅层侧面2661的弧形面部分与所述N型硅层侧面2662的弧形面部分以外的部分为所述第一电极261和第二电极264的表面。
由于入射光不需要穿过所述第一电极261到达P-N结区，所述第一电极261可以为一连续的面状结构覆盖所述P型硅层262的第一表面2621的整个表面，当然，第一电极261也可为一网格状或栅格状结构覆盖所述第一表面2621的部分表面。所述第一电极261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261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一表面2621。该金属材料可为铝、铜、或银等。该第一电极261的厚度不限，优选为50纳米～300纳米。本实施例中，所述第一电极261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264到达P-N结区，所述第二电极264可以为一连续的面状结构覆盖所述N型硅层263的第四表面2633的整个表面，也可为一网格状或栅格状结构覆盖所述第四表面2633的部分表面。该第二电极264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264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四表面2633。所述金属材料可为铝、铜、或银等。该第二电极264的厚度不限，优选为50纳米～300纳米。本实施例中，所述第二电极264为一厚度约为200纳米的铝箔。
所述第一电极261及第二电极264可均不透光，从而可以避免光线穿过第一电极261及第二电极264，造成光电转换效率降低。
当该太阳能电池20工作时，不同于传统的使光照射所述P-N结区的覆盖有网状金属电极或透明电极的第四表面2633，而是将所述P-N结区的侧面作为受光端面，接受光的入射。由于该受光端面没有被电极层覆盖，即P-N结区直接暴露出P型硅层262和N型硅层263，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264、N型硅层263后才到达P-N结区，从而减少了第二电极264和N型硅层263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。另外，所述受光端面为弧形面，因此接受外界光的面积此外，由于所述第二电极264没有设置在所述受光端面上，因此无需考虑第二电极264阻挡光的影响因素，使得该第二电极264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263的整个第四表面2633，从而增大了整个第二电极264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264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20的光电转换效率。
如图6所示，所述太阳能电池的制备方法所述步骤S13之后进一步包括一步骤S14，在每个第二电池单元260的所述切割面267设置一反射元件269。
所述步骤S14中，在第二电池单元260的所述切割面267一侧设置一反射元件269以形成第二种太阳能电池22。所述设置反射元件269的方法为制备一反射层与所述切割面267接触设置且与所述第一电极261及第二电极264电绝缘。所述反射层通过真空蒸镀或磁控溅射等方法形成于所述切割面267，并且确保该反射层未覆盖所述第一电极261及第二电极264。可以通过掩模或刻蚀的方法，以使第一电极261及第二电极264是裸露在所述反射层外。
进一步的，所述设置反射元件269的方法还可为先制备一透明绝缘层将所述切割面267整个覆盖，再制备一反射层将所述透明绝缘层整个覆盖。所述透明绝缘层可通过物理气相沉积法(PVD)或化学气相沉积法(CVD)直接生长或涂覆于所述切割面267。然后通过真空蒸镀或磁控溅射等方法于所述透明绝缘层上形成所述反射层。
进一步的，所述设置反射元件269的方法还可为在所述切割面267形成多个微结构。通过对所述切割面267进行微结构处理，以得到所述微结构。所述微结构的形成方法不限。可以理解，在所述微结构的表面还可设置一反射材料，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。
所述反射元件269能够有效地将到达所述切割面267的光线反射，从而使经反射后的光子可以直接被所述P-N结区吸收，进一步提高了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，进一步提高了太阳能电池的光电转换效率。
进一步地，所述太阳能电池的制备方法所述步骤S13之后进一步包括一步骤S15，在每个第二电池单元260的弧形面266上采用真空蒸镀或磁控溅射等方法形成一减反射层，该减反射层可使光线入射并减少光的反射，且对光的吸收较少，该减反射层的材料为氮化硅(Si3N4)或二氧化硅(SiO2)等。该减反射层的厚度可小于150纳米，本实施例中，该减反射层为900埃的氮化硅层。
如图7所示，所述太阳能电池的制备方法进一步包括一步骤S16，将所述多个第二电池单元260结合在一起形成一电池组，该电池组可以利用为第三种太阳能电池200。
该步骤S16中，将多个第二电池单元260排列于至少一行或至少一列或多行多列，且使分布于每一行中的多个第二电池单元260串联连接，使分布于每一列中的多个第二电池单元260并联连接。故，使所述每一行中每个第二电池单元260的第二电极层234与相邻的第二电池单元260的第一电极层232接触设置，使所述每一列中的相邻两个第二电池单元260的第一电极层232相接触，第二电极层234相接触设置。本实施例中，所述每一列中相邻两个第二电池单元260通过所述交叉线268连接在一起。在该太阳能电池200中多个第二电池单元260分布于多行多列形成波浪形的大面积的受光端面。
如图8所示，所述太阳能电池的制备方法进一步包括一步骤S17和步骤S18，在步骤S17中，将多个方形的第一电池单元250沿一个方向层叠设置，使每个方形的第一电池单元250中的第一电极251与相邻的方形的第一电池单元250中的第二电极254相接触；在步骤S18中，沿层叠的方向即如图8所示的沿切割线259切割所述多个方形的第一电池单元250形成至少一平面结构，该平面结构的表面平行于该切割方向，每一平面结构可以用作为第四种太阳能电池210。
在步骤S17中，所述第一电极251和第二电极254在层叠上述多个方形的第一电池单元250后，进一步压合上述多个相互层叠的方形的第一电池单元250，从而使相邻的方形的第一电池单元250中的所述第一电极251和第二电极254相互键合。
本实施例提供的太阳能电池的制备方法有效利用了圆柱形或圆片状的硅原材料，不仅可以制造传统的以及新型的矩形的太阳能电池，利用圆柱形或圆片状的硅原材料制造了矩形的太阳能电池之后剩余的材料不必废弃掉，也可用作太阳能电池利用，并且用剩余材料制成的太阳能电池中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的光电转换效率。另外，受光端面为曲面，因此接受太阳光的面积更大了，进一步提高太阳能电池的光电转换效率。通过本实施例提供的太阳能电池的制备方法通过一个工艺可得到多种太阳能电池如本实施例所提供的太阳能电池20，太阳能电池22，太阳能电池200，太阳能电池210以及如本案背景技术所述的传统的太阳能电池等。
本发明太阳能电池的制备方法的第二实施例包括以下步骤：
步骤S21：提供圆片状的P-N结单元预制体；
步骤S22：所述圆片状的P-N结单元预制体的相对的圆形表面分别形成一第一电极层及形成一第二电极层；
步骤S23：沿上述各层的层叠方向切割所述圆片状的电池单元预制体240，切割成多个矩形的第一电池单元250和至少一面为弧形面的多个第二电池单元260。
如图9所示，该太阳能电池的制备方法的第二实施例与第一实施例基本相同，不同之处在于所述步骤S23中的对电池单元预制体240的切割方式不同于第一实施例的所述步骤S13中的对电池单元预制体240的切割方式，具体的，本实施例中沿多个相互间隔的纵向切割线243和与所述纵向切割线243垂直交叉的多个横向切割线244切割所述电池单元预制体240形成多个矩形的第一电池单元250和至少一面为弧形面的多个第二电池单元260。
本实施例还提供一第五种太阳能电池220，该太阳能电池220由三个不同的所述第二电池单元260构成，如图10所述，为例便于说明将该三个不同的所述第二电池单元260在此分别命名为第一子电池单元270、第二子电池单元280及第三子电池单元290。故，该太阳能电池220包括一第一子电池单元270、一第二子电池单元280及一第三子电池单元290，且该第一子电池单元270、第二子电池单元280及第三子电池单元290排成一排相互并联连接。
该第一子电池单元270包括一第一电极271、P型硅层272、N型硅层273及第二电极274，该第二子电池单元280包括一第一电极281、P型硅层282、N型硅层283及第二电极284，该第三子电池单元290包括一第一电极291、P型硅层292、N型硅层293及第二电极294。该第一子电池单元270、第二子电池单元280及第三子电池单元290排成一排时，该第一子电池单元270、第二子电池单元280及第三子电池单元290的第一电极271、第一电极281及第一电极291相继并排且相电连接，该第一子电池单元270、第二子电池单元280及第三子电池单元290的第二电极274、第二电极284及第二电极294相继并排且相电连接，该第一子电池单元270、第二子电池单元280及第三子电池单元290的P型硅层272、P型硅层282及P型硅层292相继并排且相接触，该第一子电池单元270、第二子电池单元280及第三子电池单元290的N型硅层273、N型硅层283及N型硅层293相继并排且相接触设置。其中，该第一子电池单元270具有一弧形面276、该第二子电池单元280具有一弧形面286及该第三子电池单元290具有一弧形面296，该第一子电池单元270、第二子电池单元280及第三子电池单元290排成一排时，该第一子电池单元270的弧形面276、第二子电池单元280的弧形面286及第三子电池单元290的弧形面296相继连接在一起构成该太阳能电池220的一个连续的弧形的受光端面。
如图11所示，本实施例还提供一第六种太阳能电池230，该太阳能电池230包括一第一子电池单元组237、一第二子电池单元组238及一第三子电池单元组239。所述第一子电池单元组237包括串联连接的多个所述第一子电池单元270，多个所述第一子电池单元270的弧形面276连接在一起构成一个大的连续的弧形面2761。所述第二子电池单元组238包括串联连接的多个所述第二子电池单元280，多个所述第二子电池单元280的弧形面286连接在一起构成一个大的连续的弧形面2861。所述第三子电池单元组239包括串联连接的多个所述第三子电池单元290，多个所述第三子电池单元290的弧形面296连接在一起构成一个大的连续的弧形面2961。所述第一子电池单元组237、第二子电池单元组238及第三子电池单元组239排成一排相互并联连接。所述第一子电池单元组237的弧形面2761、所述第二子电池单元组238的弧形面2861及所述第三子电池单元组239的弧形面2961相继连接在一起构成该太阳能电池230的一个连续的弧形的受光端面。
如图12所示，本发明太阳能电池的制备方法的第三实施例包括以下步骤：
步骤S31，提供一圆柱状硅基材201；
步骤S32，沿所述圆柱状硅基材201的轴向垂直的方向切割所述圆柱状硅基材，形成多个圆片状的硅片212；
步骤S33，对每一圆片状的硅片212进行掺杂形成圆片状的P-N结单元预制体202，所述圆片状的P-N结单元预制体202包括层叠且接触设置的圆片状的一第一硅层222及一第二硅层224；
步骤S34，沿上述各层的层叠方向切割所述圆片状的P-N结单元预制体202得到至少一第一P-N结结构体305和多个第二P-N结结构体306，每一第二P-N结结构体306具有一弧形面366和一切割面367；
步骤S35，将所述多个第二P-N结结构体306沿一直线依次设置使多个第二P-N结结构体306的弧形面366并排，切割面367并排在一起，且每相邻两个第二P-N结结构体306之间形成一电极层316，所述电极层316串联连接所述相邻的第二P-N结结构体306，使多个第二P-N结结构体306串联设置，得到太阳能电池预制体310。
步骤S36，所述太阳能电池预制体310的两端最外侧的第二P-N结结构体306的表面分别形成一收集电极326，得到第七种太阳能电池30。
所述步骤S31～S33分别与第一实施例的步骤S111～S113相同。
在所述步骤S34中，所述圆片状的P-N结单元预制体202的切割方式根据实际需求可有所不同，从圆片状的P-N结单元预制体202中依实际需求切割取下多个矩形的或方形的第一P-N结结构体305，其余的可为第二P-N结结构体306。
所述第一P-N结结构体305也可称之为有用P-N结结构体，所述第二P-N结结构体306也可称之为边角料P-N结结构体。所谓“有用P-N结结构体”及“边角料P-N结结构体”是指，在一般情况下P-N结的应用均为方形体或矩形体，然而硅原料一般为圆柱形硅棒，作为原料利用的均为圆形硅片，从圆形硅片切割得到矩形或方形可利用P-N结之后剩下的均作为边角料处理，基于此本案中从圆片状的P-N结单元预制体202中切割得到的矩形或方形P-N结称之为“有用P-N结结构体”，其余的称之为“边角料P-N结结构体”。
所述第一P-N结结构体305包括并排且接触设置的一P型硅层315及一N型硅层325。所述第二P-N结结构体306包括并排且接触设置的一P型硅层336及一N型硅层346。
在所述步骤S35中，所述电极层316由具有连续平面结构的金属材料层成，该金属材料可为铝、铜、或银等。
所述太阳能电池30中所述多个第二P-N结结构体306的弧形面366并排在一起构成一大的弧形面，用作所述太阳能电池30的直接接受外界光线的受光端面。所述太阳能电池30中所述多个第二P-N结结构体306的切割面367并排在一起构成一大的平面用作所述太阳能电池30的放置面。
在步骤S36之后，进一步包括在所述太阳能电池30的受光端面形成减反射层及再在所述太阳能电池30的切割面367上形成反射元件的步骤，形成减反射层及反射元件的方法同第一实施例。
如图13所示，在步骤S26之后，进一步包括一步骤S27，将多个所述太阳能电池30结合在一起得到第八种太阳能电池300。所述太阳能电池300中多个所述太阳能电池30的弧形面366连接在一起构成波浪形的面，以构成所述太阳能电池300的受光端面。
本发明第三实施例所提供的太阳能电池的制备方法，从圆柱形或圆片状的硅原材料中切割得到一般利用于TFT，LED或芯片等的矩形或方形P-N结后剩余的边角料两侧设置电极用作光可直接入射至没有被电极覆盖的P-N结的受光端面的太阳能电池，该太阳能电池的体积虽然小但是该太阳能电池中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的光电转换效率。且受光端面为曲面，因此接受太阳光的面积更大了，进一步提高太阳能电池的光电转换效率。故，该种太阳能电池的受光端面主要利用的是P-N结侧面，边角料P-N结的侧面为圆弧型进而提供了他的利用价值。
请参阅图14，本发明太阳能电池的制备方法的第四实施例包括以下步骤：
步骤S41，提供一圆柱状硅基材201；
步骤S42，沿所述圆柱状硅基材201的轴向垂直的方向切割所述圆柱状硅基材，形成多个圆片状的硅片212；
步骤S43，对每一圆片状的硅片212进行掺杂形成圆片状的P-N结单元预制体202，所述圆片状的P-N结单元预制体202包括层叠且接触设置的圆片状的一第一硅层222及一第二硅层224；
步骤S44，将多个所述圆片状的P-N结单元预制体202沿一直线依次设置，且每相邻两个圆片状的P-N结单元预制体202之间形成一电极层416，使多个圆片状的P-N结单元预制体202通过电极层416连接在一起，并且两端最外侧的圆片状的P-N结单元预制体202的表面分别形成一收集电极426，得到太阳能电池母体401；
步骤S45，在太阳能电池母体401的圆形断面的垂直性交的直径上，分别沿层叠多个圆片状的P-N结单元预制体202的方向切割太阳能电池母体401得到多个第九种太阳能电池40。
所述步骤S41～S43分别与第三实施例的所述步骤S31～S33。
所述每一太阳能电池40具有一弧形面466，且该弧形面466为每一太阳能电池直接接受外界管线的受光端面。
如图15所示，所述步骤S36之后进一步包括一步骤S37，将所述多个太阳能电池40结合在一起形成一第十种太阳能电池400。所述太阳能电池400中相邻两个太阳能电池40并联连接。所述太阳能电池400中多个所述太阳能电池40的弧形面466连接在一起构成波浪形的面，以构成所述太阳能电池400的受光端面。
本发明第四实施例所提供的太阳能电池的制备方法主要用于制备不同于传统的太阳能电池，而是提供一种外界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结区的太阳能电池，因此，本发明第四实施例所提供的太阳能电池的制备方法对圆柱形或圆片状的硅原材料的切割没有特别严格的要求进而降低了制造工艺的难度，并且还充分利用了整个原材料。另外，本发明第四实施例所提供的太阳能电池的制备方法得到P型-N型硅层之后直接将多个P型-N型硅层并排在一起并且中间设置电极最后再在最外侧两端P型-N型硅层的最外侧设置电极的形式形成一整体结构之后进行切割得到太阳能电池，因此，简单易操作的方式得到大面积的太阳能电池，故该太阳能电池的制备方法工艺简单，太阳能电池的面积大，成本低。
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。

Claims (19)

1.一种太阳能电池，其包括：至少一电池单元，每一电池单元包括依次层叠设置的一第一电极、一P型硅层、一N型硅层及一第二电极，该P型硅层与该N型硅层接触并在接触区域形成一P-N结区，其特征在于，所述至少一电池单元的个数为多个，多个电池单元分布于多行多列，且在每一行中的多个电池单元串联设置，在每一列中的多个电池单元并联设置；所述每一电池单元具有相对的一第一侧面和一第二侧面，分别与P型硅层和N型硅层的接触界面相交，所述第一侧面为受光端面，且为曲面，所述第二侧面设置有反射元件；分布于多行多列的所述多个电池单元形成波浪形的大面积的受光端面。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述每一电池单元中所述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型硅层的第二表面与该N型硅层的第三表面相接触形成所述P-N结区。
3.如权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，该P型硅层进一步具有连接整个所述第一表面和第二表面的一侧面，该P型硅层侧面的至少一部分为曲面，该N型硅层进一步具有连接整个所述第三表面和第四表面的一侧面，该N型硅层侧面的至少一部分为曲面，所述P型硅层侧面的曲面部分与所述N型硅层侧面的曲面部分相对应结合在一起共同构成所述第一侧面。
4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二侧面为一平面，该第二侧面为所述电池单元的放置面。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述每一电池单元的所述受光端面为圆弧面。
6.如权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，该第二电极为整体覆盖该N型硅层的第四表面的金属材料层，该第一电极为整体覆盖该P型硅层的第一表面的金属材料层。
7.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述每一电池单元的所述受光端面进一步覆盖有一厚度小于150纳米的减反射层，所述减反射层的材料为氮化硅或二氧化硅。
8.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述每一电池单元通过所述受光端面暴露出所述P型硅层和所述N型硅层。
9.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述每一行中，所述每一太阳能电池单元的第二电极与相邻的太阳能电池单元的第一电极接触。
10.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述每一列中，所述每一太阳能电池单元的第一电极与相邻的太阳能电池单元的第一电极接触，所述每一太阳能电池单元的第二电极与相邻的太阳能电池单元的第二电极接触。
11.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述反射元件包括一反射层，所述反射层的材料为铝、金、铜及银中的一种或上述任意组合的合金。
12.如权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述反射层与所述第二侧面接触设置且与所述第一电极和第二电极电绝缘。
13.如权利要求11所述的太阳能电池，其特征在于，所述反射层与所述第二侧面间隔设置。
14.如权利要求13所述的太阳能电池，其特征在于，所述反射元件还包括一透明绝缘层，所述透明绝缘层设置于所述反射层与所述第二侧面之间。
15.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述反射元件为多个设置于所述第二侧面的微结构。
16.如权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，所述微结构为凹槽或凸起。
17.如权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，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。
18.如权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，所述微结构在所述第一侧面均匀分布。
19.如权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，所述微结构表面设置有反射材料。
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