CN103337524A - 自洁高效太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自洁高效太阳能电池，该电池包括复合在一起的基板和太阳能电池层，其特征是：在上述基板上依次沉积有捕光珠体层和自洁因子层。本发明自洁高效太阳能电池采用在基板上依次沉积捕光珠体层和自洁因子层，从而增加了太阳能电池板的自我清洁功能，极大的节省了清洁费用与清洁时间，降低了大规模电站安装成本，为建设大规模电站提供有利基础；其次改良了以往用作透光玻璃基板的结构，选用高透光耐高温的超薄玻璃作为透光基板，在基板上表面又增加了“陷光结构”，在基板下表面刻蚀波浪状或金字塔状的减少反射结构，这些都大大减少了光子的损失，从根源提高了太阳能电池的吸收效率。

Description

自洁高效太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域，特别是涉及一种自洁高效太阳能电池。 
背景技术
太阳能电池是目前主要的新能源技术之一，它利用半导体的光电效应将光能直接转换为电能。目前太阳能电池主要有传统的单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、碲化镉、铜铟硒电池以及新型的薄膜太阳能电池。 
自从1976年美国研制出P-i-N结构非晶硅太阳电池光电效率达到2.4%，掀起研究a-si：H的热潮。研究证明本征硅的转化效率最高可达29%，目前非晶硅实验室最高转化效率为15%左右，单晶硅最高发电效率24%左右，多晶硅16%左右，还有很大提升空间，同样铜铟镓硒薄膜电池、HIT太阳能电池、新型薄膜电池等增加光的透过率，可以提升电池对光的吸收量，从而提高电池效率，因此，一直是研究的一个重点方向。 
在提高光透效率及光吸收方面，国际上普遍采用提高玻璃透光度和表面制绒来减少光子的反射损失，然而这样并不能最大限度的让光透过并吸收。发明专利200710004969.6曾公开了一种增加薄膜太阳能电池光吸收的方法，其中曾运用在玻璃基板底部沉积小玻璃珠的方法使得电池内部结构成波浪绒状，从而减少电池内部光反射而带来光损失。然而这样并没有解决玻璃基板上方光反射带来的损失。 
太阳能电池的自身清洁问题一直困扰着人们，大型电站建成后，表面灰尘对组件吸收光的效率影响高达3%左右，而昂贵的清洗护理费用及劳动的超大强度使得电站建成后进入宁可放弃效率也不清洁的尴尬境地。目前，市场上的清洁太阳能电池表面的产品都为外在附加设施，无疑在增加组件重量、安装复杂性的同时又大大增加了组件的成本，而且清洁效果不尽如人意。市场急需一种既不大幅增加成本的同时又能很好的清洁电池组件的产品。 
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种具有自我清洁功能，同时可提高光透效果和光电转化率的自洁高效太阳能电池。 
为实现上述发明目的所采取的技术方案为： 
一种自洁高效太阳能电池，包括复合在一起的基板和太阳能电池层，其特征是：在上述基板上依次沉积有捕光珠体层和自洁因子层。
所述捕光珠体层是由混有玻璃珠体的溶胶和玻璃粘结剂构成，其厚度为800-1600nm。 
所述捕光珠体层的沉积方法为：在40-60℃下，将混有玻璃珠体的溶胶和玻璃粘结剂混合均匀，用刮刀均匀涂抹在基板上，然后置入400-600℃的高温洁净环境中进行热处理19—21min。 
所述捕光珠体层中玻璃珠体直径为500-800nm，珠体间距在100-400之间。 
所述自洁因子层为TiO2颗粒状薄膜层，其厚度为80-200nm，TiO2颗粒直径为20nm-50nm。 
所述自洁因子层的沉积方法为：将已经沉积有捕光珠体层的基板转入化学气相沉积腔室内，在射频RF不大于50MHz，200℃有氧环境下，通入Ti蒸汽，在基板上均匀沉积出TiO2颗粒状薄膜。 
所述与太阳能电池层接触的基板表面运用酸碱刻蚀技术制作波浪状或金字塔状起伏结构。 
所述起伏结构的单个周期长度控制在微米范围内。 
所述太阳能电池层底面采用封装材料封装有背板，封装材料为EVA或PVB，背板为玻璃背板或塑性背板。 
所述太阳能电池层是由沉积能隙较大的材料制作出的上节子电池和沉积能隙较小的材料制作的下节子电池组成。 
所述基板为透光率大于99%的高透光率高温玻璃基板。 
本发明自洁高效太阳能电池采用在基板上依次沉积捕光珠体层和自洁因子层，从而增加了太阳能电池板的自我清洁功能，极大的节省了清洁费用与清洁时间，降低了大规模电站安装成本，为建设大规模电站提供有利基础；其次改良了以往用作透光玻璃基板的结构，选用高透光耐高温的超薄玻璃作为透光基板，在基板上表面又增加了“陷光结构”，在基板下表面刻蚀波浪状或金字塔状的减少反射结构，这些都大大减少了光子的损失，从根源提高了太阳能电池的吸收效率。 
下表为太阳光谱在硅基太阳能电池的穿透深度（μm）。 
附图说明
图1为本发明的自洁高效太阳能电池的结构示意图； 
图2为起伏结构作用效果图；
图3为太阳光谱在硅基太阳能电池的穿透深度。
具体实施方式
本发明的自洁高效太阳能电池，包括复合在一起的基板1和太阳能电池层5，基板1为透光率大于99%的高透光率高温玻璃基板，其下表面运用酸碱刻蚀技术制作波浪状或金字塔状起伏结构4，所述起伏结构4的单个周期长度控制在微米范围内，这样是从光学角度控制电池内部由于光反射而损失掉的光子，进而提高吸收效率。然后在该起伏结构4基础上复合具有发电功能的太阳能电池层5，最后用封装材料封装背板6，封装材料为EVA或PVB，背板6为玻璃背板或塑性背板。 
在高透光率耐高温7mm超薄玻璃基板1上表面运用溶胶滞体沉积法沉积直径500-800nm的捕光珠体层2，具体的实施方法是，在40-60℃下，将混有玻璃珠体的硅溶胶（mSiO2.nH2O ）和玻璃粘结剂（水溶性树脂类玻璃/纤维粘结剂）按比例3.2:1置于容器中均匀搅拌，再用刮刀将混合好的溶液均匀涂在用去离子水净化的高透光率耐高温超薄玻璃基板1上，然后置入温度在400-600℃的高温洁净环境中，进行热处理19—21min，使玻璃珠体在溶胶和粘结剂的作用下，牢固的与基板结合，沉积成直径500nm-800nm的玻璃珠体，珠体间距最远不大于400nm，最近不小于100nm，捕光珠体层2膜厚控制在800-1600nm之间，再酸处理5—10min，将氧化钠和氧化硼溶于酸中，消除其对光透率的影响。 
在捕光珠体层2上方运用化学气象沉积法沉积一层直径在20nm-50nm的TiO2颗粒状薄膜自洁因子层3，具体实施方法是，在制作出捕光珠体层2基础上，将基板传入PECVD（化学气相沉积）沉积腔室，选用射频RF不大于50MHz，在200℃有氧环境下，通入Ti蒸汽，在基板上均匀沉积出TiO2薄膜，膜厚控制在80nm-200nm范围内。 
本发明运用模型模拟计算法进行效能估算，计算所用的标准太阳能光谱为美国标准AM1.5，模拟计算中的光透过率主要通过琼斯矩阵非线性方程获得，自洁效率由TiO2膜层表面分解甲基橙所用时间估得，光子利用率主要由泊松方程获得，这主要研究电池内部器件电子的输运特性，可以由泊松方程来计算自由载流子布局数、被俘获电子的布局数，在运用求解耦合非线性方程来估算出光子的利用率。 
考虑到TiO2膜层对光透过率的影响在于部分短波长的紫外光损失在自洁过程中，对大部分电池内部有用的可吸收的光子无影响，但膜层过厚还是对光损失造成一定影响，而膜层过薄，自洁效果又不理想，现通过模拟计算后，提供具体实施例三例。 
具体实施例一 
选择捕光珠体层2膜层沉积厚度800nm，自洁因子层3膜层沉积厚度100nm，在起伏结构4基础上沉积能隙较大的材料如a-Si:H等制作出电池的上节子电池，接着选用能隙较小的材料如CIGS(但不限于)等制作出下节子电池，将上下两节串连接形成具有对外输出电子功能的半导体器件。综上所述，在采用以上工艺基础上，模拟运算得到自洁效率不小于70%，透光率不小于99%，光子利用率提高了5%左右。
具体实施例二： 
选择捕光珠体层2膜层沉积厚度800nm，自洁因子层3膜层沉积厚度150nm，在起伏结构4基础上沉积能隙较大的材料如a-Si:H等制作出电池的上节子电池，接着选用能隙较小的材料如CIGS等制作出下节子电池，将上下两节串连接形成具有对外输出电子功能的半导体器件。在采用以上工艺基础上，模拟计算表明自洁效率不小于75%，透光率不小于96%，光子利用率提高了4%左右。
具体实施例三： 
选择捕光珠体层2膜层沉积厚度800nm，自洁因子层3膜层沉积厚度200nm，在起伏结构4基础上沉积能隙较大的材料如a-Si:H等制作出电池的上节子电池，接着选用能隙较小的材料如CIGS等制作出下节子电池，将上下两节串连接形成具有对外输出电子功能的半导体器件。在采用以上工艺基础上，模拟计算表明自洁效率不小于80%，透光率不小于95%，光子利用率提高了3%左右。

Claims (11)

1. 一种自洁高效太阳能电池，包括复合在一起的基板（1）和太阳能电池层（5），其特征是：在上述基板（1）上依次沉积有捕光珠体层（2）和自洁因子层（3）。
2. 按照权利要求1所述的自洁高效太阳能电池，其特征是：所述捕光珠体层（2）是由混有玻璃珠体的溶胶和玻璃粘结剂构成，其厚度为800-1600nm。
3. 按照权利要求2所述的自洁高效太阳能电池，其特征在于所述捕光珠体层（2）的沉积方法为：在40-60℃下，将混有玻璃珠体的溶胶和玻璃粘结剂混合均匀，用刮刀均匀涂抹在基板（1）上，然后置入400-600℃的高温洁净环境中进行热处理19—21min。
4.  按照权利要求2或3所述的自洁高效太阳能电池，其特征在于所述捕光珠体层（2）中玻璃珠体直径为500-800nm，珠体间距在100-400之间。
5. 按照权利要求1所述的自洁高效太阳能电池，其特征是：所述自洁因子层（3）为TiO2颗粒状薄膜层，其厚度为80-200nm，TiO2颗粒直径为20nm-50nm。
6. 按照权利要求1或5所述的自洁高效太阳能电池，其特征在于所述自洁因子层（3）的沉积方法为：将已经沉积有捕光珠体层（2）的基板（1）转入化学气相沉积腔室内，在射频RF不大于50MHz，200℃有氧环境下，通入Ti蒸汽，在基板上均匀沉积出TiO2颗粒状薄膜。
7. 按照权利要求1所述的自洁高效太阳能电池，其特征是：所述与太阳能电池层（5）接触的基板（1）表面运用酸碱刻蚀技术制作波浪状或金字塔状起伏结构（4）。
8. 按照权利要求1所述的自洁高效太阳能电池，其特征是：所述起伏结构（4）的单个周期长度控制在微米范围内。
9. 按照权利要求1所述的自洁高效太阳能电池，其特征是：所述太阳能电池层（5）底面采用封装材料封装有背板（6），封装材料为EVA或PVB，背板（6）为玻璃背板或塑性背板。
10.按照权利要求1或7所述的自洁高效太阳能电池，其特征是：所述太阳能电池层（5）是由沉积能隙较大的材料制作出的上节子电池和沉积能隙较小的材料制作的下节子电池组成。
11.按照权利要求1或7所述的自洁高效太阳能电池，其特征是：所述基板（1）为透光率大于99%的高透光率高温玻璃基板。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108428756A (zh) * 2018-04-16 2018-08-21 合肥协耀玻璃制品有限公司 一种太阳能电池封装玻璃及其制备方法
US10277164B2 (en) 2016-02-17 2019-04-30 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development Flexible dust shield

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1481342A (zh) * 2000-12-21 2004-03-10 �����ɷ� 具有自清洁表面的基材及其制备方法和用途
CN101246917A (zh) * 2007-02-14 2008-08-20 北京行者多媒体科技有限公司 增加薄膜太阳能电池光吸收的方法
CN102623578A (zh) * 2012-02-15 2012-08-01 潘慧英 应用于薄膜太阳能电池的小孔阵光陷阱技术
CN102825867A (zh) * 2012-09-21 2012-12-19 蚌埠玻璃工业设计研究院 无跟踪聚光式太阳能电池用玻璃球板

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1481342A (zh) * 2000-12-21 2004-03-10 �����ɷ� 具有自清洁表面的基材及其制备方法和用途
CN101246917A (zh) * 2007-02-14 2008-08-20 北京行者多媒体科技有限公司 增加薄膜太阳能电池光吸收的方法
CN102623578A (zh) * 2012-02-15 2012-08-01 潘慧英 应用于薄膜太阳能电池的小孔阵光陷阱技术
CN102825867A (zh) * 2012-09-21 2012-12-19 蚌埠玻璃工业设计研究院 无跟踪聚光式太阳能电池用玻璃球板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10277164B2 (en) 2016-02-17 2019-04-30 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development Flexible dust shield
CN108428756A (zh) * 2018-04-16 2018-08-21 合肥协耀玻璃制品有限公司 一种太阳能电池封装玻璃及其制备方法

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