CN105637651B - 太阳能电池模块 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的太阳能电池模块包括：支撑基板；设置在所述支撑基板上的背电极层；设置在所述背电极层上的光吸收层；设置在所述光吸收层上的前电极层；以及汇流条，所述汇流条设置为与所述背电极层的顶面和侧面接触。在根据实施例的太阳能电池中，所述汇流条设置为与所述背电极层的顶面和侧面接触，这使得电荷能够在顶面的方向和侧面的方向上转移，从而利于在所述背电极层上移动的电荷在所述汇流条的方向上转移。因此，根据实施例的太阳能电池模块能够增大从背电极层到汇流条的电荷转移量，从而提高太阳能电池模块整体的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池模块。
背景技术
最近，由于预计到例如石油或煤的能源的耗尽，所以对替代能源越来越感兴趣。就这一点而言，将太阳能转换成电能的太阳能电池已经被关注。
太阳能电池(或光伏电池)是直接将太阳光转换成电力的太阳能发电中的核心元件。
例如，如果具有比半导体的带隙能量更大的能量的太阳光入射到具有半导体的PN结结构的太阳能电池上，就会产生电子-空穴对。由于PN结部分中形成的电场，电子和空穴分别聚集到N层和P层，所以在N层与P层之间产生了光电压。在这种情况下，如果负载连接到太阳能电池两端的电极，电流就会通过太阳能电池流动。
太阳能电池产生的电流通过汇流条被传输到接线盒(junction box)。一般而言，汇流条形成在太阳能电池板的前表面上并且通过形成在太阳能电池板中的孔延伸至太阳能电池板的后表面以允许电流流入到接线盒中。
在这种情况下，汇流条可以在设置在太阳能电池的背电极层的顶面上。在这种情况下，根据太阳能电池的部分，背电极层的表面可以具有互不相同的组成。由于背电极层的表面上的状态变化，电荷收集的程度可以依据汇流条的位置而变化。
因此，需要具有当汇流条形成在太阳能电池板上时能够改善电荷收集的新型结构的太阳能电池。
发明内容
技术问题
实施例提供了一种具有提高的光电转换效率的太阳能电池模块。
技术方案
根据实施例，一种太阳能电池模块包括：支撑基板；所述支撑基板上的背电极层；所述背电极层上的光吸收层；所述光吸收层上的前电极层；以及汇流条，所述汇流条与所述背电极层的顶面和侧边接触。
有益效果
如上所述，根据实施例的太阳能电池，凹槽或孔形成在具有汇流条的背电极层中，使得汇流条不仅可以与背电极层的顶面接触，而且可以与背电极层的侧边接触。
背电极层的顶面是背电极层与光吸收层之间的接触部分，并且包含Se以及Mo反应的MoSe2。MoSe2作为在背电极层到汇流条的转移过程中的电阻层，因此妨碍电荷移动。
因此，当汇流条仅位于背电极层的顶面上时，由于电荷的移动被背电极层的顶面中包含的MoSe2妨碍并且因此减弱，所以太阳能电池模块的效率可能降低。
因此，根据实施例的太阳能电池，孔或凹槽可以形成在具有汇流条的背电极层中以暴露背电极层的侧边。由于背电极层的侧边可以包含比MoSe2多的Mo，所以可以在背电极层的侧边中较少发生MoSe2妨碍电荷移动。
换句话讲，根据实施例的太阳能电池，由于汇流条布置为与背电极层的顶面和侧边接触，所以朝着背电极层的顶面和侧边均会发生电荷移动。因此，电荷可以更容易地从背电极层移动到汇流条。
因此，根据实施例的太阳能电池模块，由于可以提高从背电极层移动到汇流条的电荷的量，所以可以提高太阳能电池模块的整体效率。
附图说明
图1是示出了根据实施例的太阳能电池模块的分解透视图。
图2是示出了根据实施例的太阳能电池模块的平面图。
图3是沿着图2的太阳能电池模块的A-A'线截取的剖视图。
图4是示出了图3的部分B的放大剖视图。
图5是示出了图3的部分B的另一个放大剖视图。
图6是沿着图2的太阳能电池模块的A-A'线截取的另一个剖视图。
图7是示出了图6的部分C的放大剖视图。
图8是示出了图6的部分C的另一个放大剖视图。
图9是沿着图2的太阳能电池模块的A-A'线截取的又另一个剖视图。
具体实施方式
在实施例的以下描述中，应当理解，当层(薄膜)、区域、图案或结构被称为在基板、另一个层(薄膜)、另一个区域、另一个焊盘或其他图案“上”或“下”时，可以“直接地”或“间接地”在其他层(薄膜)、区域、图案或结构上，或者还可以存在一个或多个中间层。参照附图对每个层的这种位置进行了描述。
为了说明且清晰的目的，可以夸大附图所示的每个层(薄膜)、区域、图案或结构的厚度或大小，并且可以不完全反映实际大小。
以下将参照附图详细描述本发明的实施例。
参见图1至图9，根据实施例的太阳能电池模块可以包括太阳能电池板100、保护层300和上基板400。
太阳能电池板100可以具有板状。太阳能电池板100可以包括支撑基板150、多个太阳能电池200以及汇流条500。
支撑基板150可以具有板状。此外，支撑基板150可以包括绝缘体。支撑基板150可以包括玻璃基板、塑料基板或金属基板。更详细地讲，支撑基板150可以包括钠钙玻璃(sodalime glass)基板。可选地，支撑基板150可以包括陶瓷基板，所述陶瓷基板包含铝氧化物、不锈钢或具有柔性的聚合物。支撑基板150可以是透明的。支撑基板150可以是刚性的或柔性的。
太阳能电池200可以设置在支撑基板150上。
例如，太阳能电池200可以包括CIGS基太阳能电池、硅基太阳能电池、染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell)、III-IV族化合物半导体太阳能电池或III-V族化合物半导体太阳能电池。
例如，太阳能电池200可以包括CIGS基太阳能电池。具体地，太阳能电池200可以包括在支撑基板150上的背电极层210、在背电极层210上的光吸 收层220、在光吸收层220上的缓冲层230以及在缓冲层230上的前电极层240。
背电极层210是导电层。例如，背电极层210可以包含金属，例如钼(Mo)。
此外，背电极层可以包括至少两层。例如，背电极层210可以包括包含Mo的第一背电极层211以及包含MoSe2的第二背电极层212。
背电极层210在其中形成有第一通槽TH1。第一通槽TH1具有开口区域以暴露支撑基板10的顶面。当在平面图中观察时，第一通槽TH1可以具有在第一方向上延伸的形状。
每个第一通槽TH1可以具有在约80μm至约200μm的范围内的宽度，但是实施例不限于此。
背电极层210被第一通槽TH1划分为多个后电极。换句话讲，多个后电极可以由第一通槽TH1限定。
第一通槽TH1使后电极彼此间隔开。以条带的形状布置后电极。
可替代地，可以以矩阵(matrix)的形状布置后电极。在这种情况下，当在平面图中观察时，可以以网格(lattice)的形状设置第一通槽TH1。
光吸收层220可以设置在背电极层210上。此外，构成光吸收层220的材料填充在第一通槽TH1中。
光吸收层220可以包含I-III-VI族化合物。例如，光吸收层220可以包含Cu(In,Ga)Se2(CIGS)晶体结构、Cu(In)Se2晶体结构或Cu(Ga)Se2晶体结构。
缓冲层230设置在光吸收层220上。缓冲层230与光吸收层220直接接触。
缓冲层230可以包含CdS或ZnO。
高电阻缓冲层240可以进一步设置在缓冲层230上。高电阻缓冲层240可以包含未掺杂有杂质的锌氧化物(i-ZnO)。
第二通槽TH2可以形成在缓冲层400中。第二通槽TH2可以是开口区域以暴露背电极层210的顶面。当在平面图中观察时，第二通槽TH2可以在一个方向上延伸。第二通槽TH2的宽度可以在约80μm至约200μm的范围内，但是实施例不限于此。
第二通槽TH2可以将缓冲层230限定为多个缓冲层。也就是说，第二通槽TH2可以将缓冲层230划分为多个缓冲层。
前电极层250设置在缓冲层230上。前电极层250是透明导电层。此外，前电极层250的电阻比背电极层210的电阻大。
前电极层250包含氧化物。例如，构成前电极层250的材料可以包括掺铝氧化锌(aluminum doped zinc oxide，AZO)、铟锌氧化物(IZO)或铟锡氧化物(ITO)。
前电极层250包括位于第二通槽TH2内的连接部260。
第三通槽TH3形成在光吸收层220、缓冲层230和前电极层250中。第三通槽TH3可以穿过缓冲层230、高电阻缓冲层240和前电极层250的一部分或全部，也就是说，第三通槽TH3可以暴露背电极层210的顶面。
第三通槽TH3与第二通槽TH2相邻。具体地讲，第三通槽TH3设置在第二通槽TH2旁边。也就是说，当在平面图中观察时，第三通槽TH3形成在第二通槽TH2旁边并且平行于第二通槽TH2。第三通槽TH3可以在第一方向上延伸。
第三通槽TH3可以将前电极层500划分为多个前电极。也就是说，前电极可以由第三通槽TH3限定。
前电极可以具有与后电极的形状相对应的形状。也就是说，可以以条带的形状布置前电极。可选地，可以以矩阵的形式布置前电极。
此外，第三通槽TH3限定多个太阳能电池C1、C2、...。具体地讲，第二通槽TH2和第三通槽TH3限定太阳能电池C1、C2、...。也就是说，第二通槽TH2和第三通槽TH3将根据实施例的太阳能电池划分为太阳能电池C1和C2。此外，太阳能电池C1和C2在与第一方向交叉的第二方向上彼此连接。也就是说，电流可以在第二方向上流过太阳能电池C1和C2。
换句话讲，太阳能电池板100包括支撑基板150以及太阳能电池C1和C2。太阳能电池C1和C2在彼此间隔开的同时设置在支撑基板150上。此外，太阳能电池C1和C2通过连接部260彼此串联。
连接部260设置在第二通槽TH2内。连接部260从前电极层500向下延伸并且与背电极层200连接。例如，连接部260从第一电池C1的前电极延伸并且与第二电池C2的后电极连接。
因此，连接部260使彼此相邻的电池互相连接。具体地讲，连接部260连接彼此相邻的太阳能电池的每个中包含的前电极和后电极。
连接部260与前电极层250是一体的。也就是说，构成连接部260的材料与构成前电极层250的材料是相同的。
参见图2，太阳能电池200可以包括设置在太阳能电池200的最外部的第一太阳能电池C1和第二太阳能电池C7。
汇流条500可以设置在第一太阳能电池C1和第二太阳能电池C7处。具体地讲，设置在最外部的第一太阳能电池C1和第二太阳能电池C7被蚀刻，使得背电极层的顶面被暴露，并且汇流条500可以设置在第一太阳能电池C1和第二太阳能电池C7的背电极层上。
具体地讲，汇流条500可以包括第一汇流条510和第二汇流条520。具体地讲，第一汇流条510可以设置在第一太阳能电池C1上，并且第二汇流条520可以设置在第二太阳能电池C7上。
第一汇流条510可以与第一太阳能电池C1连接。具体地讲，第一汇流条510可以与第一太阳能电池C1直接连接。
此外，第二汇流条520可以与第二太阳能电池C7连接。具体地讲，第二汇流条520可以与第二太阳能电池C7直接连接。
第一汇流条510和第二汇流条520可以包括导电带(conductive tape)或导电胶(conductive paste)。第一汇流条510和第二汇流条520可以包含铜(Cu)、银(Ag)或铝(Al)。
参见图3，第一太阳能电池C1和第二太阳能电池C7可以在其中形成有第四通孔TH4。第四通孔TH4可以穿过前电极层250、缓冲层230和光吸收层220。因此，第四通孔TH4可以暴露第一太阳能电池C1和第二太阳能电池C7的背电极层210的顶面。
第四通孔TH4暴露的第一太阳能电池C1和第二太阳能电池C7的背电极层210可以在其中形成有凹槽G或孔H。
例如，如图3至5所示，第四通孔TH4暴露的背电极层210可以在其中形成有凹槽G。
因此，背电极层210可以包括第四通孔TH4暴露的背电极层210的顶面213和凹槽G暴露的背电极层210的侧边214。
背电极层210的顶面213可以包含MoSe2。背电极层210的侧边214可以包含Mo。具体地讲，背电极层210的侧边214可以包含MoSe2和Mo。
背电极层的顶面213与背电极层的侧边214在导电性或电阻方面可以不同。具体地讲，背电极层的侧边214的电阻可以比背电极层顶面213的电阻的更低。具体地讲，背电极层的顶面213的电阻可以比背电极层的侧边214的电阻高2倍至20倍。
参见图4，第一汇流条510和第二汇流条520可以设置在形成在第一太阳能电池C1和第二太阳能电池C7的背电极层210中的凹槽G中。具体地讲，第一汇流条510和第二汇流条520可以与第四通孔TH4暴露的背电极层210的顶面213以及凹槽G暴露的背电极层210的侧边214接触。
因此，第一汇流条510和第二汇流条520可以与第四通孔TH4暴露的背电极层210的顶面213、凹槽G暴露的背电极层210的侧边214以及凹槽G暴露的背电极层210的顶面接触。
可选地，如图5所示，导电材料530可以形成在凹槽G暴露的背电极层的侧边214和顶面213上，并且第一汇流条510和第二汇流条520可以与导电材料530接触。
第一汇流条510和第二汇流条520可以部分地填充在凹槽G中。例如，凹槽G的宽度d1可以在约6mm至12mm的范围内。此外，第一汇流条510和第二汇流条520可以在与背电极层的侧边214接触的同时填充至凹槽G的宽度d1的约1/3至约2/3。
如果凹槽G的宽度d1小于6mm，第一汇流条510和第二汇流条520可以充分地插入凹槽G中。如果凹槽G的宽度d1超过12mm，不发电的死区(dead zone)会增加，因此效率可能降低。
参见图6至图8，孔H可以形成在第四通孔TH4暴露的背电极层210中。
因此，背电极层210可以包括第四通孔TH4暴露的背电极层210的顶面213和孔H暴露的背电极层210的侧边214。
背电极层210的顶面213可以包含MoSe2。此外，背电极层210的侧边214可以包含Mo。具体地讲，背电极层的侧边214可以包含MoSe2和Mo。
背电极层的顶面213与背电极层的侧边214在导电性或电阻方面可以不同。具体地讲，背电极层的侧边214的电阻可以比背电极层顶面213的电阻的更低。具体地讲，背电极层的顶面213的电阻可以比背电极层的侧边214的电阻高2倍至20倍。
参见图7，第一汇流条510和第二汇流条520可以设置在形成在第一太阳能电池C1和第二太阳能电池C7的背电极层210中的孔H中。具体地讲，第一汇流条510和第二汇流条520可以与第四通孔TH4暴露的背电极层210的顶面213以及孔H暴露的背电极层210的侧边214接触。
因此，第一汇流条510和第二汇流条520可以与第四通孔TH4暴露的背电极层210的顶面213、孔H暴露的背电极层210的侧边214以及孔H暴露的支撑基板150的顶面接触。
可选地，如图8所示，导电材料530可以形成在孔H暴露的背电极层的侧边214和顶面213上，并且第一汇流条510和第二汇流条520可以与导电材料530接触。
第一汇流条510和第二汇流条520可以部分地填充在孔H中。例如，孔H的宽度d2可以在约6mm至12mm的范围内。此外，第一汇流条510和第二汇流条520可以在与背电极层的侧边214接触的同时填充至孔H的宽度d2的约1/3至约2/3。
如果孔H的宽度d2小于6mm，第一汇流条510和第二汇流条520可以充分地插入孔H中。如果孔H的宽度d2超过12mm，不发电的死区会增加，因此效率可能降低。
参见图9，凹槽G和孔H可以形成在第四通孔TH4暴露的背电极层210中。
具体地讲，如果凹槽G形成在第一太阳能电池C1中，那么孔H可以形成在第二太阳能电池C7中。如果孔H形成在第一太阳能电池C1中，那么凹槽G可以形成在第二太阳能电池C7中。
根据实施例的太阳能电池，凹槽或孔形成在具有汇流条的背电极层中，因此汇流条可以不仅与背电极层的顶面接触，而且可以与背电极层的侧边接触。
背电极层的顶面是背电极层和光吸收层之间的接触部分，并且包含取代Se以及Mo的MoSe2。MoSe2作为在背电极层到汇流条的转移过程中的电阻层，因此妨碍电荷移动。
因此，当汇流条仅位于背电极层的顶面上时，由于电荷的移动被背电极层的顶面中包含的MoSe2妨碍并且因此减弱，所以太阳能电池模块的效率可 能降低。
因此，根据实施例的太阳能电池，孔或凹槽可以形成在具有汇流条的背电极层中以暴露背电极层的侧边。由于背电极层的侧边可以包含比MoSe2多的Mo，所以可以在背电极层的侧边中较少发生MoSe2妨碍电荷移动。
换句话讲，根据实施例的太阳能电池，由于汇流条布置为与背电极层的顶面以及侧边接触，所以朝着背电极层的顶面和侧边均会发生电荷移动。因此，电荷可以更容易地从背电极层移动到汇流条。
因此，根据实施例的太阳能电池模块，由于可以提高从背电极层移动到汇流条的电荷的量，所以可以提高太阳能电池模块的整体效率。
保护层300和太阳能电池板100在保护层300设置在太阳能电池板100上的状态下通过层压工艺形成一体。此外，保护层300保护太阳能电池板100避免由于水分渗入而被腐蚀，并且保护太阳能电池200免受冲击。保护层300可以包含乙烯醋酸乙烯酯(ethylenevinyl acetate，EVA)。
设置在保护层300上的上基板400包括表现出高透射率并且具有出色的抗破坏功能的钢化玻璃。在这种情况下，钢化玻璃可以包括含有低铁含量的低铁钢化玻璃(low irontempered glass)。上基板的内侧边可以进行压花(embossing)处理以便增加光的散射效果。
接线盒600可以进一步设置在支撑基板150的下面。接线盒600可以包括二极管并且可以容纳与汇流条500以及电缆700连接的电路板。此外，根据实施例的太阳能电池模块可以进一步包括使汇流条500与电路板连接的线材。电缆700可以与电路板以及另一个太阳能电池200连接。
本说明书中任何参考“一个实施例”、“一种实施例”、“示例实施例”等的意思是结合实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中不同位置出现的这种短语并不一定全部指相同的实施例。另外，当结合任何实施例描述特定的特征、结构或特性时，所主张的是，本领域技术人员能够结合实施例的其他实施例来实现这种特征、结构或特性。
尽管参照本发明的多个说明性实施例描述了实施例，但应当理解，本领域技术人员在本公开的原理的精神和范围内可以进行多种其他修改和实施例。更具体地讲，在本公开、附图和所附权利要求书的范围内能够在主题组 合配置的组成部分和/或配置上进行多种变型和修改。除在组成部分和/或配置上进行变型和修改之外，替代使用对本领域技术人员也是显而易见的。
Claims (16)
1.一种太阳能电池模块，包括：
支撑基板；
所述支撑基板上的背电极层；
所述背电极层上的光吸收层；
所述光吸收层上的前电极层；以及
汇流条，所述汇流条与所述背电极层的顶面和侧边接触，
其中，所述背电极层的所述顶面和所述侧边包含互不相同的材料，
其中，所述背电极层的所述顶面具有与所述背电极层的所述侧边的电阻不同的电阻。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，进一步包括形成为穿过所述光吸收层和所述前电极层的通孔，其中，所述通孔暴露的所述背电极层在其中形成有凹槽。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其中，所述背电极层包括：所述通孔暴露的顶面；以及所述凹槽暴露的侧边。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述顶面包含二硒化钼(MoSe2)，并且所述侧边包含钼(Mo)。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述背电极层的所述顶面具有比所述背电极层的所述侧边的电阻更大的电阻。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述背电极层的所述顶面具有比所述背电极层的所述侧边的电阻大2倍至20倍的电阻。
7.根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其中，所述凹槽具有6mm至12mm的宽度。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，进一步包括与所述背电极层的所述顶面以及所述侧边接触的导电材料，其中，所述汇流条与所述导电材料接触。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，进一步包括形成为穿过所述光吸收层和所述前电极层的通孔，其中，所述通孔暴露的所述背电极层在其中形成有孔。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池模块，其中，所述背电极层的所述顶面所述通孔暴露，所述背电极层的所述侧边被所述孔暴露。
11.根据权利要求9所述的太阳能电池模块，其中，所述顶面包含二硒化钼(MoSe2)，并且所述侧边包含钼(Mo)。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池模块，其中，所述背电极层的所述顶面具有比所述背电极层的所述侧边的电阻更大的电阻。
13.根据权利要求11所述的太阳能电池模块，其中，所述背电极层的所述顶面具有比所述背电极层的所述侧边的电阻大2倍至20倍的电阻。
14.根据权利要求11所述的太阳能电池模块，其中，所述孔具有6mm至12mm的宽度。
15.根据权利要求11所述的太阳能电池模块，进一步包括与所述背电极层的所述顶面以及所述侧边接触的导电材料，其中，所述汇流条与所述导电材料接触。
16.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述汇流条包括彼此间隔开的第一汇流条和第二汇流条。
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