CN108615778A - 一种透光太阳能模组及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种透光太阳能模组，包括由上至下依次排列的前板、封装前膜、薄膜太阳能电池、封装后膜和背板。本发明位于所述薄膜太阳能电池受光面上方的所述前板和所述封装前膜对可见光的透过率均大于85％，保证了所述透光太阳能模组的光电转化率，位于薄膜太阳能电池下方的所述封装后膜是所述红外阻隔胶膜且所述背板具有红外阻隔层有效阻隔了红外光，结合在所述薄膜太阳能电池上开设透光线槽，同时兼顾了应用场合的透光需求，避免了现有技术存在的由于阻隔红外线造成的可见光透过率或光电转化率大幅度降低问题。本发明还提供了所述透光太阳能模组的制造方法。

Description

一种透光太阳能模组及其制造方法
技术领域
本发明涉及太阳能光伏产品领域，尤其涉及一种透光太阳能模组及其制造方法。
背景技术
透光太阳能模组主要应用于对采光存在需求的应用场景，其不仅可以提供清洁的可再生能源，还能提供采光、安全防护及视觉外观调整等众多功能。
由于太阳光中的波长范围为780nm-2500nm的红外光是热量的主要来源，物体受到红外光辐射后温度很容易升高，产生显著的热效应，一些应用场景，例如运行空调系统的建筑物或交通工具需要隔绝可产生热效应的辐射，因此有必要降低透光太阳能模组对红外光的透过率。
现有技术常用的方法是在透光太阳能模组的结构中增加能够阻隔或过滤红外光的功能层或掺杂物以降低透光太阳能模组的红外透过率。公开号为CN202685856U的中国实用新型专利揭示了一种装有隔热膜和太阳能电池的汽车天窗，该实用新型将具有透明防护层的红外反射膜作为隔热膜设置在紫外光电池的上表面以阻隔有害的紫外线和能产生热效应的红外光，但该实用新型没有涉及汽车天窗可见光透过率的内容，而应用于不同场合的透光太阳能模组对可见光透过率也有不同的需求，有必要在满足隔热需求的同时保证适用于应用场合的可见光透过率；此外该实用新型将隔热膜设置在薄膜电池的上方，滤除了可被薄膜电池利用的红外光而只能利用部分紫外和可见光，无法充分利用太阳光以最大限度地提高太阳能电池的光电转化率。
因此，有必要设计一种新型透光太阳能模组及其制造方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透光太阳能模组及其制造方法，以在降低因红外线透过产生的热效应的同时保证光电转化率不会大幅降低并满足应用场景的透光需求，避免现有技术存在的由于阻隔红外线造成的可见光透过率或光电转化率大幅度降低问题。
为实现上述目的，本发明的所述透光太阳能模组，包括由上至下依次排列的前板、封装前膜、薄膜太阳能电池、封装后膜和背板，所述前板为所述透光太阳能模组的入射面，所述薄膜太阳能电池通过所述封装前膜和所述封装后膜形成在所述前板和所述背板之间，其特征在于，所述前板是对可见光的透过率>85％的透明前板，所述封装前膜是对可见光的透过率>85％的透明胶膜，所述封装后膜是对红外光的透过率<20％的红外阻隔胶膜，所述封装后膜的厚度为0.2mm-1.6mm，所述背板具有红外阻隔层且所述薄膜太阳能电池开设有宽度为30μm-500μm的透光线槽，相邻所述透光线槽之间的距离为0.3mm-5mm。
本发明所述透光太阳能模组的有益效果在于：位于所述薄膜太阳能电池受光面上方的所述前板和所述封装前膜对可见光的透过率均大于85％且位于薄膜太阳能电池下方的所述封装后膜是所述红外阻隔胶膜且所述背板具有红外阻隔层，一方面使得所述薄膜太阳能电池能够充分利用太阳光进行光电转化，保证所述透光太阳能模组的光电转化率，另一方面所述红外阻隔膜和所述红外阻隔层设置在所述薄膜太阳能电池的下方，只对所述薄膜太阳能电池吸收后所透过的光进行红外过滤，有效阻隔了红外光。结合在所述薄膜太阳能电池上开设一系列宽度为30μm-500μm的透光线槽并使相邻所述透光线槽之间的距离为0.3mm-5mm，使得所述透光线槽的总面积占所述薄膜太阳能电池总面积的6～30％，从而在显著降低所述透光太阳能模组对红外光的透过率以及保证所述薄膜太阳能电池的光电转化率为6％-10％的同时兼顾了应用场合的透光需求，避免了现有技术存在的由于阻隔红外线造成的可见光透过率或光电转化率大幅度降低问题。
优选的，所述红外阻隔胶膜对可见光的透过率>70％且厚度为0.3mm-0.8mm。其有益效果在于：使得尽可能多的太阳光通过所述红外阻隔胶膜，以满足应用场景对可见光的采光需求。
优选的，所述背板是对可见光的透过率>85％且具有柔性的聚合物膜，所述背板的厚度为100μm-500μm。其有益效果在于：厚度为100μm-500μm且具有柔性的所述聚合物膜减轻了所述透光太阳能模组的重量、能够避免内部的所述薄膜太阳能电池因外力的冲击造成损坏并有利于所述透光太阳能模组的曲面应用。
优选的，所述红外阻隔层包括反射镀层和掺杂金属氧化物镀层，所述反射镀层和所述掺杂金属氧化物镀层依次沉积在所述背板的上表面，所述反射镀层的厚度为5nm-60nm，所述掺杂金属氧化物镀层的厚度为100nm-800nm。进一步优选的，所述反射镀层包括银镀层或硫化铜镀层的任意一种，所述掺杂金属氧化物镀层为掺硼氧化锌镀层或掺铝氧化锌镀层中的任意一种。其有益效果在于：所述掺杂金属氧化物镀层对红外光起到了一定的吸收作用且所述反射镀层能够反射透过所述掺杂金属氧化物镀层的红外光，进一步降低了红外光对应用产生的热效应。
优选的，所述背板的下表面具有透明防刮耐候层，所述透明防刮耐候层的铅笔硬度>2H，所述透明防刮耐候层的水蒸气透过率<2g/(m2.24h)，所述透明防刮耐候层的厚度为1μm-8μm。其有益效果在于：所述防刮耐候层能够进一步避免内部的所述薄膜太阳能电池因水蒸气进入造成失效并降低外表面刮蹭形成划痕的程度和可能性。
优选的，所述薄膜太阳能电池包括衬底以及在所述衬底表面依次沉积的过渡层、透明导电氧化物下电极、滤光调整层、光电转化层和透明导电氧化物上电极，所述滤光调整层、所述光电转化层和所述透明导电氧化物上电极开设有所述透光线槽。其有益效果在于：由于所述光电转化层对可见光具有较高的吸收率，在所述光电转化层和所述透明导电氧化物上电极开设所述透光线槽，有利于所述薄膜太阳能电池实现一定程度的可见光透过性能，以满足应用场合的采光需求。
进一步优选的，所述滤光调整层的厚度为50nm-200nm且对红外光的透过率<25％。更进一步优选的，所述滤光调整层包括掺杂磷原子的微晶硅薄膜或掺杂磷原子的非晶硅锗薄膜，所述磷原子的掺杂浓度为5×1020-1×1021atoms/cm3。其有益效果在于：所述滤光调整层对波长范围为780～2500nm的红光和红外光波段具有较高的吸收率，能够将入射的红外光的能量控制在较低的水平，从而进一步降低所述透光太阳能模组的红外透过率，同时由于所述滤光调整层对可见光也具有较高的吸收率，在所述滤光调整层、所述光电转化层和所述透明导电氧化物上电极开设所述透光线槽，有利于所述薄膜太阳能电池实现一定程度的可见光透过性能，以满足应用场合的采光需求。
优选的，所述前板是对可见光的透过率>90％的刚性板，所述刚性板的厚度为2mm-6mm。进一步优选的，所述刚性板是弯曲半径>800mm的弯曲刚性板。其有益效果在于：厚度为2mm-6mm的所述前板对可见光的透过率>90％，保证所述光电转化层能获得足够多的太阳光并保护内部的所述薄膜太阳能电池免受外力冲击造成损坏，弯曲半径>800mm的所述弯曲刚性板有利于所述透光太阳能模组实现曲面应用。
优选的，所述衬底是厚度为0.2-0.8mm的透明薄片，所述透明薄片具有可弯曲性，所述透明薄片的弯曲半径>800mm。其有益效果在于：厚度为0.2mm-0.8mm且可弯曲的所述透明薄片能够降低所述透光太阳能模组的重量以有利于重量敏感场景的应用、有利于可见光透光且有利于所述透光太阳能模组的曲面应用。
本发明还提供了所述透光太阳能模组的制造方法，包括：
步骤S1：提供前板、封装前膜、封装后膜、衬底、背板、激光设备和镀膜设备，将所述衬底放入所述镀膜设备的反应腔中进行薄膜沉积工艺并结合激光刻蚀工艺以形成薄膜太阳能电池；
步骤S2：去除所述光电转化层的部分区域和所述透明氧化物上电极的部分区域的部分区域以形成透光线槽；
步骤S3：在所述薄膜太阳能电池上粘接金属导线以形成正极引线和负极引线；
步骤S4：在所述前板的下表面依次铺设所述封装前膜、所述薄膜太阳能电池、所述封装后膜和所述背板以得到堆叠结构；
步骤S5：对所述堆叠结构进行合片封装处理以得到透光太阳能模组。
本发明所述透光太阳能模组的制造方法的有益效果在于：由于所述光电转化层具有很高的可见光吸收率，去除所述薄膜太阳能电池的部分区域以形成所述透光线槽，能够使所述光电转化层实现一定比例的可见光透过。
优选的，将所述衬底放入所述镀膜设备的反应腔并在所述衬底的上表面依次沉积过渡层、透明氧化物下电极、滤光调整层、光电转化层和透明氧化物上电极以形成所述薄膜太阳能电池，采用激光刻蚀或机械刻划中的任意一种方法去除所述滤光调整层的部分区域、所述光电转化层的部分区域和所述透明氧化物上电极的部分区域以形成宽度为30μm-500μm的所述透光线槽，相邻所述透光线槽之间的距离为0.3mm-5mm。其有益效果在于：由于所述滤光调整层和所述光电转化层对可见光均具有较高的吸收率，去除所述滤光调整层的部分区域、所述光电转化层的部分区域和所述透明氧化物上电极的部分区域以形成宽度为30μm-500μm的所述透光线槽并使相邻所述透光线槽之间的距离为0.3mm-5mm，使所述透光线槽的总面积占所述薄膜太阳能电池总面积的6～30％，从而在保证所述光电转化层具有很高的可见光吸收率的情况下实现了一定比例的可见光透过，以满足特定应用场合的采光需求。
附图说明
图1为本发明一些实施例的透光太阳能模组1的结构示意图；
图2为本发明一些实施例的透光太阳能模组2的结构示意图；
图3为本发明一些实施例的透光太阳能模组3的结构示意图；
图4为本发明一些实施例的透光太阳能模组4的结构示意图；
图5为本发明一些实施例的透光太阳能模组5的结构示意图；
图6为本发明一些实施例的透光太阳能模组6的结构示意图；
图7为本发明一些实施例的所述透光太阳能模组1与所述透光太阳能模组2的透过率曲线对比图；
图8为本发明一些实施例的所述透光太阳能模组2、所述透光太阳能模组3和所述透光太阳能模组4的透过率曲线对比图；
图9为本发明一些实施例的所述透光太阳能模组1、所述透光太阳能模组5和所述透光太阳能模组6的透过率曲线对比图；
图10为本发明的透光太阳能模组的制造方法流程图；
图11为本发明一些实施例的透光线槽的结构示意图；
图12为本发明一些实施例的具有不同开口率的薄膜太阳能电池的透过率曲线对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了透光太阳能模组，所述透光太阳能模组包括由上至下依次排列的前板、封装前膜、薄膜太阳能电池、封装后膜和背板。
图1为本发明一些实施例中所述透光太阳能模组的结构示意图。参照图1，透光太阳能模组1包括由上至下依次排列的前板11、封装前膜12、薄膜太阳能电池13、封装后膜14和背板15；所述前板11为所述透光太阳能模组的入射面，所述薄膜太阳能电池13包括衬底135以及在所述衬底表面依次沉积的过渡层134、透明导电氧化物下电极133、光电转化层132和透明导电氧化物上电极131，所述薄膜太阳能电池13通过所述封装前膜12和所述封装后膜14形成在所述前板11和所述背板15之间，所述透明导电氧化物上电极131和所述光电转化层132开设有透光线槽16。
本发明一些实施例中，所述透光线槽16的宽度为30μm-500μm，相邻所述透光线槽16之间的距离为0.3mm-5mm。
本发明一些具体的实施例中，所述透光线槽16的宽度为30μm、200μm或500μm中的任意一种；相邻所述透光线槽16之间的距离为0.3mm、2mm或5mm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述封装后膜14是厚度为0.3-0.8mm，对红外光的透过率<20％且对可见光的透过率>70％的红外阻隔胶膜。
本发明一些具体的实施例中，所述红外阻隔胶膜是隔热聚乙烯醇缩丁醛(Polyvinyl butyral，PVB)胶膜、隔热乙烯-醋酸乙烯共聚物(Ethylene-vinyl acetatecopolymer，EVA)胶膜、隔热聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer，POE)胶膜或隔热热塑性聚氨酯弹性体(Thermoplastic polyurethanes，TPU)胶膜中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述封装后膜14的厚度为0.21mm、0.38mm、0.6mm、0.76mm、1.2mm或1.6mm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述封装前膜12是对可见光透过率>85％的透明胶膜，所述封装前膜12的厚度为0.2mm-0.8mm。
本发明一些具体的实施例中，所述透明胶膜是透明EVA胶膜、透明POE胶膜、透明PVB胶膜或透明TPU胶膜中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述封装前膜12的厚度是0.21mm、0.38mm或0.76mm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述背板15是对可见光的透过率>85％且具有柔性的聚合物膜，所述背板15的厚度为100μm-500μm。
本发明一些具体的实施例中，所述聚合物膜是透明PET膜、透明聚丙烯(Polypropylene，PP)膜、透明聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)膜或透明聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)膜中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述背板15的厚度为100μm、200μm或500μm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述前板11是对可见光的透过率>90％的刚性板，所述前板11的厚度为2-6mm。
本发明一些实施例中，所述前板11是对可见光的透过率>90％的弯曲刚性板，所述弯曲刚性板的曲率半径大于800mm，所述前板11的厚度为2-6mm。
本发明一些具体的实施例中，所述刚性板是超白玻璃板、透明PMMA板或透明PC板中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述弯曲刚性板是弯曲超白玻璃板、弯曲透明PMMA板或弯曲透明PC板中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述前板11的厚度为2mm、4mm或6mm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述衬底11是厚度为0.2mm-0.8mm的透明薄片，所述透明薄片具有可弯曲性，所述透明薄片的弯曲半径>800mm。
本发明一些实施例中，所述透明薄片是透明薄玻璃，所述透明薄玻璃具有可弯曲性，所述透明薄玻璃的弯曲半径>800mm。
本发明一些具体的实施例中，所述透明薄玻璃是透明化学强化玻璃、透明低辐射(Low Emissivity，Low-E)玻璃、透明钠钙玻璃、透明高铝玻璃或透明硅硼玻璃中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述衬底11的厚度为0.2mm、0.3mm、0.7mm或0.8mm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述衬底11是具有柔性的透明聚合物基片，所述衬底11的厚度为0.2-1.5mm。
本发明一些具体的实施例中，所述透明聚合物基片是透明聚酰亚胺(Polyimide，PI)基片、透明PET基片或透明聚萘二甲酸乙二醇酯(Poly(ethylene naphthalate)，PEN)基片中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述透明聚合物基片的厚度为0.2mm、0.3mm、0.7mm或1.5mm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述过渡层134是厚度为5-30nm的硅基薄膜。
本发明一些具体的实施例中，所述过渡层134是氧化硅(SiOx)薄膜，其中0<x<2。
本发明一些具体的实施例中，所述过渡层134的厚度为5mm、10nm、15nm、20mm、25mm或30mm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述透明氧化物上电极131和所述透明氧化物下电极133的厚度均为500～2000nm且方块电阻均小于17ohm/sqr，所述透明氧化物上电极131和所述透明氧化物下电极133对400-1100nm波段光的透过率>78％。
本发明一些具体的实施例中，所述透明导电氧化层上电极131和所述透明导电氧化层下电极133均为掺锡氧化铟(Indium doped Tin Oxide，ITO)薄膜、掺铝氧化锌(Aluminized zinc oxide，AZO)薄膜、掺硼氧化锌(Boron doped Zinc Oxide，BZO)薄膜、掺镓氧化锌(Gallium doped Zinc Oxide，GZO)薄膜或掺氟氧化锡(Fluorine doped TinOxide，FTO)薄膜中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述透明导电氧化层上电极131和所述透明导电氧化层下电极133为所述AZO薄膜、所述BZO薄膜、所述GZO薄膜或所述FTO薄膜中的任意两种的组合。
本发明一些实施例中，所述光电转化层132是由非晶硅、微晶硅、非晶硅锗薄膜中的一种或多种组成的NIP结构。
图2为本发明一些实施例的所述透光太阳能模组的结构示意图。参照图2，透光太阳能模组2包括所述前板11、所述封装前膜12、所述薄膜太阳能电池13、封装后膜21、所述背板15和所述透光线槽16；所述封装后膜21为所述透明胶膜。
本发明一些实施例中，所述封装后膜21的厚度为0.2mm-1.6mm。
本发明一些具体的实施例中，所述封装后膜21的厚度为0.21mm、0.38mm、0.76mm或1.6mm中的任意一种。
图3为本发明一些实施例的所述透光太阳能模组的结构示意图。参照图3，透光太阳能模组3包括所述前板11、所述封装前膜12、所述薄膜太阳能电池13、所述封装后膜21、所述背板15和所述透光线槽16；所述封装后膜21和所述背板15之间具有掺杂金属氧化物镀层31和反射镀层32，所述背板15的下表面涂覆有防刮耐候层33。
本发明一些实施例中，所述掺杂金属氧化物镀层31的厚度为100nm-800nm，所述反射镀层32的厚度为5nm-60nm。
本发明一些具体的实施例中，所述反射镀层32为银镀层；本发明另一些具体的实施例中，所述反射镀层32为硫化铜镀层。
本发明一些具体的实施例中，所述反射镀层32的厚度为5nm、15nm、40nm或60nm中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述掺杂金属氧化物镀层31为掺硼氧化锌镀层，本发明另一些实施例中，所述掺杂金属氧化物镀层31为掺铝氧化锌镀层。
本发明一些具体的实施例中，所述掺杂金属氧化物镀层31的厚度为100nm、450nm或800nm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述防刮耐候层33的厚度为1μm-8μm，铅笔硬度>2H且水蒸气透过率<2g/(m2.24h)，具体的，依据ASTM D3363-00对所述背板15上的所述防刮耐候层33进行测试以得到所述铅笔硬度；依据GB/T26253-2010对所述背板15上的所述防刮耐候层33进行测试以得到所述水蒸气透过率。本发明另一些具体的实施例中，所述防刮耐候层33的厚度为1μm、5μm或8μm中的任意一种。
本发明一些具体的实施例中，所述防刮耐候层23为透明PP树脂涂层。
图4为本发明一些实施例的所述透光太阳能模组的结构示意图。参照图4，透光太阳能模组4包括所述前板11、所述封装前膜12、薄膜太阳能电池41、所述封装后膜21和所述背板15；所述薄膜太阳能电池41包括所述透明导电氧化物上电极131、所述光电转化层132、滤光调整层411、所述透明导电氧化物下电极133、所述过渡层134和所述衬底135，所述透明导电氧化物上电极131、所述光电转化层132和所述滤光调整层411开设有透光线槽42。
本发明一些实施例中，所述透光线槽42的宽度为30μm-500μm，相邻所述透光线槽42之间的距离为0.3mm-5mm。
本发明一些具体的实施例中，所述透光线槽42的宽度为30μm、200μm或500μm中的任意一种，相邻所述透光线槽42之间的距离为0.3mm、2.0mm或5mm中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述滤光调整层411是厚度为50nm-200nm且对红外光的透过率<25％的掺杂磷原子的微晶硅薄膜或掺杂磷原子的非晶硅锗薄膜，所述磷原子的掺杂浓度为5×1020-1×1021atoms/cm3。
图5为本发明一些实施例的所述透光太阳能模组的结构示意图。参照图5，透光太阳能模组5包括所述前板11、所述封装前膜12、所述薄膜太阳能电池41、所述封装后膜14、所述背板15和所述透光线槽42。
图6为本发明一些实施例的所述透光太阳能模组的结构示意图。参照图6，透光太阳能模组6包括所述前板11、所述封装前膜12、所述薄膜太阳能电池41、所述封装后膜14、所述背板15和所述透光线槽42，所述封装后膜14和所述背板15之间具有所述掺杂金属氧化物镀层31和所述反射镀层32，所述背板15的下表面涂覆有所述防刮耐候层33。
本发明一些实施例中，所述透光太阳能模组1、所述透光太阳能模组2、所述透光太阳能模组3、所述透光太阳能模组4、所述透光太阳能模组5和所述透光太阳能模组6均应用于曲面汽车天窗。
具体的，参照图1和图2，所述透光太阳能模组1中，所述前板11是与车顶曲面形状相适应的厚度为4mm的所述弯曲超白钢化玻璃板，所述封装前膜12是厚度为0.38mm的所述透明PVB胶膜，所述封装后膜14是厚度为0.76mm的所述隔热PVB胶膜，所述背板15是厚度为0.27mm且具有柔性的所述透明PET背板，所述透明导电氧化物上电极131是厚度为1700nm的所述BZO薄膜，所述光电转化层132是厚度为330nm的NIP结构的非晶硅薄膜，所述透明导电氧化物下电极133是厚度为1700nm的所述BZO薄膜，所述过渡层134是厚度为20nm的二氧化硅薄膜，所述衬底135是厚度为0.7mm且弯曲半径为810mm的所述透明化学强化玻璃，开设于所述透明导电氧化物上电极131和所述光电转化层132上的所述透光线槽16的宽度为100μm，相邻所述透光线槽16之间的距离为0.9mm；所述透光太阳能模组2与所述透光太阳能模组1的区别在于，所述透光太阳能模组2的所述封装后膜21是厚度为0.76mm的所述透明PVB胶膜；图7为所述透光太阳能模组1和所述透光太阳能模组2的透过率曲线对比图，参照图7，由于存在所述透光线槽16，所述透光太阳能模组2对波长为400nm-780nm的可见光的平均透过率可达21.3％；另一方面，由于所述透光太阳能模组2采用了所述透明PVB胶膜作为封装后膜，采用所述透明PET板作为背板，可见光透过所述薄膜太阳能电池13的同时红外光也会透过，使得所述透光太阳能模组2对波长为780nm-2300nm的红外光的平均透过率最高可达38.4％；所述透光太阳能模组1采用所述隔热PVB胶膜替代所述透明PVB胶膜，对波长为780nm-2300nm的红外光的平均透过率为6.7％，相比所述透光太阳能模组1有显著的降低，降低幅度为82.5％；尽管所述透光太阳能模组1对波长为400nm-780nm的可见光的透过率为14％，相比透光太阳能模组2有所下降，但仍能够满足汽车天窗的采光需求。可见，所述红外阻隔胶膜作为所述封装后膜有效地阻隔了红外光，并在降低太阳光对应用场景造成的热效应的同时满足一定采光需求。
图8为所述透光太阳能模组2、所述透光太阳能模组3与所述透光太阳能模组4的透过率曲线对比图。
具体的，参照图2和图3，所述透光太阳能模组3与所述透光太阳能模组2的区别在于，所述透光太阳能模组3的所述背板15和所述封装后膜21之间设置有所述掺杂金属氧化物镀层31和所述反射镀层32，所述背板15的下表面涂覆有防刮耐候层33，所述掺杂金属氧化物镀层31是厚度为300nm的所述掺硼氧化锌镀层，所述反射镀层32是厚度为10nm的所述银镀层，所述防刮耐候层33是厚度为2μm的所述透明PP树脂涂层。参照图8，所述透光太阳能模组3对波长为780nm-2300nm的红外光的平均透过率为11.8％，相比所述透光太阳能模组2有显著降低，下降幅度为69％；另外，所述透光太阳能模组3对波长为400nm-780nm的可见光的透过率15％，相比所述透光太阳能模组2有下降趋势，但下降的幅度不大，仅为不到30％，能够满足汽车天窗的采光需求。可见，所述掺杂金属氧化物镀层31和所述反射镀层32能够有效阻隔红外线，并在降低太阳光对应用场景造成的热效应的同时满足采光需求。
具体的，参照图2和图4，所述透光太阳能模组4与所述透光太阳能模组2的区别在于，所述透光太阳能模组4的所述薄膜太阳能电池41具有所述滤光调整层411，所述透明导电氧化物上电极131、所述光电转化层132和所述滤光调整层411开设有透光线槽42，所述滤光调整层是厚度为120nm的掺杂磷原子的微晶硅薄膜，所述磷原子的掺杂浓度为8×1020atoms/cm3。其中，所述透光线槽42和所述透光线槽16具有相等的宽度，相邻所述透光线槽42之间的距离与相邻所述透光线槽16之间的距离相等，即所述薄膜太阳能电池41与所述透光太阳能模组2的所述薄膜太阳能电池13的开口率相等。参照图8，所述透光太阳能模组4对波长为780nm-2300nm的红外光的透过率为36％，相比所述透光太阳能模组2略有降低并且在780nm-1300nm波段尤为明显，总体下降幅度为6.5％；另外，所述透光太阳能模组4对波长为400nm-780nm的可见光的透过率为18.4％，相比所述透光太阳能模组2有下降趋势，但下降的幅度不大，仅为13％，能够满足汽车天窗的采光需求。可见，所述滤光调整层411同样能够有效阻隔780nm-1300nm的红外线，并在降低太阳光对应用场景造成的热效应的同时满足采光需求。
图9为所述透光太阳能模组1、所述透光太阳能模组5与所述透光太阳能模组6的透过率曲线对比图。
具体的，参照图1和图5，所述透光太阳能模组5与所述透光太阳能模组1的所述封装后膜14均为所述隔热PVB，所述透光太阳能模组5与所述透光太阳能模组1的区别在于，所述透光太阳能模组5的所述薄膜太阳能电池41具有所述滤光调整层411，所述透明导电氧化物上电极131、所述光电转化层132和所述滤光调整层411开设有透光线槽42，所述滤光调整层是厚度为120nm的掺杂磷原子的微晶硅薄膜，所述磷原子的掺杂浓度为8×1020atoms/cm3。其中，所述透光线槽42和所述透光线槽16具有相等的宽度，相邻所述透光线槽42之间的距离与相邻所述透光线槽16之间的距离相等，即所述薄膜太阳能电池41与所述透光太阳能模组1的所述薄膜太阳能电池13的开口率相等。参照图9，所述透光太阳能模组5对波长为780nm-2300nm的红外光的透过率为5.9％，相比所述透光太阳能模组1下降了12％；另外，所述透光太阳能模组5对波长为400nm-780nm的可见光的透过率为11.4％，相比所述透光太阳能模组1有下降趋势，但下降的幅度不大，仅为17％，能够满足汽车天窗的采光需求。可见，具有红外阻隔作用的所述封装后膜14叠加同样具有红外阻隔作用的所述滤光调整层411能够进一步有效阻隔红外线，并在降低太阳光对应用场景造成的热效应的同时满足采光需求。
具体的，参照图5和图6，所述透光太阳能模组5与所述透光太阳能模组6的区别在于，所述透光太阳能模组6的所述背板15和所述封装后膜21之间设置有所述掺杂金属氧化物镀层31和所述反射镀层32，所述背板15的下表面涂覆有防刮耐候层33，所述掺杂金属氧化物镀层31是厚度为300nm的所述掺硼氧化锌镀层，所述反射镀层32是厚度为10nm的所述银镀层，所述防刮耐候层33是厚度为2μm的所述透明PP树脂涂层。参照图9，所述透光太阳能模组6对波长为780nm-2200nm的红外光的透过率仅为3.3％，相比所述透光太阳能模组5显著下降了45％；另外，所述透光太阳能模组6对波长为400nm-780nm的可见光的透过率为9.7％，相比所述透光太阳能模组5有下降趋势，但下降的幅度不大，仅为15％，能够满足汽车天窗的采光需求。可见，具有红外阻隔作用的所述封装后膜14、所述滤光调整层411、所述掺杂金属氧化物镀层31和所述反射镀层32的叠加能够更进一步有效阻隔红外线，并在降低太阳光对应用场景造成的热效应的同时满足采光需求。
本发明实施例还提供了所述透光太阳能模组的制造方法，参照图10，包括：
步骤S1：提供前板、封装前膜、封装后膜、衬底、背板、激光设备和镀膜设备，将所述衬底放入所述镀膜设备的反应腔中进行薄膜沉积工艺并结合激光刻蚀工艺以形成薄膜太阳能电池；
步骤S2：去除所述光电转化层的部分区域和所述透明氧化物上电极的部分区域以形成透光线槽；
步骤S3：在所述薄膜太阳能电池上粘接金属导线以形成正极引线和负极引线；
步骤S4：在所述前板的下表面依次铺设所述封装前膜、所述薄膜太阳能电池、所述封装后膜和所述背板以得到堆叠结构；
步骤S5：对所述堆叠结构进行合片封装处理以得到透光太阳能模组。
本发明一些实施例中，参照图1，将所述衬底135放入所述镀膜设备的反应腔并在所述衬底135的上表面依次沉积所述过渡层134、所述透明氧化物下电极133、所述光电转化层132和所述透明氧化物上电极131以形成所述薄膜太阳能电池13。
本发明一些实施例中，参照图4，将所述衬底135放入所述镀膜设备的反应腔并在所述衬底135的上表面依次沉积所述过渡层134、所述透明氧化物下电极133、所述滤光调整层411、所述光电转化层132和所述透明氧化物上电极131以形成所述薄膜太阳能电池41。
本发明一些实施例中，所述过渡层134、所述光电转化层132和所述滤光调整层411的沉积在等离子体增强化学气相沉积(Plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)设备的反应腔中进行，所述透明导电氧化层上电极131和所述透明导电氧化层下电极133的沉积在低压化学气相沉积设备中进行。
本发明一些具体的实施例中，参照图4，在所述滤光调整层411的上表面依次沉积厚度为30nm-45nm的N型掺杂非晶硅薄膜、厚度为300nm-330nm的本征非晶硅薄膜、厚度为10-25nm的掺碳非晶硅薄膜和15-25nm的P型掺杂非晶硅薄膜，以形成所述光电转化层131。
本发明一些实施例中，所述滤光调整层411为所述掺杂磷原子的微晶硅薄膜，所述掺杂磷原子的微晶硅薄膜由反应气体硅烷(SiH4)和磷烷(PH3)制备而成，PH3与SiH4的体积比为1:400-1:100；具体的，采用PECVD制备所述所述滤光调整层411，将包含SiH4、氢气(H2)和PH3的反应气体通入反应腔中，其中H2与SiH4的体积比为60:1，PH3与SiH4的体积比为1:400-1:100；使所述反应腔达到2.5mbar的反应压力，在所述反应腔的上下极板之间施加功率密度在1900～2300W/m2的等离子体射频电源，使所述反应气体解离成具有反应活性基团的等离子体，所述活性基团之间发生反应，形成所述掺杂磷原子的微晶硅薄膜，其中，所述磷原子的掺杂浓度为5×1020-1×1021atoms/cm3。
本发明一些实施例中，参照图4，由于所述光电转化层132具有很高的可见光吸收率，去除一部分所述光电转化层132以形成所述透光线槽42能够增加所述薄膜太阳能电池41的可见光透过率。具体的，所述薄膜太阳能电池31形成后，采用如中国发明专利CN1723573A所述的激光刻蚀的方法对所述薄膜太阳能电池41进行开口加工以形成均匀分布在所述薄膜太阳能电池41的表面的所述透光线槽42，由于激光的消融作用，所述透明氧化物上电极131和所述滤光调整层411的对应区域也一起被去除。所述透光线槽42的宽度为30μm-500μm，相邻所述透光线槽32之间的距离为0.3mm-5mm。
所述透光线槽在所述薄膜太阳能电池上的分布情况能够用开口率表示。图11为本发明一些实施例中所述透光线槽的示意图。参照图11，进行所述开口加工后，经过加工的光电转化层111的上表面形成透光区1111和光电转化区1112，所述开口率为所述透光区1111的面积占未做所述开口加工的光电转化层111上表面面积的百分比。
图12为本发明一些实施例中，具有不同开口率的所述薄膜太阳能电池的透过率曲线对比图，以说明所述透光线槽对可见光透过性能的调节作用。参照图4，薄膜太阳能电池7、薄膜太阳能电池8和薄膜太阳能电池9的结构均与所述薄膜太阳能电池41相同，所述薄膜太阳能电池7、所述薄膜太阳能电池8和所述薄膜太阳能电池9之间的区别在于：所述薄膜太阳能电池7、所述薄膜太阳能电池8和所述薄膜太阳能电池9的开口率分别为10％、15％和20％；参照图12，随开口率的增加，所述薄膜太阳能电池7、所述薄膜太阳能电池8和所述薄膜太阳能电池9对波长为400nm～780nm的可见光的透过率呈现增加趋势。可见，对所述透光线槽的宽度以及相邻所述透光线槽之间的距离进行调整，实现了对可见光透过性能的调节。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (14)

1.一种透光太阳能模组，包括由上至下依次排列的前板、封装前膜、薄膜太阳能电池、封装后膜和背板，所述前板为所述透光太阳能模组的入射面，所述薄膜太阳能电池通过所述封装前膜和所述封装后膜形成在所述前板和所述背板之间，其特征在于，所述前板是对可见光的透过率>85％的透明前板，所述封装前膜是对可见光的透过率>85％的透明胶膜，所述封装后膜是对红外光的透过率<20％的红外阻隔胶膜，所述封装后膜的厚度为0.2mm-1.6mm，所述背板具有红外阻隔层且所述薄膜太阳能电池开设有宽度为30μm-500μm的透光线槽，相邻所述透光线槽之间的距离为0.3mm-5mm。
2.如权利要求1所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述红外阻隔胶膜对可见光的透过率>70％且厚度为0.3mm-0.8mm。
3.如权利要求1所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述红外阻隔层包括反射镀层和掺杂金属氧化物镀层，所述反射镀层和所述掺杂金属氧化物镀层依次沉积在所述背板的上表面，所述反射镀层的厚度为5nm-60nm，所述掺杂金属氧化物镀层的厚度为100nm-800nm。
4.如权利要求3所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述反射镀层为银镀层或硫化铜镀层的任意一种，所述掺杂金属氧化物镀层为掺硼氧化锌镀层或掺铝氧化锌镀层中的任意一种。
5.如权利要求3所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述背板是对可见光的透过率>85％且具有柔性的聚合物膜，所述聚合物膜的厚度为100μm-500μm。
6.如权利要求1所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述背板的下表面具有透明防刮耐候层，所述透明防刮耐候层的铅笔硬度>2H，所述透明防刮耐候层的水蒸气透过率<2g/(m2.24h)，所述透明防刮耐候层的厚度为1μm-8μm。
7.如权利要求1所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述薄膜太阳能电池包括衬底以及在所述衬底表面依次沉积的过渡层、透明导电氧化物下电极、滤光调整层、光电转化层和透明导电氧化物上电极，所述滤光调整层、所述光电转化层和所述透明导电氧化物上电极开设有所述透光线槽。
8.如权利要求7所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述滤光调整层的厚度为50nm-200nm且对红外光的透过率<25％。
9.如权利要求8所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述滤光调整层包括掺杂磷原子的微晶硅薄膜或掺杂磷原子的非晶硅锗薄膜，所述磷原子的掺杂浓度为5×1020-1×1021atoms/cm3。
10.如权利要求1所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述前板是对可见光的透过率>90％的刚性板，所述前板的厚度为2mm-6mm。
11.如权利要求10所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述刚性板是弯曲半径>800mm的弯曲刚性板。
12.如权利要求1所述的透光太阳能模组，其特征在于，所述衬底是厚度为0.2mm-1.5mm的透明薄片，所述透明薄片具有可弯曲性，所述透明薄片的弯曲半径>800mm。
13.如权利要求1-12中任一项所述的透光太阳能模组的制造方法，其特征在于，包括：
步骤S1：提供前板、封装前膜、封装后膜、衬底、背板、激光设备和镀膜设备，将所述衬底放入所述镀膜设备的反应腔中进行薄膜沉积工艺并结合激光刻蚀工艺以形成薄膜太阳能电池；
步骤S2：去除所述薄膜太阳能电池的部分区域以形成透光线槽；
步骤S3：在所述薄膜太阳能电池上粘接金属导线以形成正极引线和负极引线；
步骤S4：在所述前板的下表面依次铺设所述封装前膜、所述薄膜太阳能电池、所述封装后膜和所述背板以得到堆叠结构；
步骤S5：对所述堆叠结构进行合片封装处理以得到透光太阳能模组。
14.如权利要求13所述的透光太阳能模组的制造方法，其特征在于，将所述衬底放入所述镀膜设备的反应腔并在所述衬底的上表面依次沉积过渡层、透明氧化物下电极、滤光调整层、光电转化层和透明氧化物上电极以形成所述薄膜太阳能电池，采用激光刻蚀或机械刻划中的任意一种方法去除所述滤光调整层的部分区域、所述光电转化层的部分区域和所述透明氧化物上电极的部分区域以形成宽度为30μm-500μm的所述透光线槽，相邻所述透光线槽之间的距离为0.3mm-5mm。
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