CN108831936A - 陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陷光结构胶与光滑绒面晶体硅电池层压的光伏组件及其加工方法，所述的光伏组件包括光伏板和铝合金边框。所述光伏电池板包括高透陷光母模板、陷光结构胶层、光滑绒面晶体硅电池、平面结构胶层、TPT塑料从上往下依次层叠在一起；铝合金边框固定在光伏电池板四周；所述高透陷光母模板包括钢化玻璃、高透固化胶层、高透陷光母模，通过高透固化胶层把钢化玻璃和高透陷光母模粘合在一起形成高透陷光母模板。所述光滑绒面晶体硅电池由银电极和光滑绒面晶体硅电池基体组成。本发明不仅可明显减少晶体硅电池表面缺陷，减少复合，提高少子寿命，增强光生伏特效应，而且可提高晶体硅电池对太阳光的吸收能力，从而获得更高效光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，特别是陷光结构胶与光滑绒面晶体硅电池层压的光伏组件及其加工方法。
背景技术
太阳能电池是利用半导体材料光生伏特效应来工作的器件，能够将太阳光的能量直接转化为电能。晶体硅电池以其性价比高的优势在光伏市场一直占据主流地位。工业上规模化生产晶硅太阳能电池的重点方向是降低电池生产成本和提高电池效率。提高晶体硅电池光电转换效率，关键在于提高光线吸收率和降低内部电学损耗。因此在提高电池效率方面，减少电池受光面对光的反射，增强电池光生伏特效应是提高电池效率的有效手段之一。增加电池对光吸收的方法主要有三种：一是在电池表面覆盖减反射膜，减少光的反射；二是在电池表面生长宽带隙的异质层，增加对光的光谱响应范围；三是在电池表面直接制备各种绒面，制造陷光效果，减少光的反射损失。现有工艺下的绒面晶体硅电池虽然可提高吸光率，但生产绒面晶硅电池中不可避免的会造成缺陷态的增多的情况出现，进而使得电学损耗加大。
现有增强减反射效果的工艺实在硅基表面加镀减反射膜，但是仅使用减反膜达到的陷光效果不如陷光结构与减反膜二者相结合的陷光效果。如中国专利申请201120566236.3、201110004888.2、201010272066.8、201110173943.0和201110438900.0。又因减反膜与陷光膜相结合时，由于硅片属于脆硬材料，直接将陷光膜热压印至硅片表面，容易造成硅片破裂，降低成品率。如中国专利申请201310144561.4。当减反膜覆盖在电池最上表面时，又有表面的微结构容易被损坏、易吸附杂物阻碍光线透射等问题影响电池效率。
新的异质结工艺还有待成熟，新材料、新结构、性能稳定等问题仍旧有待解决。
为了更充分地利用太阳光，降低电池受光面对光的反射率，人们研究出了很多新型制绒方法，如反应离子刻蚀法、光刻法、机械刻槽法等，但却存在容易产生损伤层、生产成本高昂等问题。目前主要采用化学制绒技术获取绒面晶体硅电池，该绒面晶体硅电池表面为不规则的陷光结构，但制绒工艺会导致晶体硅高温扩散不一致、晶格位错缺陷、接触电阻增大等不利因素的凸显，从而削弱晶体硅电池的光生伏特效应，限制了晶体硅电池光电转换效率的进一步提高。如中国专利申请201210061306.9。
综上述，在现有的工艺条件下，如何发明具有高效的陷光结构的太阳能电池，并结合光滑绒面的晶硅电池表面缺陷态较少的优点，变得具有现实可观的意义。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种对太阳光吸收率高、光生伏特效应好，制造工艺简单、成本较低陷光结构胶与光滑绒面晶体硅电池层压的光伏组件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池，包括光伏电池板和铝合金边框；所述光伏电池板包括高透陷光母模板、陷光结构胶层、光滑绒面晶体硅电池、平面结构胶层、TPT塑料从上往下依次层叠在一起；铝合金边框固定在光伏电池板四周；
所述高透陷光母模板包括钢化玻璃、高透固化胶层、高透陷光母模，通过高透固化胶层把钢化玻璃和高透陷光母模粘合在一起形成高透陷光母模板。所述光滑绒面晶体硅电池由银电极和光滑绒面晶体硅电池基体组成，电极通过丝网印刷工艺吸附在光滑绒面晶体硅电池基体上，与光滑绒面晶体硅电池基体形成欧姆接触；
进一步的，所述的钢化玻璃、高透固化胶层、高透陷光母模的折射率相同或近似相同，陷光结构胶层的折射率大于高透陷光母模的折射率。
进一步的，所述的高透陷光母模的下表面为均匀的倒棱锥微结构，倒棱锥微结构的尺寸为微米级。
进一步的，所述的高透固化胶层和高透陷光母模的熔点温度大于陷光结构胶层和平面结构胶层的熔点温度。
进一步的，所述的光滑绒面晶体硅电池基体的上表面为光滑绒面结构。
进一步的，所述陷光结构胶层、平面结构胶层均为EVA材质。
本发明另提供一种陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池的加工方法，包括以下步骤：
1)在高透薄膜下表面热压印出微米级的均匀倒棱锥微结构，制作出高透陷光母模；
2)通过高透固化胶层把钢化玻璃和高透陷光母模粘合在一起形成高透陷光母模板。
3)制作光滑绒面晶体硅电池片：在上表面为平面的晶体硅片，通过化学制绒或物理制绒，在晶体硅表面获得金字塔微结构，再通过酸溶液腐蚀把晶体硅表面金字塔的尖峰和谷底圆化，获得光滑绒面晶体硅电池基体，经过热扩散在光滑绒面晶体硅电池基体制作PN结，将银电极通过印刷工艺吸附在光滑绒面晶体硅电池基体上，并通过高温烧结工艺使银电极与光滑绒面晶体硅电池基体形成欧姆接触。
4)制作光伏电池板：将高透陷光母模板、陷光结构胶层(层压前为平面EVA胶层)、光滑绒面晶体硅电池、平面结构胶层、TPT塑料膜顺序叠放在光伏组件层压机内腔，层压机封盖，并对层压机抽真空；再加热使得陷光结构胶层和平面结构胶层熔化，高透陷光母模下表面的倒棱锥微结构热压印在陷光结构胶层上表面，使得陷光结构胶层的上表面形成正棱锥陷光微结构；当陷光结构胶层上表面填充满正棱锥陷光微结构时，降低层压机的温度，使得陷光结构胶层和平面结构胶层凝固，从而把高透陷光母模板、陷光结构胶层、光滑绒面晶体硅电池、平面结构胶层、TPT塑料粘结成光伏电池板。
相较于现有技术，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1)光滑绒面晶体硅电池基体的上表面为光滑绒面结构，相对普通碱制绒的绒面结构其表面缺陷会降至最低，且比表面积远大于光滑平面晶体硅电池基体，可获得更大的PN结面积，因此可提高其光生伏特效应。
2)本发明在绒面硅电池上方增加了一层陷光结构胶层，其均匀的金字塔结构相对随机金字塔更利于光线的吸收，可大大提高吸收率。
3)本发明的陷光结构胶层与下方光滑绒面形成双层的陷光层，使在提高了电池的光生伏特效应的同时，也很好的提高了吸光率。
4)本发明利用高透陷光母模通过直接在硅表面热熔层压的方法得到了陷光结构胶层，其方法简单，成本低廉。
5)本发明的银电极位于陷光结构胶层和光滑绒面晶体硅电池之间。银电极上表面反射的光又通过陷光结构胶层和高透陷光母模反射回光滑绒面晶体硅电池，从而避免了银电极的遮光作用，增强了光线的吸收。
综上所述，本发明不仅可明显减少晶体硅电池表面缺陷，减少复合，提高少子寿命，增强光生伏特效应，而且可以双层陷光层可大大提高吸光率。从而获得高效光电转换效率，且制造成本低。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明去除铝合金边框的整体结构剖视图；
图3为本发明高透陷光母模板的结构示意图；
图4为本发明陷光结构胶层的结构示意图；
图5为本发明光滑绒面晶体硅电池的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种陷光结构胶与光滑绒面晶体硅电池层压的光伏组件及其加工方法不局限于实施例。
实施例，请参见图1-图5所示，本发明的一种陷光结构胶与光滑绒面晶体硅电池层压的光伏组件包括光伏电池板1和铝合金边框2，所述光伏电池板包括高透陷光母模板11、陷光结构胶层12、光滑绒面晶体硅电池13、平面结构胶层14、TPT塑料15从上往下依次层叠在一起，铝合金边框2固定在光伏电池板四周。所述高透陷光母模板11包括钢化玻璃111、高透固化胶层112、高透陷光母模113，通过高透固化胶层112把钢化玻璃111和高透陷光母模113粘合在一起形成高透陷光母模板11。所述光滑绒面晶体硅电池13由银电极131和光滑绒面晶体硅电池基体132组成，银电极131通过丝网印刷工艺吸附在光滑绒面晶体硅电池基体132上，与光滑绒面晶体硅电池基体132形成欧姆接触。
本实施例，所述的钢化玻璃111、高透固化胶层112、高透陷光母模113的折射率相同或近似相同，陷光结构胶层12的折射率大于高透陷光母模113的折射率。所述的高透陷光母模113的下表面为均匀的倒棱锥微结构，倒棱锥微结构的尺寸为微米级。所述的高透固化胶层112和高透陷光母模113的熔点温度大于陷光结构胶层12和平面结构胶层14的熔点温度。
本实施例中所述的光滑绒面晶体硅电池基体132的上表面为光滑绒面结构；所述的陷光结构胶层12上表面由高透陷光母模113热压印出均匀的正棱锥结构121，陷光结构胶层12下表面由光滑绒面晶体硅电池基体132热压印出随机的倒立光滑绒面123。
本发明的一种陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池的光伏组件，其光滑绒面晶体硅电池基体132的上表面为光滑绒面结构，相对普通碱制绒的绒面结构其表面缺陷会降至最低，且比表面积远大于光滑平面晶体硅电池基体，可获得更大的PN结面积，因此可提高其光生伏特效应。在绒面硅电池上方增加了一层陷光结构胶层12，其均匀的金字塔结构相对随机金字塔更利于光线的吸收，可大大提高吸收率。其陷光结构胶层12与下方光滑绒面形成双层的陷光层，使在提高了电池的光生伏特效应的同时，也很好的提高了吸光率。
本发明另提供一种陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池的加工方法，包括以下步骤：
1)在高透光率的有机高分子薄膜1131下表面热压印出微米级的均匀倒棱锥微结构1132，制作出高透陷光母模113；
2)通过高透固化胶层112把钢化玻璃111和高透陷光母模113粘合在一起形成高透陷光母模板11。
3)制作光滑绒面晶体硅电池片13：在上表面为平面的晶体硅片，通过化学制绒或物理制绒，在晶体硅表面获得金字塔微结构，再通过酸溶液腐蚀把晶体硅表面金字塔的尖峰和谷底圆化，获得带有光滑绒面结构131的光滑绒面晶体硅电池基体133，经过热扩散在光滑绒面晶体硅电池基体133制作PN结，将银电极132通过印刷工艺吸附在光滑绒面晶体硅电池基体133上，并通过高温烧结工艺使银电极与光滑绒面晶体硅电池基体133形成欧姆接触。
4)制作光伏电池板1：将高透陷光母模板11、陷光结构胶层12(层压前为平面EVA胶层)、光滑绒面晶体硅电池13、平面结构胶层14、TPT塑料膜15顺序叠放在光伏组件层压机内腔，层压机封盖，并对层压机抽真空；再加热使得陷光结构胶层12和平面结构胶层14熔化，高透陷光母模113下表面的倒棱锥微结构1132热压印在陷光结构胶层12上表面，使得陷光结构胶层12的上表面形成正棱锥陷光微结构121；当陷光结构胶层12上表面填充满正棱锥陷光微结构121时，降低层压机的温度，使得陷光结构胶层12和平面结构胶层14凝固，从而把高透陷光母模板11、陷光结构胶层12、光滑绒面晶体硅电池13、平面结构胶层14、TPT塑料15粘结成光伏电池板。
本发明的一种陷光结构胶与光滑绒面晶体硅电池层压的光伏组件及其加工方法，其加工出来的光伏组件相比现有技术的光伏组件，不仅可明显提高晶体硅电池对太阳光的吸收能力，而且可减少晶体硅电池表面缺陷，减少复合，提高少子寿命，增强光生伏特效应，从而获得高效光电转换效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池，包括光伏电池板和铝合金边框，其特征在于：所述光伏电池板包括高透陷光母模板、陷光结构胶层、光滑绒面晶体硅电池、平面结构胶层、TPT塑料从上往下依次层叠在一起；铝合金边框固定在光伏电池板四周；
所述高透陷光母模板包括钢化玻璃、高透固化胶层、高透陷光母模；通过高透固化胶层把钢化玻璃和高透陷光母模粘合在一起形成高透陷光母模板；
所述光滑绒面晶体硅电池由银电极和光滑绒面晶体硅电池基体组成，电极通过丝网印刷工艺吸附在光滑绒面晶体硅电池基体上，与光滑绒面晶体硅电池基体形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池，其特征在于：所述的钢化玻璃、高透固化胶层、高透陷光母模的折射率相同或近似相同，陷光结构胶层的折射率大于高透陷光母模的折射率。
3.根据权利要求1所述的陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池，其特征在于：所述的高透陷光母模的下表面为均匀的倒棱锥微结构，倒棱锥微结构的尺寸为微米级。
4.根据权利要求1所述的陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池，其特征在于：所述的高透固化胶层和高透陷光母模的熔点温度大于陷光结构胶层和平面结构胶层的熔点温度。
5.根据权利要求1所述的陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池，其特征在于：所述的光滑绒面晶体硅电池基体的上表面为光滑绒面结构。
6.根据权利要求1所述的陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池，其特征在于：所述陷光结构胶层、平面结构胶层均为EVA材质。
7.陷光结构胶与光滑绒面晶体硅复合电池的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在高透薄膜下表面热压印出微米级的均匀倒棱锥微结构，制作出高透陷光母模；
2)通过高透固化胶层把钢化玻璃和高透陷光母模粘合在一起形成高透陷光母模板。
3)制作光滑绒面晶体硅电池片：在上表面为平面的晶体硅片，通过化学制绒或物理制绒，在晶体硅表面获得金字塔微结构，再通过酸溶液腐蚀把晶体硅表面金字塔的尖峰和谷底圆化，获得带有光滑绒面结构的光滑绒面晶体硅电池基体，经过热扩散在光滑绒面晶体硅电池基体制作PN结，将银电极通过印刷工艺吸附在光滑绒面晶体硅电池基体上，并通过高温烧结工艺使银电极与光滑绒面晶体硅电池基体形成欧姆接触；
4)制作光伏电池板：将高透陷光母模板、陷光结构胶层(层压前为平面EVA胶层)、光滑绒面晶体硅电池、平面结构胶层、TPT塑料膜顺序叠放在光伏组件层压机内腔，层压机封盖，并对层压机抽真空；再加热使得陷光结构胶层和平面结构胶层熔化，高透陷光母模下表面的倒棱锥微结构热压印在陷光结构胶层上表面，使得陷光结构胶层的上表面形成正棱锥陷光微结构；当陷光结构胶层上表面填充满正棱锥陷光微结构时，降低层压机的温度，使得陷光结构胶层和平面结构胶层凝固，从而把高透陷光母模板、陷光结构胶层、光滑绒面晶体硅电池、平面结构胶层、TPT塑料粘结成光伏电池板。
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