CN116830278A - 电极总成 - Google Patents

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Abstract

一种用于太阳能电池的电极总成(100)。所述电极总成包括绝缘光学透明膜(101)，所述绝缘光学透明膜包括形成在所述绝缘光学透明膜中的多个穿孔(103)；以及多个纵向延伸横向间隔开的导线部分(102)，所述多个纵向延伸横向间隔开的导线部分并排布置在所述膜的表面上。所述穿孔中的一者或多者被形成为使其至少一部分在横向上介于所述多个线部分中的两个线部分之间。形成在所述膜中的所述穿孔可减小原本由于所述膜对光的吸收而发生的损耗。还公开一种包括上文所述的所述电极总成的太阳能电池(107)、一种形成所述电极总成的方法、一种形成所述太阳能电池的方法以及一种形成太阳能模块的方法。

Description

电极总成
技术领域
本公开涉及用于太阳能电池的电极总成、太阳能电池以及制造电极总成和太阳能电池的方法。
背景技术
用于从阳光提供电能的太阳能模块包括太阳能电池阵列，每个太阳能电池包括半导体衬底。所述电池传统上被连接成使得将电流经由电池表面上的多个指状电极路由到一系列更宽的垂直母线电极，所述垂直母线电极印刷在电池的前侧和后侧上。电流从母线电极沿着一系列铜带流动到接线盒，每条铜带焊接到相应的母线电极。
为了保护太阳能电池不被损坏，通常提供玻璃层，所述玻璃层界定太阳能模块的前面(即在使用中，太阳能电池中阳光入射在上面的一侧)。通常提供密封剂来附接玻璃层并且填充玻璃层与太阳能模块之间的任何间隙。
太阳能电池开发的总体目标是在获得高转换效率与需要降低生产成本之间达到平衡。已将达成此目标的努力具体来说聚焦在太阳能电池模块中的太阳能电池之间的电极连接以及半导体衬底的性质上。
举例来说，一种已知的布置包括箔线电极总成，在所述箔线电极总成中母线被布置在箔(或膜)上的多条线取代。母线的剖面通常是矩形的(其中较长的尺寸平行于太阳能电池的前表面)。另一方面，箔线电极总成的线的剖面通常是圆形的。在剖面面积相同的情况下，圆形形状对光造成的阻挡比矩形形状小。另外，圆形几何形状意味着被直接反射离开太阳能电池的入射光较少。因此，用多条线取代母线可提供原本因母线的存在而造成的遮光效应所致的光学损耗的减小。虽然这可使得转换效率提高，但一直期望进一步提高太阳能电池的效率并且随着这些太阳能电池的使用寿命的推移而维持所述提高的效率。
发明内容
根据第一方面，提供一种用于太阳能电池的电极总成，所述电极总成包括：
绝缘光学透明膜，所述绝缘光学透明膜包括形成在其中的多个穿孔；以及
多个纵向延伸横向间隔开的导线部分，所述多个纵向延伸横向间隔开的导线部分并排布置在所述膜的表面上；
其中所述穿孔中的一者或多者被形成为使其至少一部分在横向上介于所述多个线部分中的两个线部分之间。
所述膜(或者被称为箔)可在被安装到例如分层结构的表面上时提供使导线部分维持其间隔开的布置/阵列的手段，所述分层结构形成太阳能电池的一部分(并且包括太阳能电池的光伏元件)。
已发现，在一些情形中，箔-线电极总成的膜可能对性能有损。尽管所述膜是光学透明的，但一些光仍可能会被膜吸收。这种对光的吸收可随时间推移而增大，例如在膜的化学结构由于长年的UV暴露而改变(例如，膜中形成气泡或造成膜变黄)的情况下。被膜吸收的光无法到达太阳能电池的分层结构，这可降低太阳能电池的效率。通过在膜中提供穿孔，可减小(例如最小化)由于透明度随时间推移减小而造成的这种损耗。因此，可增大太阳能电池的短路电流(ISC)。
另外，穿孔可允许提高密封剂在太阳能电池的膜与分层结构之间的穿透性(当将膜安装到分层结构时)。在没有穿孔的情况下，为了填充膜与分层结构之间的任何空间，密封剂必须经由膜的边缘进入这些空间。这可能意味着密封剂无法充分地穿透膜与分层结构之间的所有空间，从而留下可对性能有损的间隙。提供穿孔意味着密封剂可通过流过穿孔更容易进入膜与分层结构之间的任何空间。这可确保更好的密封剂覆盖，并且减小膜与分层结构之间遗留间隙的可能性。
术语“纵向地”(由线部分的方向界定)和“横向地”指代彼此基本上垂直的方向。
为避免疑义，术语“介于……之间”意指(所述多个并排线部分中的)两个线部分沿穿孔的至少一部分的任一侧延伸。如此一来，穿孔“夹置”于两个线部分之间(所述线部分在任一侧上延伸经过穿孔的至少一部分)。换句话说，在横向方向上跨穿孔的至少一部分截取的剖面还将包括两个线部分中的每一者的一部分。
本文中所使用的术语“在……上”(例如在短语“在表面上”中)旨在囊括直接和间接地布置在元件(诸如例如层、膜或区)上。因此，短语“在表面上”囊括提供一个或多个中间层或者另一选择为不提供中间层的布置。相比之下，当元件被称为“直接在”另一元件上(例如“直接位于表面上”)时，则不存在中间元件。因此，在第一方面中，线部分可直接或间接布置在膜的表面上。将理解，本文中所使用的术语‘传导’和‘绝缘’分别明确地旨在意指导电和电绝缘。鉴于本发明的技术背景(即光伏太阳能电池装置的技术背景)，这些术语的含义将变得特别显而易见。
现在将陈述任选特征。这些特征可单独应用或与任何方面呈任何组合地应用。
所述膜可被配置成将线部分保持在太阳能电池的分层结构上。所述线部分可附接到所述膜。
所述膜可包括上面布置(例如附接)有线部分的多个线区以及位于线区之间的多个无线区(即未布置线部分的区域)。每个穿孔可设置在膜的无线区中(即导线部分之间)。换句话说，所述膜可被配置成使得膜的布置(例如附接)有线部分的区基本上无穿孔(即实心的)。如此一来，所述膜的便于将线部分组装在太阳能电池的分层结构上的区基本上无穿孔。这可维持膜执行其保持功能的能力，同时将膜导致的透射比的减小最小化。
所述膜可被配置成使得膜的线区的开口面积(open area)比率(即穿孔占据的区的百分比)低于所述膜的无线区。因此，所述线区可包括穿孔，但程度比无线区小。如此一来，所述膜的无线区可被配置成与膜的线区相比允许更大量的光通过(就给定面积来说)。
每个线区可具有在横向方向上的宽度尺寸。每个线区的宽度尺寸可大于布置在线区上的对应线部分的直径。
每个线区的宽度尺寸可比布置在每个线区上的对应线部分的直径的1.5倍大，或者可大2倍、或大3倍或大5倍。
每个线区的宽度尺寸可大于250μm、或大于300μm、或大于400μm或大于500μm、或大于750μm、或大于1000μm。由于所述布置可允许每个线部分的定位的变化达到最小同时仍确保每条线定位在对应的线区上(例如以适应用于放置线的制造设施的容差)，因此所述布置可便于将线部分定位在膜上。
所述膜的穿孔面积可大于所述膜的总面积的10％(即所述膜的开口面积比率可大于10％)。所述膜的穿孔面积可大于所述膜的总面积的15％、或30％、或40％、或50％。术语“穿孔面积”用于描述穿孔的组合面积。
所述膜的穿孔面积可小于膜的总面积的90％。所述膜的穿孔面积可小于所述膜的总面积的85％或例如小于70％。
所述膜可包括布置有线部分的多个纵向延伸的基本上无穿孔区(即线区)以及连接相邻的成对纵向区(即线区)的多个横向桥。每一对纵向区可由多个纵向间隔开的横向桥连接(即所述横向桥之间界定有穿孔)。每个桥可以是所述膜的基本上无穿孔区。就此来说，所述膜可呈栅格图案形式。
所述穿孔可各自是基本上矩形的。所述穿孔可形成为其他形状并且可例如是圆形的、椭圆形的或三角形的。
所述穿孔可按照有组织的(例如重复的)图案布置在所述膜上。
每个导线部分(在本文中也被称为线部分)可以是布置在所述膜上(例如跨所述膜纵向延伸)的个别线(或其一部分)。另一选择为，所述多个线部分中的两者或更多者可以是例如以蜿蜒方式布置在所述膜上的线的(例如纵向)部分。
每个线部分可以是连续的(即没有中断)并且可跨所述膜的大部分(例如基本上完全跨所述膜)延伸。每个线部分可基本上从所述膜的一个边缘到所述膜的相对边缘不间断地延伸。每个线部分可延伸超出所述膜的所述边缘中的至少一者。
所述多个线部分可基本上彼此平行。因此，所述多个线部分之间可界定纵向空间。所述穿孔可被布置成使得每个穿孔位于纵向空间(界定在两个线部分之间)处(即开向所述纵向空间)。多个穿孔可位于每个纵向空间处(即可开向每个纵向空间)。
可选择所述导线部分的形状和大小以优化电极总成的光电子性质，即电极总成的集电特性和遮蔽特性。每个线部分可具有圆形的横向剖面形状，即横向于其轴向长度。另一选择为，所述线部分可具有不同的横向剖面形状，例如包括矩形和三角形。另一选择为，所述线部分或每个线部分的横向剖面可以是长圆形的或不规则的。
所述线部分可包含传导金属或金属合金。所述线部分中的每一者可涂布有合金涂层，所述合金涂层包含具有低熔点(即熔点低于形成线部分的核心的传导金属/金属合金的熔点)的合金。可将每个线部分完全涂布上合金涂层，或者至少部分地在面向太阳能电池的分层结构的一侧或多侧上涂布每个线部分(当布置在所述分层结构上时)。
所述线部分可粘附到所述膜。所述线部分可部分地嵌入在所述膜中，使得每个线部分的表面从所述膜的表面突出。或者，所述线部分可完全嵌入在所述膜中。
所述膜可以是矩形的。所述膜可具有长尺寸和短尺寸。所述线部分可在短尺寸的方向上延伸(即纵向方向可在短尺寸的方向上)。在所述实施方案中，横向方向可因此在长尺寸的方向上。另一选择为，所述线部分可在长方向的方向上延伸，并且横向方向可在短尺寸的方向上。
所述膜可包含具有高延展性、良好的绝缘特性、光学透明度和热稳定性、抗收缩性的聚合物材料。示例性聚合物材料可包括醋酸盐、环氧树脂、氟树脂、聚酰胺树脂、聚砜、人造丝、聚烯烃、凝胶(plastilene)、rayonext、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氟乙烯膜以及改性的乙烯四氟乙烯等。
所述膜的表面(即上面可布置有线部分)可涂布有透明密封层(例如粘合层)。所述密封层可被配置成在室温下处于非粘附状态，且可被配置成在受热时(即达到高于室温的温度)进入粘附状态。因此，在太阳能电池的制作期间，可对所述膜进行加热，使得所述密封层变软以使得所述膜能够由于力的施加而粘附到线部分。如此一来，所述线部分可至少部分地嵌入在所述密封层中。
在其他实施方案中，所述膜可以是一体(即单层)膜。换句话说，所述膜可由单一材料形成并且可以是同质的。所述膜可与布置在所述膜上的线部分直接接触(即所述膜与所述线部分之间不提供中间层)。即，所述膜可不包括密封层，诸如上文所述的密封层。所述膜可被配置成使所述线部分附接到所述膜(如上文所陈述，所述线部分可部分地或完全地嵌入在所述膜中)。
所述膜本身可被配置成在室温下处于非粘附状态，且可被配置成在被加热到预接合温度时进入粘附状态(在所述粘附状态中，线部分可粘附到所述膜)。如此一来，所述膜可被配置成允许所述线部分附接到所述膜，而不需要另外的层(例如密封层/粘合层)。
所述电极总成还可包括一个或多个反射元件。每个反射元件可被布置成叠加在所述多个线部分中的相应线部分上面。因此，所述一个或多个反射元件可布置在所述膜的线区(而非无线区)上或可布置在所述膜的线区中。
所述一个或多个线部分可布置在所述膜的与所述一个或多个反射元件相对的表面上。所述膜可具有：前表面，在使用中光入射在所述前表面上；以及后表面，所述后表面与所述前表面相对。所述一个或多个线部分可设置在所述膜的后表面上(例如当想要将所述膜定位在太阳能电池的分层结构的前表面上时)。所述一个或多个反射元件可设置在所述膜的所述前表面上。所述电极总成可适合于定位在太阳能电池的前侧(即光入射在上面的一侧)处。在这种情形下，所述电极总成可被称为前电极总成。
在替代实施方案中，所述一个或多个线部分可设置在所述膜的所述后表面上。这种布置可适合于将电极总成定位在太阳能电池的分层结构的后表面上。在这种情形下，所述电极总成可被称为后电极总成。
每个反射元件可被配置成增大入射在反射元件上的光的反射角。本文中所使用的术语“反射角”指代反射光的方向与法向于反射出光的表面的参考线之间的角度(内角)。当所述电极总成被布置成使得入射在所述电极总成上的光在法向于所述膜的无线区的方向上时，每个反射元件可被配置成增大入射在反射元件上的光的反射角。
即，每个反射元件可被配置成比在光(例如在大致法向于膜的“平面”的方向上)入射在处于反射元件下方的膜上的情况下引起更大的反射角。为避免疑义，将所述膜的平面视为参考平面，当将所述膜放平时(例如当将所述膜布置在太阳能电池的分层结构上时)，所述参考平面将穿过所述膜的平面部分(无线区)。
因此，每个反射元件可被配置成比所述反射元件所附接到的膜表面(即光在大致法向于所述膜的平面的方向上入射在所述反射元件/膜上)提供更大的反射角。
当将电极总成与太阳能电池的分层结构(包括光伏元件)组装在一起时，所述膜可变形以与夹置在所述膜与所述分层结构(即所述分层结构的外表面)之间的线部分的形状共形。换句话说，所述膜的所述前表面在无线区中可以是基本上平面的，并且在线区中的线部分上面形成凸脊/突起。如此一来，所述膜的每个(例如纵向)线区可具有凸形(例如横向)轮廓(即基本上半圆形的轮廓)。如果不提供反射元件，则入射在每个凸脊上的光(尤其是入射在所述凸脊的最上部部分的光)往往将被反射离开分层结构(在与所述分层结构的前表面基本上垂直的方向上)。因此，反射光不会被分层结构吸收以产生电。所述一个或多个反射元件增大反射角，使得在与所述分层结构的前表面基本上垂直(并且离开所述分层结构的前表面)的方向上反射更小比例的光。如此一来，更多的光可被导向分层结构，或至少以可更可能反射回朝向分层结构的太阳能电池与大气之间的边界处的角度被引导(因此增大分层结构接收到的光的量)。
每个反射元件可具有基本上平面的反射表面(例如，被配置成增大入射在反射元件上的光的反射角)。
每个反射元件可以是细长的(例如在纵向方向上)。每个平面反射表面可以是细长的(例如在纵向方向上)。
每个元件的反射表面可相对于所述膜的无线区(即膜的“平面”)倾斜地定向。每个反射元件的反射表面可被定向成与分层结构的前表面形成30度与80度之间、或例如50度与70度之间、或例如约60度的角度(内角)。
每个反射元件的反射表面可以是第一反射表面，并且每个反射元件可包括与所述第一反射表面相对的第二反射表面。因此，每个反射元件的第一反射表面与第二反射表面可界定反射元件的纵向延伸侧壁。
每个反射元件的第一平面反射表面与第二平面反射表面可被定向成朝向彼此斜置。如此，每个元件的第一反射表面和第二反射表面的相应上边缘可相接以界定元件的顶点(例如纵向延伸顶点)。
每个反射元件可包括另外的(即多于两个)平面反射表面。举例来说，每个反射元件可包括另外两个平面反射表面(例如，第三平面反射表面和第四平面反射表面)，每个平面反射表面从第一反射表面和第二反射表面中的相应反射表面向后靠。第三平面反射表面和第四平面反射表面中的每一者与所述膜的平面之间的内角可大于第一平面反射表面和第二平面反射表面中的每一者与所述膜的所述平面之间的内角(即第三平面反射表面和第四平面反射表面可比第一平面反射表面和第二平面反射表面更接近垂直)。
一般来说，每个反射元件的上(或前)表面可有刻面。穿过每个反射元件的上表面的横向剖面形状可以是多边形(即非弯曲)。
每个反射元件可包括聚合物主体。每个反射元件可包括施加到主体的外表面上的相应涂层。所述相应涂层可包含铝。每个反射元件可包括用于将所述反射元件粘附到所述膜的粘合层。
在第二方面中，提供一种用于太阳能电池的电极总成，所述电极总成包括：
绝缘光学透明膜；
多个间隔开的导线部分，所述多个间隔开的导线部分附接到所述膜的后表面；以及
多个反射元件，所述多个反射元件布置在所述膜的前表面上，所述前表面与所述后表面相对，每个反射元件被布置成叠加在对应的线部分上面。
所述第二方面的所述电极总成可与上文关于第一方面所述的一样。
在第三方面中，存在一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：
分层结构，所述分层结构包括光伏元件，
多个传导元件，所述多个传导元件布置在所述分层结构的表面(例如，外表面)上；以及
根据第一方面或第二方面所述的电极总成，所述电极总成布置在所述多个传导元件上使得所述导线部分与所述多个传导元件欧姆接触。
如上文所提及，本文中所使用的短语“在……上”(例如在短语“在表面上”中)旨在囊括间接和直接地布置在元件上。因此，在第二方面中，所述电极总成可间接布置在所述分层结构上(存在一个或多个中间层)或直接布置在所述分层结构上(没有中间层)。
可提供所述导线部分来代替母线。因此，所述太阳能电池可不包括母线。
所述膜可被配置成将所述电极总成保持在所述分层结构的表面上(例如，借此维持所述线部分与所述多个传导元件之间的欧姆接触)。
所述分层结构可包括：前表面(例如最前表面)，在使用中光入射在所述前表面上；以及后表面(例如最后表面)，所述后表面与所述前表面相对。
所述多个传导元件可布置在所述分层结构的所述前表面(即光入射表面)上。因此，所述电极总成可布置在所述分层结构的所述前表面上(所述电极总成与所述分层结构之间具有传导元件)，并且所述导线部分可跨所述分层结构的前表面(即跨布置在所述前表面上的所述多个传导元件)延伸。如上文所提及，所述电极总成可被称为前电极总成。
所述多个传导元件可布置在所述分层结构的所述后表面上。因此，所述电极总成可布置在所述分层结构的所述后表面上，并且所述导线部分可跨所述分层结构的所述后表面延伸。所述电极总成可被称为后电极总成。
所述太阳能电池可包括前电极总成和后电极总成两者(并且所述分层结构可在其前表面和后表面两者上均包括传导元件)。
所述多个传导元件中的每个传导元件可以是细长的并且可在基本上横向的方向上延伸。所述多个传导元件可包括指状电极。所述线部分可跨所述多个传导元件/指状电极在纵向方向上延伸。就此来说，所述传导元件/指状电极可基本上垂直于所述线部分。
所述多个传导元件/指状电极可包含印刷传导材料。所述印刷传导材料可使得能够在所述分层结构的表面上形成精细(即宽度窄并且深度小)的指状电极。
所述太阳能电池可包括接收在所述膜的一个或多个部分与所述分层结构之间的密封剂。所述太阳能电池可包括覆盖在所述膜上面(即在所述膜前面)的保护层(例如玻璃层)。所述密封剂可接收在所述膜与所述玻璃层之间。所述密封剂可接收在所述膜的一个或多个部分与所述分层结构之间。
所述分层结构可包括多个层，所述多个层包括光伏元件和至少一个发射器层，所述至少一个发射器层被定位成与所述光伏元件相对。所述至少一个发射器层与所述光伏元件可形成p-n结。所述发射器层可电连接到所述电极总成(前电极总成或后电极总成)。
所述至少一个发射器层可被布置成朝向所述分层结构的前表面或布置在所述分层结构的前表面处，并且所述电极总成可定位在所述发射器层上(例如，在所述发射器层前面)。
后表面场层可定位在所述光伏元件与所述后电极总成之间。
所述光伏元件可包含半导体材料，诸如硅。所述半导体材料或其一部分可经过正性或负性掺杂(即p型半导体或n型半导体)。所述半导体材料可未经过掺杂(即所述半导体材料可以是本征半导体)。分层结构中所使用的硅可以是晶体硅(诸如单晶硅和多晶硅)或非晶硅。
所述分层结构可包括：发射器层，所述发射器层包含p型材料；以及后表面场层，所述后表面场层包含n型材料。所述发射器层和所述后表面场层可布置在包含n型材料的所述光伏元件的相对侧处。所述前电极总成可电连接到所述发射器层并且所述后电极总成可电连接到所述后表面场层。所述布置可界定异质结技术(HJT)型太阳能电池(被称为异质结太阳能电池)。如此，所述发射器层和所述后表面场层可各自包含非晶硅(a-Si:H)，并且所述光伏元件可包含晶体硅(c-Si)。当然，所述分层结构可呈其他形式(例如，太阳能电池可以不是异质结太阳能电池)。
所述分层结构可包括至少一个本征层，即包括本征半导体。所述至少一个本征层可布置在所述分层结构的所述发射器层与所述光伏元件之间以形成前侧钝化层。另一选择为或另外，所述至少一个本征层可布置在所述光伏元件与所述后表面场层之间以形成后侧钝化层。所述至少一个本征层可包含非晶硅。
当所述半导体材料是n型半导体时，所述半导体材料可被配置成含有第V族元素(诸如磷(P)、砷(As)和锑(Sb))的杂质。当所述半导体材料是p型半导体材料时，所述半导体材料可含有第III族元素(诸如硼(B)、镓(Ga)和铟(In))的杂质。另一选择为，所述半导体材料可由除了硅之外的材料形成。
所述分层结构的表面(例如前表面)可有纹理以形成不均匀表面或具有不均匀特性的表面。在此实例中，入射在是分层结构上的光的量由于所述分层结构的有纹理表面而增大，并且因此太阳能电池的效率可得以提高。
所述分层结构还可包括布置在所述分层结构的前表面和/或后表面处的抗反射层或涂层。所述抗反射层或每个抗反射层可具有单层结构或多层结构。所述抗反射层可由氮化硅(SiNx)和/或氧化硅(SiOx)形成。另一选择为，所述抗反射层可由透明传导氧化物(TCO)(诸如氧化铟锡(ITO))形成，所述抗反射层已被纹理化以提供抗反射表面。所述抗反射层可有利于减小入射在太阳能电池上的光的反射率并且增大对预定波长频带的选择性，借此提高太阳能电池的效率。
在第四方面中，提供一种包括多个太阳能电池的太阳能模块，所述多个太阳能电池各自根据第三方面。所述太阳能电池可彼此电耦合。
所述多个太阳能电池可包括第一太阳能电池和第二太阳能电池，所述第一太阳能电池的导线部分电耦合到所述第二太阳能电池的导电线部分。因此，所述多个导线部分可形成太阳能电池模块中的两个或更多个太阳能电池之间的电连接。
所述第一太阳能电池的所述导线部分可以是与所述第二太阳能电池相同的导线部分(即导线部分可跨第一太阳能电池和第二太阳能电池两者延伸)。如此一来，所述多个导线部分可提供所述第一太阳能电池与所述第二太阳能电池之间的直接电连接，这可增大所述第一太阳能电池与所述第二太阳能电池之间的电荷流。以此方式配置导线部分可使得不再需要在邻近的太阳能电池之间提供单独的连接(诸如铜带)，从而减小制作所述太阳能模块所需的制造步骤的数目和复杂性。
所述一个或多个线部分可从所述第一太阳能电池的前电极总成延伸(并形成所述前电极总成的一部分)到所述第二太阳能电池的后电极总成。因此，所述线部分可接收在第一太阳能电池的膜与分层结构的前表面之间以及第二太阳能电池的膜与所述分层结构的后表面之间。可了解，所述第二太阳能电池可以类似的方式耦合到第三太阳能电池(即线部分从所述第二太阳能电池的前电极总成延伸到所述第三太阳能电池的后电极总成)。如此一来，可形成一排或一串耦合太阳能电池。
在第五方面中，提供一种形成用于太阳能电池的电极总成的方法，所述方法包括：将多个导线部分布置在绝缘光学透明膜的表面上，所述绝缘光学透明膜中形成有多个穿孔，执行所述布置使得所述线部分纵向延伸，并排并且通过在横向上介于所述多个线部分中的两个线部分之间的所述穿孔中的至少一者的至少一部分在横向上彼此间隔开。
所述方法可包括形成所述膜。所述方法可包括在所述膜中形成穿孔。所述穿孔可被形成为如上文关于第一方面所述地布置。
因此，举例来说，所述穿孔可被形成为使得所述膜包括没有穿孔(或至少具有比其他区低的开口面积比率)的区(线区)。所述区(即线区)在纵向方向上可以是细长。所述方法可包括形成多排间隔开的纵向穿孔。
可通过孔冲压设备或通过其他切割或冲压手段形成所述穿孔。
所述方法可包括将热量和/或压力施加到线部分和/或膜以将所述线部分附接到所述膜。
将所述线部分布置在所述膜上可包括将所述线部分布置在所述膜的不具有穿孔(或至少具有比其他区低的开口面积比率)的区处。即，所述方法可包括将所述线部分布置在所述膜的线区处(如上文并且关于第一方面所述)。所述方法可包括将线部分布置在多排间隔开的纵向穿孔之间。
在第六方面中，提供一种形成太阳能电池的方法，所述方法包括：
根据第五方面的方法形成电极总成；
提供多个传导元件，所述多个传导元件布置在包括光伏元件的分层结构的表面(例如，外表面)上；以及
将所述电极总成布置在所述多个传导元件上，使得所述电极总成的所述导线部分与所述多个传导元件欧姆接触。
所述方法可包括在所述分层结构的所述表面上形成所述多个传导元件。在所述表面上形成所述多个传导元件可包括将导电材料(例如直接)沉积到所述表面上以形成多个细长指状电极。
可通过包括蒸镀、镀覆、印刷等在内的各种方法(例如直接)沉积导电材料。沉积所述导电材料的所述方法可包括将所述导电材料印刷到所述分层结构的表面上并且接着在熔炉中烧制所述分层结构。所述导电材料可包括金属膏，所述金属膏可通过将金属粉末和玻璃熔块与适合的溶剂混合在一起来获得。
所述方法可包括在将所述膜布置在所述分层结构的所述表面上之后，对所述导线部分进行加热以形成与下伏的多个传导元件的欧姆接触。
在第七方面中，提供一种形成太阳能电池模块的方法，所述方法包括：
根据第六方面的方法形成多个太阳能电池；以及
经由形成在膜中的穿孔将密封剂引入在每个太阳能电池的所述膜与分层结构之间。
技术人员将了解，除非互相排斥，否则关于以上方面中的任一方面所述的特征或参数可适用于任何其他方面。此外，除非互相排斥，否则本文中所述的任何特征或参数可适用于任何方面和/或与本文中所述的任何其他特征或参数组合。
附图说明
现在将仅通过示例参考图来描述实施方案，在附图中：
图1是太阳能电池的电极总成的俯视图；
图2是包括图1的电极总成的太阳能电池的一部分的侧视剖视图；
图3是图2的太阳能电池的变型的一部分的侧视剖视图；
图4是包括图1的太阳能电池的太阳能电池模块的一部分的侧视剖视图；
图5是图解说明图2的太阳能电池的分层结构的示意图；并且
图6是图解说明形成太阳能电池的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图论述本公开的各个方面和实施方案。本领域技术人员将明白其他方面和实施方案。
图1图解说明电极总成100，所述电极总成100包括电绝缘光学透明膜101和多个横向间隔开的导线部分(在此实施方案中，是个别线102)，所述多个横向间隔开的导线部分并排布置在膜101的表面上。膜101中形成有多个矩形形状的穿孔103。如下文将进一步描述，电极总成100被配置成布置在太阳能电池的分层结构(包括光伏元件)上以用于传导由太阳能电池的分层结构(响应于入射在太阳能电池上的光)生成的电。
所述多条线102是平行的并且在纵向方向(在图1中，是竖直方向)上延伸。线102的间距意味着在所述线之间界定有纵向空间。如此，膜101包括线102附接到膜101的区(在本文中被称为线区104)以及没有线附接到膜101的区(被称为无线区105)。这些线区104和无线区105中的每一者在纵向方向上是细长的。
穿孔103被布置成排。每一排纵向延伸并且由多个间隔开的穿孔103形成。所述排在横向方向(与纵向方向垂直)上彼此间隔开。每一排穿孔103定位在膜101的无线区105中。如此一来，每一排穿孔103介于附接到膜101的并排线102中的两者之间(使得线102沿着所述一排穿孔103的相对侧延伸)。换句话说，线102附接到膜，使得所述线在多排穿孔103之间纵向延伸。因此线102附接到膜101的无穿孔区(即线区104)。
通过以此种方式布置穿孔103(和线102)，穿过膜101(到达太阳能电池的分层结构)的光量可得以最大化，同时仍允许膜101便于以间隔开的方式将线102组装到分层结构上。即，膜101在线区104中是无穿孔的，其中需要结构来将线102保持在太阳能电池的分层结构上并且穿过所述区104的任何光无论如何均将会被线102阻挡。另一方面，膜101在无线区105中是有穿孔的，其中需要较少的结构将线102保持在分层结构的表面上并且膜101对光的吸收可能对太阳能电池的性能是有损的。
每一排中的穿孔103的间距意味着膜101的纵向无穿孔线区104由横向桥106连接。因此，无穿孔线区104彼此连接，这确保线102的间距得以维持(例如如果线区104彼此完全分离，则将不是这样)。
图2是在横向方向上截取的剖面，其图解说明与太阳能电池的分层结构107(包括光伏元件)组装在一起以形成太阳能电池108的电极总成100。分层结构107具有前表面109(在正常使用中，光入射在前表面109上，如箭头所示)和与前表面109相对的后表面110。同样地，电极总成100具有前表面111(在正常使用中，光入射在前表面111上)和与前表面111相对的后表面112。电极总成100布置在分层结构107的前表面109上，使得电极总成100的后表面112与分层结构107的前表面109相邻。
尽管图2中未示出，但电极总成100的前表面109包括多个传导元件，当电极总成100布置在分层结构107上时，所述多个传导元件与电极总成100的线102欧姆接触。如此一来，由分层结构107生成的电可从分层结构107流经所述多个传导元件及电极总成100的线102。传导元件可以是印刷到分层结构107的前表面109上的横向延伸的指状电极。
电极总成100可被称为前电极总成100。除了前电极总成100之外，太阳能电池108包括后电极总成113。此后电极总成113与前电极总成100基本上相同(即其包括附接到膜115的间隔开的纵向线114)，但不包括形成在膜115中的穿孔(但在其他实施方案中，后电极总成113可包括所述穿孔)。分层结构107的后表面110也包括多个传导元件以用于与后电极总成113欧姆接触。
图2中显而易见，每条线102、114具有圆形的横向剖面形状，并且每个膜101、115(当布置在分层结构107上时)由于其柔性性质而与线102、114的形状共形。如此，在每个线区104处(参见图1)，膜101、115具有凸形(即大致半圆形)的横向剖面形状。
此凸形形状(至少相对于前电极总成100)的一个结果是入射在电极总成100的前表面111上的光在与分层结构的前表面109垂直(或接近垂直)的方向上被反射离开分层结构107。此分层结构107不吸收该反射光，这意味着这无法促成太阳能电池108的电生成。
图3图解说明太阳能电池108’，所述太阳能电池108’是图2的太阳能电池108的变型，并且尝试减小被反射离开分层结构107并无法再由分层结构107使用以产生电的光的量。鉴于图3的实施方案与图2的实施方案之间类似，已针对对应特征使用相同的参考编号并且不再重复对这些特征的描述。
在这种变型中，前电极总成100’还包括布置在膜101的前表面111上的纵向延伸的反射元件116(示出元件116中的两者)。具体来说，反射元件116被布置成叠加在线102中的一条上面。即，反射元件116布置在膜101的凸形线区104上。
尽管未图解说明，但每个反射元件116包括前向铝涂层和粘合层，所述粘合层将反射元件116附接到膜的对应线区104。
每个反射元件116被配置成增大入射在反射元件上的光的反射角。此从图1和图2的箭头(描绘光线)的比较而变得显而易见。如上文所述，图1的线区104处的膜101的形状使得很多光在与分层结构107的前表面109基本上垂直的方向上被反射离开分层结构107。在图2中，另一方面，光入射在反射元件116上，所述反射元件116被塑形成增大入射光的反射角，使得反射光的方向进一步远离垂线(即与分层结构107的前表面109垂直的方向)。
即使这未必意味着光将被直接反射到分层结构107上，但反射角的增大意味着反射光更可能在太阳能电池与外部环境之间的边界处被再次反射(朝向分层结构107返回)。
每个反射元件116包括第一平面反射表面117、第二平面反射表面118、第三平面反射表面119和第四平面反射表面120。尽管图3仅提供每个反射元件116的一个区段，但应了解，每个平面反射表面117、118、119、120在纵向方向上延伸达反射元件116的长度。
每个反射元件116的第一平面反射表面117及第二平面反射表面118被定向成朝向彼此斜置。如此，每个元件的第一反射表面117和第二反射表面118的相应上边缘相接以界定反射元件116的顶点。每个反射元件116的第三反射表面119和第四反射表面120从反射元件116的相应的第一反射表面117和第二反射表面118向后(即朝向分层结构107的前表面109)靠。第三平面反射表面119和第四平面反射表面120与分层结构107的前表面109之间的内角大于第一平面反射表面117和第二平面反射表面118中的每一者与分层结构107的前表面109之间的内角。
图4示意性地图解说明包括图2的太阳能电池108的太阳能电池模块121。除了太阳能电池108之外，模块121还包括在太阳能电池108的后侧处的反射后板122和在太阳能电池108的前侧处的保护玻璃层123。界定在太阳能电池108、后板122和玻璃层123之间的空间填充有密封剂124，这有助于将太阳能模块121的各种部件固定就位。
如图4中可示范，在太阳能电池108的膜101中提供穿孔103可促进密封剂124在膜101与分层结构107之间流动。在没有穿孔103的情况下，密封剂124将需要经由膜101的边缘流动到膜101与分层结构107之间的空间中。因此，举例来说，为了填充居中设置在膜101与分层结构107之间的空间中的间隙，密封剂124将必须流动很长的距离(从膜101的边缘到位于中心的间隙)。提供穿孔103允许更大程序地进入膜101与分层结构107之间的任何空间。
图5是上文所述的太阳能电池108的分层结构107的剖视图。此视图中示出分层结构107与前电极总成100和后电极总成113隔离。分层结构107包括多层半导体总成，所述多层半导体总成包括夹置在发射器层126与后表面场层127之间的光伏元件125。如此，发射器层126和后表面场层127布置在光伏元件125的相对侧处。
发射器层126被布置朝向分层结构107的前表面109，并且后表面场层127被布置成朝向后表面110。前电极总成100电连接到发射器层126，并且后电极总成113电连接到后表面场层127。所述布置界定异质结技术(HJT)型太阳能电池。在其他实施方案中，分层结构可呈其他形式(例如太阳能电池可不呈HJT型太阳能电池的形式)。举例来说，在一些其他实施方案中，一个或多个层可不存在，一个或多个层可组合在一起，和/或可添加另外的层，前提条件是分层结构107可继续执行其从入射辐射(例如光)生成电的功能。
光伏元件125由晶体硅(c-Si)形成，所述晶体硅负性地掺杂(即n型材料)有第V族元素的杂质，诸如磷(P)、砷(As)和锑(Sb)。发射器层126和后表面场层127各自由非晶硅(a-Si:H)形成。使用PECVD将非晶硅沉积在硅晶圆的前表面和后表面上。
发射器层126包含正性掺杂的半导体材料(即p型材料)，并且后表面场层127包含n型材料。p型材料含有第III族元素的杂质，诸如硼(B)、镓(Ga)和铟(In)。
根据分层结构107的示例性布置，发射器层126界定分层结构107的杂质区(所述杂质区具有与光伏元件125的传导类型相反的传导类型)，并且因此与光伏元件125一起形成p-n结。
多层半导体总成还包括第一本征层128和第二本征层129。两个本征层128、129由本征掺杂的非晶硅形成。第一本征层128布置在发射器层126与光伏元件125之间以形成前侧钝化层。另外，第二本征层129布置在光伏元件125与后表面场层127之间以形成后侧钝化层。
最后，分层结构107的前表面109由透明传导涂层130覆盖，所述透明传导涂层130由氧化铟锡(ITO)形成。ITO层的上表面131是有纹理的以提供抗反射特性。抗反射层有利于减小入射在太阳能电池上的光的反射率并且增大对预定波长频带的选择性，借此提高太阳能电池的效率。
分层结构107的后表面110还被由氧化铟锡(ITO)形成的透明传导涂层132覆盖。透明传导涂层130、132被配置成增大去向布置在分层结构107的相应表面上的指状电极的横向载流子运输。透明传导涂层130、132在包括由展现出不良的载流子迁移率的非晶硅形成的层的异质结型装置中特别有利。
在太阳能电池108的运作期间，光入射在分层结构107上，如图5顶部的箭头所示。通过吸收入射光子产生多个电子-空穴对。接着，通过来自p-n结的内置电势差将电子-空穴对分离成电子和空穴。分离的电子移动到光伏元件125中的n型半导体，并且分离的空穴移动到发射器层126中的p型半导体。因此，电子成为光伏元件125中的主要载流子，并且空穴成为发射器层126中的主要载流子。这些多数载流子中的每一者是通过相应的电极总成100、113从分层结构107提取。
图6图解说明形成太阳能电池(诸如上文所述的太阳能电池)的方法200。所述方法包括提供绝缘光学透明聚合物膜的第一步骤201。接着，在第二步骤202中，对膜进行穿孔。此步骤202包括形成被布置成留下膜的纵向间隔开的无穿孔区的多个穿孔。在第三步骤203中，将多条纵向线嵌入(例如经由热量和/或压力)在膜的无穿孔区中(即以跨所述膜延伸)。这三个步骤201、202、203使得形成太阳能电池的电极总成(即所述三个步骤定义了形成电极总成的子方法209)。
方法200还包括提供分层结构的第四步骤204以及在分层结构的表面上沉积指状电极的后续第五步骤205。从图6应了解到，第四步骤204和第五步骤205独立于第一步骤201、第二步骤202和第三步骤203。即，它们可在第一步骤201、第二步骤202和第三步骤203之前、与第一步骤201、第二步骤202和第三步骤203同时地或在第一步骤201、第二步骤202和第三步骤203之后执行。
接着，在第六步骤206中组装分层结构与电极总成。这涉及将电极总成布置在分层结构上，使得嵌入在电极总成的膜中的线与分层结构的表面上的指状电极欧姆接触。
在第七步骤207中，对线和膜进行加热，这使得膜(例如，膜的密封层或粘合层、或膜本身)部分地熔融以将线固定到分层结构。此加热还使线的外合金涂层(具有降低的熔点的涂层)熔融，以促进线与分层结构之间的欧姆接触。随后，在第八步骤208中，将组装的分层结构和电极总成连接到其他太阳能电池并且密封在密封剂内。
将理解，本发明并不仅限于上述实施方案并且可做出各种修改和提高，而不背离本文中所述的概念。除非互相排斥，否则特征中的任一者可单独地或与任何其他特征组合地采用并且本公开扩展到并包括本文中所述的一个或多个特征的所有组合和子组合。

Claims (21)

1.一种用于太阳能电池的电极总成，所述电极总成包括：
绝缘光学透明膜，所述绝缘光学透明膜包括形成在其中的多个穿孔；以及
多个纵向延伸横向间隔开的导线部分，所述多个纵向延伸横向间隔开的导线部分并排布置在所述膜的表面上；
其中所述穿孔中的一者或多者被形成为使其至少一部分在横向上介于所述多个线部分中的两个线部分之间。
2.根据权利要求1所述的电极总成，其中所述膜包括上面布置有线部分的多个线区和位于所述线区之间的多个无线区，并且其中所述膜的所述线区具有比所述膜的所述无线区低的开口面积比率。
3.根据权利要求1或2所述的电极总成，其中所述膜的穿孔面积大于所述膜的总面积的50％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电极总成，其中所述膜包括上面布置有所述线部分的多个纵向延伸的基本上无穿孔区。
5.根据权利要求4所述的电极总成，其中所述膜包括连接相邻的成对纵向区的多个横向桥。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电极总成，所述电极总成包括一个或多个反射元件，每个反射元件被布置成叠加在所述多个线部分的一个线部分上面。
7.根据权利要求6所述的电极总成，其中每个反射元件被配置成增大入射在所述每个反射元件上的光的反射角。
8.根据权利要求6或7所述的电极总成，其中每个反射元件包括基本上平面的反射表面。
9.根据权利要求8所述的电极总成，其中每个反射元件的所述反射表面相对于所述膜的无线区倾斜地定向。
10.根据权利要求8或9所述的电极总成，其中每个反射元件的所述反射表面是第一反射表面并且每个反射元件还包括第二基本上平面的反射表面，所述第一反射表面与所述第二反射表面被定向成朝向彼此斜置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电极总成，其中所述膜是由单个层形成的一体膜。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电极总成，其中所述膜与布置在所述膜上的所述线部分直接接触。
13.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：
分层结构，所述分层结构包括光伏元件；
多个传导元件，所述多个传导元件布置在所述分层结构的表面上；以及
根据前述权利要求中任一项所述的电极总成，所述电极总成布置在所述多个传导元件上使得所述导线部分与所述多个传导元件欧姆接触。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池，其中所述分层结构包括：前表面，在使用中光入射在所述前表面上；以及后表面，所述后表面与所述前表面相对，所述电极总成布置在所述分层结构的所述前表面上。
15.根据权利要求13或14所述的太阳能电池，其中密封剂接收在所述膜的一个或多个部分与所述分层结构之间。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的太阳能电池，所述太阳能电池是异质结太阳能电池。
17.一种形成用于太阳能电池的电极总成的方法，所述方法包括：将多个导线部分布置在绝缘光学透明膜的表面上，所述绝缘光学透明膜中形成有多个穿孔，执行所述布置使得所述线部分纵向延伸、并排并且通过在横向上介于所述多个线部分中的两个线部分之间的所述穿孔中的至少一者的至少一部分在横向上彼此间隔开。
18.根据权利要求17所述的方法，所述方法包括形成多排间隔开的纵向穿孔。
19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述线部分布置在所述膜的所述表面上包括将每个线部分布置在两排间隔开的纵向穿孔之间。
20.一种形成太阳能电池的方法，所述方法包括：
根据权利要求17至19中任一项所述的方法形成电极总成；
提供多个传导元件，所述多个传导元件布置在包括光伏元件的分层结构上；以及
将所述电极总成布置在所述多个传导元件上，使得所述电极总成的所述导线部分与所述多个传导元件欧姆接触。
21.一种形成太阳能电池模块的方法，所述方法包括：
根据权利要求20所述的方法形成多个太阳能电池；以及
经由形成在每个太阳能电池的膜中的穿孔将密封剂引入在每个太阳能电池的所述膜与分层结构之间。
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