CN202736954U - 一种点接触式高效薄膜太阳能组件 - Google Patents

一种点接触式高效薄膜太阳能组件 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种点接触式高效薄膜太阳能组件，依次包括基底、前电极层、光吸收层和背电极层，前电极层、光吸收层和背电极层由激光刻划沟槽形成若干子电池区域，相邻的子电池区域间具有共用正极区域，共用正极区域背电极层和光吸收层共同刻划有方波型沟槽，方波型沟槽与前电极层沟槽部分重合，在方波型沟槽与前电极层沟槽包围的光吸收层上具有开孔，背电极层与前电极层通过开孔形成点接触。本实用新型实现了薄膜太阳能电池组件的片内并联结构，而正极死区面积较原有线接触并联组件有所减少。点接触并联组件的实际有效面积与串联组件相当，提高了并联组件的光电转化效率。

Description

一种点接触式高效薄膜太阳能组件
技术领域
本实用新型涉及一种薄膜太阳能组件，特别是涉及一种以点接触方式实现片内并联的薄膜太阳能电池组件。
背景技术
在薄膜太阳能电池组件中，片内互联(串联或者并联)方式普遍采用的是通过激光对前电极层、光吸收层和背电极层的划线实现的。中国专利文献CN201638831U公开了片内并联的低压非晶硅太阳能电池组件，该组件通过激光刻划位置的改变实现了负极端的直接连通，并从两个正极端引出引线后实现电池的并联连接。中国专利文献CN102082198A公开了低电压硅基薄膜太阳能电池的制造方法，该方法通过改变激光刻划位置形成了共用正极的电池结构，进而实现电池的并联，降低工作电压，满足使用要求。在上述现有技术中，正电极与副电极依靠了光吸收层的激光刻划的沟槽，形成的线接触形成电学上的导通。
薄膜太阳能电池组件中正极都不参与发电，单纯起到电流导出作用，组件上正电极的数量越多，组件的有效面积越小，光电转化效率越低。因此，现有技术中，以线接触方式激光刻划的片内并联方式的太阳能电池组件虽然较串联方式组件的工作电压要低很多，工作电流亦是串联方式的数倍，但是对比串联方式的组件，并联方式组件增加了正极的个数。例如四并联组件(两个共用正极)比串联组件多一个正极，其有效面积为单纯串联组件的99％，组件转化效率与组件有效面积成正比，因此如果其他条件一致，四并联组件的光电转化效率比串联组件低1％。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种点接触式高效薄膜太阳能组件，解决片内并联方式的太阳能组件由于正极增多导致的有效面积减少，进而降低光电转化效率的问题。
本实用新型的技术方案是这样的：一种点接触式高效薄膜太阳能组件，依次包括基底、前电极层、光吸收层和背电极层，前电极层、光吸收层和背电极层由激光刻划沟槽形成若干子电池区域，相邻的子电池区域间具有共用正极区域，其特征在于，所述共用正极区域背电极层和光吸收层共同刻划有方波型沟槽，方波型沟槽与前电极层沟槽部分重合，在方波型沟槽与前电极层沟槽包围的光吸收层上具有开孔，背电极层与前电极层通过开孔形成点接触。
为了实现可靠的电连接，保证填充因子没有明显变差同时减小共用正极区域面积以获得尽可能高的光电转化效率，所述共用正极区域两侧方波型沟槽间间距设为5～15mm，光吸收层开孔间间距沿前电极层沟槽长度方向设为1～3mm。
本实用新型所提供的技术方案的优点在于，通过在光吸收层激光打孔，配合背电极层的方波形激光刻划沟槽，使得正极与负极形成点接触，实现片内并联结构，而正极死区面积较原有线接触并联组件有所减少。点接触并联组件的实际有效面积与串联组件相当，提高了并联组件的光电转化效率。
附图说明
图1为片内串联方式的薄膜太阳能组件激光刻划示意图；
图2为片内串联方式的薄膜太阳能组件截面示意图；
图3为片内并联方式的薄膜太阳能组件激光刻划示意图；
图4为片内并联方式的薄膜太阳能组件截面示意图；
图5为本实用新型前电极层刻划沟槽示意图；
图6为本实用新型光吸收层开孔示意图；
图7为本实用新型背电极层和光吸收层刻划方波型沟槽示意图；
图8为图7的A-A向截面图；
图9为图7的B-B向截面图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。
如图1和图2，片内串联方式的薄膜太阳能组件是在前电极层2、光吸收层3和背电极层4进行激光刻划分别形成第一沟槽11，第二沟槽12和第三沟槽13，三个沟槽形成一组，每组沟槽中三条沟槽排列顺序一致，背电极层4材料在沉积过程中填入第二沟槽12，与前电极层2接触导通。如图2所示，通过激光刻划后薄膜组件形成多个子电池，每个子电池间形成串联连接，子电池上第一沟槽至第三沟槽之间的区域对发电没有贡献，成为“死区”，死区的大小直接影响了组件的发电有效面积。
又如图3和图4，片内并联方式的薄膜太阳能组件是在前电极层2、光吸收层3和背电极层4进行激光刻划分别形成第一沟槽11，第二沟槽12和第三沟槽13，三个沟槽形成一组，薄膜组件形成多个子电池区域5，相邻两个子电池区域5间形成共用正极区域6，即形成并联连接。沟槽组中三个沟槽是以共用正极区域6中轴镜像分布的，即图3、图4中两个第三沟槽13间的区域为共用正极区域6，此区域在发电中同样没有贡献，成为“死区”。本实用新型的创新点就在于减少此区域的面积，增加有效面积来提高光电转化效率。
实施例：
请参见图5至图9，其中第一层为玻璃基底1，用于作为镀膜的衬底，该层为太阳光照射整个太阳能组件的第一层；第二层为前电极层2，通常采用透明导电氧化物，兼顾透光和导电双重作用；第三层为光吸收层3，起到光电转化的作用(可以是Si薄膜，也可以是CdTe或者CIGS薄膜；第四层为背电极层4，可以是金属或者是其他导电材料，起到导电和部分光反射的作用。如图5对前电极层2进行激光刻划出沟槽8，形成相互绝缘的单元，沟槽8间距可以是5～15mm。如图6在光吸收层3上开孔9，如图7背电极层和光吸收层共同刻划有方波型沟槽7，方波型沟槽7与前电极层沟槽8部分重合。图8展示了背电极层4在沉积过程中，背电极导电材料可以填入开孔9中，与前电极层2接触形成导电通道。光吸收层上开孔9间间距沿前电极层沟槽8方向设为1～3mm，背电极层4共用正极区域6两侧方波型沟槽7间间距设为5～15mm。图9展示了方波型沟槽7与前电极层沟槽8部分重合的截面。
下表对比了串联组件(一个正极)和四并联组件(两个共用正极)的有效面积差异。由于增加一个正极，四并联组件的有效面积为单纯串联组件的99％，组件转化效率与组件有效面积成正比，因此如果其他条件一致，四并联组件的光电转化效率比串联组件低1％，而点接触并联方式由于减少了死区面积，使得其有效面积与串联方式相当，故其他条件一致时光电转化效率也与串联方式相当。

Claims (2)

1.一种点接触式高效薄膜太阳能组件，依次包括基底(1)、前电极层(2)、光吸收层(3)和背电极层(4)，前电极层(2)、光吸收层(3)和背电极层(4)由激光刻划沟槽形成若干子电池区域(5)，相邻的子电池区域(5)间具有共用正极区域(6)，其特征在于，所述共用正极区域(6)背电极层(4)和光吸收层(3)共同刻划有方波型沟槽(7)，方波型沟槽(7)与前电极层沟槽(8)部分重合，在方波型沟槽(7)与前电极层沟槽(8)包围的光吸收层(3)上具有开孔(9)，背电极层(4)与前电极层(2)通过开孔(9)形成点接触。
2.根据权利要求1所述的点接触式高效薄膜太阳能组件，其特征在于，所述共用正极区域(6)两侧方波型沟槽(7)间间距设为5～15mm，光吸收层开孔(9)间间距沿前电极层沟槽(8)长度方向设为1～3mm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103151422A (zh) * 2013-02-25 2013-06-12 东旭集团有限公司 一种提高薄膜太阳能电池发电功率的激光划刻方法
CN111370502A (zh) * 2018-12-25 2020-07-03 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 太阳能电池模组及其制备方法和刻划设备

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