CN205985016U - 藏栅光伏电池组件及光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种藏栅光伏电池组件及光伏系统，该藏栅光伏电池组件包括晶硅基底、设置于晶硅基底上表面的具有导电性的扩散层和设置于晶硅基底下表面具有导电性的背电极层，其中所述扩散层的表面以下埋设有多个栅线，该光伏系统包括光学移相板和所述的藏栅光伏电池组件，所述光学移相板设于所述藏栅光伏电池组件的斜上方。本实用新型藏栅光伏电池组件及光伏系统可以把栅线隐设于光伏电池的表面以下，使光伏电池表面没有栅线遮挡阳光，增加了光伏电池的受光面积，提高了光伏电池的光电转换效率。

Description

藏栅光伏电池组件及光伏系统

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，具体涉及一种藏栅光伏电池组件及光伏系统。

背景技术

能源问题已是全球性问题，我们现在使用的化学能源和核能源不是清洁能源，同时现有可开采能源也已不能维持人类的可持续发展，充分利用太阳能成为一种必然趋势。人类开发了许多技术利用太阳能，而技术成熟且已用于发电的主要是硅基光伏太阳能组件（下称光伏组件），太阳能源清洁环保，但是该光伏组件的光电转换效率太低，成本太高，这就多方面妨碍了它的发展。

为了增加该光伏组件的发电量，半个世纪以来人们进行了不懈的努力，进行了无数次偿试，但始终没有实质性进展，转换率总在17%-22%以下。而该光伏组件的价格却很高，现在光伏电的价格在每瓦0.9人民币以上。提高光伏组成件转换效率和降低光伏组件的价格，是本实用新型人所要解决的问题。

如图1所示，现有技术中的硅基光伏电池由上向下包括具有导电性的扩散层1’、晶硅基底2’和背电极层3’，其中扩散层1’的上表面设置有栅线层，栅线层包括平行、均匀、间隔设置的多个栅线4’，当硅基光伏电池工作时，太阳光从栅线层直接入射，并经过多个栅线4’和扩散层1’到达晶硅基底2’和背电极层3’，扩散层1’与晶硅基底2’接触形成P-N结区，P-N结区在太阳光的激发下产生多个电子-空穴对，电子空穴对在静电势能作用下分离并分别向背电极层3’和栅线层移动，当通过导线将栅线层与背电极层3’连通时，可以对用电设备进行供电。

由于现有技术中的栅线层设置于扩散层1’的上表面，因此当阳光照射硅基光伏电池的上表面时，一部分阳光会被栅线层遮挡，导致从扩散层1’上表面照射进入的光子减少，导致P-N结区激发出的电子-空穴对减少，使得光电转化效率不高，而如果减少栅线4’的设置，又会使寿命只有10纳秒的光生电子对得不到有效吸收而降低了硅基光伏电池的光电转化效率。限制了硅基光伏电池的广泛应用。而现有的硅基光伏电池一定要有栅线收集电子才能把阳光转化来的电输送出来，而栅线4’设置于扩散层1’的上表面遮挡了阳光，造成阳光照度的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种藏栅光伏电池组件及光伏系统，其可以把栅线隐设于光伏电池的表面以下，使光伏电池表面没有栅线遮挡阳光，增加了光伏电池的受光面积，提高了光伏电池的光电转换效率。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种藏栅光伏电池组件，包括晶硅基底、设置于晶硅基底上表面的具有导电性的扩散层和设置于晶硅基底下表面具有导电性的背电极层，其中所述扩散层的表面以下埋设有多个栅线。

优选地，所述扩散层的上表面开设有多个延伸于晶硅基底内部的且倾斜于晶硅基底上表面的第一藏栅槽，所述晶硅基底上表面和各第一藏栅槽内均设置有所述的扩散层，各所述栅线分别隐设于各第一藏栅槽的槽底。

优选地，还包括埋设于扩散层表面以下的至少一个主栅线。

优选地，所述扩散层的上表面开设有至少一个延伸于晶硅基底内部的且倾斜于晶硅基底上表面的第二藏栅槽，所述第二藏栅槽内设置有扩散层，各所述主栅线分别隐设于各第二藏栅槽的槽底。

优选地，所述第一藏栅槽、第二藏栅槽的开口端尖角部位均经过倒角钝化处理。

优选地，所述晶硅基底的上、下表面均制绒钝化。

优选地，所述背电极层的下表面设有反光层。

一种光伏系统，其包括光学移相板和所述的藏栅光伏电池组件，所述光学移相板设于所述藏栅光伏电池组件的斜上方。

采用上述方案后，本实用新型藏栅光伏电池组件及光伏系统具有以下有益效果：

1、通过把栅线或栅线与主栅线隐设于扩散层的表面以下，这样在藏栅光伏电池组件的表面没有栅线或栅线与主栅线遮挡阳光，增加了电池组件的受光面积，提高了该电池组件的光电转换效率；

2、通过切去第一藏栅槽开口端的尖角部位或第一藏栅槽与第二藏栅槽开口端的尖角部位，使这些开口端均进行倒角钝化处理，这样没有了尖角可以产生较多的光生载流子，提高了光电转换效率；

3、对于红光区域的阳光来说，该藏栅光伏电池组件是透明的，通过在晶硅基底的上、下表面进行制绒钝化设计，保证尽可能多的光线射入晶硅基底内，而通过在背电极层的下表面设置反光层，可以使透过晶硅基底逃逸的阳光反射回来，以避免阳光的浪费；

4、本实用新型光伏系统通过将光学移相板与藏栅光伏电池组件结合，这样设置增加了藏栅光伏电池组件的光照面积，因而也就增加了光电转换效率，同时通过光学移相板把另一倍阳光加到藏栅光伏电池组件上，使光伏系统的发电量得到很大增加，而且其成本降低，光伏材料的利用率和光电转换效率得到提高。

附图说明

图1为现有硅基光伏电池的结构示意图；

图2为本实用新型藏栅光伏电池组件的实施例一结构示意图；

图3为本实用新型藏栅光伏电池组件的实施例二结构示意图；

图4为本实用新型藏栅光伏电池组件的实施例三结构示意图；

图5为本实用新型藏栅光伏电池组件的实施例四结构示意图；

图6为本实用新型光伏系统的实施例一结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。

如图2所示本实用新型藏栅光伏电池组件的实施例一结构示意图，包括晶硅基底1、设置于晶硅基底1上表面由导电性材料制成的扩散层2和设置于晶硅基底1下表面由导电性材料制成的背电极层3，扩散层2的上表面开设有多个延伸于晶硅基底1内部的且倾斜于晶硅基底1上表面的第一藏栅槽4，第一藏栅槽4可以为直线形或圆弧形或L形或圆形，本实施例第一藏栅槽4为直线形。多个第一藏栅槽4呈平行、均匀、间隔设置。晶硅基底1的上表面和各第一藏栅槽4内均设置有扩散层2，栅线5由导电材料制成，并且导电材料的熔点高于硅的熔点。各栅线5分别安装于各第一藏栅槽4的槽底。本实施例的第一藏栅槽4的槽底与各对应的栅线5的形状相匹配。

该实施例中第一藏栅槽4也可以直接开设于扩散层2内，不延伸至晶硅基底1，同样第一藏栅槽4设置为与晶硅基底1上表面倾斜设置的槽，也为本实用新型保护的范围。

使用时，将多个栅线5分别安装于各倾斜设置的第一藏栅槽4的槽底，当阳光照射在该光伏电池组件的上表面时，由于扩散层2的上表面没有栅线5遮挡阳光，就增加了光伏电池组件的受光面积，提高了光伏电池组件的光电转换效率。

如图3所示本实用新型藏栅光伏电池组件的实施例二结构示意图，包括晶硅基底1、设置于晶硅基底1上表面由导电性材料制成的扩散层2和设置于晶硅基底1下表面由导电性材料制成的背电极层3，晶硅基底1的上表面和下表面均通过制绒钝化处理，形成双绒面。扩散层2的上表面开设有多个延伸于晶硅基底1内部的且倾斜于晶硅基底1上表面的第一藏栅槽4，第一藏栅槽4可以为直线形或圆弧形或L形或圆形，本实施例第一藏栅槽4为直线形。多个第一藏栅槽4呈平行、均匀、间隔设置。各第一藏栅槽4的开口端的尖角部位均做了倒角钝化处理，即削去尖角部位。各第一藏栅槽4内分别埋设有细的栅线5。晶硅基底1的上表面和各第一藏栅槽4内均设置有扩散层2，栅线5由导电材料制成，并且导电材料的熔点高于硅的熔点。各栅线5分别安装于各第一藏栅槽4的槽底。本实施例的第一藏栅槽4的槽底与各对应的栅线5的形状相匹配。

使用时，将多个栅线5分别安装于各倾斜设置的第一藏栅槽4的槽底，当阳光照射在该光伏电池组件的上表面时，由于扩散层2的上表面没有栅线5遮挡阳光，就增加了光伏电池组件的受光面积，提高了光伏电池组件的光电转换效率。而通过将第一藏栅槽4的开口端的尖角部位进行倒角钝化处理，即切去第一藏栅槽4的尖端。这样尖端变成了较厚的形状。可以产生较多的光生载流子，进一步提高了光电转换效率，而通过将晶硅基底1的上、下表面进行制绒钝化处理，保证尽可能多的光线射入晶硅基底1内，提高光电转换效率。

如图4所示本实用新型藏栅光伏电池组件的实施例三结构示意图，包括晶硅基底1、设置于晶硅基底1上表面由导电性材料制成的扩散层2和设置于晶硅基底1下表面由导电性材料制成的背电极层3，晶硅基底1的上表面和下表面均通过制绒钝化处理，形成双绒面。扩散层2的上表面开设有多个延伸于晶硅基底1内部的且倾斜于晶硅基底1上表面的第一藏栅槽4，第一藏栅槽4可以为直线形或圆弧形或L形或圆形，本实施例第一藏栅槽4为直线形。多个第一藏栅槽4呈平行、均匀、间隔设置。各第一藏栅槽4的开口端的尖角部位均做了倒角钝化处理，即削去尖角部位。各第一藏栅槽4内分别埋设有细的栅线5。晶硅基底1的上表面和各第一藏栅槽4内均设置有扩散层2，栅线5由导电材料制成，并且导电材料的熔点高于硅的熔点。各栅线5分别安装于各第一藏栅槽4的槽底。本实施例的第一藏栅槽4的槽底与各对应的栅线5的形状相匹配。本实施例背电极层3的下表面设有反光层6。

使用时，将多个栅线5分别安装于各倾斜设置的第一藏栅槽4的槽底，当阳光照射在该光伏电池组件的上表面时，由于扩散层2的上表面没有栅线5遮挡阳光，就增加了光伏电池组件的受光面积，提高了光伏电池组件的光电转换效率；而通过将第一藏栅槽4的开口端的尖角部位进行倒角钝化处理，即切去第一藏栅槽4的尖端。这样尖端变成了较厚的形状。可以产生较多的光生载流子，进一步提高了光电转换效率；而通过将晶硅基底1的上、下表面进行制绒钝化处理，保证尽可能多的光线射入晶硅基底1内，提高光电转换效率；通过在背电极层3的下表面设置反光层6，可以使透过晶硅基底1逃逸的阳光反射回来，以避免阳光的浪费。

本实施例的藏栅光伏电池组件的加工方法，包括如下步骤：

（1）在晶硅基底1的上、下表面分别制绒使两面钝化，形成双绒面晶硅基底；

（2）将步骤（1）制得的双绒面晶硅基底1的上表面加工出多个第一藏栅槽4，使第一藏栅槽4相对于晶硅基底1的上表面成倾斜角度设置，并且多个第一藏栅槽4之间相互平行、间隔、均匀设置，将各第一藏栅槽4的开口端尖角部位均经过倒角钝化处理，即削掉尖角部；

（3）用导电性材料在晶硅基底1及第一藏栅槽4的内壁进行扩散涂层工艺，使步骤（2）得到的双绒面晶硅基底1的各第一藏栅槽4内全面得到扩散层，形成全面连续的光伏电池PN结，用导电性材料在晶硅基底的下表面进行涂层工艺，制成背电极层3，从而制成藏栅光伏电池组件，导电性材料也可以制浆刷制后烧结在第一藏栅槽4内。

如图5所示本实用新型藏栅光伏电池组件的实施例四结构示意图，包括晶硅基底1、设置于晶硅基底1上表面由导电性材料制成的扩散层2和设置于晶硅基底1下表面由导电性材料制成的背电极层3，晶硅基底1的上表面和下表面均通过制绒钝化处理，形成双绒面。扩散层2的上表面开设有多个延伸于晶硅基底1内部的且倾斜于晶硅基底1上表面的第一藏栅槽4，第一藏栅槽4可以为直线形或圆弧形或L形或圆形，本实施例第一藏栅槽4为直线形。多个第一藏栅槽4呈平行、均匀、间隔设置。各第一藏栅槽4的开口端的尖角部位均做了倒角钝化处理，即削去尖角部位。各第一藏栅槽4内分别埋设有细的栅线5。晶硅基底1的上表面和各第一藏栅槽4内均设置有扩散层2，栅线5由导电材料制成，并且导电材料的熔点高于硅的熔点。各栅线5分别安装于各第一藏栅槽4的槽底。本实施例的第一藏栅槽4的槽底与各对应的栅线5的形状相匹配。该光伏电池组件还包括埋设于扩散层2表面以下的至少一个主栅线8。扩散层2的上表面开设有至少一个延伸于晶硅基底1内部的且倾斜于晶硅基底1上表面的第二藏栅槽7，各第二藏栅槽7的开口端的尖角部位均做了倒角钝化处理，即削去尖角部位。本实施例第二藏栅槽7设置为两个。两个第二藏栅槽7与各第一藏栅槽4呈垂直交叉设置。第二藏栅槽7内设置有扩散层，两个主栅线8分别隐设于两个第二藏栅槽7的槽底。主栅线8也是由导电材料制成，并且导电材料的熔点高于硅的熔点。本实施例的第二藏栅槽7的槽底与对应的主栅线8的形状相匹配。此实施例中多个栅线5与两个主栅线8一体制成。本实施例背电极层3的下表面设有反光层6。

使用时，将多个栅线5和两个主栅线8一体安装于多个倾斜设置的第一藏栅槽4的槽底和两个倾斜设置的第二藏栅槽7的槽底，当阳光照射在该光伏电池组件的上表面时，由于扩散层2的上表面没有栅线5和主栅线8遮挡阳光，就增加了光伏电池组件的受光面积，提高了光伏电池组件的光电转换效率；而通过将第一藏栅槽4的开口端的尖角部位和第二藏栅槽7的开口端尖角部位进行倒角钝化处理，即切去第一藏栅槽4的尖端和第二藏栅槽7的尖端。这样尖端均变成了较厚的形状。可以产生较多的光生载流子，进一步提高了光电转换效率；而通过将晶硅基底1的上、下表面进行制绒钝化处理，保证尽可能多的光线射入晶硅基底1内，提高光电转换效率；通过在背电极层3的下表面设置反光层6，可以使透过晶硅基底1逃逸的阳光反射回来，以避免阳光的浪费，提高其光电转换效率。

本实施例的藏栅光伏电池组件的加工方法，包括如下步骤：

（1）在晶硅基底1的上、下表面分别制绒使两面钝化，形成双绒面晶硅基底；

（2）将步骤（1）制得的双绒面晶硅基底1的上表面加工出多个第一藏栅槽4和两个第二藏栅槽7，使第一藏栅槽4、第二藏栅槽7相对于晶硅基底1的上表面均成倾斜角度设置，且使多个第一藏栅槽4之间相互平行、间隔、均匀设置，两个第二藏栅槽7平行间隔设置，两个第二藏栅槽7垂直于多个第一藏栅槽4，多个第一藏栅槽4与两个第二藏栅槽7相互连通，将各第一藏栅槽4、各第二藏栅槽7的开口端尖角部位均经过倒角钝化处理，即削掉尖角；

（3）用导电性材料在晶硅基底1及第一藏栅槽4、第二藏栅槽7的内壁进行扩散涂层工艺，使步骤（2）得到的双绒面晶硅基底1的各第一藏栅槽4、第二藏栅槽内全面得到扩散层，形成全面连续的光伏电池PN结，用导电性材料在晶硅基底的下表面进行涂层工艺，制成背电极层3，从而制成藏栅光伏电池组件。

如图6所示本实用新型光伏系统的实施例结构示意图，包括光学移相板9和上述图2-图5任一实施例所述的藏栅光伏电池组件，本实施例选择采用图4所述的藏栅光伏电池组件，包括晶硅基底1、设置于晶硅基底1上表面由导电性材料制成的扩散层2和设置于晶硅基底1下表面由导电性材料制成的背电极层3，晶硅基底1的上表面和下表面均通过制绒钝化处理，形成双绒面。扩散层2的上表面开设有多个延伸于晶硅基底1内部的且倾斜于晶硅基底1上表面的第一藏栅槽4，第一藏栅槽4可以为直线形或圆弧形或L形或圆形，本实施例第一藏栅槽4为直线形。多个第一藏栅槽4呈平行、均匀、间隔设置。各第一藏栅槽4的开口端的尖角部位均做了倒角钝化处理，即削去尖角部位。各第一藏栅槽4内分别埋设有细的栅线5。晶硅基底1的上表面和各第一藏栅槽4内均设置有扩散层2，栅线5由导电材料制成，并且导电材料的熔点高于硅的熔点。各栅线5分别安装于各第一藏栅槽4的槽底。本实施例的第一藏栅槽4的槽底与各对应的栅线5的形状相匹配。本实施例背电极层3的下表面设有反光层6。光学移相板9设置于扩散层2的斜上方。

使用时，由于该光伏系统设有光学移相板9，通过光学移相板9可以将阳光转移至藏栅光伏电池组件上，使藏栅光伏电池组件利用率提高一倍以上。全面降低光伏系统发电成本。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种藏栅光伏电池组件，包括晶硅基底、设置于晶硅基底上表面的具有导电性的扩散层和设置于晶硅基底下表面具有导电性的背电极层，其特征在于，所述扩散层的表面以下埋设有多个栅线。

2.根据权利要求1所述的藏栅光伏电池组件，其特征在于，所述扩散层的上表面开设有多个延伸于晶硅基底内部的且倾斜于晶硅基底上表面的第一藏栅槽，所述晶硅基底上表面和各第一藏栅槽内均设置有所述的扩散层，各所述栅线分别隐设于各第一藏栅槽的槽底。

3.根据权利要求2所述的藏栅光伏电池组件，其特征在于，还包括埋设于扩散层表面以下的至少一个主栅线。

4.根据权利要求3所述的藏栅光伏电池组件，其特征在于，所述扩散层的上表面开设有至少一个延伸于晶硅基底内部的且倾斜于晶硅基底上表面的第二藏栅槽，所述第二藏栅槽内设置有扩散层，各所述主栅线分别隐设于各第二藏栅槽的槽底。

5.根据权利要求4所述的藏栅光伏电池组件，其特征在于，所述第一藏栅槽、第二藏栅槽的开口端尖角部位均经过倒角钝化处理。

6.根据权利要求5所述的藏栅光伏电池组件，其特征在于，所述晶硅基底的上、下表面均制绒钝化。

7.根据权利要求6所述的藏栅光伏电池组件，其特征在于，所述背电极层的下表面设有反光层。

8.一种光伏系统，其特征在于，包括光学移相板和权利要求1-7之一所述的藏栅光伏电池组件，所述光学移相板设于所述藏栅光伏电池组件的斜上方。