CN207834314U - 太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是关于一种太阳能电池。该太阳能电池包括：衬底基板；电极层组，位于衬底基板的表面，该电极层组包括第一电极和第二电极，第一电极与第二电极之间电绝缘；光电层，位于电极层组背离衬底基板的一侧且与第一电极电连接，该光电层中设有第一过孔，第一过孔的位置与第二电极的位置相对应；窗口层，位于光电层背离衬底基板的一侧且通过第一过孔与第二电极电连接。该技术方案可增大太阳能电池的开口率，以便于提升其发电效率，同时还能改善太阳能电池的表面平坦度，以便于降低薄膜封装的工艺难度并提升薄膜封装的效果。

Description

太阳能电池
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池。
背景技术
近些年来，日渐突出的传统能源问题促进了新能源的迅速发展，尤其是以太阳能为代表的清洁能源受到了高度的重视和广泛的关注。由于太阳能电池组件中的核心材料对于水汽十分敏感，而暴露在大气环境中很容易造成其发电效率的衰减，因此采用有效的封装结构对于保证太阳能电池组件的发电效率以及使用寿命十分重要。
目前常见的封装结构包括外贴式封装结构以及有机薄膜和无机薄膜的交替叠层封装结构，但其封装效果以及封装工艺的难易程度不可避免的会受到太阳能电池的表面平整度的影响，因此保证太阳能电池的表面平坦化对于封装效果十分重要。
实用新型内容
为克服相关技术中存在的问题，本实用新型实施例提供一种太阳能电池。该技术方案如下：
根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种太阳能电池，包括：
衬底基板；
电极层组，位于所述衬底基板的表面，所述电极层组包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间电绝缘；
光电层，位于所述电极层组背离所述衬底基板的一侧且与所述第一电极电连接，所述光电层中设有第一过孔，所述第一过孔的位置与所述第二电极的位置相对应；
窗口层，位于所述光电层背离所述衬底基板的一侧且通过所述第一过孔与所述第二电极电连接。
在一个实施例中，所述第一电极在所述衬底基板上的正投影与所述第二电极在所述衬底基板上的正投影不重叠。
在一个实施例中，所述第一电极与所述第二电极位于同一层，所述第一电极与所述第二电极之间相隔预设间距。
在一个实施例中，所述第一电极位于所述第二电极背离所述衬底基板的一侧，所述电极层组还包括位于所述第一电极与所述第二电极之间的绝缘层；
其中，所述绝缘层中设有第二过孔，所述第一电极中设有第三过孔，所述第一过孔、所述第二过孔、以及所述第三过孔的位置正对。
在一个实施例中，所述第一电极和所述第二电极的材质相同。
在一个实施例中，所述第一电极和所述第二电极均为金属电极。
在一个实施例中，所述窗口层通过构成该窗口层的透明导电薄膜或者焊锡与所述第二电极电连接。
在一个实施例中，所述太阳能电池还包括位于所述窗口层背离所述衬底基板一侧的封装层。
在一个实施例中，所述封装层包括：
平坦层，位于所述窗口层背离所述衬底基板的一侧；
保护层，位于所述平坦层背离所述衬底基板的一侧。
在一个实施例中，所述平坦层包括有机平坦层，所述保护层包括无机保护层。
本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：该技术方案通过将第一电极和第二电极均置于光电层的下方，一方面可以有效的避免电极对光电层的遮挡，以便于增大太阳能电池的开口率，从而提升其发电效率，另一方面还可以在窗口层的表面形成对应于第二电极的凹陷结构，相比于第二电极凸出于窗口层表面的凸起结构而言，凹陷结构更容易被填平，从而有利于实现太阳能电池的表面平坦化，以便于降低薄膜封装的工艺难度并提升薄膜封装的效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的太阳能电池的结构示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的太阳能电池的结构示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的太阳能电池的封装结构示意图一；
图4是根据一示例性实施例示出的太阳能电池的平面结构图一；
图5是根据一示例性实施例示出的太阳能电池的封装结构示意图一；
图6是根据一示例性实施例示出的太阳能电池的平面结构图二。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
考虑到太阳能电池组件的核心材料对于水汽十分敏感，因此需要采用特定的封装结构来防止水汽的入侵，从而保证太阳能电池的发电效率以及使用寿命。目前常见的封装结构包括有机薄膜和无机薄膜的交替叠层封装结构，但其封装效果以及封装工艺的难易程度不可避免的会受到太阳能电池的表面平整度的影响。
图1示例性示出了一相关技术中的太阳能电池的结构示意图。根据图1可知，该太阳能电池10可以包括衬底基板100，依次位于衬底基板100上的第一电极101、光电层102、窗口层103和第二电极104，以及位于第二电极104上的封装层105。其中，第一电极101为面状电极且平铺在衬底基板100的表面，第二电极104为条状电极且分布在窗口层103的表面。
基于该结构，由于第二电极104是贴覆或者丝网印刷等工艺的方式制作在窗口层103的表面，其厚度至少达到几微米甚至数十微米，而薄膜封装层105的厚度相对较小，通常仅有2～3微米甚至更薄，因此第二电极104的厚度相比于封装层105而言就显得过大，这将直接影响薄膜封装的工艺难度以及封装效果。
本实用新型实施例提供的技术方案涉及一种太阳能电池20，如图2所示，该太阳能电池20包括：
衬底基板200，例如柔性基板或者玻璃基板；
电极层组201，位于衬底基板200的表面，该电极层组201中包括第一电极2011和第二电极2012，且第一电极2011与第二电极2012之间电绝缘；
光电层202，位于电极层组201背离衬底基板200的一侧且与第一电极2011电连接，该光电层202中设有第一过孔2020，第一过孔2020的位置与第二电极2012的位置相对应；
窗口层203，位于光电层202背离衬底基板200的一侧且通过第一过孔2020与第二电极2012电连接。
其中，所述光电层202可以包括光电转换半导体薄膜例如晶硅半导体薄膜或者CIGS(CuInGaSe，铜铟镓硒)半导体薄膜等；所述窗口层203可以采用透明导电薄膜例如ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)薄膜或者AZO(Aluminum doped Zinc Oxid，掺铝氧化锌)薄膜等。
本实用新型实施例所提供的技术方案，通过将第一电极2011和第二电极2012均置于光电层202的下方，一方面可以有效的避免电极对光电层202的遮挡，以便于增大太阳能电池20的开口率，从而提升其发电效率，另一方面还可以在窗口层203的表面形成对应于第二电极2012的凹陷结构，相比于第二电极2012凸出于窗口层203表面的凸起结构而言，凹陷结构更容易被填平，从而有利于实现太阳能电池20的表面平坦化，以便于降低薄膜封装的工艺难度并提升薄膜封装的效果。
本示例实施方式中，第一电极2011在衬底基板200上的正投影与第二电极2012在衬底基板200上的正投影相互交错即不重叠。其中，第一电极2011作为太阳能电池20的正极，其例如可以采用具有开口的平面电极结构，第二电极2012作为太阳能电池20的负极，其例如可以采用对应开口位置的条状电极结构。
考虑到第一电极2011和第二电极2012均设置在光电层202背离窗口层203的一侧，且窗口层203需要通过位于光电层202中的第一过孔2020与第二电极2012保持电连接，因此为了保证窗口层203与第二电极2012之间电连接的可靠性，则窗口层203需要通过形成自身的透明导电薄膜甚至通过焊锡的方式与第二电极2012保持电连接。其中，前者是指在形成窗口层203的过程中，透明导电薄膜本身可以通过第一过孔2020直接形成在第二电极2012的表面，以实现二者之间的电连接。但在窗口层203与第二电极2012之间的距离即窗口层203所需穿过的过孔深度较大的情况下，这种过孔连接方式可能会影响二者之间电连接的可靠性，因此后者进一步的采用焊锡的方式来保证二者电连接的可靠性。
在一种实施方式中，如图3所示，第一电极2011与第二电极2012可以位于同一层，例如第一电极2011和第二电极2012可以基于同一导电层并通过同一次光刻工艺形成。其中，第一电极2011与第二电极2012之间相隔预设间距，以便于保证二者之间的电绝缘。示例的，如图4所示，第一电极2011与第二电极2012之间的预设间距可以是在该导电层的预设位置处进行划线处理例如设置凹槽2013而形成，当然也可以是先形成第一电极2011，再形成与第一电极2011相隔预设间距的第二电极2012，本实施例对此不作具体限定。
在此情况下，参考图3所示，所述太阳能电池20可以包括衬底基板200，位于衬底基板200上且由同层设置并相隔预设间距的第一电极2011和第二电极2012构成的电极层组201，位于电极层组201上且与第一电极2011电连接并具有与第二电极2012对应的第一过孔2020的光电层202，位于光电层202上且通过第一过孔2020与第二电极2012电连接的窗口层203，以及位于窗口层203上的封装结构例如平坦层204和保护层205。
其中，参考图4所示，第一电极2011与第二电极2012之间的预设间距可以通过设置凹槽2013的方式实现，而在槽中可以填充绝缘材料或者不填充任何材料，只要能保证第一电极2011与第二电极2012之间的电绝缘，以及第一电极2011与窗口层203之间的电绝缘即可。需要说明的是：由于光电层202在形成过程中会覆盖在第一电极2011的表面，因此只需控制光电层202的刻蚀精度便可保证窗口层203与第一电极2011之间不接触。
基于此，本实施例通过将第一电极2011与第二电极2012置于同一层并设置在光电层202的下方，一方面可以增大太阳能电池20的受光面积，从而提高太阳能电池20的发电效率，另一方面还能减少电极沉积工艺的次数，从而节省原料并简化工艺流程。示例的，若第一电极2011与第二电极2012是基于同一导电层例如金属钼Mo导电层并通过同一次光刻工艺而形成的，即第一电极2011与第二电极2012是通过对该导电层进行开槽处理形成的，那么该电极层组201的厚度相对较薄且段差也相对较小，则位于其上的膜层所形成的凹槽的深度也较小，因此表面更加容易被填平，从而能够提升太阳能电池20的表面平坦度，以便于进行薄膜封装。
基于该实施方式，第一电极2011和第二电极2012的材质可以相同，例如二者是基于同一导电层形成的。其中，第一电极2011和第二电极2012可以均采用金属电极例如金属钼Mo电极，由于钼Mo电极通常采用溅射工艺形成，不仅膜质好，而且电阻低，因此能够显著的降低电极的厚度。
在另一种实施方式中，如图5所示，第一电极2011与第二电极2012可以位于不同层，第一电极2011在上即远离衬底基板200，第二电极2012在下即靠近衬底基板200，且第一电极2011与第二电极2012之间还设有绝缘层2014。其中，如图6所示，绝缘层2014中设有第二过孔2015，第一电极2011中设有第三过孔2016，且第二过孔2015的位置和第三过孔2016的位置与第一过孔2020的位置正对，以便于保证窗口层203与第二电极2012的电连接。
在此情况下，参考图5所示，所述太阳能电池20可以包括衬底基板200，位于衬底基板200上的第二电极2012，位于第二电极2012上且具有第二过孔2015的绝缘层2014，位于绝缘层2014上且具有与第二过孔2015对应的第三过孔2016的第一电极2011，位于第一电极2011上且具有与第二过孔2015对应的第一过孔2020的光电层202，位于光电层202上且通过第一过孔2020、第二过孔2015和第三过孔2016与第二电极2012电连接的窗口层203，以及位于窗口层203上的封装结构例如平坦层204和保护层205。
其中，参考图6所示，第一电极2011、第二电极2012、以及二者之间的绝缘层2014共同构成电极层组201。第一电极2011可以对应设置在第一预设位置，第二电极2012可以对应设置在第二预设位置，且该两个预设位置在衬底基板200上的投影相互交错例如互不交叠。需要说明的是：为了保证窗口层203与第一电极2011的电绝缘，本实施例可在形成光电层202的过程中控制光电层202的刻蚀精度，以使光电层202覆盖在第一电极2011的表面；在此基础上，本实施例还可以控制第三过孔2016的孔径大于第一过孔2020的孔径，此时光电层202包覆在第一电极2011的表面即可，无需延伸至绝缘层2014中。
基于此，本实施例通过将第一电极2011与第二电极2012置于不同层并设置在光电层202的下方，这样便可增大太阳能电池20的受光面积，从而提高太阳能电池20的发电效率。示例的，若第一电极2011与第二电极2012是基于不同导电层形成的，则本实施例可以先经过一次光刻工艺在衬底基板200上形成第二电极2012例如金属银Ag电极，然后在第二电极2012上沉积具有第二过孔2015的绝缘层2014，接着再经过一次光刻工艺在绝缘层2014上形成具有第三过孔2016的第一电极2011例如金属钼Mo电极，从而形成所需的电极层组201。需要说明的是：绝缘层2014中的第二过孔2015以及第一电极2011中的第三过孔2016除了采用掩膜法并通过光刻工艺实现以外，还可以通过激光刻蚀工艺实现，本实施例对此不作限定。这样一来，位于该电极层组201上方的膜层在对应第二电极2012的位置处便可形成凹槽结构，该凹槽结构相比于凸起结构而言表面更容易被填平，从而能够提升太阳能电池20的表面平坦度，以便于进行薄膜封装。
基于该实施方式，第一电极2011和第二电极2012的材质可以相同，即二者是基于同一种导电薄膜形成的。其中，第一电极2011和第二电极2012可以均采用金属电极例如金属钼Mo电极，由于钼Mo电极通常采用溅射工艺形成，不仅膜质好，而且电阻低，因此能够显著的降低电极的厚度。当然，第一电极2011与第二电极2012的材质也可以不同，即二者是基于不同的导电薄膜形成的，例如第一电极2011为金属钼Mo电极，第二电极2012为金属铝Al电极，本实施例对此不做限定。
本示例实施方式中，参考图3和图5所示，所述太阳能电池20还可以包括位于窗口层203背离衬底基板200一侧的封装层，该封装层可用于保护太阳能电池不受水汽的侵蚀。其中，该封装层可以采用有机薄膜与无机薄膜的叠层结构，以便于提升封装层的水汽阻隔能力。
示例的，所述封装层可以包括位于窗口层203背离衬底基板200一侧的平坦层204以及位于平坦层204背离衬底基板200一侧的保护层205。其中，平坦层204可用于填平窗口层203的表面以便于后续膜层的制备，其例如可以采用有机树脂材料以形成厚度较大且具有柔性的有机平坦层，保护层205可用于保护太阳能电池的表面以减少受损开裂，其例如可以采用氮化硅薄膜或者类金刚石薄膜等具有较高硬度且阻水能力较强的无机薄膜。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，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本实用新型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 (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
衬底基板；
电极层组，位于所述衬底基板的表面，所述电极层组包括第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间电绝缘；
光电层，位于所述电极层组背离所述衬底基板的一侧且与所述第一电极电连接，所述光电层中设有第一过孔，所述第一过孔的位置与所述第二电极的位置相对应；
窗口层，位于所述光电层背离所述衬底基板的一侧且通过所述第一过孔与所述第二电极电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极在所述衬底基板上的正投影与所述第二电极在所述衬底基板上的正投影不重叠。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极位于同一层，所述第一电极与所述第二电极之间相隔预设间距。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极位于所述第二电极背离所述衬底基板的一侧，所述电极层组还包括位于所述第一电极与所述第二电极之间的绝缘层；
其中，所述绝缘层中设有第二过孔，所述第一电极中设有第三过孔，所述第一过孔、所述第二过孔、以及所述第三过孔的位置正对。
5.根据权利要求3或4所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的材质相同。
6.根据权利要求3或4所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均为金属电极。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述窗口层通过构成该窗口层的透明导电薄膜或者焊锡与所述第二电极电连接。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括位于所述窗口层背离所述衬底基板一侧的封装层。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述封装层包括：
平坦层，位于所述窗口层背离所述衬底基板的一侧；
保护层，位于所述平坦层背离所述衬底基板的一侧。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征在于，所述平坦层包括有机平坦层，所述保护层包括无机保护层。
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