CN207977320U - 太阳能电池及光伏建筑一体化光伏组件 - Google Patents

太阳能电池及光伏建筑一体化光伏组件 Download PDF

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林长江
郁操
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Abstract

本实用新型是关于太阳能电池及光伏建筑一体化光伏组件。该太阳能电池，包括：核心层，所述核心层包括：单晶硅片层、钝化层和发射极层；至少一个透明导电薄膜层，形成于所述核心层的表面，包括：第一透明导电薄膜子层，采用掺硼的导电氧化物材料；栅线层，形成于所述透明导电薄膜层的表面。采用掺硼的导电氧化物材料的第一透明导电薄膜子层，由于掺硼的导电氧化物材料不易于与栅线层形成欧姆接触，所以，通过这样的结构，可降低太阳能电池内部电阻，提高太阳能电池的发电量。

Description

太阳能电池及光伏建筑一体化光伏组件
技术领域
本实用新型涉及光学及电子技术领域，尤其涉及太阳能电池及光伏建筑一体化光伏组件。
背景技术
太阳能是一种可再生资源。将太阳能转化为电能既能节约能源，缓解供电紧张问题，又能减少环境污染。太阳能电池是由能产生光伏效应的材料制从而利用光伏效应将光能转换成电能。目前由多片太阳能电池单元组合而成的光伏组件被大量投入使用，例如，光伏组件被应用于构建发电系统，或用于作为建筑物的幕墙或安装于建筑物的屋顶上等。
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太阳能电池及光伏建筑一体化光伏组件。所述技术方案如下：
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：
核心层，所述核心层包括：单晶硅片层、钝化层和发射极层；
至少一个透明导电薄膜层，形成于所述核心层的表面，包括：
第一透明导电薄膜子层，采用掺硼的导电氧化物材料；
栅线层，形成于所述透明导电薄膜层的表面。
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：本实施例采用透明导电薄膜层，包括：采用掺硼的导电氧化物材料的第一透明导电薄膜子层，由于掺硼的导电氧化物材料不易于与栅线层形成欧姆接触，所以，通过这样的结构，可降低太阳能电池内部电阻，提高太阳能电池的发电量。
在一个实施例中，所述透明导电薄膜层还包括：
第二透明导电薄膜子层，采用含铟锡的导电氧化物材料；
所述第一透明导电薄膜子层，形成于所述核心层的表面；所述第二透明导电薄膜子层，形成于所述第一透明导电薄膜子层的表面。
在一个实施例中，所述透明导电薄膜层有两个，分别形成于所述核心层的正背表面。
在一个实施例中，所述第一透明导电薄膜子层的厚度范围为：0.1μm-1μm。
在一个实施例中，所述第二透明导电薄膜子层的厚度范围为：8nm-80nm。
在一个实施例中，所述掺硼的导电氧化物材料，包括：掺硼氧化锌。
在一个实施例中，所述含铟锡的导电氧化物材料，包括：氧化铟锡。
根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种光伏建筑一体化光伏组件，包括：
电池层，所述电池层包括至少一个如上述任一项实施例所述的太阳能电池；
两个胶膜层，分别形成于所述电池层的正背表面；
两个保护层，采用透明刚性材料，分别形成于所述胶膜层的表面；
至少一个接线盒，与所述电池层电连接。
在一个实施例中，所述接线盒包括笔形接线盒。
在一个实施例中，透明刚性材料包括：钢化平板非压花玻璃或透明亚克历板。
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一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二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三示出的太阳能电池的结构示意图。
图4是根据一示例性实施例四示出的太阳能电池的结构示意图。
图5是根据一示例性实施例示出的光伏建筑一体化光伏组件的截面结构示意图。
图6是根据一示例性实施例示出的光伏建筑一体化光伏组件的正面结构示意图。
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。
相关技术中，太阳能电池的基本结构包括核心层、含铟锡的导电氧化物材料层(例如：采用氧化铟锡ITO)和栅线层(例如：采用银浆)。常规都采用溅射法制备ITO，易对电池PN结造成热损伤，降低了太阳能电池的发电量。
为解决上述问题，本实施例对含铟锡的导电氧化物材料层进行改进，提出采用掺硼的导电氧化物材料的透明导电薄膜层，可降低对太阳能电池热损伤，提高太阳能电池的发电量。
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，如图1所示，本实施例中的太阳能电池包括：核心层11、至少一个透明导电薄膜层12和栅线层13。
核心层11，核心层11包括：单晶硅片层、钝化层和发射极层；
至少一个透明导电薄膜层12，形成于核心层11的表面，包括：
第一透明导电薄膜子层121，采用掺硼的导电氧化物材料；
栅线层13，形成于透明导电薄膜层12的表面。
示例的，上述的掺硼的导电氧化物材料，包括：掺硼氧化锌(BZO)。
本实施例采用透明导电薄膜层，包括：采用掺硼的导电氧化物材料的第一透明导电薄膜子层，由于掺硼的导电氧化物材料不易与栅线层形成欧姆接触，所以，通过这样的结构，可降低太阳能电池内部电阻，提高太阳能电池的发电量。
进一步的，由于掺硼的导电氧化物材料一般是采用沉积法制备的，相对于采用溅射法制备的ITO对核心层损伤小，有效的保护了核心层，提升了发电效率。
进一步的，特定厚度的掺硼的导电氧化物材料可以作为减散射层和减干涉层，可有效改善太阳能电池色差，改善太阳能电池外观色彩。
在一个实施例中，如图2所示，透明导电薄膜层12还包括：
第二透明导电薄膜子层122，采用含铟锡的导电氧化物材料；
第一透明导电薄膜子层121，形成于核心层11的表面；第二透明导电薄膜子层122，形成于第一透明导电薄膜子层121的表面。
示例的，含铟锡的导电氧化物材料，包括：氧化铟锡(ITO)。
本实施例中通过设置采用含铟锡的导电氧化物材料的第二透明导电薄膜子层和采用掺硼的导电氧化物材料的第一透明导电薄膜子层的叠层作为减散射层和减干涉层，可有效改善电池色差，改善电池外观颜色。
其中，单晶硅片层为太阳能电池的中心，可以采用n型单晶硅片。例如，n型CZ-Si(100)单晶硅片的厚度为180um左右，电阻率2-7Ω·cm，尺寸为156.75mm*156.75mm左右。
钝化层可以有一层或两层，当钝化层112有两层时，如图3所示，钝化层112覆盖单晶硅片层111的正背表面。钝化层112可采用本征非晶硅基薄膜钝化层，可以采用非晶硅膜(a-Si:H(i)或i-Si:H)或者非晶硅氧合金薄膜(a-SiOx:H)等材料，厚度为5-10nm左右。
发射极层可以有一层或两层。当发射极层113/114有两层时，如图3所示，一个发射极层113(或称掺杂层)可采用n型掺杂非晶硅基薄膜，可以是非晶硅膜(a-Si:H(n)或n-Si:H)或者微晶硅氧合金薄膜(c-SiOx:H)等材料，厚度为6-10nm左右。一个发射极层114可采用p型掺杂非晶硅基薄膜，可以是非晶硅膜(a-Si:H(p)或p-Si:H)或者微晶硅氧合金薄膜(c-SiOx:H(p))等，厚度为10-15nm左右。
栅线层13可以有多根栅线，也可包括主栅线和细栅线。细栅线的宽度为30-50um，细栅线的根数在80-120根，主栅线根数为4-12根。栅线13可采用银或铜等导电材料。
在一个实施例中，如图4所示，透明导电薄膜层12有两个，分别形成于核心层11的正背表面。
示例的，本实施例的电池可以包括：ɑ-Si:H/c-Si异质结电池。
通过设置两个透明导电薄膜层，使得太阳能电池的正面和背面均可以发电，有效提升了发电效率。
在一个实施例中，第一透明导电薄膜子层121的厚度范围为：0.1μm-1μm。
本实施例将第一透明导电薄膜子层的厚度控制在一定范围，降低了第一透明导电薄膜子层的厚度，既提高了发电效率，又降低了生产成本。
在一个实施例中，第二透明导电薄膜子层122的厚度范围为：8nm-80nm。
本实施例将第二透明导电薄膜子层的厚度控制在一定范围，降低了第二透明导电薄膜子层的厚度，既提高了发电效率，又降低了生产成本。
根据上述实施例的内容，当上述太阳能电池为ɑ-Si:H/c-Si异质结电池时，可以在N型硅片(单晶硅片层)的一面沉积第一非晶硅本征层(钝化层)，在另一面沉积第二非晶硅本征层(钝化层)，第一非晶硅本征层上沉积非晶硅n层(掺杂层)，第二非晶硅本征层上沉积非晶硅p层(发射极层)，在所述非晶硅n层及非晶硅p层上，都采用BZO(第一透明导电薄膜子层)与ITO(第二透明导电薄膜子层)叠层作为减散射层和减干涉层，并收集电流，在叠层上设置栅线层。
国内光伏应用已逐步从大型地面电站向分布式发电模式过渡。城市化后能源短缺，建筑积聚，土地少，不利于发展大型地面光伏电站，但却十分适合发展光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaic，简称为：BIPV)。与其它同类高档建筑材料相比，建材型的光伏产品在尺寸、色彩、强度、电力安全、建筑美学等方面也能够符合建筑应用的特殊要求。另外，BIPV产品的透光度、色彩、结构均可按照建筑要求进行定制化生产，非常符合当今的市场需求。
目前，相关技术中BIPV光伏组件的结构从上至下依次包括：前板压延玻璃、第一层PVB胶膜、单/多晶电池串、第二层PVB胶膜、背板玻璃和接线盒。
但单/多晶电池色差严重，难以满足建筑方面对美观的需求，为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种BIPV光伏组件。
图5是根据一示例性实施例示出的光伏建筑一体化光伏组件的截面结构示意图，如图5所示，本实施例中的光伏建筑一体化光伏组件包括：电池层21、两个胶膜层22、两个保护层23和至少一个接线盒(图5中未示出)；
电池层21，电池层21包括至少一个如上述任一项实施例所述的太阳能电池；
两个胶膜层22，分别形成于电池层21的正背表面；
两个保护层23，采用透明刚性材料，分别形成于胶膜层22的表面；
至少一个接线盒，与电池层21电连接。
由于上述任一项实施例所述的太阳能电池中采用特定厚度掺硼的导电氧化物材料，作为减散射层和减干涉层，可有效改善电池色差，从而解决了BIPV光伏组件的色差问题，提升了BIPV光伏组件的美感，满足建筑方面对美观的需求。
而且当采用的太阳能电池为上述实施例中涉及的正面和背面均可以发电的太阳能电池时，可以提高BIPV光伏组件陷光性能，解决BIPV光伏组件发电效率低问题。
至少一个如上述任一项实施例所述的太阳能电池通过导电材料如焊带或导电胶或铜带串联，和/或，并联成多个电池阵列，各个电池阵列用汇流条进行串接，并与接线盒连接。
示例的，本实用新型实施例中的胶膜层所采用的胶膜可以为透明胶膜也可以为有一定颜色的胶膜，本实用新型不对胶膜的颜色加以限制，例如：可以采用PVB胶膜，当采用PVB胶膜时，胶膜层22的厚度范围为0.76mm-1.52mm。
由于相关技术中接线盒是位于太阳能电池的表面，从而接线盒会对太阳能电池的表面进行遮挡，降低了太阳能电池与太阳光的接触面积，从而降低了发电效率，为了阻止接线盒对太阳能电池的表面的遮挡，在一个实施例中接线盒24可以采用笔形接线盒，此时，BIPV光伏组件的结构如图6所示，
图6是根据一示例性实施例示出的光伏建筑一体化光伏组件的正面结构示意图，参考图6，笔形接线盒位于电池层21的侧边，从而不会对电池层21中的太阳能电池的表面进行遮挡，使得太阳能电池的整个表面都可以接触太阳光，从而提升了太阳能电池的发电效率。
在一个实施例中，透明刚性材料包括：钢化平板非压花玻璃或透明亚克历板。
目前，相关技术中的BIPV光伏组件采用有雾度的玻璃，而有雾度的玻璃，可视性和透光性都较差，从而难以满足建筑方面对采光的需求；而且，有雾度的玻璃表面是凹凸不平的，其与胶膜层的胶膜粘贴接触面积较小(属于点接触)，也即有雾度的玻璃表面与胶膜层粘接强度差，从而使得BIPV光伏组件的阻水性及机械强度等性能都较差。
采用钢化平板非压花玻璃或透明亚克历板，可以提高BIPV光伏组件的透光性和可视性，更符合建筑要求。而且，采用钢化平板非压花玻璃或透明亚克历板表面是光滑的，其与胶膜层的胶膜粘贴接触面积较大(属于面接触)，也即钢化平板非压花玻璃表面或透明亚克历板表面与胶膜层粘接强度强，从而提高BIPV光伏组件的阻水率和机械强度。
示例的，当透明刚性材料采用钢化平板非压花玻璃或透明亚克历板时，保护层的厚度范围为1mm-6mm。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的实用新型后，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本实用新型未实用新型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)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：
核心层，所述核心层包括：单晶硅片层、钝化层和发射极层；
至少一个透明导电薄膜层，形成于所述核心层的表面，包括：
第一透明导电薄膜子层，采用掺硼氧化锌；
栅线层，形成于所述透明导电薄膜层的表面。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述透明导电薄膜层还包括：
第二透明导电薄膜子层，采用氧化铟锡；
所述第一透明导电薄膜子层，形成于所述核心层的表面；所述第二透明导电薄膜子层，形成于所述第一透明导电薄膜子层的表面。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述透明导电薄膜层有两个，分别形成于所述核心层的正背表面。
4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一透明导电薄膜子层的厚度范围为：0.1μm-1μm。
5.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二透明导电薄膜子层的厚度范围为：8nm-80nm。
6.一种光伏建筑一体化光伏组件，其特征在于，包括：
电池层，所述电池层包括至少一个如权利要求1-5任一项所述的太阳能电池；
两个胶膜层，分别形成于所述电池层的正背表面；
两个保护层，采用透明刚性材料，分别形成于所述胶膜层的表面；
至少一个接线盒，与所述电池层电连接。
7.根据权利要求6所述的光伏建筑一体化光伏组件，其特征在于，所述接线盒包括笔形接线盒。
8.根据权利要求6所述的光伏建筑一体化光伏组件，其特征在于，透明刚性材料包括：钢化平板非压花玻璃或透明亚克历板。
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