TWI578552B - 太陽能電池、太陽能電池組及其製備方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種太陽能電池、太陽能電池組及其製備方法。
太陽能電池為利用半導體材料的光生伏特原理製成的。根據半導體光電轉換材料種類不同，太陽能電池可以分為矽基太陽能電池(請參見太陽能電池及多晶矽的生產，材料與冶金學報，張明傑等，vol6，p33-38(2007))、砷化鎵太陽能電池、有機薄膜太陽能電池等。
目前，太陽能電池以矽基太陽能電池為主。請參閱圖1，先前技術中的矽基太陽能電池10包括：一背電極12、一P型矽層14、一N型矽層16和一上電極18。所述P型矽層14採用多晶矽或單晶矽製成，具有第一表面142及與該第一表面142相對設置的第二表面144，該第二表面144為一平面結構。所述背電極12設置於所述P型矽層14的第一表面142，且與該P型矽層14的第一表面142歐姆接觸。所述N型矽層16形成於所述P型矽層14的第二表面144，作為光電轉換的材料。該N型矽層16的表面為一平整的平面結構。所述上電極18設置於所述N型矽層16的表面。所述太陽能電池10中P型矽層14和N型矽層16形成P-N結區。當該太陽能電池10在工作時，光從上電極18一側直接入射至所述上電極18，並經過所述
上電極18和所述N型矽層16到達所述P-N結區，所述P-N結區在光子激發下產生複數電子-電洞對(載流子)，所述電子-電洞對在靜電勢能作用下分離並分別向所述背電極12和上電極18移動。如果在所述太陽能電池10的背電極12與上電極18兩端接上負載，就會有電流通過外電路中的負載。
然，上述結構中所述光子需要通過所述上電極18和所述N型矽層16之後才到達所述P-N結區，使得一部份入射光線被所述上電極18和N型矽層16吸收，使所述P-N結區對光的吸收率較低，進而減少了P-N結區激發出的載流子的量，降低了太陽能電池10的光電轉換效率。
因此，提供一種具有較高光電轉換效率的太陽能電池、太陽能電池組及其製備方法實為必要。
一種太陽能電池，其包括：依次並排且接觸設置的一第一電極層、一P型矽層、一N型矽層及一第二電極層，該P型矽層與該N型矽層接觸並形成一P-N結區，其中，上述各層沿一直線連續設置成一排構成一整體結構，所述整體結構具有一第一表面平行於該直線及一與該第一表面相對的第二表面，且該第一表面為該太陽能電池直接接受光線入射的受光端面，所述太陽能電池還包括一反射元件，所述反射元件設置於第二表面一側。
一種太陽能電池組，其包括：複數串聯設置的太陽能電池，每個太陽能電池包括依次並排且接觸設置的一第一電極層、一P型矽層、一N型矽層及一第二電極層，該P型矽層與該N型矽層接觸並形成一P-N結區，其中，上述每個太陽能電池中的各層沿一直線
連續設置成一排構成一整體結構，所述整體結構具有一第一表面平行於該直線及一與該第一表面相對的第二表面，且該第一表面為該太陽能電池直接接受光線入射的受光端面，所述太陽能電池還包括一反射元件，所述反射元件設置於第二表面一側。
一種太陽能電池組的製備方法，其包括以下步驟：提供複數電池預製體，每個電池預製體包括：依次層疊且接觸設置的一第一電極層基材、一P型矽層基材、一N型矽層基材及一第二電極層基材；將上述複數電池預製體沿一個方向層疊設置，使每個電池預製體中的第一電極層基材與相鄰的電池預製體中的第二電極層基材相接觸；沿層疊的方向切割所述複數電池預製體，形成複數電池單元，該每個電池單元具有一第一剖面平行於該層疊方向及與所述第一剖面相對的第二剖面；在每個電池單元的所述第一剖面設置一反射元件。
相較於先前技術，所述太陽能電池工作時，光可直接入射至所述受光端面，由於該受光端面沒有被電極覆蓋，使得光子不必先經過電極、N型矽層後才到達P-N結區，從而減少了電極和N型矽層對光的吸收，提高了P-N結區的光吸收率，相應地，使得P-N結區可激發出更多的電子-電洞對，提高了整個太陽能電池的光電轉換效率。另外，在第二表面設置一反射元件，所述反射元件能夠有效地將到達第二表面的光線反射，從而使經反射後的光子可以直接被所述P-N結區吸收，進一步提高了整個太陽能電池的光電轉換效率。
20，30，40‧‧‧太陽能電池
21，31，41‧‧‧反射元件
201，301‧‧‧反射層
22，32，42‧‧‧第一電極層
23，33，43‧‧‧第二表面
24，34，44‧‧‧P型矽層
242，342，443‧‧‧第一側面
244，344，444‧‧‧第二側面
35‧‧‧透明絕緣層
26，36，46‧‧‧N型矽層
262，362，462‧‧‧第三側面
264，364，464‧‧‧第四側面
27，37，47‧‧‧第一表面
28，38，48‧‧‧第二電極層
29，39，49‧‧‧減反射層
210‧‧‧電池預製體
220‧‧‧第一電極層基材
230‧‧‧第一剖面
240‧‧‧P型矽層基材
241‧‧‧第五側面
243‧‧‧第六側面
260‧‧‧N型矽層基材
261‧‧‧第七側面
263‧‧‧第八側面
270‧‧‧第二剖面
280‧‧‧第二電極層基材
100‧‧‧電池單元
200，300，400‧‧‧太陽能電池組
圖1為先前技術中的太陽能電池的結構示意圖。
圖2為本發明第一實施例提供的太陽能電池的剖視圖。
圖3為本發明第一實施例提供的太陽能電池的組合示意圖。
圖4為本發明第一實施例提供的太陽能電池組的剖視圖。
圖5為本發明第二實施例提供的太陽能電池的剖視圖。
圖6為本發明第二實施例提供的太陽能電池組的剖視圖。
圖7為本發明第三實施例提供的太陽能電池的剖視圖。
圖8為本發明第三實施例提供的太陽能電池組的剖視圖。
圖9為本發明第二實施例提供的太陽能電池組的製備方法流程圖。
圖10為本發明第二實施例提供的太陽能電池組的製備過程流程圖。
以下將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，並且在以下各個實施例中相同的元件用相同的標號標示。
請參閱圖2及圖3，本發明第一實施例提供一種太陽能電池20，包括：依次並排且接觸設置的一第一電極層22、一P型矽層24、一N型矽層26及一第二電極層28。上述各層沿一直線連續設置成一排構成一整體結構，所述整體結構具有一第一表面27平行於該直線及一與該第一表面27相對的第二表面23，且該第一表面27為該太陽能電池直接接受光線入射的受光端面。具體地，該P型矽層24具有相對的一第一側面242和一第二側面244，該N型矽層26具有相對的一第三側面262和一第四側面264。該第一電極層22設置在
該P型矽層24的第一側面242，並與該P型矽層24電接觸，該第二電極層28設置在該N型矽層26的第四側面264，並與該N型矽層26電接觸。該P型矽層24的第二側面244與該N型矽層26的第三側面262接觸並形成一P-N結區。所述太陽能電池20還包括一反射元件21。該反射元件21與所述第二表面23接觸設置且與所述第一電極層22和第二電極層28電絕緣。
所述P型矽層24具有一與該第一側面242及第二側面244相連的第三表面(圖未標)，所述N型矽層26具有一與該第三側面262及第四側面264相連的第四表面(圖未標)，所述第三表面和第四表面共同構成所述受光端面。由於所述P-N結區形成於所述P型矽層24和N型矽層26的接觸面附近，因此，所述P-N結區通過所述受光端面同時暴露出P型矽層24和N型矽層26。由於所述受光端面沒有被電極層及矽層覆蓋，因此光可直接入射至所述受光端面，使得光子到達所述P-N結區。
所述P型矽層24為一層狀結構，該P型矽層24的材料可為單晶矽、多晶矽或其他的P型半導體材料。所述P型矽層24沿第一側面242到第二側面244方向的厚度為200微米~300微米。所述第三表面與第一側面242及第二側面244之間的夾角可大於0度且小於180度，優選為，該夾角為90度。本實施例中，所述第三表面與第一側面242及第二側面244垂直，所述P型矽層24為一厚度為200微米的P型單晶矽片。
所述N型矽層26形成於所述P型矽層24的第二側面244，該N型矽層26為一層狀結構。該N型矽層26可以通過向一矽片注入過量的如磷或者砷等N型摻雜材料製備而成。所述N型矽層26沿第三側面
262到第四側面264方向上的厚度為10奈米~1微米。所述第四表面與第三側面262及第四側面264之間的夾角可大於0度且小於180度，優選為，該夾角為90度。本實施例中，所述第四表面與第三側面262和第四側面264垂直，所述N型矽層26的厚度為50奈米。
所述相互接觸的P型矽層24的第二側面244和N型矽層26的第三側面262附近形成所述P-N結區。在該P-N結區中，N型矽層26中的多餘電子趨向P型矽層24，並形成一個由N型矽層26指向P型矽層24的內電場。當所述P-N結區在光的激發下產生複數電子-電洞對時，所述複數電子-電洞對在內電場作用下分離，N型矽層26中的電子向所述第二電極層28移動，P型矽層中的電洞向所述第一電極層22移動，然後分別被所述第一電極層22和第二電極層28收集，形成電流，從而實現所述太陽能電池20中光能到電能的轉換。
由於入射光不需要穿過所述第一電極層22到達P-N結區，所述第一電極層22可為一連續的面狀結構覆蓋所述P型矽層24的第一側面242的整個表面，當然，第一電極層22也可為一網格狀或柵格狀結構覆蓋所述第一側面242的部份表面。所述第一電極層22的材料為具有導電性的材料，該材料具體可為金屬、導電聚合物、銦錫氧化物及奈米碳管結構。優選為該第一電極層22由一連續的具有面狀結構的金屬材料層構成，該金屬材料層覆蓋整個所述第一側面242。該金屬材料可為鋁、銅、或銀等。該第一電極層22的厚度不限，優選為50奈米~300奈米。本實施例中，所述第一電極層22為一厚度約為200奈米的鋁箔。
由於入射光不需要穿過所述第二電極層28到達P-N結區，所述第二電極層28可為一連續的面狀結構覆蓋所述N型矽層26的第四側
面264的整個表面，也可為一網格狀或柵格狀結構覆蓋所述第四側面264的部份表面。該第二電極層28的材料為具有導電性的材料，該材料具體可選自金屬、導電聚合物、銦錫氧化物或奈米碳管。優選為該第二電極層28由一連續的具有面狀結構的金屬材料層構成，該金屬材料層覆蓋整個所述第四側面264。所述金屬材料可為鋁、銅、或銀等。該第二電極層28的厚度不限，優選為50奈米~300奈米。本實施例中，所述第二電極層28為一厚度約為200奈米的鋁箔。
所述第一電極層22及第二電極層28可均不透光，從而可以避免光線穿過第一電極層22及第二電極層28，造成光電轉換效率降低。
所述反射元件21包括一反射層201。如圖2及圖3所示，所述反射層201與所述第二表面23相互接觸設置且與所述第一電極層22及第二電極層28電絕緣。所述反射層201由一連續的具有面狀結構的金屬材料層構成。該金屬材料可為鋁、金、銅及銀中的一種或上述任意組合的合金。所述反射層201的厚度為10奈米~100微米，優選為50奈米。本實施例中，所述反射層201為一厚度為50奈米的鋁箔。
所述反射層201可通過真空蒸鍍或磁控濺射等方法形成於所述第二表面23，且要確保所述第一電極層22和第二電極層28均未被反射層201覆蓋。可以通過掩模或蝕刻的方法，以使第一電極層22和第二電極層28為裸露在所述反射層201外。
當該太陽能電池20工作時，不同於傳統的使光照射所述覆蓋有網狀金屬電極或透明電極的第四側面264，而為將第三表面和第四表面作為受光端面，接受光的入射。由於該受光端面沒有被第二
電極層28覆蓋，即P-N結區直接暴露出P型矽層24和N型矽層26，使得光子可以直接被所述P-N結區吸收，並不必先經過第二電極層28、N型矽層26後才到達P-N結區，從而減少了第二電極層28和N型矽層26對光的吸收，提高了P-N結區對光的吸收率，相應地，使得P-N結區可激發出更多的電子-電洞對。並且，由於所述第二電極層28沒有設置在所述受光端面上，因此無需考慮第二電極層28阻擋光的影響因素，使得該第二電極層28可設置成任何形狀，甚至可為一面狀結構覆蓋至所述N型矽層26的整個第四側面，從而增大了整個第二電極層28的面積，並減小了P-N結區產生的載流子擴散至所述第二電極層28的長度，減少了載流子的內部損耗，從而提高了整個太陽能電池20的光電轉換效率。此外，所述反射元件21能夠有效地將到達第二表面23的光線反射，從而使經反射後的光子可以直接被所述P-N結區吸收，進一步提高了P-N結區對光的吸收率，相應地，使得P-N結區可激發出更多的電子-電洞對，從而進一步提高了整個太陽能電池20的光電轉換效率。
此外，所述受光端面與所述第四側面264之間的夾角可大於0度且小於180度，優選為該夾角為90度。
進一步地，為減少光的反射，使更多的光能被所述P-N結區吸收，在所述受光端面可進一步設置一減反射層29，該減反射層29可使光線入射並減少光的反射，且對光的吸收較少，該減反射層29的材料為氮化矽(Si3N4)或二氧化矽(SiO2)等。該減反射層29的厚度可小於150奈米，本實施例中，該減反射層為900埃(Å)的氮化矽層。
上述整個太陽能電池20的厚度為從第一表面27到第二表面23之間
的距離。當所述受光端面與該第四側面264垂直時，該太陽能電池20的厚度也為所述P型矽層24、N型矽層26、第一電極層22及第二電極層28垂直於所述受光端面方向的寬度。該太陽能電池20的厚度不限，可根據從所述受光端面入射的光在所述P型矽層24及N型矽層26中的透過率而設定。優選為，該厚度為使光透過率為零時的厚度，從而可使整個太陽能電池20有效利用所吸收的光。本實施例中，該太陽能電池20的厚度為50微米~300微米。
此外，由於無需考慮第一電極層22和第二電極層28對光線的阻擋因素，因此，對該第一電極層22和第二電極層28的形狀、結構要求降低，從而使得製備方法簡單。
請參閱圖4，本發明第一實施例提供的太陽能電池20可以複數串聯設置組成一太陽能電池組200。優選地，所述複數太陽能電池20並排且接觸設置。具體地，該每個太陽能電池20的第二電極層28與相鄰的太陽能電池20的第一電極層22可通過導電黏結劑黏結或相互鍵合，且二者的材料可以相同或不同，當二者的材料相同時，該每個太陽能電池20的第二電極層28與相鄰的太陽能電池20的第一電極層22可被鍵合成一體。該複數太陽能電池20可通過一壓合機壓合在一起。
所述太陽能電池組200包括的太陽能電池20的數量不限，可根據實際需要的輸出電壓而設定，本實施例中，所述太陽能電池組200包括100個太陽能電池20。所述太陽能電池組200的工作電壓為單個太陽能電池20的工作電壓的整數倍。
此外，為減少電極對整個太陽能電池組200的受光面積的佔用，所述相鄰的兩個太陽能電池20之間的第一電極層22和第二電極層
28的總厚度優選為100奈米~400奈米。本實施例中，該第一電極層22和第二電極層28沿第一側面242到第二側面244的方向上的總厚度為300奈米。
請參閱圖5，本發明第二實施例提供一種太陽能電池30，包括：依次並排且接觸設置的一第一電極層32、一P型矽層34、一N型矽層36及一第二電極層38。上述各層沿一直線連續設置成一排構成一整體結構，所述整體結構具有一第一表面37平行於該直線及一與該第一表面37相對的第二表面33，且該第一表面37為該太陽能電池直接接受光線入射的受光端面。具體地，該P型矽層34具有相對的一第一側面342和一第二側面344，該N型矽層36具有相對的一第三側面362和一第四側面364。該第一電極層32設置在該P型矽層34的第一側面342，並與該P型矽層34電接觸，該第二電極層38設置在該N型矽層36的第四側面364，並與該N型矽層36電接觸。該P型矽層34的第二側面344與該N型矽層36的第三側面362接觸並形成一P-N結區。所述太陽能電池30還包括一反射元件31。本實施例提供的太陽能電池30與第一實施例提供的太陽能電池20基本相同，不同之處在於，所述反射元件31與所述第二表面33間隔設置。
所述反射元件31包括一反射層301，所述反射層301與所述第二表面33間隔設置。所述反射元件31還包括一透明絕緣層35。所述透明絕緣層35將所述第二表面33整個覆蓋，所述反射層301將所述透明絕緣層35整個覆蓋，從而所述反射層301與第二表面33相互絕緣。所述透明絕緣層35包括複數奈米顆粒。所述透明絕緣層35的材料為具有一定化學穩定性的材料，為類金剛石、矽、碳化矽
、二氧化矽、氮化硼、氧化鋁及氮化矽等中之一或數種。所述透明絕緣層35的厚度為10奈米~100微米。為了減少所述透明絕緣層35對光的吸收，所述透明絕緣層35的厚度優選地為10奈米~50奈米。所述透明絕緣層35可通過物理氣相沈積法(PVD)或化學氣相沈積法(CVD)直接生長或塗覆於所述第二表面33。然後通過真空蒸鍍或磁控濺射等方法於所述透明絕緣層35上形成所述反射層301。
可以理解，所述反射層301與所述第二表面33之間也可不設置絕緣層，即，所述反射層301與所述第二表面33間隔一定距離設置且相互絕緣。該距離不限，優選為1毫米~5厘米。所述反射元件31還包括一基底(圖未示)。所述反射層301設置於所述基底的表面。所述基底形狀不限，優選地，所述基底為一板狀體，所述基體的形狀與所述第二表面33的形狀一致。所述基底的材料為玻璃、陶瓷、二氧化矽等絕緣材料。本實施例中，所述基底優選為一陶瓷板。所述反射層301可通過真空蒸鍍或磁控濺射等方法形成於所述基底的表面。
請參閱圖6，本發明第二實施例提供的太陽能電池30可以複數串聯設置組成一太陽能電池組300。優選地，所述複數太陽能電池30並排且接觸設置。本實施例提供的太陽能電池組300與第一實施例提供的太陽能電池組200基本相同，不同之處在於，所述太陽能電池30的反射元件31與所述第二表面33間隔設置。
所述反射元件31包括一反射層301，所述反射層301與所述第二表面33間隔設置。所述複數太陽能電池30共有所述反射元件31。進一步的，該反射元件31還包括一透明絕緣層35。所述透明絕緣層
35將所述第二表面33整個覆蓋，所述反射層301將所述透明絕緣層35整個覆蓋，從而所述反射層301與第二表面33相互絕緣。
可以理解，所述反射層301與所述第二表面33之間也可不設置絕緣層，即，所述反射元件31還可與所述第二表面33間隔一定距離設置且相互絕緣。該距離不限，優選為1毫米~5厘米。所述反射元件31還包括一基底(圖未示)，所述反射層301設置於所述基底的表面。
所述太陽能電池組300包括的太陽能電池30的數量不限，可根據實際需要的輸出電壓而設定，本實施例中，所述太陽能電池組300包括100個太陽能電池30。所述太陽能電池組300的工作電壓為一個太陽能電池30的工作電壓的整數倍。
此外，為減少電極對整個太陽能電池組300的受光面積的佔用，所述相鄰的兩個太陽能電池30之間的第一電極層32和第二電極層38的總厚度優選為100奈米~400奈米。本實施例中，該第一電極層32和第二電極層38沿第一側面342到第二側面344的方向上的總厚度為300奈米。
請參閱圖7，本發明第三實施例提供一種太陽能電池40，包括：依次並排且接觸設置的一第一電極層42、一P型矽層44、一N型矽層46及一第二電極層48。上述各層沿一直線連續設置成一排構成一整體結構，所述整體結構具有一第一表面47平行於該直線及一與該第一表面47相對的第二表面43，且該第一表面47為該太陽能電池直接接受光線入射的受光端面。具體地，該P型矽層44具有相對的一第一側面442和一第二側面444，該N型矽層46具有相對的一第三側面462和一第四側面464。該第一電極層42設置在該P
型矽層44的第一側面442，並與該P型矽層44電接觸，該第二電極層48設置在該N型矽層46的第四側面464，並與該N型矽層46電接觸。該P型矽層44的第二側面444與該N型矽層46的第三側面462接觸並形成一P-N結區。所述太陽能電池20還包括一反射元件41。本實施例提供的太陽能電池40與第一實施例提供的太陽能電池20基本相同，不同之處在於，所述反射元件41為複數設置於所述第二表面43的微結構。
所述微結構設置於所述第二表面43。所述微結構為凹槽或凸起。所述微結構的形狀為V形、圓柱形、半圓球形、金字塔形及削去尖端部份的金字塔形中之一種或數種。該微結構在所述第二表面43均勻分佈。進一步地，所述反射元件41還包括一反射材料，該反射材料設置於所述微結構表面。所述反射材料為鋁、金、銅及銀中的一種或上述任意組合的合金。所述反射材料可通過真空蒸鍍或磁控濺射等方法形成於所述微結構表面。
所述反射元件41可實現光束的全反射，以將入射至所述第二表面43的光束反射，使更多的光能被所述P-N結區吸收。通過對第二表面43進行微結構處理，在所述第二表面43形成所述微結構。所述微結構的形成方法不限。
請參閱圖8，本發明第三實施例提供的太陽能電池40可以複數串聯設置組成一太陽能電池組400。優選地，所述複數太陽能電池40並排且接觸設置。本實施例提供的太陽能電池組400與第一實施例提供的太陽能電池組200基本相同，不同之處在於，所述太陽能電池40的所述反射元件41為複數設置於所述第二表面43的微結構。
所述微結構設置於所述第二表面43。所述微結構為凹槽或凸起。所述微結構的形狀為V形、圓柱形、半圓球形、金字塔形及削去尖端部份的金字塔形中之一種或數種。該微結構在所述第二表面43均勻分佈。進一步地，所述反射元件41還包括一反射材料，該反射材料設置於所述微結構表面。所述反射材料為鋁、金、銅及銀中的一種或上述任意組合的合金。
所述太陽能電池組400所包括的太陽能電池40的數量不限，可根據實際需要的輸出電壓而設定，本實施例中，所述太陽能電池組400包括100個太陽能電池40。所述太陽能電池組400的工作電壓為一個太陽能電池40的工作電壓的整數倍。
請參閱圖9及圖10，本發明進一步提供一種所述太陽能電池組200的製備方法，包括以下步驟：S1，提供複數電池預製體210，該每個電池預製體210包括：依次層疊且接觸設置的一第一電極層基材220、一P型矽層基材240、一N型矽層基材260及一第二電極層基材280；S2，將上述複數電池預製體210沿一個方向層疊設置，使每個電池預製體210中的第一電極層基材220與相鄰的電池預製體210中的第二電極層基材280相接觸；S3，沿層疊方向切割所述複數電池預製體210，形成複數電池單元100，該每個電池單元100具有一第一剖面230平行於該層疊方向及與所述第一剖面230相對的第二剖面270；S4，在每個電池單元100的所述第一剖面230設置一反射元件。
在所述S1步驟中，該P型矽層基材240具有相對的第五側面241和
第六側面243，該N型矽層基材260具有相對的第七側面261和第八側面263，該第一電極層基材220設置於該P型矽層基材的第五側面241，該第二電極層基材280設置於該N型矽層基材260的第八側面263，該P型矽層基材240的第六側面243與該N型矽層基材260的第七側面261接觸並形成一P-N結區。所述P型矽層基材240為一P型矽片，該P型矽片的材料可為單晶矽、多晶矽或其他的P型半導體材料。本實施例中，所述P型矽層基材240為一P型單晶矽片。所述P型單晶矽片的厚度可為200微米~300微米。所述P型矽層基材240的面積、形狀不限，可以根據實際需要選擇。所述N型矽層基材260可通過向一矽片基材注入過量的如磷或者砷等N型摻雜材料製備而成。所述N型矽層基材260的厚度為10奈米~1微米。
所述第一電極層基材220和第二電極層基材280的材料可相同或不同，優選為該第一電極層基材220和第二電極層基材280由具有連續平面結構的金屬材料層成，該金屬材料可為鋁、銅、或銀等。該第一電極層基材220和第二電極層基材280可通過導電黏結劑黏結在該P型矽層基材240和N型矽層基材260的表面，也可通過真空蒸鍍、或磁控濺射等方法形成於所述P型矽層基材240和N型矽層基材260的表面。
在上述步驟S2中，所述相互層疊的電池預製體210可通過導電黏結劑黏結。另外，當相鄰的電池預製體210的第一電極層基材220和第二電極層基材280的材料相同時，可壓合上述複數相互層疊的電池預製體210，從而使相鄰的電池預製體210的電極層相互鍵合，所述壓合機壓合上述複數相互層疊的電池預製體210的力不限，僅需使相鄰的第一電極層基材220和第二電極層基材280相互
鍵合在一起即可。
在上述步驟S3中，切割所述複數相互層疊的電池預製體210的方式和切割方向不限，所述切割方向具體為可穿過該第五側面241、第六側面243、第七側面261及第八側面263，從而形成複數電池單元100，該每個電池單元100具有一第一剖面230平行於該層疊方向。該切割方向優選為沿垂直於第一電極層基材220和第二電極層基材280所在平面的方向。通過該切割方式，可在每個電池單元100上形成一由上述複數相互層疊的P型矽層基材240及N型矽層基材260共同構成的直接暴露於所述P型矽層基材240及N型矽層基材260外的第二剖面270。所述第二剖面270與第一剖面230相對設置。
在上述步驟S4中，在每個電池單元100的所述第一剖面230一側設置一反射元件。所述設置反射元件的方法為製備一反射層與所述第一剖面230接觸設置且與所述第一電極層基材220和第二電極層基材280電絕緣。所述反射層通過真空蒸鍍或磁控濺射等方法形成於所述第一剖面230，並且確保該反射層未覆蓋所述第一電極層基材220和第二電極層基材280。可以通過掩模或蝕刻的方法，以使第一電極層基材220和第二電極層基材280為裸露在所述反射層外。
進一步的，所述設置反射元件的方法還可為先製備一透明絕緣層將所述第一剖面230整個覆蓋，再製備一反射層將所述透明絕緣層整個覆蓋。所述透明絕緣層可通過物理氣相沈積法(PVD)或化學氣相沈積法(CVD)直接生長或塗覆於所述第一剖面230。然後通過真空蒸鍍或磁控濺射等方法於所述透明絕緣層上形成所述反射
層。
進一步的，所述設置反射元件的方法還可為在所述第一剖面230形成複數微結構。通過對所述第一剖面230進行微結構處理，以得到所述微結構。所述微結構的形成方法不限。可以理解，在所述微結構的表面還可設置一反射材料，所述反射材料可通過真空蒸鍍或磁控濺射等方法形成於所述微結構表面。
所述反射元件能夠有效地將到達所述第一剖面230的光線反射，從而使經反射後的光子可以直接被所述P-N結區吸收，進一步提高了P-N結區對光的吸收率，相應地，使得P-N結區可激發出更多的電子-電洞對，進一步提高了整個太陽能電池組的光電轉換效率。
進一步地，在上述步驟S4之後，在每個電池單元100的第二剖面270上採用真空蒸鍍或磁控濺射等方法形成一減反射層，該減反射層可使光線入射並減少光的反射，且對光的吸收較少，該減反射層的材料為氮化矽(Si3N4)或二氧化矽(SiO2)等。該減反射層的厚度可小於150奈米，本實施例中，該減反射層為900埃(Å)的氮化矽層。
所述太陽能電池組200的製備方法中，利用切割所述複數相互層疊的電池預製體210的方式得到複數電池單元100，所述製備方法有效的利用了材料，達到資源利用度儘量最大化的效果。並且，通過在所述第一剖面230一側設置一反射元件，提高了所述太陽電池組的光電轉換效率。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申
請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之請求項。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下請求項內。
20‧‧‧太陽能電池
21‧‧‧反射元件
22‧‧‧第一電極層
23‧‧‧第二表面
24‧‧‧P型矽層
242‧‧‧第一側面
244‧‧‧第二側面
26‧‧‧N型矽層
262‧‧‧第三側面
264‧‧‧第四側面
27‧‧‧第一表面
28‧‧‧第二電極層
29‧‧‧減反射層
Claims (19)
- 一種太陽能電池，其包括：依次並排且接觸設置的一第一電極層、一P型矽層、一N型矽層及一第二電極層，該P型矽層與該N型矽層接觸並形成一P-N結區，其改良在於，上述各層沿一直線連續設置成一排構成一整體結構，所述整體結構具有一第一表面平行於該直線及一與該第一表面相對的第二表面，且該第一表面為該太陽能電池直接接受光線入射的受光端面，所述太陽能電池還包括一反射元件，所述反射元件設置於第二表面一側，且所述反射元件為複數設置於所述第二表面的微結構。
- 如請求項1所述之太陽能電池，其中，該P型矽層具有相對的一第一側面和一第二側面，該N型矽層具有相對的一第三側面和一第四側面，該第一電極層設置在該P型矽層的第一側面，並與該P型矽層電接觸，該第二電極層設置在該N型矽層的第四側面，並與該N型矽層電接觸，該P型矽層進一步具有一與所述第一側面和第二側面相連的第三表面，該N型矽層進一步具有一與所述第三側面和第四側面相連的第四表面，所述第三表面及第四表面共同構成所述受光端面。
- 如請求項2所述之太陽能電池，其中，該第二電極層為整體覆蓋該N型矽層的第四側面的金屬材料層，該第一電極層為整體覆蓋該P型矽層的第一側面的金屬材料層。
- 如請求項1所述之太陽能電池，其特徵在於，所述受光端面進一步覆蓋有一厚度小於150奈米的減反射層，所述減反射層的材料為氮化矽或二氧化矽。
- 如請求項1所述之太陽能電池，其中，所述P-N結區通過所述受光端面暴露出所述P型矽層和所述N型矽層。
- 如請求項1所述之太陽能電池，其中，所述第一表面與所述第二表面之間的距離為50微米~300微米。
- 如請求項1所述之太陽能電池，其中，所述反射元件包括一反射層，所述反射層的材料為鋁、金、銅及銀中的一種或上述任意組合的合金。
- 如請求項7所述之太陽能電池，其中，所述反射層與所述第二表面接觸設置且與所述第一電極層和第二電極層電絕緣。
- 如請求項7所述之太陽能電池，其中，所述反射層與所述第二表面間隔設置。
- 如請求項9所述之太陽能電池，其中，所述反射元件還包括一透明絕緣層，所述透明絕緣層設置於所述反射層與所述第二表面之間。
- 如請求項1所述之太陽能電池，其中，所述微結構為凹槽或凸起。
- 如請求項1所述之太陽能電池，其中，所述微結構的形狀為V形、圓柱形、半圓球形、金字塔形及削去尖端部份的金字塔形中之一或數種。
- 如請求項1所述之太陽能電池，其中，所述微結構在所述第二表面均勻分佈。
- 如請求項1所述之太陽能電池，其中，所述微結構表面設置有反射材料。
- 一種太陽能電池組，其包括：複數串聯設置的太陽能電池，每個太陽能電池包括依次並排且接觸設置的一第一電極層、一P型矽層、一N型矽層及一第二電極層，該P型矽層與該N型矽層接觸並形成一P-N結區，其改良在於，上述每個太陽能電池中的各層沿一直線連續設置成一排構成一整體結構，所述整體結構具有一第一表面平行於該直線及一與該第一表面相對的第二表面，且該第一表面為該太陽能電池直接接受光線入射的受光端面，所述太陽能電池還包括一反射元件，所述反射元件設置於第二表面一側，且所述反射元件為複數設置於所述第二表面的微結構。
- 如請求項15所述之太陽能電池組，其中，所述每個太陽能電池的第二電 極層與相鄰的太陽能電池的第一電極層接觸，該複數太陽能電池的第一表面共同構成該太陽能電池組直接接受光線入射的受光端面。
- 如請求項16所述之太陽能電池組，其中，所述每個太陽能電池的P-N結區通過所述受光端面暴露出所述P型矽層和所述N型矽層。
- 如請求項15所述之太陽能電池組，其中，所述複數太陽能電池共有一反射元件，且該反射元件包括一透明絕緣層及一反射層，所述透明絕緣層將所述複數太陽能電池的第二表面整個覆蓋，所述反射層將所述透明絕緣層整個覆蓋。
- 一種太陽能電池組的製備方法，其包括以下步驟：提供複數電池預製體，每個電池預製體包括：依次層疊且接觸設置的一第一電極層基材、一P型矽層基材、一N型矽層基材及一第二電極層基材；將上述複數電池預製體沿一個方向層疊設置，使每個電池預製體中的第一電極層基材與相鄰的電池預製體中的第二電極層基材相接觸；沿層疊的方向切割所述複數電池預製體，形成複數電池單元，該每個電池單元具有一第一剖面平行於該層疊方向及與所述第一剖面相對的第二剖面；在每個電池單元的所述第一剖面形成複數微結構。
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