TWM493153U - 金色結晶矽太陽能電池及含有該金色結晶矽太陽能電池之面板 - Google Patents

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TWM493153U
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Chun-Chiang Kuo
Sheng-Han Li
William Wei-Jen Hou
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Sunshine Pv Corp
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Description

金色結晶矽太陽能電池及含有該金色結晶矽太陽能電池之面板
本創作係關於一種可同時保有高轉換效率，並產生視覺上令人滿意之金色之結晶矽太陽能電池及包含該電池之面板。
隨著石化能源日趨殆盡及其伴隨的環境問題，尋找有效替代能源已為當務之急。利用將太陽光能轉換為電能之太陽能發電系統為目前具潛力之替代能源方案之一，其中，主流之太陽能發電系統係使用以串並聯方式所連結之多個結晶矽太陽能電池片，將該等太陽能電池片層壓封裝後形成之太陽能發電面板。結晶矽太陽能電池之設計係於其入光面上形成p/n接面，並於該接面上再形成一層抗反射層，以降低光子之反射量。為了降低反射率並提高整體轉換效率，結晶矽太陽能電池或太陽能面板之外觀通常受限於單調之藍色。然而，在各國政府推廣在建築物之屋頂或外牆安裝太陽能電池或面板之際，為同時兼顧美觀及電池轉換效率，須開發具有不同顏色之太陽能電池或面板作為建築設計或環境顏色之搭配。
目前廣泛使用之結晶矽太陽能電池結構主要包含：(1)光電轉換基材；及(2)形成於該光電轉換基材上之由氮化矽(SiNx )所構成之抗反射層，其中，該光電轉換基材係包含經n型與p型電荷載體摻雜之半導 體材料，該半導體材料可為結晶矽材料，如多晶矽材料或單晶矽材料，該半導體材料經n型與p型電荷載體摻雜後彼此接觸形成具有p/n接面之光電轉換基材。
日本特許公開號JP 2003197937 A已揭示可透過於太陽能電池表面之抗反射層上設置另一抗反射層，並調變其厚度與折射率，使太陽能電池產生不同的反射光譜進而展現多樣化色彩。然而，太陽能電池所顯現之色彩，極易受到抗反射層之折射率與厚度組合之影響，且其材料選擇與厚度組合眾多，不僅實施複雜，測試耗時，且其所選擇之材料組合會對太陽能電池轉換效率造成直接性的影響。先前技術往往為達到不同於藍色之外觀，而犧牲性地降低太陽能電池原有之轉換效率，因此往往無法順利進行商業化量產。再者，當將彩色太陽能電池封裝成面板進行實際應用時，面板顯現之顏色亦會再次受到封裝於其上之保護層的影響，多難以得到如所預期或視覺上令人滿意之色彩。
鑒於上述先前技術之問題，本創作之目的，係提供一種不僅方便生產，且可同時保有高轉換效率並產生視覺上令人滿意之金色之結晶矽太陽能電池及包含該電池之面板，以提升太陽能電池應用時與周遭環境互相搭配之美感，及其使用普及率。
為達前述之目的，本創作提供一種於抗反射層上設置有雙層不同厚度之層結構之金色結晶矽太陽能電池，其藉由調整該等介電質層之折射率及厚度，於各層介面產生的反射光，經各層折射與厚度組合產生之光程差互相干涉下，使本創作之結晶矽太陽能電池結構可呈現出金色。該金色結晶矽太陽能電池，其包含：結晶矽光電轉換基材；至少一層氮化矽抗反射層，其設置於該結晶矽光電轉換基材上；第一透明無機介電質層，其設置於該至少一層氮化矽抗反射層上；及鈦氧化物層，其設置於該第一透明無機介電質層上，其中該至少一層氮化 矽抗反射層具有在約65nm至約95nm範圍內之厚度，該第一透明無機介電質層具有在約5nm至約30nm範圍內之厚度，該鈦氧化物層具有在約45nm至80nm範圍內之厚度。
相較於一般雖可獲得最低反射率及最佳整體轉換效率，但外觀卻呈單調藍色之結晶矽太陽能電池片，本創作之金色結晶矽太陽能電池不僅可同時保有高轉換效率，更可產生之視覺上令人滿意之金色，有助於提升太陽能電池應用時與周遭環境互相搭配之美感，增加太陽能電池使用之普及率。
本創作之另一態樣係提供一種金色結晶矽太陽能電池面板，其包含根據本創作之金色結晶矽太陽能電池；位於該金色結晶矽太陽能電池上的保護層；及位於該保護層上的透明面板。
S‧‧‧光電轉換基材
AR‧‧‧抗反射層
11‧‧‧第一透明介電質層
12‧‧‧鈦氧化物層
a‧‧‧抗反射層之厚度
b‧‧‧第一透明介電質層之厚度
c‧‧‧鈦氧化物層之厚度
圖1為根據本創作之金色結晶矽太陽能電池之剖面圖。
本文中所使用術語「約」意指包含如由一般熟習此項技術者所測定之特定值的可接受誤差，其部分地視如何量測或測定該值而定。
以下將具體地描述根據本創作之部分具體實施態樣；惟，在不背離本創作之精神下，本創作尚可以多種不同形式之態樣來實踐，不應將本創作所欲保護之範圍解釋為限於說明書所陳述者。此外，除非文中有另外說明，於本說明書中(尤其是在後述專利申請範圍中)，所使用之「一」、「該」及類似用語應理解為包含單數及複數形式。另，為明確起見，圖式中可能誇示各元件及區域的尺寸，而未按照實際比例繪示。
本創作提供一種金色結晶矽太陽能電池，其包含：結晶矽光電轉換基材；至少一層氮化矽抗反射層，其設置於該結晶矽光電轉換基材上；第一透明無機介電質層，其設置於該至少一層氮化矽抗反射層 上.；及鈦氧化物層，其設置於該第一透明無機介電質層上。
如所附圖1所示之根據本創作之金色結晶矽太陽能電池(10)之剖面圖，其包含：結晶矽光電轉換基材(S)；至少一層氮化矽抗反射層(AR)；第一透明無機介電質層(11)及鈦氧化物層(12)。其中該至少一層氮化矽抗反射層之厚度(a)係在約65nm至約95nm範圍內，較佳係在約75nm至約85nm範圍內。該第一透明無機介電質層之厚度(b)係在約5nm至約30nm範圍內，較佳係在約5nm至約20nm範圍內。該鈦氧化物層之厚度(c)係在約45nm至約80nm範圍內，較佳係在約55nm至約70nm範圍內。
該第一透明無機介電質層可由具有在約1.7至約1.9範圍內之折射率之材料所形成，較佳係選自於氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化鋅(Zinc Oxide,ZnO)、氧化鋅鋁(Aluminum Zinc Oxide,AZO)或鋁鎵共摻雜之氧化鋅(Gallium and Aluminum co-doped Zinc Oxide,GAZO)。
根據光學干涉原理，當入射光經過本創作設置於該至少一層抗反射層上之雙層結構時，各層界面上所產生之反射光互相干涉，消除了藍光、綠光、紅光等波長之反射光線，僅留下黃光波長之反射光，使該結晶矽太陽能電池呈現金色。
根據本創作之第一透明無機介電層與鈦氧化物層，可以熟悉該項技藝者習知之方法形成，該方法包含磁控直流濺鍍法(DC Magnetron Sputtering)、磁控射頻濺鍍法(RF Magnetron Sputtering)、蒸鍍法(evaporation)、濺鍍法(sputtering)、化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition,CVD)、塗佈法(coating)或其他熟悉該項技藝者認為適切可行之方法。
本創作另提供包含上述金色結晶矽太陽能電池之面板，其係經由於本創作之金色結晶矽太陽能電池上依序放置保護層與透明面板封 裝後所形成。適用於本創作之保護層可為技藝中已知之封裝材料，例如可為乙基醋酸乙基酯(ethylene vinyl acetate，EVA)、聚乙烯縮丁醛(polyvinyl butyral，PVB)或其他熟習該項技藝者認為適切可行之類似物，其可保護太陽能電池免於暴露於水或溼氣中。適用於本創作之金色結晶矽太陽能電池面板之透明面板亦可為技藝中已知之材料，例如可為透明玻璃或透明塑料基板。
S‧‧‧光電轉換基材
AR‧‧‧抗反射層
11‧‧‧第一透明介電質層
12‧‧‧鈦氧化物層
a‧‧‧抗反射層之厚度
b‧‧‧第一透明介電質層之厚度
c‧‧‧鈦氧化物層之厚度

Claims (7)

  1. 一種金色結晶矽太陽能電池，其包含：結晶矽光電轉換基材；至少一層氮化矽抗反射層，其設置於該結晶矽光電轉換基材上；第一透明無機介電質層，其設置於該至少一層氮化矽抗反射層上；及鈦氧化物層，其設置於該第一透明無機介電質層上，其中該至少一層氮化矽抗反射層具有在約65nm至約95nm範圍內之厚度，該第一透明無機介電質層具有在約5nm至約30nm範圍內之厚度，該鈦氧化物層具有在約45nm至約80nm範圍內之厚度。
  2. 如請求項1之金色結晶矽太陽能電池，其中該第一透明無機介電質層具有在約1.7至約1.9範圍內之折射率。
  3. 如請求項1之金色結晶矽太陽能電池，其中該至少一層氮化矽抗反射層具有在約75nm至約85nm範圍內之厚度。
  4. 如請求項1至3中任一項之金色結晶矽太陽能電池，其中該第一透明無機介電質層層具有在約5nm至約20nm範圍內之厚度。
  5. 如請求項1至3中任一項之金色結晶矽太陽能電池，其中該鈦的氧化物層具有在約55nm至約70nm範圍內之厚度。
  6. 如請求項1至3中任一項之金色結晶矽太陽能電池，其中該第一無機介電質層可選自氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化鋅(Zinc Oxide,ZnO)、氧化鋅鋁(Aluminum Zinc Oxide,AZO)或鋁鎵共摻雜之氧化鋅(Gallium and Aluminum co-doped Zinc Oxide,GAZO)。
  7. 一種金色結晶矽太陽能電池面板，其包含如請求項1至6中任 一項之金色結晶矽太陽能電池；位於該金色結晶矽太陽能電池上的保護層；及位於該保護層上的透明面板。
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