专利名称：纳米晶硅金属箔膜太阳电池及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳电池及其制备方法，尤其涉及一种以金属箔膜为基底的纳米晶硅太阳电池及其制备方法。
背景技术：
硅是制备太阳电池最常用的半导体材料。现有的硅系列太阳电池中，单晶硅太阳电池的光电转换效率最高，技术也最为成熟，主要以PVC、TPT或玻璃作为基底，其上队列若干串连或并联的厚度200μm～300μm的硅片，经封装等工序制成。所用硅片从提拉或浇铸的硅锭上经切片得到，因此硅材料损耗大，所制硅电池偏重，封装用辅材的用量也多，造成硅太阳电池的加工成本较高，每瓦造价接近人民币40元，极不利于太阳能源的推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以节省硅原料单位用量，并提高光电转换效率的硅太阳电池，以降低硅太阳电池的造价成本。
为此，本发明提供一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，其特征在于包括晶硅箔膜片，所述晶硅箔膜片以金属箔膜为基底，在基底上均匀涂敷有纳米晶硅层；置于晶硅箔膜片两端的正负电极；位于晶硅箔膜片上方的TPT低铁绒面玻璃罩壳；支撑晶硅箔膜片的聚氨酯胎垫；支撑聚氨酯胎垫的金属底板；置于晶硅箔膜片和聚氨酯胎垫四周的金属边框。
所述金属箔膜可以为铜箔膜或铝箔膜，所述纳米晶硅可以为单晶硅、多晶硅或非晶硅。纳米晶硅通过胶粘剂喷涂到基底表面，纳米晶硅尺寸为10～30纳米，喷涂层厚度为15～30微米。所述正负电极可以为铜箔电极。
本发明还提供了纳米晶硅金属箔膜太阳电池的制备方法，包括以下工艺步骤对金属箔膜进行表面粗糙度处理；将胶粘剂均匀喷涂在箔膜表面；将纳米晶硅均匀喷涂到金属箔膜表面的胶粘剂上；将箔膜进行固化处理；剪裁出所需规格尺寸的晶硅箔膜片；将晶硅箔膜片置于由金属底板支撑的聚氨酯胎垫上；用金属边框对晶硅箔膜片和聚氨酯胎垫进行封边；将玻璃罩壳配上密封胶带置于边框上，抽真空后密封保存。
对金属箔膜进行表面粗糙度处理时可以采用激光光束发射机。
本发明的优越效果在于采用价格便宜的金属箔膜作为基底材料，利用纳米级晶硅的光伏电效应将太阳能转化为电能，与常规切片制成的硅太阳电池相比，光电转换效率大幅度提高，所用硅材料显著减少，从而降低了硅太阳电池的造价成本。
图1为本发明纳米晶硅金属箔膜太阳电池的结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，包括晶硅铜箔膜片1，置于晶硅箔膜片1两端的铜箔电极2；位于晶硅箔膜片1上方的TPT低铁绒面玻璃罩壳3；支撑晶硅箔膜片1的聚氨酯胎垫4；支撑聚氨酯胎垫4的铝合金底板5；置于晶硅箔膜片1和聚氨酯胎垫4四周的铝合金边框6。
制备如上所述的纳米晶硅金属箔膜太阳电池的过程如下把铜箔膜铺置在操作平台上，用激光光束发射机对箔膜表面进行基坑处理，并用清洗液进行表面清洗。干燥后，用气喷枪把氯化橡胶树脂均匀地喷涂在箔膜表面，并用测厚仪测试厚度，厚度要求在10～20微米之间。测试合格后，迅速将备用的纳米晶硅用粉末气喷枪均匀地喷涂到箔膜表层的胶粘剂上，厚度要求在15～30μm之间。纳米晶硅采用等离子体法制备，晶硅尺寸为10～30纳米即可。测试合格后，将箔膜送入固化流床中进行固化。固化流床为电加热制成的固化加热炉，温度在50～80℃之间，分预热带、固温带、冷却带，最后经冷却后即完成固化工艺处理。固化后的纳米晶硅箔膜带，送入光电测定室取样，测定光电转换效率。测定合格后，按照功率与箔膜电池的长宽尺寸比进行配级。如功率为100W的晶硅箔膜太阳电池，根据现场测定的光电转换率，换算出长×宽的基本尺寸，再依据功率配级比给定的尺寸剪裁出不同功率与不同规格尺寸的晶硅箔膜电池片。再次经测定后，箔膜电池片被送入封装生产线进行整体密封。箔膜电池片放入由铝合金底板支撑的聚胺脂发泡定形的胎垫内，表面用透光性极强的TPT低铁绒面玻璃作罩壳，边框用铝合金材料作框架，配上密封胶带，抽真空后密封保存。
以下数据用于说明本发明的效果。
传统的单晶硅电池切片，1公斤单晶硅按14.5～15％的转换效率计算，可切片尺寸为125×125mm，厚度在300μm的晶硅片99片/Kg，尺寸为125×125×3mm的单晶硅切片功率换算为2.4W/片，1公斤单晶硅可产生的电功率为99片/Kg×2.4W/片＝237.6W/Kg。本发明的纳米晶硅金属箔膜太阳电池，如以单晶硅为制备原料，每公斤单晶硅原料可制备箔膜电池片为125×125×0.3＝990片/Kg，按同等功率换算，1公斤单晶硅纳米箔膜太阳电池可产生的电功率为990片/Kg×2.4W/片＝2376W/Kg。
通过结果比较可以看出，本发明纳米晶硅金属箔膜太阳电池的效率是传统晶硅切片太阳电池的十倍，相同功率下，晶硅用量仅是传统晶硅切片的1/10。
权利要求
1.一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，其特征在于包括晶硅箔膜片，所述晶硅箔膜片以金属箔膜为基底，在基底上均匀涂敷有纳米晶硅层；置于晶硅箔膜片两端的正负电极；位于晶硅箔膜片上方的TPT低铁绒面玻璃罩壳；支撑晶硅箔膜片的聚氨酯胎垫；支撑聚氨酯胎垫的金属底板；置于晶硅箔膜片和聚氨酯胎垫四周的金属边框。
2.根据权利要求1所述的一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，其特征在于所述金属箔膜为铜箔膜或铝箔膜。
3.根据权利要求1所述的一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，其特征在于所述纳米晶硅为单晶硅、多晶硅或非晶硅。
4.根据权利要求1所述的一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，其特征在于所述纳米晶硅尺寸为10～30纳米。
5.根据权利要求1所述的一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，其特征在于所述纳米晶硅层厚度为15～30微米。
6.根据权利要求1所述的一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，其特征在于所述纳米晶硅通过胶粘剂喷涂到基底表面。
7.根据权利要求1所述的一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，其特征在于所述正负电极为铜箔电极。
8.一种制备纳米晶硅金属箔膜太阳电池的方法，包括以下工艺步骤对金属箔膜进行表面粗糙度处理；将胶粘剂均匀喷涂在箔膜表面；将纳米晶硅均匀喷涂到金属箔膜表面的胶粘剂上；将箔膜进行固化处理；剪裁出所需规格尺寸的晶硅箔膜片；将晶硅箔膜片置于由金属底板支撑的聚氨酯胎垫上；用金属边框对晶硅箔膜片和聚氨酯胎垫进行封边；将玻璃罩壳配上密封胶带置于边框上，抽真空后密封保存。
9.根据权利要求8所述的制备纳米晶硅金属箔膜太阳电池的方法，其特征在于用激光光束发射机对金属箔膜进行表面粗糙度处理。
全文摘要
一种纳米晶硅金属箔膜太阳电池，包括晶硅箔膜片，所述晶硅箔膜片以金属箔膜为基底，在基底上均匀涂敷有纳米晶硅层；位于晶硅箔膜片上方的TPT低铁绒面玻璃罩壳；支撑晶硅箔膜片的聚氨酯胎垫；支撑胎垫的金属底板；置于箔膜片和胎垫四周的金属边框。其制备工艺如下对金属箔膜进行表面粗糙度处理；将胶粘剂均匀喷涂在箔膜表面；将纳米晶硅均匀喷涂到箔膜表面的胶粘剂上；将箔膜进行固化处理；剪裁出所需规格尺寸的晶硅箔膜片；将晶硅箔膜片置于由金属底板支撑的聚氨酯胎垫上；用金属边框对晶硅箔膜片和胎垫进行封边；将玻璃罩壳配上密封胶带置于边框上，抽真空后密封保存。本发明所用硅材料显著减少，有潜力取替传统的晶硅切片太阳电池。
文档编号H01L31/18GK1976063SQ20061016538
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者王天棋, 王宏春 申请人:王宏春