专利名称：太阳能发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种光伏设备。
背景技术：
已广泛使用通过光电转换效应将光能转换为电能的光伏组件作为获得有助于地球环境保护的无污染能源的途径。随着太阳能电池的光电转换效率的提高，许多提供光伏组件的光伏设备已被布置作为住宅和商业建筑的覆面。
发明内容
技术问题
·
本发明ー些方面的优点在于，提供ー种光伏设备，其具有宽透射区域和提高的发电效率，并且能够用于建筑外墙以及窗和门等中。技术方案一个实施例的光伏设备，包括互相面对的第一透明衬底和第二透明衬底；多个太阳能电池，插置在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底之间，并且相对于所述第一透明衬底垂直或傾斜；以及使各个所述太阳能电池互相连接的多个连接件。一个实施例的光伏设备，包括第一透明衬底；多个太阳能电池，布置在所述第一透明衬底上，并且与所述第一透明衬底相交；以及布置在所述第一透明衬底上并且支撑所述太阳能电池的支撑件。一个实施例的光伏设备，包括第一透明衬底；多个发电单元，布置在所述第一透明衬底上，与所述第一透明衬底相交并且将进入的太阳光转换为电能；以及第二透明衬底，面向所述第一透明衬底并围绕所述发电単元。有益效果实施例的光伏设备包括与透明衬底垂直或倾斜的太阳能电池。因此，实施例的光伏设备具有宽的透射区域。此外，当实施例的光伏设备用作窗和门吋，从外侧入射的太阳光可以有效地进入太阳能电池300。就是说，窗和门在使用中处于直立状态，由此改进对于太阳能电池的太阳光入射角。例如，相比太阳能电池平行于透明衬底的情形，实施例的光伏设备可以增大太阳能电池的太阳光入射角。因此，实施例的光伏设备具有宽透射区域和提高的发电效率。此外，实施例的光伏设备可以用于建筑外墙以及窗和门等。
图I是示出根据ー个实施例的光伏设备的分解透视图2是根据一个实施例的光伏设备的剖视图；图3是根据另ー实施例的光伏设备的剖视图；图4是示出太阳能电池的平面图；图5是沿图4的A-A’线截取的剖视图；图6示出使太阳能电池互相连接的过程；图7示出太阳光入射在太阳能电池上的过程；图8是根据另ー实施例的太阳能电池的剖视图；
图9示出根据另ー实施例使太阳能电池互相连接的过程。
具体实施例方式在实施例的描述中，当描述每个衬底、层、膜或电极等形成在其“上”或“下”时，“上”或“下”也指ー个部件“直接地”或“间接地(通过其他部件)”形成到一部件。此外，将基于附图描述每个部件的“上”或“下”的标准。在附图中，可以夸大描述每个部件的尺寸，并且不表示实际应用的尺寸。图I是示出根据ー个实施例的光伏设备的分解透视图。图2是示出根据该实施例的光伏设备的剖视图。图3是根据另ー实施例的光伏设备的剖视图。图4是示出太阳能电池的平面图。图5是沿图4的A-A’线截取的剖视图。图6示出使太阳能电池互相连接的过程。图7示出太阳光入射在太阳能电池上的过程。參照图I至7，实施例的光伏设备包括第一透明衬底100、第二透明衬底200、多个太阳能电池300、多个连接件400和密封件500。第一透明衬底100是透明的，并且具有板形形状。第一透明衬底100是绝缘体。第一透明衬底100可以是例如玻璃衬底或塑料衬底。更详细地，用作第一透明衬底100的材料是例如玻璃、钢化玻璃或透明聚合物等。更详细地，用作第一透明衬底100的材料是例如聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate, PMMA)、丙烯腈-苯こ烯(aerylonitriIe styrene, AS)、聚苯こ烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(polyether-imide, PEI)和聚甲基戍烯(Poly Methly Pentene, PMP)等。第二透明衬底200布置在第一透明衬底100上。第二透明衬底200与第一透明衬底100分隔开，并且面向第一透明衬底100。第二透明衬底200是透明的，并且具有板形形状。第二透明衬底200是绝缘体。第二透明衬底200可以是例如玻璃衬底或塑料衬底。更详细地，用作第二透明衬底200的材料是例如玻璃、钢化玻璃或透明聚合物等。更详细地，用作第二透明衬底200的材料是例如聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate, PMMA)、丙烯腈-苯こ烯(aerylonitriIe styrene, AS)、聚苯こ烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(polyether-imide, PEI)和聚甲基戍烯(Poly Methly Pentene, PMP)等。太阳能电池300布置在第一透明衬底100上。更详细地，太阳能电池300插置在第一透明衬底100和第二透明衬底200之间。太阳能电池300互相面对，并且互相分隔开。太阳能电池300可以布置为互相平行。太阳能电池300可以基本上以相同间隔互相分隔开。就是说，太阳能电池300可以相对于彼此分隔开一定间隔。如图2和3所示，太阳能电池300与第一透明衬底100和第二透明衬底200相交。就是说，太阳能电池300与第一透明衬底100和第二透明衬底200垂直或者可以相对于第一透明衬底100和第二透明衬底200傾斜。
例如，如图2所示，第一透明衬底100和第二透明衬底200与太阳能电池300之间的夹角可以为约90°。此外，如图2所示，太阳能电池300可以相对于第一透明衬底100和第二透明衬底200倾斜0°至90°角。更详细地，第一透明衬底100和第二透明衬底200与太阳能电池300之间的夹角(Θ )可以为约45°至85°。可以适当地控制太阳能电池300之间的间隔和太阳能电池300的斜率(Θ )，以控制在太阳能电池300上入射的光。可以适当地控制太阳能电池300之间的间隔和太阳能电池300的斜率(Θ )，由此最大化实施例的光伏设备的光电转换效率。太阳能电池300接收太阳光井将其转换为电能。就是说，太阳能电池300是用太阳光产生电能的发电单元。太阳能电池300可以是例如基于CIGS的太阳能电池、基于硅的太阳能电池、染料敏感太阳能电池、II -VI族化合物半导体太阳能电池或III- V族化合物半导体太阳能电池。例如，太阳能电池300可以包括第一电极、布置在第一电极上的光电转换层以及布置在光电转换层上的第二电极。这里，光电转换层是用于吸收太阳光的光吸收层。如图4和5所示，太阳能电池300可以包括支撑衬底310、后电极层320、光吸收层330、缓冲层340、高阻缓冲层350、窗ロ层360和至少ー个栅极370。支撑衬底310是绝缘体，并且支撑后电极层320、光吸收层330、缓冲层340、高阻缓冲层350、窗ロ层360和栅极370。支撑衬底310可以是挠性的。支撑衬底310可以是不锈钢衬底、玻璃衬底、或塑料衬底。后电极层320布置在支撑衬底310上。后电极层320成为导电层。用作后电极层320的材料是例如钥等。后电极层320在其末端形成并包括露出到外侧的端子321。光吸收层330布置在后电极层320上。光吸收层330包含基于I、III、VI族的化合物。例如，光吸收层330可以包括基于铜、铟、镓、硒(Cu (In，Ga) Se2 ;基于CIGS)或基于铜、铟、硒的晶体结构。光吸收层330的能带隙可以为约IeV至I. 8eV。缓冲层340布置在光吸收层330上。缓冲层340直接形成在光吸收层330上。就是说，缓冲层340直接接触光吸收层330。用作缓冲层340的材料是例如硫化镉等。缓冲层340的能带隙可以为约2. OeV至2. 5eV。缓冲层340的厚度可以为约50nm至 150nm。高阻缓冲层350布置在缓冲层340上。高阻缓冲层350包含未掺杂杂质的氧化锌(I-ZnO)0高阻缓冲层350的能带隙可以为约3. IeV至3. 3eV。窗ロ层360布置在高阻缓冲层350上。窗ロ层360是透明的且是导电层。用作窗ロ层360的材料是例如掺杂Al的ZnO (AZO)或氧化铟锡(ΙΤ0)等。光吸收层330、缓冲层340、高阻缓冲层350、窗ロ层360可以露出端子321。光吸收层330、缓冲层340、高阻缓冲层350和窗ロ层360不布置在端子321中。栅极370布置在窗ロ层360上。栅极370与窗ロ层360连接。用作栅极370的材料是例如银(Ag)等。栅极370促进窗ロ层360的电子收集能力。例如，太阳能电池300具有在ー个方向伸长的形状，并且连接件400与太阳能电池300的末端连接。结果，由于太阳能电池300具有伸长的形状，所以有较高的电阻。就是说，由于窗ロ层360具有高电阻率和伸长的形状，因此窗ロ层360具有高电阻。因此，仅沿窗ロ层360将从光吸收层330产生的电子移动到连接件400是不容易的。此时，由于栅极370与窗ロ层360连接，并且具有相对低的电阻，因此易于移动电子。就是说，栅极370降低了太阳能电池300的整 体电阻，并且可以提高实施例的光伏设备的光电转换效率。栅极370可以是主栅极371和多个子栅极372。主栅极371沿太阳能电池300延伸的方向伸长。子栅极372从主栅极371沿与太阳能电池300延伸方向相交的方向延伸。在太阳能电池300中，光入射的表面被布置为向上。例如，在太阳能电池300中，窗ロ层360被布置为向上。太阳能电池300通过连接件400互相连接。太阳能电池300可以通过连接件400串联、并联或串并联混合地连接。连接件400可以是导电胶带或导线。连接件400可以布置在第一透明衬底100的ー侧上。就是说，太阳能电池300从透明衬底的该侧突起，并且连接件400可以与太阳能电池300的突起部分连接。反之，连接件400可以插置在第一透明衬底100和第二透明衬底200之间。如图6所示，连接件400与端子321和栅极370连接。例如，第一连接件401与第一太阳能电池301的端子连接，并且与第二太阳能电池302的栅极连接。此外，第二连接件402与第二太阳能电池302的端子连接，并且与第三太阳能电池303的栅极连接。因此，第一太阳能电池301、第二太阳能电池302和第三太阳能电池303可以通过第一连接件401和第二连接件402串联连接。密封件500插置在第一透明衬底100和第二透明衬底200之间。密封件500是填充在第一透明衬底100和第二透明衬底200之间的填充物。此外，密封件500粘附到第一透明衬底100和第二透明衬底200。因此密封件500是粘附第一透明衬底100和第二透明衬底200的粘合剤。此外，密封件500是支撑太阳能电池300的支撑件。就是说，通过密封件500可以固定太阳能电池300，使其与第一透明衬底100以预定角度相交。密封件500围绕每个太阳能电池300。密封件500密封每个太阳能电池300。就是说，密封件500粘附到太阳能电池300。密封件500防止诸如湿气的异物滲透到太阳能电池 300。此外，密封件500可以围绕每个连接件400。就是说，密封件500粘附到连接件400。密封件500密封太阳能电池300和连接件400，由此防止由诸如湿气的异物导致的腐蚀。密封件500是透明的且是绝缘体。用作密封件500的材料是例如透明树脂等，诸如こ烯-醋酸こ烯酯(ethylene vinyl acetate, EVA)。此外,用作密封件500的材料是例如热塑性树脂、热固性树脂或光固化树脂等。可以适当控制密封件500、第一透明衬底100和第二透明衬底200的折射率，以实现最佳的光电转换效率。就是说，密封件500可以是用于提高实施例的光伏设备的光特性的光学兀件。例如，密封件500的折射率可以高于第一透明衬底100和第二透明衬底200的折射率。反之，密封件500的折射率可以与第一透明衬底100和第二透明衬底200的折射率相对应。此外，实施例的光伏设备进ー步包括围绕第一透明衬底100和第二透明衬底200的侧面的框架，以及将从太阳能电池300产生的电能传送到与其相邻的光伏设备或电能存储单元的接线盒等。如图7所示，实施例的光伏设备可以用作处于直立状态的门和窗等。此时，由于太阳能电池300相对于第一透明衬底100和第二透明衬底200垂直或傾斜，因此实施例的光伏设备具有宽的透过区域。就是说，相比太阳能电池300平行于透明衬底的情形，实施例的光伏电池具有更宽的透射区域。
更具体地，当太阳能电池300与第一透明衬底100和第二透明衬底200正交时，除了与太阳能电池300的侧面相对应的部分之外的其余部分可以成为透射区域。此外，当实施例的光伏设备用作窗或门吋，从外侧入射的太阳光可以有效地进入太阳能电池300。就是说，当实施例的光伏设备用作窗或门时，第一透明衬底100和第二透明衬底200通常构造在与地面正交的方向上。此时，太阳能电池300与第一透明衬底100和第二透明衬底200相交，因此可以布置为具有最佳的太阳光入射角。如图7所示，相比太阳能电池300平行于第一透明衬底100和第二透明衬底200的情形，实施例的光伏设备可以适当地控制太阳能电池300的太阳光入射角。特别地，当密封件500的折射率大于第一透明衬底100的折射率时，密封件500和第一透明衬底100之间的分界面处的总反射減少。此外，当密封件500的折射率大于第二透明衬底200的折射率时，在密封件500和第二透明衬底200之间的分界面处反射的光可以再次进入太阳能电池300。因此，实施例的光伏设备具有宽的透射区域和提高的发电效率。此外，实施例的光伏设备可以用作建筑外墙以及窗和门等。图8是示出根据另ー实施例的太阳能电池的剖视图。图9示出根据另ー实施例的使太阳能电池互相连接的过程。在本实施例中，将參照上述实施例进ー步描述太阳能电池和连接件。除了改变的部分，前述实施例的描述基本上可以与本实施例的描述结合。在图8中，太阳能电池600包括导电衬底620、光吸收层630、缓冲层640、高阻缓冲层650、窗ロ层660和栅极670。导电衬底620是导体且是挠性的。用作导电衬底620的材料是例如铜、铝或它们的合金等。导电衬底620支撑光吸收层630、缓冲层640、高阻缓冲层650、窗ロ层660和栅极 670。导电衬底620执行后电极的功能。就是说,导电衬底620与光吸收层630连接,并且接收从光吸收层630产生的电荷。光吸收层630、缓冲层640、高阻缓冲层650、窗ロ层660和栅极670顺序地层叠在导电衬底620上。參照图9，连接件分别与栅极670和导电衬底620连接。例如，第一连接件401与第一太阳能电池601的导电衬底连接，并且与第二太阳能电池402的栅极连接。此外，第二连接件402与第二太阳能电池602的导电衬底连接，并且与第三太阳能电池603的栅极连接。
导电衬底620执行后电极和支撑衬底的功能。因此，由于太阳能电池600不单独包括支撑衬底，因此太阳能电池600具有很薄的厚度。因此，实施例的光伏设备具有较宽的透射区域。此外，不需要在太阳能电池600中形成端子。因此，太阳能电池600可以容易地互
相连接。因此，实施例的光伏设备具有简单的结构。应该理解，在不改变本发明的技术理念或基本特征的情况下，本发明所属领域的普通技术人员可以以其它具体形式执行本发明。因此以上描述的实施例的各个方面都是为了示例目的，而不受它们限制。本发明的范围由所附权利要求而不是详细描述限定，并且由权利要求的含义、范围和等同概念推导出的任何改变和变型应该认为是包括在本发明的范围内。此外，尽管以上示出和描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于上述具体·的实施例，并且在不脱离权利要求中主张的本发明的要g的情况下，本领域技术人员可以进行各种改进，因此不应将所述改进实施例理解为独立于本发明的技术理解或观点。エ业应用性实施例的光伏设备用于光伏エ业。
权利要求
1.ー种光伏设备，包括 第一透明衬底和第二透明衬底； 多个太阳能电池，插置在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底之间，并且相对于所述第一透明衬底垂直或傾斜；以及 使各个所述太阳能电池互相连接的多个连接件。
2.根据权利要求I所述的光伏设备，进一歩包括插置在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底之间并且围绕所述太阳能电池的密封件。
3.根据权利要求2所述的光伏设备，其中，所述密封件具有比所述第一透明衬底和所述第ニ透明衬底的折射率大的折射率。
4.根据权利要求2所述的光伏设备，其中，所述密封件插置在各所述太阳能电池之间并且粘附到所述太阳能电池。
5.根据权利要求2所述的光伏设备，其中，所述密封件包含热固性树脂或光固化树脂。
6.根据权利要求I所述的光伏设备，其中，所述太阳能电池包括 支撑衬底； 布置在所述支撑衬底上的后电极层； 布置在所述后电极层上的光吸收层； 布置在所述光吸收层上的窗ロ层；以及 布置在所述窗ロ层上的多个栅扱。
7.根据权利要求6所述的光伏设备，其中，所述光吸收层使得所述后电极层的一部分露出。
8.根据权利要求6所述的光伏设备，其中，所述太阳能电池互相串联连接。
9.根据权利要求I所述的光伏设备，其中，所述太阳能电池包括 导电衬底； 布置在所述导电衬底上的光吸收层； 布置在所述光吸收层上的窗ロ层；以及 布置在所述窗ロ层上的多个栅扱， 其中，所述连接件与所述导电衬底或所述栅极连接。
10.根据权利要求I所述的光伏设备，其中，所述太阳能电池是挠性的。
11.根据权利要求I所述的光伏设备，其中，所述太阳能电池具有沿ー个方向延伸的形状，并且包括沿所述ー个方向延伸的栅极。
12.—种光伏设备,包括 第一透明衬底； 多个太阳能电池，布置在所述第一透明衬底上，并且与所述第一透明衬底相交；以及 布置在所述第一透明衬底上并且支撑所述太阳能电池的支撑件。
13.根据权利要求12所述的光伏设备，其中，所述支撑件是透明的，并且粘附到所述太阳能电池和所述第一透明衬底。
14.根据权利要求12所述的光伏设备，进一歩包括围绕所述太阳能电池和所述支撑件的第二透明衬底，其中，所述支撑件粘附到所述第一透明衬底和所述第二透明衬底。
15.根据权利要求12所述的光伏设备，进一歩包括使所述太阳能电池互相并联或串联连接的连接件。
16.—种光伏设备,包括 第一透明衬底； 多个发电単元，布置在所述第一透明衬底上，并且将进入的太阳光转换为电能；以及 第二透明衬底，面向所述第一透明衬底并围绕所述发电単元。
17.根据权利要求16所述的光伏设备，其中，所述发电単元包括 第一电极； 布置在所述第一电极上的光吸收层； 布置在所述光吸收层上的第二电极。
18.根据权利要求17所述的光伏设备，进一歩包括使所述发电単元互相连接的连接件，其中，所述连接件与所述第一电极或所述第二电极连接。
19.根据权利要求16所述的光伏设备，其中，所述发电単元和所述第一透明衬底之间的角为约45°至85°。
20.根据权利要求16所述的光伏设备，其中，所述发电単元和所述第一透明衬底之间的角为约90°。
全文摘要
公开一种太阳能发电设备。所述太阳能发电设备包括互相相对的第一透明衬底和第二透明衬底；多个太阳能电池，插置在所述第一透明衬底和所述第二透明衬底之间，使得所述太阳能电池相对于所述第一透明衬底垂直或倾斜；以及使所述太阳能电池互相连接的多个连接件。本发明的太阳能发电设备被配置为使得太阳能电池相对于透明衬底倾斜，由此提高发电效率并增加太阳光透射面积。
文档编号H01L31/042GK102668123SQ201080059277
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者池奭宰 申请人:Lg伊诺特有限公司