具有高电极化率层的太阳能电池模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本文所述的主题的实施例整体涉及太阳能电池，并且更具体地讲，涉及太阳能电池模块。
【背景技术】
[0002]太阳能电池是熟知的用于将太阳辐射转换成电能的装置。太阳能电池具有正面以及与正面相背对的背面，所述正面在正常操作过程中面向太阳以收集太阳辐射。照射在太阳能电池上的太阳辐射产生可用于为外部电路(诸如负载)供电的电荷。
[0003]若干太阳能电池可以连接在一起以形成太阳能电池阵列。太阳能电池阵列可以封装成太阳能电池模块，该模块包括保护层，所述保护层使太阳能电池阵列能够经受野外的环境条件。本发明的实施例涉及用于提高效率并解决太阳能电池模块中太阳能电池的表面衰减机制的解决方案。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，太阳能电池模块包括太阳能电池和高电极化率层，所述太阳能电池包封在保护性封装中，所述高电极化率层放置在所述太阳能电池上。高电极化率层被极化，使得在高电极化率层与太阳能电池的界面处形成薄层电荷。保护性封装包含封装剂，所述封装剂封装太阳能电池。封装剂可为多层封装剂，其中高电极化率层为封装剂的层。高电极化率层也可为与封装剂分隔开的材料。
[0005]本领域的普通技术人员在阅读包括附图和权利要求书的本发明全文之后，本公开的这些和其他特征对于他们而言将是显而易见的。
【附图说明】
[0006]当结合以下附图考虑时，通过参见【具体实施方式】和权利要求书可以更完全地理解所述主题，其中在所有附图中，类似的附图标记是指类似的元件。附图未按比例绘制。
[0007]图1示出了根据本发明实施例的太阳能电池模块。
[0008]图2和图3示出了根据本发明实施例的太阳能电池的前表面上的高电极化率层的示意图。
[0009]图4示出了根据本发明实施例的使用导电材料极化的高电极化率层。
[0010]图5示出了根据本发明实施例的具有高电极化率层的多层封装剂。
[0011]图6-图8为示意性地示出了根据本发明实施例的太阳能电池模块的制造的剖视图。
[0012]图9-图11为示意性地示出了根据本发明另一个实施例的太阳能电池模块的制造的剖视图。
【具体实施方式】
[0013]在本发明中，提供了许多具体细节，例如设备、部件和方法的例子，以获得对实施例的全面理解。然而，本领域的技术人员将会认识到，这些实施例可在没有所述具体细节中的一者或多者的情况下实施。在其他情况下，未示出或描述熟知的细节，以避免混淆本发明的方面。
[0014]图1示出了根据本发明实施例的太阳能电池模块100。太阳能电池模块100为所谓的“地面太阳能电池模块”，因为它是专为用于固定应用而设计，诸如在屋顶上使用或由发电站使用。在图1的例子中，太阳能电池模块100包括互连太阳能电池101的阵列。为了图示清晰起见，仅有一些太阳能电池101在图1中被标示。在图1中可见的为太阳能电池101的正面，其在正常操作过程中朝向太阳以收集太阳辐射。太阳能电池101的背面与正面相背对。框架102为太阳能电池阵列提供机械支撑。
[0015]在图1的例子中，太阳能电池101包括全背接触式太阳能电池，其易受前表面衰减机制诸如电势诱发衰减(例如，高电压衰减、电池极化)以及因暴露于紫外辐射所致的衰减的影响。在全背接触式太阳能电池中，太阳能电池的P型和N型扩散区以及接触到P型和N型扩散区的金属触点全部位于太阳能电池的背面上。在其他实施例中，太阳能电池101包括前接触太阳能电池。在前接触太阳能电池中，一种极性的扩散区(例如，N型扩散区)位于太阳能电池的正面上，并且相反极性的扩散区(例如，P型扩散区)位于太阳能电池的背面上。
[0016]太阳能电池模块100的前部103与太阳能电池101的正面在相同侧，并可见于图1中。太阳能电池模块100的后部104在前部103的下方。下文将更显而易见的是，前部103包括在太阳能电池101正面上形成的保护性材料层。
[0017]图2示出了根据本发明实施例的太阳能电池101的前表面上的高电极化率层201的示意图。一般来讲，电极化率为无量纲比例常数，其指示电介质材料响应于所施加的电场而极化的程度。更具体地讲，电极化率&为比例常数，其将电场E与感生电介质极化密度F相关联，使得:
Ρ =ε0χβΕ (方程式 1)
其中F为极化密度，εο为自由空间电容率，xe为电极化率，并且E为电场。
[0018]层201具有“高电极化率”，因为其包含具有足够高的电极化率(例如，至少100)的材料，以允许高电极化率层201在电容器中时被极化并且在置于电场中时在其表面处感生出薄层电荷。当将高电极化率层201放置为邻近太阳能电池表面时，电场所感生出的薄层电荷可用于排斥或吸引电荷载流子以减少发减，提尚太阳能电池的效率等等。
[0019]在一个实施例中，太阳能电池101包括N型硅基板。因为太阳能电池101的块状硅为N型，太阳能电池101中的多数电荷载流子为电子。高电极化率层201可按照指向太阳能电池101前表面的极化矢量202进行极化，如图2所示。这在面向太阳能电池101的高电极化率层201表面上，特别是在界面203处产生正薄层电荷。正薄层电荷增加电势，所述电势排斥界面203处的空穴少数电荷载流子，从而减少表面复合以延迟表面衰减并提高太阳能电池效率。
[0020]如图3所示，高电极化率层201也可按照背朝太阳能电池101前表面指向的极化矢量202进行极化。这在面向太阳能电池101的高电极化率层201表面上，特别是在界面203处产生负薄层电荷。负薄层电荷可有利于减少其中多数电荷载流子为空穴的太阳能电池101中的表面复合，这与太阳能电池101具有P型硅基板的实施例中一样。在那些实施例中，界面203处的电子少数电荷载流子有利地被负薄层电荷排斥。
[0021]取决于太阳能电池101的配置，高电极化率层201与太阳能电池101的界面203处的特定薄层电荷极性可加剧特定前表面衰减。例如，当在界面203处感生出的薄层电荷为负并且太阳能电池101中的多数电荷载流子为电子时，负薄层电荷可将空穴少数电荷载流子朝高电极化率层201吸引，从而加速因电池极化所致的衰减。为了最小化电池极化，高电极化率层201可具有“高电阻率”，诸如至少IX 1014Ω-cm的电阻率，以防止或最小化流过高电极化率层201的漏电流。更具体地讲，在一个实施例中，高电极化率层201可具有至少IX 1014Ω -cm的电阻率以及至少100的电极化率。
[0022]高电极化率层201可包含聚合物，诸如聚乙烯或聚烯烃。在一个实施例中，为了极化聚合物，使聚合物暴露于电场，所述电场在足够高的温度下施加以使聚合物的偶极定向排列。然后在短于弛豫时间的时间量内降低温度以冻结偶极。可在层合过程中或在封装剂膜的挤出工艺过程中进行聚合物的极化。还可在聚合物的形成中使用添加剂以在太阳能电池模块100的标准操作温度下增加电极化率和弛豫时间。有机添加剂诸如樟脑酰亚胺(champoric imide)或樟脑酸酐(champhoric anhydride)可用于增倍无定形聚合物基质的电介质特性而基本上不影响关键特性，诸如电阻率和光学透明度。
[0023]还可通过将高电极化率层201放置为邻近材料来极化高电极化率层201，所述材料有利于极化率层201暴露于电场。例如，如图4所示，可将导电材料207 (例如，铟锡氧化物;高电导率封装剂)的片材放置在高电极化率层201与透明顶盖221之间。可将电引线附接到导电材料207以便使高极化率层201更快极化。
[0024]高电极化率层201可作为封装剂或单独材料层结合到太阳能电池模块100中。在图5的例子中，封装剂210为具有高电极化率层212和高电阻率层211的多层封装剂。取决于制造封装剂210的工艺，封装剂210可仅具有放置在太阳能电池101前表面上的底部高电极化率层212;封装剂210在该实施例中不具有顶部高电极化率层212。
[0025]封装剂210可包含具有高电阻率的聚合物，诸如聚乙烯或聚烯烃。封装剂210的顶部和底部可掺杂有添加剂以提高其电极化率，而同时使封装剂210的本体不含添加剂。封装剂210的掺杂顶部和底部形成高电极化率层212，并且封装剂210的未掺杂本体形成高电阻率层211。底部高电极化率层212，即与太阳能电池101接合的层，被极化以在封装剂210与太阳能电池101的界面204处感生出薄层电荷。高电极化率层212可在例如封装剂210的挤出过程中被极化，以感生出薄层电荷(例如，正薄层电荷)。
[0026]图6-图8为示意性地示出了根据本发明实施例的太阳能