专利名称：一种非晶硅标准太阳电池的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种用于测量非晶硅太阳电池I-V特性的标准太阳电池。它通过标准太阳光辐照度分布来测量辐照度或设定太阳模拟器辐照度，属于标准太阳电池技术领域。
背景技术：
目前，按照IEC标准的规定，校准太阳光(含模拟太阳)辐照度所用的标准电池与被测太阳电池是采用相同工艺、相同材料制成的电池。在实际工作中，单晶硅m-Si，多晶硅P-Si制作的标准电池用于I-V光伏特性测试设备的技术较为成熟。多晶硅P-Si，单晶硅m-Si材料的稳定性好，均系窄带隙材料，频率响应特性曲线在800-900nm波段光线吸收好。非晶硅a-Si是宽带隙材料，光学带隙为1.7eV，材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，非晶硅太阳能电池的转换光电效率低。受光致衰退S-W效应影响，电池性能不稳定。在实际使用中若用非晶硅a-Si太阳电池标定为标准电池，由于光致衰减的作用，工作点很容易发生漂移，需要经常频率标定非晶硅a-Si太阳电池(以下简称非晶硅太阳电池)的内阻高，频响速度低，相对来说单晶硅m-Si太阳电池和多晶硅P-Si太阳电池(以下简称晶体硅太阳电池)内阻低，频响速度比较快。按照测试m-Si及P-Si电池组件的工艺中是使用多次曝光的闪光型光源，不会形成高温，用每次曝光的测试值，将会形成最终的I-V测试值即光滑的I-V曲线。若用此设备测试非晶硅太阳电池组件，由于闪光频率太快，使得测试数值不准。随着非晶硅太阳能电池结构改进和工艺的进步，可以提高和改善电池的稳定性和减小光致衰退的影响。如采用叠层电池结构，叠层太阳能电池是由在制备的p、i、n层单结太阳能电池上再沉积一个或多个P-i-n层电池制得的。它把不同禁带宽度的材料组合在一起，提高了光谱的响应范围；顶电池的i层较薄，光照产生的电场强度变化不大，保证i层中的光生载流子抽出；底电池产生的载流子约为单电池的一半，光致衰退效应减小。非晶硅太阳能电池尽管稳定性能有了很大的改善，但它的稳定性还远不如晶体硅。按照标准太阳电池的要求，作为标准器件首先要求性能稳定，但直至目前为止，仍未见到有关非晶硅太阳标准电池的有关专利文献或产品。已公开的发明专利ZL02143761.5“光学有色玻璃及其应用和光学截止滤光片”为非晶硅标准太阳电池出现带来了希望。它所涉及的技术是，生产出一种透明的光学有色玻璃，它具有截止滤光片性能，而且它的吸收光谱端在390-850nm之间。同时利用这类有色玻璃制备这类有色玻璃锐截止滤光片。
发明内容
本发明的目的是，整合现有技术采用晶体硅电池片加有色玻璃滤光片，滤除800-900nm波段，吸收500-600nm波段，设计出电池性能稳定，能模拟非晶硅太阳能电池光谱响峰值的标准太阳电池。
本发明的另一个目的是，应用本发明的标准太阳能电池，为非晶硅太阳能电池产品做质量比对。
为了实现以上发明所提出的任务，制备非晶硅标准太阳能电池，至少选择两片晶体硅太阳电池片，还包括承托晶体硅太阳电池片的基板和外壳，在电池片的受光面上依次铺设太阳电池胶膜EVA是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和有色玻璃滤光片构成的电池组件，将该组件升温层压固化成一体，封装在客体内。
按照本发明所制成的标准太阳电池，所说的电池组件，包括由4块单晶硅太阳电池片串联成一组，还包括所说的滤光片、太阳电池胶膜EVA和带引出电极的基板(印刷电路板)，由层压机加温层压而成的一块独立部件，不封装也可做成标准太阳电池。印刷电路板和电池组的背光面是绝缘贴合，其接触面之间还夹一层EVA胶膜。选择青蓝色玻璃系列做滤光片，在电池组受光面上铺设一层EVA胶膜，最好是选择BQ21青蓝色玻璃做滤光片。所说电池组件包括由玻璃滤光片、单晶硅电池组、印刷电路板和层与层之间胶合的EVA胶膜层，温度135℃，并层压固化为一体，将其放置在一个外壳的受光窗口的太阳电池室内，封装。
按照本发明所制成的标准太阳电池，所说的标准电池外壳框架的受光窗口视角至少不小于160°，即由单元晶硅太阳电池片和滤光片构成的平面视角至少不小于160°。
本发明标准太阳电池经校准试验见表1，使用稳态太阳能模拟器标准装置，校准温度25℃，标准光谱AM1.5，辐照度1000W/M2模拟在非晶硅电池光谱响应峰值波长在500-600nm段，相对光谱响应在平均0.96以上。晶体硅太阳电池光谱响应峰值在波长800-900nm段，相对光谱响应为零，实现了锐截止滤波效果。
按照本发明所制成的标准太阳电池，应用于非晶硅电池产品质量检测，做比对用。随机取出非晶硅电池数片，在模拟太阳光箱下测出非晶硅标准太阳电池的电流值i＝17.4毫安，K为修正系数，K＝标准电池标定值/I，则K＝36.9/17.4＝2.21及每片电池一组数据表格2包括开路电压、短路电流、峰值电压和电流、负载电阻。
图1、是本发明太阳电池和滤光片受光面示意图。
图2、是本发明标准太阳电池结构原理示意图。
图3、是本发明单个电池组封装示意图，也是本发明的最佳实施例图。
图4、是图3中外壳6的结构图。
图5、是本发明等能量光谱响应分布曲线。
图6、是对应图5等能量光谱响应分布曲线的数据即表1。
图7、是应用本发明标准太阳电池在模拟太阳光箱照射下测试图。
图8、是图7测试的数据表2。
见图1-2，图1中虚线表示入射光法线，标准电池结构是滤光片1、EVA太阳电池胶膜2、电池片3、EVA太阳电池胶膜2、基板4黏合层压固化为一体。图3-4是本发明标准电池，单个电池封装。滤光片1、EVA太阳电池胶膜2、电池片3、EVA太阳电池胶膜2、基板4黏合层压固体，安装在外壳6的电池室受光窗口6内，7是出线槽，为便于安装基板上两个电极和引出线，外壳底板上开两个圆孔8和出线槽7。基板4放在外壳6的电池室，用硅酮胶黏结。电池基板4与外壳6用胶黏剂黏接。
实施例见图3是本发明的一个实施例，即单个电池封装结构示意图，虚线框表示电池室，受光窗5，6是电池的外壳由PP料聚丙烯塑料制成，在外客的电池室底板上开有出线槽和定位孔，便于调节基板4和安装定位孔，使太阳光或太阳模拟器光束的中心与电池表面线在标准要求范围内。作为本发明的最佳实施例，按照受光窗口和电池室重叠视角至少不小于160°，计算出4个单元电池片组成一组2，每个单元电池片45mm×10mm。在电池片的受光面和背光面上均贴有一层EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，分别与有色玻璃滤光片和基板贴合，上层压机层压固化。EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，是一种快速黏合胶膜，层压温度135℃，层压固化时间20min，EVA变成有序网状膜，增透。起封装和保护电池的作用，透光率达到90％以上。
图7、是本发明的应用实施例图。
图中箭头表示模拟太阳光箱，发出的光。在模拟太阳光箱下测出非晶硅标准太阳电池的电流值i＝17.4毫安，K为修正系数，K＝标准电池标定值/i，则K＝36.9/17.4＝2.21及每片电池一组数据表格2包括开路电压、短路电流、峰值电压和电流、负载电阻。P1为模拟太阳光箱下测出的功率P1＝Iop·VopP为经非晶硅标准太阳电池修正后的实际功率
P＝KP1(在25C，AM1.5，1000W/m2)。
可见选择有色光学玻璃青蓝色系列，特别是青蓝玻璃QB21可以把晶体硅频率响应峰值可见光800-900nm滤除。本发明是经过大量筛选，得到的一项组合发明，也是一项应用发明。在目前状态，用稳态太阳能模拟器标准装置在25℃，AM1.5，1000W/m2条件，应用晶体硅模拟非晶硅电池在此光源下测试的电流值有对应关系。标准电池另一种使用方式，将不加封装的标准太阳电池即以上所说的由4块单晶硅太阳电池片串联成一组，包括滤光片、太阳电池胶膜EVA和带引出电极的基板(印刷电路板)层压而成独立部件。
权利要求
1.一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于至少选择两片晶体硅太阳电池片做标准太阳能电池，还包括承托晶体硅太阳电池片的基板和外壳，在电池片的受光面上依次铺设太阳电池胶膜EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和有色玻璃滤光片，构成的电池组件，将该组件升温层压固化成一体，封装。
2.根据权利要求1所述的一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于所说的电池组件，包括由4块单晶硅太阳电池片串联成一组，还包括所说的滤光片、太阳电池胶膜EVA和带引出电极的基板(印刷电路板)，由层压机加温层压而成的一块标准太阳电池。
3.根据权利要求2所述的一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于包括选择蓝色玻璃做滤光片，在电池组受光面上铺设一层EVA胶膜。
4.根据权利要求1或3所述的一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于所说的有色滤光玻璃选择青蓝玻璃系列或其中BQ21青蓝色玻璃做滤光片。
5.根据权利要求1或2所述的一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于所说电池组件包括由玻璃滤光片、单晶硅电池组、印刷电路板和层与层之间胶合的EVA胶膜层，温度135℃，并层压固化为一体，将其放置在一个带外壳的受光窗口的太阳电池室内，封装。
6.根据权利要求1或5所述的一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于所说的标准电池外壳的受光窗口视角至少不小于160°。
7.根据权利要求1所述的一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于还包括单元晶硅太阳电池片和滤光片构成的平面视角至少不小于160°。
8.根据权利要求1或4所述的一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于所说BQ21青蓝色玻璃做滤光片模拟非晶硅电池光谱响应峰值在波长500-600nm段，相对光谱响应在0.96以上。
9.根据权利要求1或4所述的一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于所说晶体硅太阳电池光谱响应峰值波长800-900nm段，相对光谱响应为零，锐截止滤波。
10.根据权利要求1所述的一种非晶硅标准太阳电池，其特征在于所说的电池外壳电池室底部上开有出线槽和定位孔，便于调节基板4和安装定位孔，使太阳光或太阳模拟器光束的中心与电池表面线在标准要求范围内。
11.一种非晶硅标准太阳电池的应用，其特征在于应用于非晶硅电池质量检测，做比对用。
12.根据权利要求11所述的一种非晶硅标准太阳电池的应用，其特征在于随机取出非晶硅电池数片，在模拟太阳光箱下测出非晶硅标准太阳电池的电流值与标准太阳电池标定值比对。
全文摘要
本发明公开了一种用于测量非晶硅太阳电池I－V特性的标准太阳电池，属于标准太阳电池技术领域。本发明的目的是，采用晶体硅电池片加有色玻璃滤光片，滤除800－900nm波段，吸收500－600nm波段，做非晶硅标准太阳电池用。标准太阳电池包括4块单晶硅太阳电池片串联成一组，印刷电路板和电池组的背光面是绝缘贴合，滤光片用BQ21青蓝色玻璃。非晶硅电池光谱响应峰值波长在500－600nm段，相对光谱响应在0.96以上。晶体硅太阳电池光谱响应峰值在波长800－900nm段，相对光谱响应为零，实现了锐截止滤波效果。本发明可以用来做非晶硅电池比对。
文档编号H01L31/04GK1588647SQ20041005114
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月15日 优先权日2004年8月15日
发明者李毅, 郑泽文, 朱厚华 申请人:李毅