专利名称：低成本改良式薄膜太阳能电池封装材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜太阳能电池封装，且特别涉及一种低成本改良式薄膜太阳能电池封装。
背景技术：
太阳能电池(或称为太阳能光电芯片)是直接将太阳能转换成电能的组件。随着太阳能电池的发展，如今太阳能电池具有多种类型，典型的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、化合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。以硅为主要材料的薄膜太阳能电池作为举例，通常是在透明基板上依序全面堆栈有第一电极层、光电转换层以及第二电极层，其中堆栈这些膜层的过程中，会进行激光切割制程以将这些膜层图案化，而可制作多个串联的光伏单元(sub-cell)。而后，在光伏单元上涂布黏着剂，并贴附另一基板在光伏单元上，以使二基板通过粘着剂而贴合。接着，再使用金属框架，例如铝框，以将进一步将二基板组立与固定。如此大致完成一种薄膜太阳能电池的制作。然而，为了避免铝框与位于二基板间的光伏单元电性连接，造成漏电流影响薄膜太阳能电池的电性表现或危害到人员的安全，通常会在贴合后的二基板之间的边缘涂布绝缘材质，以覆盖光伏单元膜层，进而再使用上述的金属框架进一步固定二基板。如此一来， 便可避免金属框架与光伏单元电性连接。
发明内容
本发明提出一种低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其具有低成本的优点。本发明提供一种低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其包括第一基板、多个光伏单元、第二基板以及绝缘框架。光伏单元配置于第一基板上，且任两相邻的光伏单元互相电性串联。各光伏单元包括第一导电层、光伏层以及第二导电层。第一导电层配置于第一基板上。光伏层配置于第一导电层上。第二导电层配置于光伏层上。光伏单元位于第一基板与第二基板之间。绝缘框架组立第一基板与第二基板。在本发明的一实施例中，绝缘框架的材质包括无机材料、有机材料、陶瓷材料、树脂或是压克力材料。在本发明的一实施例中，有机材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)或聚乙烯基苯酚(PVP)。在本发明的一实施例中，无机材料包括氧化硅、氧化铝
或氧化铬。在本发明的一实施例中，低成本改良式薄膜太阳能电池封装还包括封装材料，配置于光伏单元与第二基板之间，以贴合或黏合第一基板与第二基板。在本发明的一实施例中，低成本改良式薄膜太阳能电池封装还包括缓冲垫，至少配置于绝缘框架与第一基板之间以及绝缘框架与第二基板之间其中之一。在本发明的一实施例中，低成本改良式薄膜太阳能电池封装还包括绝缘材料，配置于绝缘框架与第一导电层之间以及绝缘框架与第二导电层之间。
在本发明的一实施例中，光伏层的材料包括非晶硅、多晶硅、微晶硅与奈米晶硅至少其一，或其组合。在本发明的一实施例中，光伏层的堆栈结构至少包括PN接面、PIN接面、双层接面 (tandem junction)与三层接面(triple junction)其中之一。在本发明的一实施例中，第一导电层为透明导电层，其材质包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化锌、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉铟氧化物、镉锌氧化物、镓锌氧化物及锡氟氧化物等至少其一，而第二导电层包括反射层与透明导电层至少其一。在本发明的上述实施例中，首先，由于框架本身即为绝缘框架，因此便无须在贴合后的二基板之间的边缘涂布绝缘材质，如此便可节省材料成本与制作时间。此外，由于绝缘框架为绝缘材料的因素，因此相对于采用金属框架而言，其制作成本相对而言也会较为低廉，换言之，在制作成本上也可相对节约。此外，由于低成本改良式薄膜太阳能电池封装具有缓冲垫的设计，因此可避免低成本改良式薄膜太阳能电池封装在搬运或使用时造成绝缘框架与第一基板及第二基板接触的部分的基板的损伤外，也可缓冲低成本改良式薄膜太阳能电池封装在搬运或使用时的应力产生，从而使得低成本改良式薄膜太阳能电池封装具有较佳及较为稳定或稳固的封装结构，也就是说，制程可靠度较佳。此外，由于低成本改良式薄膜太阳能电池封装将绝缘材料设置于绝缘框架与第一导电层之间以及绝缘框架与第二导电层之间，因此将可进一步避免第一导电层与第二导电层在低成本改良式薄膜太阳能电池封装的边缘处产生电性偶接或者是形成漏电流，从而可使低成本改良式薄膜太阳能电池封装具有较佳的电性表现。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举一(或多个)实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1为本发明一实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装的剖面示意图。图2为本发明另一实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装的剖面示意图,图3为本发明又一实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装的剖面示意图,图4为本发明再一实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装的剖面示意图,附图标记100、200、300、400 低成本改良式薄膜太阳能电池封装；110:第一基板；120:光伏单元；122 第一导电层；1 :光伏层；126:第二导电层；130:第二基板；140 绝缘框架；150 封装材料；160 缓冲垫；170 绝缘材料。
具体实施例方式
图1为本发明一实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装的剖面示意图。请参考图1，本实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装100，包括第一基板110、多个光伏单元120、第二基板130以及绝缘框架140。在本实施例中，第一基板110可以是一透明基板， 其例如是玻璃基板，但不限于此，其也可以是其它透光的软性基板或其它材料的硬质基板， 此部分视使用者的需求而定，本发明并不仅限于此。另外，光伏单元120配置于第一基板110上，且任两相邻的光伏单元120互相电性串联，如图1所示。在本实施例中，各光伏单元120包括第一导电层122、光伏层124以及第二导电层126。第一导电层122配置于第一基板110上。光伏层IM配置于第一导电层 122上。第二导电层1 配置于光伏层IM上。详细而言，每一光伏单元120的第一导电层122会与邻近的光伏单元120的第二导电层1 连接，而每一光伏单元120的第二导电层1 则会与另一邻近的光伏单元120的第一导电层122连接，如图1所示，如此一来便形成这些光伏单元120彼此串联的电性连接结构。在本实施例中，第一导电层122例如是透明导电层，其材质可以是氧化锌、铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉铟氧化物、镉锌氧化物、镓锌氧化物或锡氟氧化物至少其中之一。在另一未示出的实施例中，第一导电层122也可以是一反射层(未示出)与上述透明导电层的迭层，其中反射层可位于透明导电层与基板之间， 而反射层的材质可以使用铝(Al)、银(Ag)、钼(Mo)或铜(Cu)等反射性较佳的金属。另外，光伏层124的材质例如可以是元素周期表四族元素半导体薄膜、元素周期表三、五族化合物半导体薄膜、元素周期表二、六族化合物半导体薄膜或有机化合物半导体薄膜或其组合。详细而言，元素周期表四族元素半导体薄膜例如是单晶相、多晶相、非晶相与微晶相的碳元素薄膜、硅元素薄膜、锗元素薄膜、碳化硅薄膜或硅化锗薄膜至少其一，或是其组合。元素周期表三、五族化合物半导体薄膜例如是砷化镓(GaAs)化合物薄膜或磷化铟镓(InGaP)化合物薄膜至少其一，或是其组合。元素周期表二、六族化合物半导体薄膜例如是铜铟硒(CIQ化合物薄膜、铜铟镓硒(CIGQ化合物薄膜、碲化镉(CdTe)化合物薄膜至少其一，或是其组合。此外，上述有机化合物半导体薄膜则可以是共轭高分子施体与奈米碳球受体的混合物。此外，上述光伏层124的膜层结构例如是采用P型半导体与N型半导体所构成的 PN接面的单层光电转换结构，或者是P型半导体、本质层与N型半导体所构成的PIN接面的单层光电转换结构，但本发明不限于此。在本实施例中，光伏层1 是以双层光电转换层 (tandem junction)作为举例说明，如图1所示，但在其它实施例中，光伏层1 可以是单层光电转换层结构(single junction)、三层光电转换层(triple junction)、或三层以上光电转换层的堆栈结构。在本实施例中，第二导电层1 可以是采用上述的透明导电层所提及的材质，在此不再赘述。此外，第二导电层1 还可以包括反射层，其中反射层位于上述透明导电层上。在此需要说明的是，当第二导电层1 具有反射层时，第一导电层122仅可为透明导电层。反之，当第一导电层122具有反射层的设计时，第二导电层I^H又可为透明导电层，而不具有上述的反射层。在一实施例中，第一导电层122与第二导电层126也可以皆为透明导电层，而无反射层的配置。换言之，此部分的设计可依使用者的需求而作调整(例如是制作双面受光的薄膜太阳能电池或单面受光的薄膜太阳能电池)，上述仅为举例说明，非限于此。请继续参考图1，本实施例的第二基板130位于第一基板110对向侧，且光伏单元120位于第一基板110与第二基板130之间，如图1所示。详细而言，第二基板130可以是一透明基板，其例如是玻璃基板，但不限于此，其也可以是其它透光的软性基板或其它材料的硬质基板，此部分视使用者的需求而定，本发明并不仅限于此。另外，绝缘框架140将前述第一基板110与前述的第二基板130组立固定，如图1 所示。在本实施例中，绝缘框架140的材质可以是采用无机材料、有机材料、陶瓷材料、树脂或是压克力材料。详细而言，有机材料例如是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA) 或聚乙烯基苯酚(PVP)；无机材料可以是氧化硅、氧化铝或氧化铬。在本实施例中，由于是采用绝缘框架140将第一基板110与第二基板130进行组立固定，因此便可避免绝缘框架 140与光伏单元120的第一导电层122及第二导电层126电性连接，进而形成漏电流而影响薄膜太阳能电池的电性表现及危害到人员的安全。此外，由于绝缘框架140本身即绝缘， 因此便无须在贴合后的二基板之间的边缘涂布绝缘材质，如此便可节省材料成本与制作时间。再者，由于绝缘框架140为绝缘材料的因素，因此相对于采用金属框架而言，其制作成本相对而言也会较为低廉，换言之，在制作成本上也可相对节约。在本实施例中，上述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装100还可以包括有封装材料150，如图1所示。封装材料150配置于光伏单元120与第二基板130之间，且封装材料主要是用来将第一基板110与第二基板130贴合或黏合。在本实施例中，封装材料150 可选用绝缘材料，如此可避免光伏单元120在进行光电转换时产生漏电流，而影响低成本改良式薄膜太阳能电池封装100的整体电性表现与光电转换效率。图2为本发明另一实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装的剖面示意图。如图2所示，为了避免绝缘框架140在与第一基板110及第二基板130接触的部分造成第一基板110和第二基板130的损伤，低成本改良式薄膜太阳能电池封装200可设有缓冲垫160 的结构。图2所示的低成本改良式薄膜太阳能电池封装200与图1所示的低成本改良式薄膜太阳能电池封装100结构相似，二者不同处仅在于，低成本改良式薄膜太阳能电池封装 200具有缓冲垫160的设计。在低成本改良式薄膜太阳能电池封装200中，缓冲垫160至少配置于绝缘框架140 与第一基板110之间以及绝缘框架140与第二基板130之间其中之一，其中图2是以缓冲垫160配置于绝缘框架140与第一基板110之间以及绝缘框架140与第二基板130之间作为举例说明，但并不以此为限。由于低成本改良式薄膜太阳能电池封装200具有缓冲垫160 的设计，除了可避免低成本改良式薄膜太阳能电池封装200在搬运或使用时造成绝缘框架 140与第一基板110及第二基板130接触的部分的第一基板110和第二基板130的损伤外， 也可缓冲低成本改良式薄膜太阳能电池封装200在搬运或使用时的应力产生，从而使得低成本改良式薄膜太阳能电池封装200具有较佳及较为稳定或稳固的封装结构。值得一提的是，由于低成本改良式薄膜太阳能电池封装200与低成本改良式薄膜太阳能电池封装100结构相似，仅在本改良式薄膜太阳能电池封装200具有缓冲垫160的设计，因此低成本改良式薄膜太阳能电池封装200同样具有前述低成本改良式薄膜太阳能电池封装100所提及的优点，在此便不再赘述。图3为本发明又一实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装的剖面示意图。如图3所示，为了进一步避免第一导电层122与第二导电层1 在低成本改良式薄膜太阳能电池封装300的边缘处产生电性偶接或者是形成漏电流，低成本改良式薄膜太阳能电池封装300还可设有绝缘材料170在绝缘框架140与第一导电层122之间以及绝缘框架140与第二导电层126之间。图3所示的低成本改良式薄膜太阳能电池封装300与图1所示的低成本改良式薄膜太阳能电池封装100结构相似，二者不同处仅在于，低成本改良式薄膜太阳能电池封装300具有绝缘材料170的设计概念。在低成本改良式薄膜太阳能电池封装300中，由于低成本改良式薄膜太阳能电池封装300将绝缘材料170设置于绝缘框架140与第一导电层122之间以及绝缘框架140与第二导电层126之间，因此将可进一步避免第一导电层122与第二导电层1 在低成本改良式薄膜太阳能电池封装300的边缘处产生电性偶接或者是形成漏电流，从而可使低成本改良式薄膜太阳能电池封装300具有较佳的电性表现。值得一提的是，由于低成本改良式薄膜太阳能电池封装300与低成本改良式薄膜太阳能电池封装100结构相似，仅在本低成本改良式薄膜太阳能电池封装300具有绝缘材料170的设计，因此低成本改良式薄膜太阳能电池封装300同样具有前述低成本改良式薄膜太阳能电池封装100所提及的优点，在此便不再赘述。图4为本发明再一实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装的剖面示意图。如图4所示，在一应用的实施例中，也可以将上述图1、图2及图3所揭示的概念与技术结合， 而形成如图4所示的低成本改良式薄膜太阳能电池封装400。在低成本改良式薄膜太阳能电池封装400中，由于低成本改良式薄膜太阳能电池封装400是结合上述图1、图2及图3 所揭示的概念与设计，因此低成本改良式薄膜太阳能电池封装400同样具有前述低成本改良式薄膜太阳能电池封装100、200、300所提及的优点，此部分可参考前述，在此便不再赘述。综上所述，本发明的上述实施例的低成本改良式薄膜太阳能电池封装至少具有下列优点。首先，由于框架本身即为绝缘框架，因此便无须在贴合后的二基板之间的边缘涂布绝缘材质，如此便可节省材料成本与制作时间。此外，由于绝缘框架为绝缘材料的因素，因此相对于采用金属框架而言，其制作成本相对而言也会较为低廉，换言之，在制作成本上也可相对节约。此外，由于低成本改良式薄膜太阳能电池封装具有缓冲垫的设计，因此可避免低成本改良式薄膜太阳能电池封装在搬运或使用时造成绝缘框架与第一基板及第二基板接触的部分的基板的损伤外，也可缓冲低成本改良式薄膜太阳能电池封装在搬运或使用时的应力产生，从而使得低成本改良式薄膜太阳能电池封装具有较佳及较为稳定或稳固的封装结构，也就是说，制程可靠度较佳。此外，由于低成本改良式薄膜太阳能电池封装将绝缘材料设置于绝缘框架与第一导电层之间以及绝缘框架与第二导电层之间，因此将可进一步避免第一导电层与第二导电层在低成本改良式薄膜太阳能电池封装的边缘处产生电性偶接或者是形成漏电流，从而可使低成本改良式薄膜太阳能电池封装具有较佳的电性表现。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其特征在于，包括第一基板；多个光伏单元配置于该第一基板上，且任两相邻的所述光伏单元互相电性串联，其中各所述光伏单元包括第一导电层，配置于所述第一基板上；光伏层，配置于所述第一导电层上；第二导电层，配置于该光伏层上；第二基板，其中所述光伏单元位于所述第一基板与所述第二基板之间；以及绝缘框架，组立所述第一基板与所述第二基板。
2.根据权利要求1所述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其特征在于，所述绝缘框架的材质包括无机材料、有机材料、陶瓷材料、树脂或是压克力材料。
3.根据权利要求2所述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其中所述有机材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇或聚乙烯基苯酚。
4.根据权利要求2所述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其特征在于，所述无机材料包括氧化硅、氧化铝或氧化铬。
5.根据权利要求1所述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其特征在于，还包括封装材料，配置于所述光伏单元与所述第二基板之间，以贴合或黏合所述第一基板与所述第二基板。
6.根据权利要求1所述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其特征在于，还包括缓冲垫，至少配置于所述绝缘框架与所述第一基板之间以及所述绝缘框架与所述第二基板之间其中之一。
7.根据权利要求1所述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其特征在于，还包括绝缘材料，配置于所述绝缘框架与所述第一导电层之间以及所述绝缘框架与所述第二导电层之间。
8.根据权利要求1所述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其特征在于，所述光伏层的材料包括非晶硅、多晶硅、微晶硅与奈米晶硅至少其一，或其组合。
9.根据权利要求8所述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其特征在于，所述光伏层的堆栈结构至少包括PN接面、PIN接面、双层接面与三层接面其中之一。
10.根据权利要求1所述的低成本改良式薄膜太阳能电池封装，其特征在于，所述第一导电层为透明导电层，其材质包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、铟锡锌氧化物、氧化锌、铝锡氧化物、铝锌氧化物、镉铟氧化物、镉锌氧化物、镓锌氧化物及锡氟氧化物等至少其一，所述第二导电层包括反射层与透明导电层至少其一。
全文摘要
本发明提供一种低成本改良式薄膜太阳能电池封装，包括第一基板、多个光伏单元、第二基板以及绝缘框架。光伏单元配置于第一基板上，且任两相邻的光伏单元互相电性串联。各光伏单元包括第一导电层、光伏层以及第二导电层。第一导电层配置于第一基板上。光伏层配置于第一导电层上。第二导电层配置于光伏层上。光伏单元位于第一基板与第二基板之间。绝缘框架组立第一基板与第二基板。
文档编号H01L31/048GK102412323SQ20101029046
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者张一熙, 李冠颉, 李家娴 申请人:亚洲太阳科技有限公司