专利名称：一种封装的太阳能电池晶片及其制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种封装的太阳能电池晶片及其制造方法。
背景技术：
近年来，由于能源短缺以及环境污染等问题，太阳能成为解决这些问题的方案之一，而随着太阳能电池和半导体产业的迅速发展，太阳能电池广泛应用于各个领域。从太阳能电池问世以来，提高太阳能电池的转换效率一直是从事太阳能电池工作的技术人员的目标。改善太阳能电池本征特性和提高太阳能电池吸收光的能力是提高太阳能电池转换效率的两个重要方面。有效的减少太阳光在硅片表面的反射损失是提高太阳能转换效率的一个重要方法，在晶体硅太阳能电池表面形成减反射膜或绒面是常用的两种方法。在太阳能电池表面形成绒面，即表面绒面化，在提高电池的效率方面发挥着重要的作用，其一是通过再次收集表面发射光，达到降低表面反射损失的作用；其二是可以在电池内部形成陷光，通过内反射将光陷在电池内部，从而显著的提高电池的转换效率。目前，对于单晶或多晶硅电池，形成表面绒面，主要通过腐蚀刻蚀的方法，刻蚀停止在{100}晶面上来形成。但这种方法需要在太阳能电池晶片的制造工艺中来完成，制作工艺相对较复杂，比较难以控制刻蚀程度来形成理想的绒面结构。因此，有必要提出一种制作工艺简单，并能提高减反射和陷光效果的太阳能电池
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发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种制作工艺简单，并能提高减反射和陷光效果的太阳能电池晶片。为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种封装的太阳能电池晶片，包括封装体和密封于封装体内的太阳能电池晶片，太阳能电池晶片有上、下两面，其特征在于，所述封装体由透明材料组成，封装体上有绒面结构。对于太阳能电池，进光面和背光面对于入射光的要求是不一样的。对于电池的进光面，通常希望通过绒面结构对光的多次入射来减少光的反射损失，使得大部分入射光能够进入电池内部，获得吸收利用；但在电池的背光面，有些情况下希望获得光滑的平面结构，增强对光的反射，使得透过电池材料的入射光能够反射回去，再次获得吸收利用。对于双面绒面结构的电池晶片，虽然在进光面获得了绒面结构，增强了入射能力，但同时在背光面也产生了绒面结构。这样当电池工作时，部分没有吸收的入射光到达背光面时，根据绒面结构的减反增透原理，约有2/3的光将直接透射出电池体外，使得入射光不能有效利用，造成了电池效率的降低。所以对于双面绒面电池晶片，需要在背部涂覆一层反射膜和保护膜，得到平面结构，其中反射膜是为了将可能会透射出电池体外的光线反射回来，增强了光的转换效率，而单绒面结构则可以不涂覆任何薄膜。此外，如果太阳能电池的背光面电极层是导电金属膜，则其作用相当于反射膜，可以增强光的转换效率，所以当背光面电极层的材料是导电金属膜时，封装体的背光面可以不用涂覆反射膜。保护膜用于防止反射膜被磨损而漏光。因为太阳能电池的背光面电极层的材料是导电金属膜并且被金属膜完全覆盖时，封装体的背光面可以不用涂覆反射膜，而且太阳能电池是单面进光或双面进光时情况也有区别，所以可将其分为以下几种情况:(I)太阳能电池是单面进光(a)当太阳能电池的进光面和背光面电极层的材料分别是TCO(透明导电氧化物)和导电金属时，进光方向，进光面电极层的面为进光面，此时封装体的进光面有绒面，而背光面可以没有绒面，封装体可以是单绒面或双绒面。当为单绒面时，封装体外层为保护膜与反射膜的组合或不需涂覆任何膜；当为双绒面时，封装体外层为保护膜；(b)太阳能电池的进光面和背光面电极层的材料都是TCO时，封装体的进光面有绒面，而背光面也须有绒面，此时封装体外层为保护膜和反射膜的组合；(2)太阳能电池是双面进光这时太阳能电池的进光面和背光面电极层的材料都是TC0，此时封装体的绒面可为单绒面或双绒面，双绒面时，封装体外层为保护膜；单绒面时，封装体外层不需要涂覆任何膜。本发明还涉及一种封装太阳能电池晶片的方法，其包括下列步骤: 形成太阳能电池晶片；将太阳能电池晶片密封在封装体内；在封装体上形成绒面层。本发明的有益效果是:根据本发明封装的太阳能电池晶片，太阳能电池晶片的封装体上具有绒面，可以在形成透光材料封装体的同时，对其进行压印或刻蚀来形成绒面层，制作工艺简单，而且提高了晶片的减反射和陷光效果，从而提高太阳能电池的转换效率。
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1是根据本发明的一种封装太阳能电池晶片的制造方法的一个具体实施方式
的流程图；以及图2至图8是根据图1示出的方法制造封装的太阳能电池晶片过程中，各个结构的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。下面首先参考图2到图7对本发明提供的各种封装形式的太阳能电池晶片结构进行描述。如图2所示，该封装的太阳能电池晶片包括封装体100和密封于封装体内的太阳能电池晶片200，太阳能电池晶片200有进光面和背光面，光学001从进光面入射该太阳能电池晶片200，另一面为背光面。所述封装体100包括封装内层101和封装外层102，封装内层101由透明材料组成，封装内层101的进光面上有绒面层105。封装外层102可以包裹整个封装内层101也可以覆盖所述封装内层101的一侧或一部分。其中:如图8所示，所述封装的太阳能电池晶片200，包括半导体基板204，半导体基板204表面上有不同掺杂类型的半导体层206、207，例如P型或N型掺杂，在半导体层206、207上是电极层208、210 ;并且，半导体基板204两侧的电极层208、210都可以作为进光面，也可以是其中一侧电极层为进光面，电极层208、210分别为第一电极层和第二电极层，其电极材料是TCO或导电金属材料。图2中所述太阳能电池晶片200的封装外层102覆盖封装内层101的背光面。为了防止光线从背光面射出造成光能损失，封装外层102包括保护膜104与反射膜103的组合。反射膜103通常为金属镀膜，用于将光线反射回太阳能电池晶片200，增加光电转换效率。可以通过化学气相电极或电镀的方式形成所述反射膜103。反射膜103通常为金属镀膜，用于将光线反射回太阳能电池晶片200，增加光电转换效率。通过化学气相淀积或电镀的方法来形成所述反射膜103的金属镀膜。保护膜104用于防止反射膜103被磨损，并且能够使得封装体外表面平整，易于清洁。所述封装内层101的材料为透明聚合物材料，包括但不限于:乙烯-乙酸乙烯脂共聚物(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、TPU、硅酮、离子交联聚合物、光固树脂中的一种或其任意组合。通过预定的模子在封装内层101上压印或刻蚀可以形成预定的绒面结构。封装内层101表面的绒面层105可以是单绒面层或双绒面层。所述太阳能电池晶片的上、下两面之一是进光面或两个面都是进光面，则可以单面进光或双面进光。具体的，当单面进光时，若太阳能电池晶片200的电极层208、210的材料分别是TCO和导电金属时，电极层208的面为进光面，此时封装体100的进光面有绒面，而背光面可以没有绒面，这时封装体100是单绒面结构。当封装内层101为单绒面结构时，封装体外层102包括保护膜104与反射膜103的组合。如图3中所示，也可以没有所述封装外层102，这时太阳能电池晶片200背光面完全被金属电极210所覆盖，用于将光线反射回太阳能电池晶片200以增加光电转换效率。如图5中所示，若太阳能电池200的电极层208、210的材料都是TCO时，封装体100的进光面有绒面，而背光面也可以有绒面，以增加陷光效果，此时封装体外层102覆盖封装内层101的背光面，并且封装外层102包括保护膜104和反射膜103的组合。反射膜103覆盖整个封装内层101的背光面上的绒面上，将光线反射回太阳能电池晶片200。若太阳能电池200是双面进光时，这时太阳能电池200的电极层208、210的材料都是TC0，此时封装体的绒面优选为双绒面。所述封装体可以仅仅具有封装内层101，封装内层101上压印或刻蚀有绒面结构，以增加陷光效果，如图4所示。由于绒面结构暴露在外不容易清理，因此还可以在封装内层101的绒面上覆盖封装外层102。封装外层102也可以称为保护层，用于使得封装体外表面平整光滑，避免污物嵌入绒面结构中，便于清理。封装外层102的材料为透明聚合物材料，为了实现绒面减反的效果，封装外层102的折射率优选低于封装内层101的材料，如图7所示。如图8所示，为太阳能电池晶片100的结构。所述太阳能电池晶片包括半导体基板204，所述半导体基板204具有第一掺杂类型，所述半导体基板204包括第一表面203和与其相对的第二表面205，所述半导体基板的材料，包括S1、Ge、SiGe, II1-V或I1-VI化合物半导体及其组合，所述半导体基板具有第一掺杂类型，所述第一掺杂类型可以为P型或n型掺杂。所述晶片还包括形成于基板第一表面203上的、具有第二掺杂类型的第一半导体层206，可选地，还包括形成于基板第二表面205上的、具有第一掺杂类型的第二半导体层207。所述第一和第二半导体层的材料可以是，例如:多晶硅、非晶硅及其组合。还包括分别形成于第一半导体层206上的第一电极层208,以及形成于基板第二表面205上的第二电极层210。其中所述第一电极层208为进光面，它可以由TCO材料形成，例如SnO2、ln203、ZnO、I TO、CdO、Cd2SnO4、FTO、AZO或其组合。所述第二电极层210也可以作为进光面202，即也可以由TCO材料形成，可选择地，其也可以不作为进光面，并由适于导电的金属材料形成。上述太阳能电池晶片的实施例仅是示例，还可以是其他结构，对本发明并不做任何限定。下文对该封装太阳能电池晶片的方法进行阐述。请参考图1，该方法包括:步骤S100，形成太阳能电池晶片200 ；步骤S101，将太阳能电池晶片200密封在封装体内，形成封装体100的绒面层；步骤S102，在封装体100表面形成保护膜，完成封装。下面结合图2至图8对步骤SlOO至步骤S102进行说明。需要说明的是，本发明各个实施例的附图仅是为了示意的目的，因此没有必要按比例绘制。需要指出的是，步骤SlOO太阳能电池晶片200的方法包括以下几步:(I)准备好半导体基板204，进行掺杂；(2)在半导体基板204上形成半导体层206，207，掺杂半导体层206，207 ；(3)在半导体层206，207上形成电极层208，210。其中，所述掺杂类型为p型或n型。在步骤SlOO之后，太阳能电池晶片200结构包括:半导体基板204，半导体基板204表面上有掺杂的半导体层206、207，在半导体层206、207上是电极层208、210。然后执行步骤S101，将太阳能电池晶片200密封在封装体内，形成封装体100的绒面层。其中，封装体100表面的绒面层是通过压印或刻蚀其表面的绒面形成的。最后是步骤S102，在封装体100表面形成保护膜，完成封装。所述步骤中制备保护膜的方法包括热压膜处理。虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
权利要求
1.一种封装的太阳能电池晶片，包括封装体(100)和密封于封装体内的太阳能电池晶片(200)，太阳能电池晶片(200)有上、下两面，其特征在于，所述封装体(100)由透明材料组成，封装体(100)上有绒面结构(105)。
2.根据权利要求1所述的封装的太阳能电池晶片，其特征在于，封装体(100)包括封装内层(101)和封装外层(102)，其中封装外层(102)覆盖至少一部分封装内层(101)。
3.根据权利要求1所述的封装的太阳能电池晶片，其特征在于，太阳能电池晶片(200)包括半导体基板(204)，半导体基板(204)表面上有掺杂的半导体层(206，207)，在半导体层(206,207)上是电极层(208，210)。
4.根据权利要求3所述的封装的太阳能电池晶片，其特征在于:电极层的材料是TCO材料或导电金属材料。
5.根据权利要求4所述的封装的太阳能电池晶片，其特征在于:TC0材料为Sn02、ln203、ZnO、ITO、CdO, Cd2SnO4, FTO, AZO 或其组合；以及 所述金属材料为Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、M, Sn中的一种或其任意组入口 o
6.根据权利要求1所述的封装的太阳能电池晶片，其特征在于，封装内层(101)具有两个面，其中至少一个面上 具有绒面层(105)。
7.根据权利要求6所述的封装的太阳能电池晶片，其特征在于，所述绒面层(105)是通过压印的方式在所述封装内层(101)上形成的。
8.根据权利要求2所述的封装的太阳能电池晶片，其特征在于，封装外层(102)包括反射层(103)和保护层(104)，所述反射层位于太阳能电池晶片的背光面一侧。
9.根据权利要求1所述的封装的太阳能电池晶片，其特征在于，所述封装内层(101)和/或封装外层(102)的材料选自如下材料之一或其组合:乙烯-乙酸乙烯脂共聚物(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、TPU、硅酮、离子交联聚合物、光固树脂。
10.根据权利要求2所述的封装的太阳能电池晶片，其中所述封装外层(102)的折射率低于封装内层(101)的折射率。
11.一种封装太阳能电池晶片的方法，其包括下列步骤: 形成太阳能电池晶片(200)； 将太阳能电池晶片(200)密封在封装体内； 在封装体(100)上形成绒面层(105)。
12.根据权利要求11所述的封装太阳能电池晶片的方法，其特征在于，所述形成太阳能电池晶片(200)的方法包括以下步骤: 制备半导体基板(204)； 进行掺杂形成掺杂半导体层(206，207);以及 在半导体层(206,207)上形成电极层(208，210)。
13.根据权利要求11所述的封装太阳能电池晶片的方法，其特征在于，在封装体(100)上形成绒面层(105)的步骤包括通过预定模子在封装体(100)上压模或刻蚀形成绒面层(105)。
14.根据权利要求13所述的封装太阳能电池晶片的方法，其特征在于，所述封装体(100)包括封装内层(101)和封装外层(102)，其中封装外层(102)覆盖至少一部分封装内层(101)。
15.根据权利要求14所述的封装太阳能电池晶片的方法，其特征在于，所述绒面层(105)形成在所述封装内层(101)上或者封装内层(101)与封装外层(102)之间的界面上。
16.根据权利要求14所述的封装太阳能电池晶片的方法，其特征在于，所述封装内层(101)和/或封装外层(102)的材料选自如下材料之一或其组合:乙烯-乙酸乙烯脂共聚物(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、TPU、硅酮、离子交联聚合物、光固树脂。
17.根据权利要求14所述的封装的太阳能电池晶片，其中所述封装外层(102)的折射率低于封装内层(101) 的折射率。
全文摘要
本发明提出了一种封装的太阳能电池晶片，包括封装体和密封于封装体内的太阳能电池晶片，太阳能电池晶片有进光面和背光面，其特征在于所述封装体，包括封装内层和封装外层，封装内层由透明材料组成，封装内层表面有绒面层。封装内层表面有绒面层，可以提高太阳能电池晶片的陷光效果。从而提高太阳能电池的效率。相应的，本发明还提出了一种封装太阳能电池晶片的方法，通过用绒面模子压印封装体表面或者对印封装体表面进行刻蚀，来形成封装体的绒面层，制作工艺简单，而且提高了减反射和陷光效果，增强了太阳能电池的转换效率。
文档编号H01L31/0203GK103107206SQ20111036164
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者骆志炯, 朱慧珑, 尹海洲 申请人:聚日(苏州)科技有限公司