专利名称：一种太阳能电池组件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池组件及其制造方法。
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，如何降低太阳能电池的成本、以及如何提高太阳能电池的转换效率一直是太阳电池从业人员的目标。提高太阳能电池吸收光的能力是改善太阳能电池转换效率的重要途径之一，其中，在太阳能电池表面形成绒面结构，可以有效地减少太阳光在硅片表面的反射损失，是现有技术中提高太阳能电池吸收光的能力的一种重要方法。但是，在太阳能电池表面形成绒面，需要在太阳能电池硅片的制造过程中，通过腐蚀刻蚀的方法来完成，其制作工艺较为复杂。而太阳能电池成本的高低主要取决于用于制造太阳能电池硅片成本的高低。目前，太阳能电池通常是由整块的硅片构成，或者由多个整块的硅片串联而成，其中，硅片的面积越大，发电效率就越高。但是，制造面积较大的硅片不但工艺复杂，成本也较高。因此，亟需提出一种制作工艺简单、成本低廉、且又能有效提高转换效率的太阳能电池组件及其制造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池组件及其制造方法，其制作工艺简单、成本低廉、且能够有效地提高太阳能电池的转换效率。根据本发明的一个方面，提供一种太阳能电池组件，该组件包括上封装体、第一导电结构、太阳能电池、第二导电结构以及下封装体，其中:所述上封装体位于太阳能电池的进光面之上，所述太阳能电池具有前电极和背电极，该前电极和背电极分别位于太阳能电池的进光面和背光面上，所述第一导电结构和第二导电结构分别与所述太阳能电池电性连接，其特征在于:所述太阳能电池包括多个平行的条状太阳能电池单元，该太阳能电池单元的前电极覆盖所述太阳能电池单元的部分进光面；所述第一导电结构包括至少一根第一导电条，且所述第一导电结构与所述太阳能电池单元的前电极相接触；所述第二导电结构包括至少一根第二导电条，且所述第二导电结构与所述第一导电结构交错排列；所述上封装体和/或下封装体的表面上具有光线调节结构。优选地，所述太阳能电池单元嵌入在所述上封装体和/或下封装体中的条状凹槽内。
本发明另一方面，还提供一种太阳能电池组件的制造方法，该方法包括:a)形成多个条状太阳能电池单元；b)将所述多个条状太阳能电池单元密封至上封装体和下封装体之间，用于嵌入所述多个条状太阳能电池单元，在所述多个条状太阳能电池单元的进光面与上封装体之间、以及背光面与下封装体之间分别存在用于电性连接所述多个条状太阳能电池单元的第一导电结构和第二导电结构；c)在所述上封装体的表面上形成光线调节结构。与现有技术相比，本发明具有以下优点:I)太阳能电池由多个条状的太阳能电池单元所构成，与现有技术中使用面积较大的整片硅片形成太阳能电池相比，形成所述太阳能电池单元，其制造工艺简单，成本相对也较低；2)在位于太阳能电池单元进光面之上的上封装体表面形成光线调节结构，即，在上封装体表面形成绒面结构以达到陷光效果，或是在上封装体表面形成菲涅尔透镜阵列以达到聚光的效果。其中，绒面结构可以通过再次收集表面发射光，达到降低表面反射损失的作用，同时还可以在电池内部形成陷光，通过内反射将光陷在太阳能电池内部，而菲涅尔透镜可以有效地汇聚更多的太阳光，两种结构均可明显地提高太阳能的利用率，从而显著地提高电池的转换效率。此外，在上封装体表面形成光线调节结构的工艺较为简单，尤其在上封装体表面形成绒面结构的工艺，相较于传统在太阳能电池表面形成绒面结构的工艺来说，更为简单，也更易于实现。
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为根据本发明的一个实施例的太阳能电池组件的制作方法流程图；图2至图10、图13和图16为根据本发明的形成多个条状太阳能电池单元各制造阶段的剖视示意图；图11和图12分别为图10的俯视示意图和仰视示意图；图14和图15分别为图13的俯视示意图和仰视示意图；图17和图18分别为图16的俯视示意图和仰视示意图；图19、图21、图23、图26和图28为根据本发明的对太阳能电池单元进行封装各阶段的俯视示意图；图20为图19的沿剖线AA’的剖视示意图；图22为图21的沿剖线AA’的剖视示意图；图24和图25分别为图23的沿剖线AA’和沿剖线BB’的剖视示意图；图27为图26的沿剖线BB’的剖视示意图；图29为图28的沿剖线AA’的剖视示意图；图30为对图28所示的太阳能电池组件压合盖层和底层后的沿剖线AA’的剖视示意图；图31和图32分别为根据本发明的一个实施例在所述上封装体的表面上形成绒面结构和柱面或菲涅尔透镜阵列的剖视示意图；图33和图34分别为根据本发明的另一个实施例在所述上封装体的表面上形成绒面结构和柱面或菲涅尔透镜阵列的剖视示意图；以及图35和图36分别为根据本发明的又一个实施例在所述上封装体的表面上形成绒面结构和柱面或菲涅尔透镜阵列的剖视示意图。
具体实施例方式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。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，本发明提供了各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域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。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电池组件，请参考图31和图32。如图31和图32所示，该组件自上而下包括上封装体、第一导电结构、太阳能电池、第二导电结构以及下封装体。其中，所述太阳能电池由多个平行的条状太阳能电池单元构成，每个太阳能电池单元包括至少一个PN结(参考图4中虚线所示)、以及前电极107 (参考图27)和背电极106，在本实施例中，所述PN结位于靠近太阳能电池主进光面的区域，所述前电极107包括一个电极或多个平行电极，该多个平行电极位于太阳能电池单元的进光面上，覆盖所述太阳能电池单元的部分进光面，太阳光通过未被所述前电极107覆盖的表面入太阳能电池单元内部；所述背电极106位于太阳能电池单元的背光面上，在本实施例中，所述背电极106覆盖太阳能电池单元的全部背光面，在其他实施例中，所述背电极106也可以仅覆盖太阳能电池单元的部分背光面。所述太阳能电池单元中用于形成PN结的材料可以是单晶S1、单晶Ge、单晶SiGe、多晶S1、多晶Ge、多晶SiGe、非晶S1、非晶Ge、非晶SiGe、II1-V或I1-VI族化合物半导体中的一种或其任意组合；优选地，所述太阳能电池单元的长边侧面包括绝缘侧墙，以保证太阳能电池单元中的PN结不会从侧面短路。所述太阳能电池单元的宽度(图3中的w)优选小于5mm ;所述前电极107和背电极106的材料优选为金属材料,金属材料导电性能好，。其中，所述金属材料包括Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、Mg、Sn中的一种或其任意组合。在其他实施例中，所述前电极107和背电极106的材料还可以是淀积透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO),其中，所述TCO包括Sn02、In2O3> ZnO, ITO、CdO、Cd2SnO4, FTO、AZO中的一种或其任意组合。当所述背电极106的材料为TCO材料的时候，可能需要在太阳能电池单元的背光面涂覆一层反射膜，将可能会透射出电池体外的光线反射回来，从而增强太阳光的转换效率。所述多个条状的太阳能电池单元被平行地密封在上封装体和下封装体之间，其中，所述上封装体位于太阳能电池单元的进光面之上，所述下封装体位于太阳能电池单元的背光面之下。优选地，所述上封装体和/或下封装体具有多个平行的条状凹槽301 (参考图19和图20)，用于将太阳能电池单元嵌入在该凹槽301内进行固定，优选地，所述凹槽301的尺寸(包括凹槽301的长度和宽度)与太阳能电池单元的尺寸一致，且所述凹槽301的数量与太阳能电池单元的数量一致，即，太阳能电池单元与凹槽301—一对应。凹槽的优点在于能够方便地限定每个条形太阳能电池的位置。但是也可以不需要凹槽，例如在一个平坦的下封装体上布置多个条形太阳能电池，将每条太阳能电池的两端夹持定位，将上封装体与下封装体夹住太阳能电池，然后进行加热加压软化封装体也可以实现太阳能电池的封装。其中，所述上封装体和下封装体可以为单层结构，即，所述上封装体为上封装胶膜304，下封装体为下封装胶膜300，所述上封装胶膜304和下封装胶膜300的材料优选为乙烯-乙酸乙烯脂共聚物(EVA)，在其他实施例中，所述上封装胶膜304和下封装胶膜300的材料还可以包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、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。所述上封装胶膜304的材料和下封装胶膜300的材料可以相同，也可以不同。优选地，如图33和图34所示，所述上封装体和下封装体为双层结构，除了包括上封装胶膜304和下封装胶膜300之外，还包括位于上封装胶膜304之上的盖层307、以及位于下封装胶膜300之下的底层308，所述盖层307和底层308可以在上封装胶膜304和下封装胶膜300的基础上，对太阳能电池单元进一步进行加固，起到保护作用。其中，所述盖层307和底层308的材料包括玻璃或聚合物及其组合；其中玻璃包括:低铁玻璃、钢化玻璃、平板玻璃、有纹理玻璃、透紫外线玻璃、SiO2AR涂层玻璃中的一种或其任意组合；以及聚合物包括:乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氟乙烯、THV200、PET、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)、PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、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。所述盖层307和底层308的材料可以相同，也可以不相同。在其他实施例中，根据设计需要，所述上封装体也可以为单层结构，而下封装体为双层结构，如图35和图36所不,在此不再 赘述。 在所述上封装体与太阳能电池单元之间存在第一导电结构，在所述下封装体与太阳能电池单元之间存在第二导电结构，所述第一导电结构和第二导电结构用于将所述多个太阳能电池单元进行电性连接。在本实施例中，所述第一导电结构包括至少一根第一导电条303 (参考图26)，且所述第一导电结构与所述太阳能电池单元的前电极107相接触，优选地，所述第一导电条303的数量与太阳能电池单元前电极107中平行电极的数量相同，且每根第一导电条303的宽度与所述平行电极的宽度相一致，S卩，所述第一导电条303恰好可以和平行电极相重合，可以最大限度地与平行电极接触降低接触电阻。所述第二导电结构包括至少一根第二导电条302，且所述第二导电结构与所述第一导电结构交错排列，其中，所述第二导电条302的数量和太阳能电池单元背电极106的材料相关，如果所述太阳能电池单元的背电极106是具有良好导电性的金属材料，则所述第二导电条302的数量无需太多，甚至只需要一根即可起到较好的电性连接的效果，如果所述太阳能电池单元背电极106材料的导电性相较于金属材料略差一些，例如TCO材料,则可以根据背电极106材料的性质增加第二导电条302的数量，从而达到较好的导电效果。所述第一导电条303和第二导电条302的材料包括TCO或金属材料；其中所述TCO包括:Sn02、In203、Zn0、IT0、Cd0、Cd2Sn04、FTO,AZO 或其组合；所述金属材料包括 Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、Mg、Sn 中的一种或其任意组合。所述第一导电条303和第二导电条302的材料可以相同，也可以不同。所述第一导电条303和第二导电条302的中间部分密封在所述上封装体和下封装体之间，其两端延伸至所述上封装体和下封装体之外，用于引出太阳能电池单元的前电极107和背电极106。在所述上封装体的表面上具有光线调节结构，该光线调节结构在太阳光射入至太阳能电池单元之前，对太阳光进行一定的处理，该处理包括陷光处理或者聚光处理。为了达到陷光的效果，所述光线调节结构可以是绒面结构305，如图31所示；为了达到聚光的效果，所述光线调节结构可以是柱面或菲涅尔透镜阵列，如图32所示，其中，所述柱面或菲涅尔透镜阵列由多个柱面或菲涅尔透镜306组成，该菲涅尔透镜306可以是上表面为齿状的菲涅尔透镜，利用菲涅尔透镜表面的形状对太阳光进行汇聚，还可以上表面为平面菲涅尔透镜，利用菲涅尔透镜内部的结构实现太阳光的汇聚。其中上表面为平面的菲涅尔透镜更加便于清洁和维护。根据太阳能电池单元的尺寸以及上封装体材料的性能参数(如折射率)，制定菲涅尔透镜306的尺寸，从而可以使得通过柱面或菲涅尔透镜306和上封装体的太阳光(箭头500)聚焦至条形太阳能电池单元上。与传统的太阳能电池组件相比，本发明提供的太阳能电池组件具有以下优点:第一、太阳能电池由多个条状的太阳能电池单元所构成，与现有技术中使用面积较大的整片硅片形成太阳能电池相比，形成所述太阳能电池单元，其制造工艺简单，节约材料，成本相对也较低；第二、在位于太阳能电池单元进光面之上的上封装体表面形成光线调节结构，SP，在上封装体表面形成绒面结构以达到陷光效果，或是在上封装体表面形成菲涅尔透镜以达到聚光的效果。其中，绒面结构可以通过再次收集表面发射光，达到降低表面反射损失的作用，同时还可以在电池内部形成陷光，通过内反射将光陷在电池内部，而柱面或菲涅尔透镜可以有效地汇聚更多的太阳光，两种结构均可明显地提高太阳能的利用率，从而显著地提高电池的转换效率。此外，在上封装体表面形成光线调节结构的工艺较为简单，尤其在上封装体表面形成绒面结构的工艺，相较于传统在太阳能电池表面形成绒面结构的工艺来说，更为简单，也更易于实现。相应地，本发明还提供了一种太阳能电池组件的制造方法，如图1所示。下面，将结合图2至图36对图1中太阳能电池组件的制造方法进行具体的说明。参考图2至图18，在步骤SlOl中，形成多个条状太阳能电池单元。具体地，首先，提供衬底100，如图2所示，所述衬底100包括第一表面100_1和与第一表面100-1相对的第二表面100-2，其中，所述衬底100为半导体衬底，例如为硅、锗以及化合物半导体的一种或其组合，包括但不限于单晶S1、单晶Ge、单晶SiGe，所述衬底100还可以是多晶S1、多晶Ge、多晶SiGe、非晶S1、非晶Ge、非晶SiGe、II1-V或I1-VI族化合物半导体或其组合或其组合。在其他实施例中，可通过多种方式生成该衬底100，例如淀积、外延生长等，所述衬底100可以具有N型掺杂配置或P型掺杂配置。所述衬底100的厚度优选小于5mm。特别地，在所述衬底100的第一表面100-1和第二表面100-2上形成基片层100a，并对所述衬底100的第一表面100-1和第二表面100-2进行构图。然后，以所述基片层IOOa为刻蚀停止层，对所述衬底100进行刻蚀，从所述衬底100的第一表面100-1形成至少两个第一沟槽102-1，以及从所述衬底100的第二表面100-2形成至少一个第二沟槽102-2，其中每个所述第二沟槽102-2位于相邻的两个所述第一沟槽102-1之间，从而形成至少两个基板102和至少一个基片101构成的竖直基板阵列，如图3所示。由于所述衬底100的厚度小于5mm,所以利用衬底100厚度所形成的基板102的厚度(图3中用w表不)也小于5mm。所述基板102具有第一表面102b和第二表面102a，在此，把第二沟槽102-2的侧壁称为基板的第一表面102b，第一沟槽102-1的侧壁称为基板102的第二表面102a。接着，如图4中虚线所示，通过例如掺杂离子扩散的方式，在所述基板102中形成PN结，S卩，当所述基板102具有N型掺杂配置时，从所述基板102的第一表面102b或第二表面102a对所述基板102进行P型掺杂物扩散；当所述基板102具有P型掺杂配置时，从所述基板102的第一表面102b或第二表面102a对所述基板102进行N型掺杂物扩散。在其他实施例中，还可以通过在所述基板102的第一表面102b或第二表面102a沉积与所述基板102具有不同掺杂类型的半导体层而形成PN结。其中，PN所结靠近的基板102的表面将作为太阳能电池的主进光面，即，如果从所述基板102的第一表面102b进行掺杂，则所述基板102的第一表面102b将作为太阳能电池的主进光面,如果从所述基板102的第二表面102a进行掺杂，则所述基板102的第二表面102a将作为太阳能电池的主进光面。在本实施例中，以从所述基板102的第一表面102b进行掺杂为例进行说明。优选地，在形成具有PN结的基板102后，通过喷涂、CVD、PVD、ALD、蒸镀、旋涂或其组合等工艺方法，在竖直基板阵列的至少部分基片101表面和/或至少部分基板102表面上形成柔性材料层103，如图5所示。其中，所述柔性材料层103包括金属、聚合物、纳米材料中的一种或其任意组合。所述柔性材料层103具有适当的柔性、延展性和附着力，可以减少在后续将基板102拉伸展平过程中基片101破裂的可能性。然后，如图6所示，从竖直基板阵列两端平稳地拉伸整个基板结构，形成平面基板阵列；如图7和图8所示，将该平面基板阵列放置在传送带104上，利用例如激光沿垂直于平面基板阵列的方向(图7中箭头10的方向)切割所述基片101和柔性材料层103，将基板阵列分割为独立的多个基板102。如图9至图11所示，通过吸盘105或者机械臂等方式将分割开的多个条状基板102放入晶片夹持器200中，通过选择性刻蚀等方法，选择性地去除柔性材料层103或者去除所述基片101和柔性材料层103。当仅仅去除柔性材料层103时，基片101仍然保留在太阳能电池单元的侧面作为绝缘侧墙，有利于避免后续工艺中将太阳能电池单元的PN结短路。其中，所述晶片夹持器200具有多个栏位，每个栏位内可以放置一块基板102，此外，所述晶片夹持器200每个栏位的底部还具有多个平行的开口 201，如图12所示。去除柔性材料层103或除去所述基片101和柔性材料层103后，需要利用例如去离子水等清洗液对所述基板102进行清洗，以去除所述基板102表面的污染杂质。由于所述晶片夹持器200每个栏位的底部具有多个平行的开口 201，从而可以保证在清洗的过程中，与所述晶片夹持器200相接触的所述基板102的第一表面102b也可以被很好地清洁到。清洁完成后，对所述基板102进行干燥或退火。然后，在所述多个条状的基板102的第一表面102b形成前电极107、以及在第二表面102a形成背电极106，从而形成多个太阳能电池单元，请参考图13至图18。如图13至图15所示，使用所述晶片夹持器200将所述基板102侧面夹紧；将基板102夹紧后，使用蒸镀或者溅射的方法，通过晶片夹持器200底部的开口 201，在所述基板102的第一表面102b暴露的区域形成前电极107，在所述基板的第二表面102a形成背电极106，以形成太阳能电池单元，如图16至图18所示，其中，具有前电极107的第一表面102b将作为太阳能电池的进光面，具有背电极106的第二表面102a将作为太阳能电池的背光面，位于进光面上的前电极107包括多个平行的电极，该多个平行电极的形状和晶片夹持器200底部开口的形状一致，当太阳能电池单元的前电极107不透明的时候，太阳光可以通过平行电极之间的区域射入太阳能电池单元的内部。此外，由于所述基板102被晶片夹持器200夹紧，所以基板102的侧壁不会形成导电膜，从而避免了前电极107和背电极106的短路，如果保留基板侧壁的基片层作为绝缘侧墙则可以获得更好的绝缘效果。所述前电极107和背电极106的材料优选为金属材料，金属材料不但导电性能好，而且不透光，可以对可能会透射出太阳能电池单元体外的光线进行反射，增强太阳光的转换效率。在其他实施例中，所述前电极107和背电极106的材料还可以是淀积透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide,TCO),其中，所述TCO包括SnO2、ln203、ZnO, ITO、CdO、Cd2SnO4, FTO、AZO中的一种或其任意组合。当所述背电极106的材料为TCO的时候，可能需要在太阳能电池单元的背光面涂覆一层反射膜(未示出)，将可能会透射出电池体外的光线反射回来，从而增强太阳光的转换效率。参考图19至图29，在步骤S102中，将所述多个条状太阳能电池单元密封至上封装体和下封装体之间，其中，优选的，所述上封装体和/或下封装体具有多个平行的条状凹槽301，用于嵌入所述多个条状太阳能电池单元，在所述多个条状太阳能电池单元的进光面与上封装体之间、以及背光面与下封装体之间分别存在用于电性连接所述多个条状太阳能电池单元的第一导电结构和第二导电结构。具体地，在形成多个条状的太阳能电池单元后，需要对其进行封装，该封装步骤如下:首先，如图19和图20所示，压印下封装胶膜300，在所述下封装胶膜300上形成多个平行的条状凹槽301，优选地，所述平行条状凹槽301的尺寸(包括凹槽301的长度和宽度)与太阳能电池单元的尺寸相同，且所述凹槽301的数量与太阳能电池单元的数量一致，即，一个凹槽301恰好可以被用于固定一个太阳能电池单元。其中，所述下封装胶膜300的材料包括乙烯-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)、PC (聚碳酸酯)，PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)，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。接着，如图21和图22所示，在所述下封装胶膜300的上表面以及凹槽301的内表面形成第二导电结构，用于在后续步骤中将多个太阳能电池单元通过背电极106进行电性连接。其中，所述第二导电结构包括一根或者多根第二导电条302，所述第二导电条302的数量和太阳能电池单元背电极106的材料相关，如果所述太阳能电池单元的背电极106是具有良好导电性的金属材料，则所述第二导电条302的数量无需太多，甚至只需要一根即可起到较好的电性连接的效果，如果所述太阳能电池单元背电极106材料的导电性相较于金属材料略差一些，例如TCO材料，则可以根据背电极106材料的性质增加第二导电条302的数量，从而达到较好的导电效果。通过在所述下封装胶膜300的上表面以及凹槽301的内表面进行印刷形成所述第二导电条302，或者通过蒸镀的方式，又或者直接将所述第二导电条302贴合在所述下封装胶膜300的上表面以及凹槽301的内表面。所述第二导电条302的材料包括TCO或金属材料；其中所述TCO包括:Sn02、In203、Zn0、IT0、Cd0、Cd2Sn04、FTO、AZO 或其组合；所述金属材料包括 Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、Mg、Sn 中
的一种或其任意组合。然后，如图23至图25所示，将所述多个条状太阳能电池单元嵌入所述多个平行的条状凹槽301内，S卩，逐一将每个太阳能电池单元固定至一个凹槽301内。其中，在将太阳能电池单元从晶片夹持器200中取出后，需要将所述太阳能电池单元进行180°的翻转，使得太阳能电池单元的背电极106朝下，如此一来，将翻转后的太阳能电池单元嵌入至凹槽301内，可以使太阳能电池单元的背电极106与所述第二导电条302相接触。如图26和图27所示，将太阳能电池单元嵌入至下封装胶膜300的凹槽301内之后，在所述多个条状太阳能电池单元的进光面上形成第一导电结构，用于将多个太阳能电池单元通过前电极107进行电性连接。其中，所述第一导电结构包括至少一根第一导电条303，且所述第一导电条303与所述太阳能电池单元的前电极107相接触，优选地，所述第一导电条303的数量与太阳能电池单元前电极107中平行电极的数量相同，且每根第一导电条303的宽度与所述平行电极的宽度一致，S卩，所述第一导电条303恰好可以和平行电极相重合，可以最大限度地与平行电极接触，以减小接触电阻。所述第一导电条303也可以通过例如印刷、蒸镀以及贴合的方式形成。所述第一导电条303的材料与第二导电条302类似，包括 TCO 或金属材料；其中所述 TCO 包括:Sn02、In203、Zn0、IT0、Cd0、Cd2Sn04、FT0、AZ0 或其组合；所述金属材料包括Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、Mg、Sn中的一种或其任意组合。其中，所述第一导电条303的材料与所述第二导电条302的材料可以相同，也可以不同。需要注意的是，在形成第二导电条302和第一导电条303的时候，要交错排列第二导电条302和第一导电条303，不能使其相接触，以防出现短路而损坏太阳能电池单元。此夕卜，所述第一导电条303和第二导电条302的两端延伸至下封装体之外，用于在太阳能电池单元被密封后，引出太阳能电池单元的前电极107和背电极106。最后，如图28和图29所示，压合上封装胶膜304与所述下封装胶膜300进行密封，其中，所述上封装胶膜304的材料与所述下封装胶膜300的材料可以相同，也可以不同。所述上封装胶膜304的材料包括乙烯-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。此时，所述上封装胶膜304即为上封装体，而下封装胶膜300即为下封装体。优选地，如图30所示，在所述上封装胶膜304之上、以及下封装胶膜300之下压合盖层307和底层308，所述盖层307和底层308可以在上封装胶膜304和下封装胶膜300的基础上，对太阳能电池单元进一步进行加固，起到保护作用。在这种情况下，所述盖层307以及上封装胶膜304共同构成了上封装体，所述下封装体和底层308共同构成了下封装体。所述盖层307和底层308的材料包括玻璃或聚合物及其组合；其中玻璃包括:低铁玻璃、钢化玻璃、平板玻璃、有纹理玻璃、透紫外线玻璃、SiO2AR涂层玻璃中的一种或其任意组合；以及聚合物包括:乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氟乙烯、THV200、PET、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。所述盖层307和底层308的材料可以相同，也可以不相同。在其他实施例中，根据设计需要，也可以仅在下封装胶膜300之下压合底层308，对太阳能电池单元起到进一步支撑的作用。上述封装步骤是由下至上进行的，S卩，按照下封装体、第二导电条、太阳能电池单元、第一导电条、上封装体的顺序进行封装，在其他实施例中，也可按照相反的顺序进行封装，即，先形成具有多个平行凹槽301的上封装体，并在上封装体的表面和凹槽301的内表面形成第一导电条303，然后将太阳能电池单元从晶片夹持器200中直接移至上封装体的凹槽301内，并使太阳能电池单元的前电极107与第一导电条303相接触，接着形成第二导电条302，最后，将下封装体与上封装体对齐，进行压合，完成太阳能电池单元的封装。参考图31至图36，在步骤S103中，在所述上封装体的表面上形成光线调节结构。具体地，下面以上封装体为单层结构为例说明，如图31所示，在位于太阳能电池单元进光面之上的所述上封装胶膜304的表面上形成绒面结构305。其中，在上封装胶膜304的表面形成绒面结构305包括两种方法:一种方法是在上封装胶膜304上通过例如粘结的方式固定绒面模具，另一种方法是在上封装胶膜304上制绒，例如，可以用酸溶液或者其他溶液腐蚀上封装胶膜304形成绒面，也可以在一定的温度、压强下热压印上封装胶膜304，还可以使用等离子体加工的方法形成绒面结构。如图32所示，还可以在所述上封装胶膜304的表面上设置柱面或菲涅尔透镜阵列，该菲涅尔透镜阵列由多个菲涅尔透镜306构成，其中，所述菲涅尔透镜306可以是上表面为齿状的菲涅尔透镜，利用菲涅尔透镜表面的形状对太阳光进行汇聚，还可以是上表面为平面菲涅尔透镜，利用菲涅尔透镜内部的结构实现太阳光的汇聚。其中上表面为平面的菲涅尔透镜更加便于清洁。菲涅尔透镜306的数量以及尺寸可以根据太阳能电池单元的尺寸以及上封装胶膜304材料的性能参数(如折射率)来制定，从而可以使得通过柱面或菲涅尔透镜306和上封装胶膜304的太阳光(箭头500)聚焦至各条形太阳能电池单元上。当上封装体为双层结构时，即，上封装体包括上封装胶膜304和盖层307的时候，在所述盖层307的表面形成绒面结305 (如图33所示)或菲涅尔透镜阵列(如图34所示)。在其他实施例中，当上封装体为上封装胶膜304，而下封装体为下封装胶膜300和底层308的时候，在所述上封装胶膜304的表面形成绒面结305 (如图35所示)或菲涅尔透镜阵列(如图36所示)，在此不在一一赘述。在其他实施例中，也可以在上封装体表面先形成绒面结构或者柱面或菲涅尔透镜阵列之后，再压合上封装体和下封装体，对太阳能电池单元进行封装。在上述步骤完成后，在所述太阳能电池组件中，所述太阳能电池单元有效地利用了衬底的厚度，在不增加整个衬底尺寸的前提下，获得更多可加工的衬底的表面积，提高衬底的利用率，相较于现有技术中所使用的面积较大的整片硅片而言，所述太阳能电池单元的成本更低；此外，在位于太阳能电池单元进光面之上的上封装体表面形成光线调节结构，即，在上封装体表面形成绒面结构以达到陷光效果，或是在上封装体表面形成柱面或菲涅尔透镜以达到聚光的效果。其中，绒面结构可以通过再次收集表面发射光，达到降低表面反射损失的作用，同时还可以在电池内部形成陷光，通过内反射将光陷在电池内部，而菲涅尔透镜可以有效地汇聚更多的太阳光，两种结构均可明显地提高太阳能的利用率，从而显著地提高电池的转换效率。此外，在上封装体表面形成光线调节结构的工艺较为简单，尤其在上封装体表面形成绒面结构的工艺，相较于传统在太阳能电池表面形成绒面结构的工艺来说，更为简单，也更易于实现。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
1.一种太阳能电池组件，该组件包括上封装体、第一导电结构、太阳能电池、第二导电结构以及下封装体，其中: 所述上封装体位于太阳能电池的进光面之上，所述太阳能电池具有前电极(107)和背电极(106)，该前电极(107)和背电极(106)分别位于太阳能电池的进光面和背光面上，所述第一导电结构和第二导电结构分别与所述太阳能电池电性连接，其特征在于: 所述太阳能电池包括多个平行的条状太阳能电池单元，该太阳能电池单元的前电极(107)覆盖所述太阳能电池单元的部分进光面； 所述第一导电结构包括至少一根第一导电条(303)，且所述第一导电结构与所述太阳能电池单元的前电极(107)相接触； 所述第二导电结构包括至少一根第二导电条(302)，且所述第二导电结构与所述第一导电结构交错排列； 所述上封装体和/或下封装体的表面上具有光线调节结构。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，所述上封装体和/或下封装体中具有条状凹槽(301)，所述太阳能电池单元嵌入在所述上封装体和/或下封装体中的条状凹槽(301)内。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，所述光线调节结构为绒面结构(305)。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，所述光线调节结构为柱面透镜或菲涅尔透镜阵列。
5.根据权利要求1或3所述的太阳能电池组件，其中: 所述上封装体包括上封装胶膜(304)，或包括上封装胶膜(304)和位于该上封装胶膜(304)之上的盖层(307);和/或 所述下封装体包括下封装胶膜(300)，或包括下封装胶膜(300)和位于该下封装胶膜(300)之下的底层(308)。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池组件，其中: 所述上封装胶膜(304)和下封装胶膜(300)的材料包括乙烯-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。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池组件，其中: 所述盖层(307)和/或底层(308)的材料包括玻璃或聚合物及其组合； 其中玻璃包括:低铁玻璃、钢化玻璃、平板玻璃、有纹理玻璃、透紫外线玻璃、SiO2AR涂层玻璃中的一种或其任意组合；以及 聚合物包括:乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氟乙烯、THV200、PET、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。
8.根据权利要求1或3所述的太阳能电池组件，其中: 所述太阳能电池单元的材料包括单晶S1、单晶Ge、单晶SiGe、多晶S1、多晶Ge、多晶SiGe、非晶S1、非晶Ge、非晶SiGe、II1-V或I1-VI族化合物半导体或其组合。
9.根据权利要求1或3所述的太阳能电池组件，其中，所述前电极(107)和/或背电极(106)的材料包括TCO或金属材料； 其中所述 TCO 包括:Sn02、In203、Zn0、ITO、CdO、Cd2Sn04、FTO、AZO 或其组合； 所述金属材料包括Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、Mg、Sn中的一种或其任意组合。
10.根据权利要求1或3所述的太阳能电池组件，其中: 所述第一导电结构和所述第二导电结构的材料包括TCO或金属材料； 其中所述 TCO 包括:Sn02、In203、ZnO, ITO、CdO、Cd2Sn04、FTO、AZO 或其组合； 所述金属材料包括Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、Mg、Sn中的一种或其任意组合。
11.根据权利要求1或3所述的太阳能电池组件，其中，所述太阳能电池单元的宽度小于 Smnin
12.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其中，在所述太阳能电池长边的侧面包括绝缘侧墙。
13.一种太阳能电池组件的制造方法，该方法包括: a)形成多个条状太阳能 电池单元； b)将所述多个条状太阳能电池单元密封至上封装体和下封装体之间，用于嵌入所述多个条状太阳能电池单元，在所述多个条状太阳能电池单元的进光面与上封装体之间、以及背光面与下封装体之间分别存在用于电性连接所述多个条状太阳能电池单元的第一导电结构和第二导电结构； c)在所述上封装体的表面上形成光线调节结构。
14.根据权利要求13所述的制造方法，其中所述上封装体和/或下封装体中具有条状凹槽(301)，所述太阳能电池单元嵌入在所述上封装体和/或下封装体中的条状凹槽(301)内。
15.根据权利要求13所述的制造方法，其中，所述步骤c)包括: 压印或腐蚀所述上封装体的表面形成绒面结构(305)。
16.根据权利要求13所述的制造方法，其中，所述步骤c)包括: 在所述上封装体的表面上设置柱面透镜或菲涅尔透镜阵列。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的制造方法，其中，所述步骤a)包括: 提供衬底(100)，将该衬底(100)分割为多个条状的基板(102)，其中，所述基板(102)具有第一表面(102b)以及与该第一表面(102b)相对的第二表面(102a)，且在靠近所述第一表面(102b)的区域存在PN结； 在所述多个条状的基板(102)的第一表面(102b)形成前电极(107)、以及在第二表面(102a)形成背电极(106)。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其中，将该衬底(100)分割为多个条状基板(102)的步骤包括: 提供衬底(100)，所述衬底(100)包括第一表面(100-1)和与第一表面(100-1)相对的第二表面(100-2)，在所述第一表面(100-1)和第二表面(100-2)上形成基片层(100a)，对所述衬底(100)的第一表面(100-1)和第二表面(100-2)上的基片层(IOOa)进行构图暴露出部分所述衬底(100)的第一表面(100-1)和第二表面(100-2)； 刻蚀暴露出的所述衬底(100)的第一表面(100-1)和第二表面(100-2)形成至少两个第一沟槽(102-1)以及至少一个第二沟槽(102-2)，其中每个所述第二沟槽(102-2)位于相邻的两个所述第一沟槽(102-1)之间，从而形成至少两个基板(102)和至少一个基片(101)构成的竖直基板阵列，其中，所述基板(102)具有第一表面(102b)以及与该第一表面(102b)相对的第二表面(102a)； 对所述基板(102)的第一表面(102b)进行掺杂，在所述基板(102)中形成PN结；在竖直基板阵列的至少部分基片(101)表面和/或至少部分基板(102)表面上形成柔性材料层(103)； 拉伸所述竖直基板阵列形成平面基板阵列； 利用激光切割所述基片(101)和柔性材料层(103)，将基板阵列分割为独立的多个基板(102)。
19.根据权利要求18所述的制造方法，其中，在将基板阵列分割为独立的多个基板(102)的步骤之后还包括去除所述柔性材料层(103)或去除所述柔性材料层(103)和所述基片(101)的步骤。
20.根据权利要求17所述的制造方法，其中，在所述多个条状的基板(102)的第一表面(102b)形成前电极(107)、以及在第二表面(102a)形成背电极(106)的步骤包括: 将所述基板(102)平放至底部具有开口的晶片夹持器(200)中，其中，所述基板(102)的第一表面(102b)与晶片夹持器(200)的底部相接触，并通过所述开口暴露部分第一表面(102b)； 使用所述晶片夹持器(200)将所述基板两侧(102)夹紧； 通过离子注入、喷涂、蒸镀或者溅射的方法，在所述基板(102)的第一表面(102b)暴露的区域形成前电极(107)，在所述基板(102)的第二表面(102a)形成背电极(106)。
21.根据权利要求20所述的制造方法，其中，所述晶片夹持器(200)底部的开口为多个平行的条状开口(201)。
22.根据权利要求17所述的制造方法，其中，在将该衬底(100)分割为多个条状的基板(102)的步骤之后，还包括: e)对所述多个条状的基板(102)进行清洗、干燥或退火。
23.根据权利要求17所述的制造方法，其中: 所述衬底(100)的材料包括单晶S1、单晶Ge、单晶SiGe、多晶S1、多晶Ge、多晶SiGe、非晶S1、非晶Ge、非晶SiGe、II1-V或I1-VI族化合物半导体或其组合。
24.根据权利要求17所述的制造方法，其中，所述衬底(100)的厚度小于5mm。
25.根据权利要求18所述的制造方法，其中: 所述柔性材料层(103)包括金 属、聚合物、纳米材料中的一种或其任意组合。
26.根据权利要求17或20所述的制造方法，其中: 所述前电极(107)和/或背电极(106)的材料包括TCO或金属材料； 其中所述 TCO 包括:Sn02、In203、ZnO, ITO、CdO、Cd2Sn04、FTO、AZO 或其组合； 所述金属材料包括Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、Mg、Sn中的一种或其任意组合。
27.根据权利要求13所述的制造方法，其中，所述步骤b)包括: 压印下封装胶膜(300)，在所述下封装胶膜(300)上形成多个的条状凹槽(301)，并在所述下封装胶膜(300)的上表面以及凹槽(301)的内表面形成第二导电结构； 将所述多个条状太阳能电池单元嵌入所述多个的条状凹槽内，其中，所述多个条状太阳能电池单元的背电极(106)与所述第二导电结构相接触； 在所述多个条状太阳能电池单元的进光面上形成第一导电结构，其中，所述第一导电结构与所述多个条状太阳能电池单元的前电极(107)相接触； 压合上封装胶膜(304)与所述下封装胶膜(300)进行密封； 在所述上封装胶膜(304)之上、以及下封装胶膜(300)之下压合盖层(307)和底层(308)。
28.根据权利要求27所述的制造方法，其中: 所述第一导电结构为一根第一导电条(303)、或者多根平行的第一导电条(303);以及 所述第二导电结构为一根第二导电条(302)、或者多根平行的第二导电条(302)。
29.根据权利要求27或28所述的制造方法，其中: 形成所述第一导电结构和第二导电结构的方法包括印刷、蒸镀或贴合。
30.根据权利要求27或28所述的制造方法，其中: 所述上封装胶膜(304)和/或下封装胶膜(300)的材料包括乙烯-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。
31.根据权利要求27或28所述的制造方法，其中: 所述盖层(307)和/或底层(308)的材料包括玻璃或聚合物及其组合； 其中玻璃包括:低铁玻璃、钢化玻璃、平板玻璃、有纹理玻璃、透紫外线玻璃、SiO2AR涂层玻璃中的一种或其任意组合；以及 聚合物包括:乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氟乙烯、THV200、PET、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。
32.根据权利要求27或28所述的制造方法，其中: 所述第一导电结构和/或所述第二导电结构的材料包括TCO或金属材料； 其中所述 TCO 包括:Sn02、In203、ZnO, ITO、CdO、Cd2Sn04、FTO、AZO 或其组合； 所述金属材料包括Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、Mg、Sn中的一种或其任意组合。
全文摘要
一种太阳能电池组件，该组件自上而下包括上封装体、第一导电结构、太阳能电池、第二导电结构以及下封装体，所述太阳能电池包括多个平行的条状太阳能电池单元，该太阳能电池单元的前电极包括多个平行电极，覆盖所述太阳能电池单元的部分进光面；优选的，所述太阳能电池单元嵌入在所述上封装体和/或下封装体中的多个平行条状凹槽内；所述第一导电结构包括至少一根第一导电条，且所述第一导电结构与所述太阳能电池单元的前电极相接触；所述第二导电结构包括至少一根第二导电条，且所述第二导电结构与所述第一导电结构交错排列；所述上封装体的表面上具有光线调节结构。相应地，本发明还提供了一种上述太阳能电池组件的制造方法。本发明所提供的太阳能电池组件具有成本低、省材料、工艺简单、转换效率高的优点。
文档编号H01L31/0236GK103165694SQ20111040740
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9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