太阳能电池模块设备及其制造方法
【专利摘要】公开了一种太阳能电池模块设备及其制造方法。所述太阳能电池模块设备包括：光吸收层；以及反射器，设置在所述光吸收层的光入射面，用于将从所述光吸收层反射的光向所述光吸收层反射。
【专利说明】太阳能电池模块设备及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 实施例涉及太阳能电池模块设备及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近来，随着能源消耗的增长，开发了将太阳光转化成电能的太阳能电池。
[0003]特别地，广泛使用了 CIGS基太阳能电池，其中CIGS基太阳能电池是PN异质结装置，该PN异质结装置具有包括玻璃基板的基板结构、金属背电极层、P型CIGS基光吸收层、高电阻缓冲层和N型窗口层。
[0004]此外，为了提高太阳能电池的效率，进行了各种研究。
[0005]根据相关领域的上述太阳能电池中，由于太阳能电池以平板的形式安装，当太阳能电池以正确的角度辐照到太阳能电池上时，太阳能电池的光能收集效率提高。与此相反，当太阳光辐照到太阳能电池的侧面上时，太阳能电池的光能收集效率急剧下降，此外，当太阳光辐照到太阳能电池的侧面上时，太阳光从以平板的形式安装的太阳能电池反射，使得太阳光不能被有效利用。由于太阳能电池作为未来能源具有无限的发展可能，应当加紧研发太阳能电池。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]实施例提供了一种具有提高了光电转换效率的太阳能电池模块设备及其制造方法。
[0008]技术方案
[0009]根据实施例，提供了一种太阳能电池模块设备，包括:光吸收层；以及反射器，设置在所述光吸收层的光入射面，用于将从所述光吸收层反射的光向所述光吸收层反射。
[0010]有益效果
[0011]如上所述，根据实施例，从太阳能电池面板反射的光被捕获，然后被再次反射到太阳能电池面板，因此提高了光电转换效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是示出了根据本发明实施例的太阳能电池模块设备的截面图；
[0013]图2是示出了根据本发明实施例的反射器的截面图；以及
[0014]图3到图5是示出了根据本发明实施例的太阳能电池模块设备的制造过程的截面图。
【具体实施方式】
[0015]在实施例的描述中，应当理解的是，当基板、薄膜、层或电极被称为在另一个基板、另一个层、另一个薄膜或另一个电极“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在另一个基板、另一个薄膜、另一个层或另一个电极上，或者还可以存在一个或多个中间层。已经参照附图描述了这种元件的位置。为了方便和清楚的目的，附图所示的元件的厚度和大小可以夸大、省略或示意性地示出。此外，元件的大小不完全反映实际大小。
[0016]图1是示出了根据实施例的太阳能电池模块设备的截面图。参见图1，太阳能电池面板100包括基板10、背电极层20、光吸收层30、缓冲层40，以及窗口层50。该面板100可以在其上设置保护层200。反射器500可以接合到覆盖玻璃400，并且保护层200与覆盖玻璃400可以被支撑件300间隔开。
[0017]基板10具有平板形并且支撑背电极层20、光吸收层30、缓冲层40，以及窗口层50。
[0018]基板10可以包括绝缘体。基板10可以包括玻璃基板、塑料基板(如聚合物)，或者金属基板。此外，基板10可以包括陶瓷基板(包括氧化铝)、不锈刚基板，或者有弹性的聚合物基板。基板10可以是透明的，或者可以是刚性的或柔性的。
[0019]如果基板10包括钙钠玻璃基板，在制造太阳能电池的过程中，该钙钠玻璃中包含的钠(Na)会被扩散到包含CIGS的光吸收层30中。相应地，可以增加光吸收层30中的电荷浓度，因此提高太阳能电池的光电转换效率。
[0020]背电极层20设置在基板10上。背电极层20是导电层。背电极层20传输太阳能电池的光吸收层30中产生的电荷，因此，允许电流流到太阳能电池外部。为了执行上述功能，背电极层20须表现出高导电性和低电阻率。
[0021]此外，在形成CIGS粉末时执行所需要的在硫(S)或硒(Se)氛围下的热处理时，背电极层20须保持高温稳定性。此外，背电极层20须表现出对基板10的优越的粘合性，以防止由于基板10与背电极层20之间的热膨胀系数差引起的背电极层20从基板10剥离。
[0022]背电极层20可以包括钥(Mo)、金(Au)、铝(Al)、铬(Cr)、钨(W)，和铜(Cu)中的任何一种。在它们之中，Mo与其它元素相比，相对于基板10具有较小的热膨胀系数差，所以Mo表现出优越的粘合性，因此防止上述剥离现象，并且完全满足背电极层20所要求的其它特性。
[0023]背电极层20可以包括至少两个层。在这种情况下，这些层可以包括同一种金属或不同种金属。
[0024]光吸收层30可以形成在背电极层20上。光吸收层30包括P型半导体化合物。更具体地，光吸收层30包括1-1I1-VI族化合物。例如，光吸收层30可以具有Cu(In，Ga)Se2(CIGS)晶体结构、Cu (In) Se2晶体结构或CuGa) Se2晶体结构。光吸收层300的能带隙处于约1.1eV到约1.2eV的范围内。
[0025]缓冲层40设置在光吸收层30上。由于该太阳能电池具有的光吸收层30包括CIGS化合物，在用作P型半导体的CIGS化合物薄膜与用作N型半导体的窗口层50之间形成P-N结。然而，由于这两种材料在晶格常数和能带隙方面表现出很大的差异，需要具有处于这两种材料的能带隙中间的能带隙的缓冲层来在这两种材料之间形成较好的结。
[0026]缓冲层40的能带隙可以处于2.2eV到2.5eV的范围内。缓冲层40可以包括CdS或者ZnS，并且更常用的是CdS。
[0027]缓冲层40可以具有IOnm到IOOnm的厚度。
[0028]高电阻缓冲层(未示出)可以设置在缓冲层40上。高电阻缓冲层包括未掺杂的氧化锌(1-ZnO)。高电阻缓冲层的能带隙处于约3.1eV到约3.3eV的范围内。
[0029]窗口层50设置在缓冲层40上。窗口层50是透明的并且包括导电层。此外，窗口层50的电阻高于背电极层20的电阻。
[0030]窗口层50包括氧化物。例如，窗口层50可以包括氧化锌、铟锡氧化物(ΙΤ0)，或铟锌氧化物(IZO)。
[0031]此外，窗口层50可以包括掺杂了铝的氧化锌(AZO)或掺杂了镓的氧化锌(GZO)。
[0032]保护层200形成在太阳能面板100上以保护太阳能面板100不受由于外部环境引起的氧化。例如，保护层200可以包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。
[0033]反射器500可以形成于保护层200上。反射器500可以具有从覆盖玻璃400到保护层200逐渐变宽的形状。例如，反射器500的截面可以具有倒Y形。
[0034]反射器500的截面可以具有倒Y形，Y形截面的每一个线段通过接合长方形面来形成，或者可以具有锥形。如果反射器500通过相互接合三个长方形面形成，长方形面可以形成为具有与覆盖玻璃400 —致的长度，或者离散地形成，但实施例不限于此。
[0035]入射到面板100的光入射面并且被从面板100反射的光被反射器500再次反射到面板100上，因此可以提高光电转换效率。
[0036]如果反射器500呈倒Y形的截面中的分支区域的角度过小，从面板100反射并且从反射器500再次反射到面板100上的光的量会减少，使得略微表现出再反射效果。如果该角度过度增加，入射到面板100的太阳光的量会被反射器500减少。考虑到这一点，该角度可以在10°到90°之间。优选地，该角度可以在30°到40°之间。
[0037]反射器40可以包括表现出50%或50%以上的反射率的材料。例如，尽管反射器400可以包括招(Al),但实施例不限于此。
[0038]反射器500可以被透明胶带接合到覆盖玻璃400上，然后可以被接合到保护层200上。
[0039]保护层200与覆盖玻璃400可以被形成于面板100侧面的支撑件300间隔开。
[0040]图3到图5是示出了根据实施例的太阳能电池模块设备的制造过程的截面图。将参照上述对太阳能电池的描述来对本制造方法进行描述。上述太阳能电池的描述可以被并入到本制造方法的描述中。
[0041]参见图3，背电极层20形成于基板10上。背电极层20可以通过沉积Mo形成。背电极层20可以通过物理气相沉积(PVD)方案或镀层方案形成。此外，在基板10与背电极层20之间可以插设附加层，例如防扩散层。
[0042]此后，在背电极层20上形成光吸收层30。通过广泛使用的方案形成光吸收层30，例如通过同时或分别地蒸发Cu、In、Ga和Se形成Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)基光吸收层的方案形成光吸收层30，或者通过在形成金属前体层膜后执行硒化工艺的方案形成光吸收层30。
[0043]关于在形成金属前体层后硒化工艺的细节，通过使用Cu靶、In靶或Ga靶的溅镀工艺在背电极层20上形成金属前体层。
[0044]此后，金属前体层经过硒化处理形成Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)基光吸收层30。
[0045]此外，使用Cu靶、In靶或Ga靶的溅镀工艺和硒化工艺可以同时进行。
[0046]此外，可以通过仅使用Cu靶和In靶或仅使用Cu靶和Ga靶的溅镀工艺和硒化工艺来形成CIS或CIG光吸收层30。[0047]此后，在光吸收层30上形成缓冲层40。缓冲层40可以通过PVD方案或者镀层方案形成。通过在缓冲层40上沉积透明的导电材料形成窗口层50，从而形成太阳能电池面板100。
[0048]随后，可以在面板100上形成保护层200。保护层200可以通过使用EVA板形成。为了制造EVA板，在将各种添加剂与EVA(聚乙烯类树脂)混合后，将混合物导入到挤出机中。此后,可以通过对产物加热将产物熔化并挤出成薄片状,来制造EVA板。
[0049]保护层200可以形成为具有比面板100宽度更小的宽度，并且支撑件300可以形成在面板100的上边缘。支撑件300可以形成为高于保护层200。
[0050]参见图4，反射器500可以通过透明胶带粘接到覆盖玻璃400上。反射器500可以包括表现出至少50%反射率的材料。反射器500可以包括金属物质，例如，铝(Al)。反射器500可以具有倒Y形的截面形状。可以通过耦接三个长方形金属板来形成反射器500，或者可以具有锥形。反射器500具有朝向该面板逐渐拓宽的形状并且在预定区域中分支。分支区域的角度在10°到90°范围内。优选地，在30°到40°之间。
[0051]因此，如图5所示，具有反射器500的覆盖玻璃400与包括支撑件300的面板100相耦接，从而制造太阳能电池模块设备。
[0052]根据实施例，从太阳能电池面板反射的光被捕获并且被再次反射到太阳能电池面板上，从而提闻光电转换效率。
[0053]本说明书中任何参考“一个实施例”、“一种实施例”、“示例实施例”等的意思是结合实施例描述特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中不同位置出现的这种短语并不一定全部指相同的实施例。另外，当结合任何实施例描述特定的特征、结构或特性时，所主张的是，结合这些实施例的其他实施例来实现这种特征、结构或特性在本领域技术人员的范围内。
[0054]尽管参照本发明的多个说明性实施例描述了实施例，但应当理解，本领域技术人员在本公开的精神和原理的范围内可以进行多种其它修改和实施例。更具体地讲，在本公开、附图和所附权利要求书的范围内能够在主组合配置的组成部件和/或配置上进行多种变型和修改。除在组成部件和/或配置进行变型和修改之外，替代使用对本领域技术人员也是显见的。
【权利要求】
1.一种太阳能电池模块设备，包括: 光吸收层；以及 反射器，设置在所述光吸收层的光入射面，用于将从所述光吸收层反射的光向所述光吸收层反射。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块设备，进一步包括:保护层，形成在所述光吸收层的顶表面上。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池模块设备，其中，所述保护层包括EVA板。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池模块设备，进一步包括: 支撑层，形成于所述光吸收层的顶表面的外周区域并且位于高于所述保护层的位置；以及 覆盖玻璃，与所述支撑层接触。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池模块设备，其中，所述反射器朝向所述光吸收层逐渐拓宽。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池模块设备，其中，所述反射器具有倒Y形的截面。
7.根据权利要求4所述的太阳能电池模块设备，其中，所述反射器与所述覆盖玻璃接触。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池模块设备，其中，所述反射器包括金属材料。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池模块设备，其中，所述反射器包括铝(Al)。
10.根据权利要求6所述的太阳能电池模块设备，其中，所述反射器的倒Y形的截面在分支区域处的角度处于10°到90°的范围内。
11.一种制造太阳能电池模块设备的方法，所述方法包括: 在覆盖玻璃的底表面上设置反射器，以及 将所述覆盖玻璃接合到太阳能电池面板上， 其中所述太阳能电池面板设置有支撑件。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在所述太阳能电池面板中形成保护层。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，通过将长方形金属板相互耦接来设置所述反射器，使得所述反射器具有以倒Y形分支的截面形状。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，以倒Y形分支的分支区域的角度处于10°到90°的范围内。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述保护层包括EVA板。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述反射器朝向光吸收层逐渐拓宽。
【文档编号】H01L31/054GK103999239SQ201280062740
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2011年10月18日
【发明者】文奉锡 申请人:Lg伊诺特有限公司