一种硅太阳能电池组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种硅太阳能电池组件，该硅太阳能电池组件在玻璃保护层和电池片之间设置聚合物匹配层。聚合物匹配层代替现有技术的空气间隙层，以形成折射率的梯度，减少交界处的反射率。又在玻璃保护层受光面设置聚合物微纳结构减反射层，所述聚合物微纳结构减反射层受光面设置金字塔形纳米结构。对金字塔形纳米结构的高度、底边长和阵列周期进行调制，减少光在玻璃保护层的光入射面的反射，增强大角度入射光的透射率，以提高硅太阳能电池的广角光采集效率，即提高了光的输出效率。
【专利说明】—种硅太阳能电池组件
【技术领域】
[0001]本实用新型属于太阳能电池【技术领域】，尤其涉及一种硅太阳能电池组件。
【背景技术】
[0002]太阳能电池将太阳能直接转换为环境友好、技术成熟的电能，是大规模利用太阳能的重要基础设备。然而太阳能电池成本过高、光伏转换效率过低一直是困扰其发展的难点，也是科技界和产业界关注的焦点。当今太阳能电池所使用的主要材料是晶体硅，晶体硅太阳能电池发展时间长，生产工艺成熟，占整个产业太阳能电池市场份额的80%以上。在传统晶体硅太阳能电池中，提高太阳能电池转换效率的主要方法是利用制绒技术在晶体硅表面形成金字塔形或蜂窝形等褶皱结构，将太阳光以大角度散射入晶体硅中以提高光束传输长度。
[0003]另一方面，为了使晶体硅太阳能电池在复杂环境中能长时间工作，需要通过有效的封装来保护晶体硅太阳能电池的核心部分一电池片，晶体硅太阳能电池的电池片包括硅有源层以及电极。其封装主要是在电池片受光面设置玻璃保护层，背光面设置背部保护层，使电池片与外界相隔。在电池片的受光面，通过制绒技术产生的褶皱结构会使得硅有源层表面不平整，也叫制绒面；同时，在制绒面上制作的交指型金属电极为了保持器件透光性，分布稀疏且厚度很薄，一般只有几十纳米。这导致硅有源层与玻璃保护层接触的不紧密，存在众多空气间隙，而由于各层折射率的不匹配，在玻璃保护层、空气间隙层以及硅有源层之间会形成较大反射，这是制约现有产业硅太阳能电池效率提高的一个重要因素。
[0004]为了减少这部分的反射，一种常用的方法是，基于玻璃保护层上表面涂覆1/4波长减反膜以提高透射光能量。该方法仅对某一波长光子在某一角度具有零反射，整体增强透射效果有限。另一种方法是直接在玻璃保护层表面制作减反射微纳结构，通过调制减反射微纳结构的尺寸可以调制玻璃保护层表面等效折射率并使其与空气间隙层相匹配，从而大幅度减少交界面的反射，实现广角和宽光谱的响应。但是由于玻璃保护层外表面长期与外界接触，外界污染会使得这种减反射微纳结构逐渐失去其减反射的效果，且更换该类玻璃保护层会使整个太阳能电池的维护成本大大提高，不适用于产业晶体硅太阳能电池应用。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的就是提供一种硅太阳能电池组件，以克服现有技术中玻璃保护层与电池片之间存在空气间隙的问题，降低硅太阳能电池成本，提高其光伏转换效率。
[0006]为了实现上述实用新型目的，本实用新型技术方案如下:
[0007]一种硅太阳能电池组件，它包括玻璃保护层和电池片，所述硅太阳能电池组件还包括设置于所述玻璃保护层和所述电池片之间的聚合物匹配层。
[0008]进一步地，所述聚合物匹配层的折射率大于玻璃保护层的折射率，且小于电池片的折射率。三层材料形成了过渡的折射率梯度，大大减少了各种材料交界面的反射，提高了光伏转换效率。
[0009]进一步地，所述聚合物匹配层靠近电池片一面与电池片的制绒面相匹配。聚合物匹配层在生产过程中，通过将聚甲基丙烯酸甲酯溶解到有机溶剂中能形成具有较好流动性的胶体，再涂覆在电池片的受光面，胶体渗透进电池片的硅有源层的褶皱结构之间的缝隙中代替了空气间隙层。
[0010]所述硅太阳能电池组件还包括设置于所述玻璃保护层受光面的聚合物微纳结构减反射层。
[0011]进一步地，所述聚合物微纳结构减反射层受光面设置有金字塔形纳米结构。利用金字塔形纳米结构产生渐变的等效折射率，从而降低光进入光学膜片入射面时的反射。
[0012]进一步地，所述金字塔形纳米结构呈阵列状排列，所述金字塔纳米结构的底部边长为I微米，高度为I微米，周期为I微米，下部支撑基底厚度为500纳米。通过对金字塔形纳米结构高度、底部边长和阵列周期进行调制，可在空气间隙层与玻璃保护层之间形成折射率的梯度，减少光在空气界面的反射。
[0013]本实用新型提出的硅太阳能电池组件，在电池片与玻璃保护层之间设置了聚合物匹配层，利用聚合物匹配层代替现有技术的空气间隙层，以形成折射率的梯度，减少交界处的反射率。又在玻璃保护层外包覆一层聚合物微纳结构减反射层，该聚合物微纳结构减反射层受光面设置金字塔形纳米结构，能有效减少光在玻璃保护层的受光面的反射，增强大角度入射光的透射率，以提高硅太阳能电池的广角光采集效率，即提高了光的输出效率。且聚合物微纳结构减反射层可单独生产，当聚合物微纳结构减反射层损坏或者表面被污染导致减反射效果下降时，可以直接更换该聚合物微纳结构减反射层，而不需要整个换掉第一玻璃保护层，能大大降低硅太阳能电池的维护成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为现有技术的硅太阳能电池组件的结构示意图；
[0015]图2为本实用新型的硅太阳能电池组件的结构示意图。
[0016]图中的附图标记说明如下:
[0017]1、玻璃保护层，2、空气间隙层，3、电池片，4、聚合物匹配层，5、聚合物微纳结构减反射层。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本实用新型的限定。
[0019]如图1所示的现有技术的硅太阳能电池组件，包括玻璃保护层I和电池片3。作为硅太阳能电池的核心部分的电池片3，其主要包括硅有源层和电极，本实施例为了简单起见，仅示出了硅有源层。玻璃保护层I覆盖在电池片3的受光面，用于电池片3的密封、绝缘或防水等。为了提高硅太阳能电池的光伏转换效率，常在硅有源层表面用制绒技术刻制出金字塔形或蜂窝形的褶皱结构。常见的褶皱结构是由若干个金字塔形单元呈阵列状排布的金字塔形阵列结构，每个金字塔形单元底部边长为I微米，高度为I微米，相邻的金字塔形单元顶点距离(阵列周期)为I微米。另外，电极分布也不均匀，厚度很薄。鉴于上述两个原因，电池片3受光面常常不平整，因此，在玻璃保护层I与电池片3之间实际上会形成一层空气间隙层2。又由于折射率的不匹配。在玻璃保护层1、空气间隙层2以及电池片3之间会形成较大反射，大大地降低了光伏转换效率。
[0020]本实用新型的硅太阳能电池组件如图2所示，包括玻璃保护层1、电池片3、聚合物匹配层4和聚合物微纳结构减反射层5。电池片3的受光面通过制绒技术形成制绒面，制绒面为常见的金字塔形结构，金字塔单元底部边长为I微米，高度为I微米，周期为I微米。
[0021]本实施例中聚合物匹配层4填充到电池片3与玻璃保护层I之间，聚合物匹配层4靠近电池片3 —面与电池骗3的制绒面相匹配。
[0022]聚合物匹配层4采用工业中常用的聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，折射率为1.52，其折射率与玻璃保护层I折射率相仿且略大于玻璃保护层I的折射率。在生产过程中，将聚甲基丙烯酸甲酯溶解到有机溶剂中能形成具有较好流动性的胶体，再涂覆在电池片3的受光面，胶体可渗透进电池片3的硅有源层的褶皱结构之间的缝隙中；再将玻璃保护层I覆盖到胶体涂覆后的电池片3的受光面，胶体会紧密地结合玻璃保护层I与电池片3，胶体固化后形成聚合物匹配层4。从而玻璃保护层1、聚合物折射率匹配层4和电池片3便会紧密地粘结在一起。
[0023]本实施例用聚合物匹配层4代替了现有技术中介于玻璃保护层I和电池片3之间的空气间隙层2。并且电池片3的折射率最大，聚合物匹配层4的折射率第二，玻璃保护层I的折射率最小，三层形成了较好的折射率梯度，大大地减少了材料交界面的反射率，与现有技术相比，反射率可下降为原来的25.9%。
[0024]为了进一步减少外界光进入玻璃保护层I时候的反射，在玻璃保护层I的受光面还设置有聚合物微纳结构减反射层5。
[0025]如图2所示，聚合物微纳结构减反射层5位于玻璃保护层I的受光面，作为硅太阳能电池组件最外层。聚合物微纳结构减反射层5采用的材料也为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其折射率为1.52。
[0026]在生产过程中，将聚甲基丙烯酸甲酯溶解到有机溶剂中能形成具有较好流动性的胶体，通过纳米压印技术在这种胶体的一面制作金字塔形纳米结构，固化后可以形成带金字塔纳米结构的减反射膜。该减反射膜的受光面设置金字塔纳米结构，金字塔纳米结构由若干个金字塔单元呈阵列状排布且与支撑基底一体成型而成，每个金字塔单元底部边长为I微米，高度为I微米，周期为I微米；下部支撑基底厚度为500纳米。将减反射膜下部覆盖到玻璃保护层I的受光面后，形成聚合物微纳结构减反射层5，利用金字塔纳米结构产生渐变的等效折射率，在外界空气与玻璃之间形成等效折射率的渐变，从而大大减少了外界光进入玻璃保护层I时候的反射，增加光透射到玻璃保护层I的比例。
[0027]在宽带光(波长分布从300纳米到800纳米的称为宽带光)垂直入射玻璃保护层I时，比较光从外界进入到玻璃保护层I的反射率，设置有聚合物微纳结构减反射层5的玻璃保护层I的反射率是现有技术玻璃保护层I的反射率的8.9%。即使宽带光(波长分布从300纳米到800纳米称为宽带光)与光学膜片成25度倾角入射，即与玻璃保护层I垂线成75度角，设置有聚合物微纳结构减反射层5的玻璃保护层I的反射率也只是现有技术玻璃保护层I的反射率的65.8%，大大提高了光的广角收集效率。
[0028]聚合物微纳结构减反射层5可单独生产，成品可以直接粘贴到玻璃保护层I表面产生减反射效果，当聚合物微纳结构减反射层5损坏或者表面被污染导致减反射效果下降时，可以直接更换该聚合物微纳结构减反射层5，而不需要整个换掉玻璃保护层1，能大大降低硅太阳能电池的维护成本。
[0029]以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种硅太阳能电池组件，它包括玻璃保护层(I)和电池片(3)，其特征在于，所述硅太阳能电池组件还包括设置于所述玻璃保护层(I)和所述电池片(3)之间的聚合物匹配层(4)，所述聚合物匹配层(4)的折射率大于玻璃保护层(I)的折射率，且小于电池片(3)的折射率。
2.根据权利要求1所述的硅太阳能电池组件，其特征在于，所述聚合物匹配层(4)靠近电池片(3) —面与电池片(3)的制绒面相匹配。
3.根据权利要求1所述的硅太阳能电池组件，其特征在于，所述硅太阳能电池组件还包括设置于所述玻璃保护层(I)受光面的聚合物微纳结构减反射层(5)。
4.根据权利要求3所述的硅太阳能电池组件，其特征在于，所述聚合物微纳结构减反射层(5)优选为聚甲基丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求3所述的硅太阳能电池组件，其特征在于，所述聚合物微纳结构减反射层(5)受光面设置有金字塔形纳米结构。
6.根据权利要求5所述的硅太阳能电池组件，其特征在于，所述金字塔形纳米结构呈阵列状排列，所述金字塔纳米结构的底部边长为I微米，高度为I微米，周期为I微米，下部支撑基底厚度为500纳米。
【文档编号】H01L31/0216GK203932070SQ201420215284
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】何赛灵 申请人:江苏鼎云信息科技有限公司