技术领域
[0001] 本
发明属于
薄膜太阳能电池领域,尤其涉及一种利用
云母基底制作太阳能电池模组的方法,云母基底的剥分性能可使太阳能电池模组的制作方法更加灵活。
背景技术
[0002]
能源是人类社会发展的动
力,是国民经济发展和人民生活
水平提高的重要物质
基础。目前广泛使用的常规能源(主要是
煤、石油、
天然气等化石能源)有限,且多年过度的开发利用已造成严重的环境问题,制约着经济和社会的发展。因此,开发
可再生能源是关系到国家可持续发展战略的关键问题之一。在各种可再生能源中,太阳能
光伏发电技术是近年来太阳能利用领域中发展最快、最前沿的研究领域。其中,
薄膜太阳能电池(thin film solar cells)因耗材少、制造成本低而成为研究的热点。
[0003] 玻璃基底是一种应用非常广泛的薄膜太阳能电池基底,由玻璃基底制作形成的太阳能电池称为硬性太阳能电池,但随着太阳能电池应用领域日益拓宽,玻璃基底应用的局限性逐渐凸显出来,如玻璃基底存在
质量大、不能弯曲等
缺陷。因此,柔性基底应运而生。柔性基底的材质一般为高温塑料、
树脂聚合物、
铝箔、
钢带等等。具有柔性基底的太阳能电池(将此类太阳能电池称为柔性太阳能电池)具有质量轻、可卷曲的特性,因此它具有便于携带、易与建筑一体化、高功率重量比等优点,并在军事和民用上均具有良好的应用前景,极大的扩展了太阳能电池的应用空间。另外,柔性太阳能电池还可采用卷到卷(roll-to-roll)的连续沉积工艺制作,虽然其制作成本较高但可实现大面积连续化生产。如果采用质量轻且不易
破碎的柔性太阳能电池制作电站,不仅可以大大降低电池的运输成本和电站的建设成本,而且更便于在已有的建筑上实现安装,且不需增加
建筑物的承重要求。利用柔性太阳能电池还可制作出可自由移动的太阳能电站、便携式太阳能电池,这样不仅可以最大限度的利用太阳能,而且可以满足多种能源需求。
[0004] 尽管如此,利用玻璃基底或柔性基底制作太阳能电池仍存在许多难以克服的问题,如:
[0005] 一、玻璃基底只能用于制作硬性太阳能电池,柔性基底只能用于制作柔性太阳能电池,因此,玻璃基底或柔性基底的应用很单一,不能灵活使用,限制了太阳能电池的应用领域。
[0006] 二、玻璃基底或柔性基底表面难以达到很高的平整度,或者,即使玻璃基底或柔性基底表面达到很高的平整度,但是其制作成本很高,因此,玻璃基底或柔性基底不能同时兼备表面平整度高、制作成本低的优点。
[0007] 三、在玻璃基底或柔性基底上形成太阳能电池之前,需对玻璃基底或柔性基底进行彻底清洗,使太阳能电池的制作工艺复杂,造成太阳能电池的制作周期过长。
[0008] 四、由玻璃基底或柔性基底制作形成的太阳能电池拆卸困难,并且将其拆卸时容易造成太阳能电池损坏,致使太阳能电池不能多次循环使用。
发明内容
[0009] 本发明要解决的问题之一是现有太阳能电池基底应用单一,不能灵活使用;本发明要解决的问题之二是现有太阳能电池基底不能同时兼备表面平整度高、制作成本低的优点;本发明要解决的问题之三是形成太阳能电池之前,需对基底进行彻底清洗,使太阳能电池的制作工艺复杂、制作周期长;本发明要解决的问题之四是形成的太阳能电池拆卸困难并容易造成太阳能电池的损坏,不便于太阳能电池的循环使用。
[0010] 为解决上述问题,本发明提供了一种在云母(mica)基底上制作太阳能电池模组12 16
的方法,云母具有良好的绝缘性(
电阻为10 Ω~10 Ω)、耐热性(熔点为800摄氏度~
1000摄氏度)、抗酸性、抗
碱性,因此,它能为太阳能电池模组提供足够的保护,并符合太阳能电池模组制作设备的要求;而且,云母的储藏非常丰富、成本很低;更为重要的是,云母具备很好的剥分性能,且其剥分过程非常简单、容易;当云母的厚度为30μm~100μm时其具备较佳的弯曲性能。
[0011] 作为一种新型太阳能电池基底,云母的剥分性能给其在太阳能电池中的应用带来了很多优点:根据云母基底的厚度变化,云母基底既可用于制作硬性太阳能电池模组,也可用于制作柔性太阳能电池模组;云母基底剥分后能获得平整表面,且表面非常干净,在剥分后的平整表面上形成太阳能电池之前不需对其清洗;可仅在云母基底的一个侧面上形成太阳能电池,也可同时在云母基底的呈相对设置的两个侧面上均形成太阳能电池;利用所述云母基底形成的太阳能电池模组拆卸更为方便。
[0012] 具体的,本发明提供的一种太阳能电池模组的制作方法包括:
[0013] 提供一云母基底;
[0014] 对所述云母基底进行第一剥分,使所述云母基底具有相对设置的第一侧面、第二侧面,且至少使所述云母基底的第一侧面为平整表面;
[0015] 在所述云母基底的第一侧面上形成太阳能电池。
[0016] 可选地,进行所述第一剥分之后,使所述云母基底的第二侧面也为平整表面,在所述云母基底的第一侧面上形成太阳能电池之后,在所述云母基底的第二侧面上形成太阳能电池。
[0017] 可选地,进行所述第一剥分之后,使所述云母基底的第一侧面为平整表面,在所述基底的第一侧面上形成太阳能电池之后,对所述云母基底进行第二剥分,使所述云母基底的第二侧面也为平整表面,且所述云母基底的厚度为30μm~100μm,然后在所述云母基底的第二侧面上形成太阳能电池。
[0018] 可选地,进行所述第一剥分之后,所述云母基底的厚度为30μm~100μm,以使太阳能电池模组成为柔性太阳能电池模组。
[0019] 可选地,进行所述第一剥分之后,使所述云母基底的第一侧面为平整表面、云母基底的厚度大于100μm,在所述云母基底的第一侧面上形成太阳能电池之后,对所述云母基底进行第二剥分,使所述云母基底的第二侧面也为平整表面、且所述云母基底的厚度为30μm~100μm,在所述云母基底的第二侧面上形成太阳能电池。
[0020] 可选地,利用刀具或
胶带对所述云母基底进行剥分。
[0021] 可选地,所述太阳能电池至少包括一个太阳能电池层,且所述太阳能电池层至少包括两个
串联的太阳能电池单元。
[0022] 可选地,所述太阳能电池至少包括两个禁带宽度不相同的太阳能电池层,且所述太阳能电池层至少包括两个串联的太阳能电池单元。
[0023] 同时,本发明还提供了一种太阳能电池模组,其包括:
[0024] 厚度为30μm~100μm的云母基底,所述云母基底具有呈相对设置的第一侧面、第二侧面,且所述第一侧面为平整表面;
[0025] 以及位于所述第一侧面上的太阳能电池。
[0026] 可选地,所述云母基底的第二侧面也为平整表面,且所述第二侧面上设有太阳能电池。
[0027] 可选地,所述太阳能电池至少包括一个太阳能电池层,且所述太阳能电池层至少包括两个串联的太阳能电池单元。
[0028] 可选地,所述太阳能电池至少包括两个禁带宽度不相同的太阳能电池层,且所述太阳能电池层至少包括两个串联的太阳能电池单元。
[0029] 与
现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0030] 一、可根据太阳能电池模组的应用场合需要调节云母基底的厚度,使云母基底既可用于制作硬性太阳能电池模组,也可用于制作柔性太阳能电池模组,极大的拓宽了太阳能电池模组的应用领域。
[0031] 二、当云母基底用于制作柔性太阳能电池模组时,可直接利用现有的在玻璃基底上制作太阳能电池的设备及制作工艺,不需专
门使用柔性太阳能电池模组的制作设备及制作工艺,使太阳能电池模组的制作工艺更加简单。
[0032] 三、剥分后的云母基底能获得平整表面,且其剥分过程非常简单、容易,因此,云母基底同时兼备表面平整度高、制作成本低的优点,降低了太阳能电池模组的制作成本。
[0033] 四、剥分后的云母基底表面非常干净,在云母基底上形成太阳能电池之前不需对基底进行清洗,简化了太阳能电池模组的制作过程,缩短了太阳能电池的制作周期。
[0034] 五、可仅在云母基底的一个侧面上形成太阳能电池,也可在云母基底的呈相对设置的两个侧面上同时形成太阳能电池,这样云母基底两侧的太阳能电池之间不用考虑
电流匹配的问题。
[0035] 六、太阳能电池模组可快速实现拆卸,且在拆卸的过程中不会对太阳能电池模组造成损伤,便于太阳能电池模组的循环使用。
附图说明
[0036] 图1是本发明云母基底的剥分示意图。
[0037] 图2是本发明仅在云母基底的一个侧面上制作太阳能电池的简化示意图。
[0038] 图3至图9是本发明仅在云母基底的一个侧面上制作多个太阳能电池层的方法示意图。
[0039] 图10是本发明云母基底一个侧面上的多个太阳能电池层封装之后的结构示意图。
[0040] 图11是本发明在云母基底的两个呈相对设置的侧面上制作太阳能电池的简化示意图。
[0041] 图12是本发明云母基底两个呈相对设置的侧面上的多个太阳能电池层封装之后的结构示意图。
具体实施方式
[0042] 下面结合附图,通过具体
实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分,而不是其全部。根据这些实施例,本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式,都属于本发明的保护范围。
[0043] 本发明提供了一种云母(mica)基底(基底的材质为云母)上制作太阳能电池模12 16
组的制作方法。云母具有良好的绝缘性(电阻为10 Ω~10 Ω)、耐热性(熔点为800摄氏度~1000摄氏度)、抗酸性、抗碱性。因此,材质为云母的基底能抵挡外界环境对太阳能电池模组可能造成的侵蚀,且其符合太阳能电池模组制作设备的要求。另外,云母独特的
晶体结构使其具有良好的剥分性能,可根据需要将云母剥分为任意厚度的平整薄片。云母的剥分性能与云母的解理、硬度紧密相关。
[0044] 图1是本发明云母基底的剥分示意图。如图1所示,可对云母基底10进行一次剥分,一次剥分之后云母基底10的第一侧面10a为平整表面,且其表面非常干净。也可对云母基底10进行多次(两次或两次以上)剥分,直至云母基底10的厚度符合要求。可仅对云母基底10的一个侧面进行剥分,也可对云母基底10的两个呈相对设置的侧面均进行剥分。当对云母基底10的两个呈相对设置的侧面进行剥分之后,云母基底10的第一侧面10a、第二侧面10b(第一侧面10a、第二侧面10b也呈相对设置)均为平整表面,这时基底的第一侧面10a、第二侧面10b上均可形成太阳能电池。当剥分之后云母基底10的厚度达到
30μm~100μm时,云母基底10具有较佳的弯曲性能,此时,云母基底10可用作柔性基底,用该厚度的基底形成的太阳能电池模组即为柔性太阳能电池模组。优选地,云母基底10剥分后的厚度为50μm,此时基底能获得较佳的透光性能及表面平整度。
[0045] 云母基底10的剥分方法有多种,在本实施例中,可利用刀具(如刀片)或胶带(scotch tape)对云母基底10进行剥分。继续参图1所示,将刀具A放置在云母基底10的外沿并对云母基底10施加一个垂直于云母基底10厚度方向的较小力时,云母基底10就可被快速剥分,即云母基底被快速分割为两个部分,分割之后,一个部分被去除,另一个部分用作云母基底。利用胶带对云母基底进行剥分(未图示)时,可将胶带粘贴在云母基底的一个侧面上,然后将胶带从云母基底上撕拉下来,在撕拉的过程中部分云母基底被粘连在胶带上并随胶带一起被去除,剩下的那部分云母基底能获得平整表面并可将其用作太阳能电池模组的基底。
[0046] 云母属于铝
硅酸盐矿物,它可分为几种类别,如白云母、金云母、黑云母、锂金属、绢云母,其中,本发明中基底的材质优选为白云母,其化学式为KAl2(AlSi3O10)(OH)2。
[0047] 下面来说明本发明利用云母基底制作太阳能电池模组的方法。利用云母基底制作太阳能电池模组时,可仅在云母基底的一个侧面上制作太阳能电池,也可在云母基底的两个呈相对设置的侧面上均制作太阳能电池。
[0048] 首先来说明仅在云母基底的一个侧面上形成太阳能电池的方法。
[0049] 图2是本发明仅在云母基底的一个侧面上制作太阳能电池的简化示意图。如图2所示,首先提供云母基底10,可利用刀具或胶带(scotch tape)对云母基底10进行第一剥分,考虑到白云母的剥分性能较好,云母基底10的材质优选为白云母。第一剥分之后,云母基底10的第一侧面10a为平整表面,且第一侧面10a表面非常平整、干净,以致在第一侧面10a上形成太阳能电池之前不需对云母基底10的第一侧面10a进行清洗。
[0050] 而现有技术中玻璃基底或柔性基底的表面平整度不高,即使玻璃基底或柔性基底的平整度较高也需利用非常复杂的制作工艺及耗费较大的制作成本;而且在玻璃基底或柔性基底上制作太阳能电池之前,为了能获得良好质量的太阳能电池,需对玻璃基底或柔性基底进行彻底清洗。这些给简化太阳能电池模组的制作工艺及降低太阳能电池模组的制作成本、减少太阳能电池模组的制作周期带来了极大的限制。由此可看出,本发明能通过非常简单、容易的制作工艺即可获得表面平整度极高的基底,且基底的表面非常干净,可直接在基底上制作太阳能电池,简化了太阳能电池模组的制作工艺、降低了太阳能电池模组的制作成本、缩短了太阳能电池模组的制作周期。
[0051] 云母基底10获得平整度极高的第一侧面10a之后,即可在云母基底10的第一侧面10a上形成太阳能电池11’。可在云母基底10的第一侧面10a上只形成一个太阳能电池层,也可在云母基底10的第一侧面10a上依次形成多个(两个或两个以上)太阳能电池层。这里所谓的一个太阳能电池层包括堆叠的P型光电转换材料层(光电转换材料中含有P型掺杂物)、I型光电转换材料层(光电转换材料中既不含有P型掺杂物也不含有N型掺杂物)、N型光电转换材料层(光电转换材料中含有N型掺杂物),或者一个太阳能电池层包括堆叠的P型光电转换材料层、N型光电转换材料层。且该一个太阳能电池层中至少包括两个串联的太阳能电池单元。
[0052] 需说明的是,所述一个太阳能电池层中还可包括其它材料以构成不同类别的太阳能电池单元。
[0053] 上述 太阳能 电池 单元可 以是 非晶硅(amorphous silicon)、微晶 硅(microcrystalline silicon)、非晶
碳化硅(amorphous SiC)、非晶氮化硅(amorphous SiN)、非晶锗化硅(amorphous SiGe)、非晶
锡化硅(amorphous SiSn)、砷化镓(gallium arsenide,GaAs)、砷化镓铝(aluminum gallium arsenide,AlGaAs)、磷化铟(gallium phosphorus,InP)、磷化镓(indium phosphorus,GaP)、
铜铟镓砷(copper indium gallium selenide,CIGS)、碲化镉(cadmium telluride,CdTe)、硫化镉(cadmium suldide)、硫化铜(copper sulfide,Cu2S)、碲化锌(zinc telluride,ZnTe)、铅硫化物(Plumbum sulfide,PbS)、铜铟砷化合物(copper indium diselenide,CuInSe2,CIS)、锑化镓(gallium antimonide, GaSb)中的任意一种或任意几种光电转换材料所构成的太阳能电池单元。当然,上述太阳能电池单元还可以是由其它本领域技术人员知晓的其它光电转换材料构成。
[0054] 一个太阳能电池层中的太阳能电池单元可通过激光划线(laser scribing)、光学划线(optical scribing)、机械划线(mechanical scribing)、干法
刻蚀(dry type etching)、湿法刻蚀(wet type etching)中的任意一种方法分割形成。当然,太阳能电池单元还可通过本领域技术人员知晓的其它方法分割形成。
[0055] 当云母基底的第一侧面上仅形成有一个太阳能电池层时,最终形成的太阳能电池模组具有两个接线端(terminal),可称作这种结构的太阳能电池模组为2-T型太阳能电池模组(two-terminal solar cell module,2-T solar cell module)。这时,太阳能电池单元可通过以下方式实现串联:在太阳能电池单元的顶部、底部(即太阳能电池单元的P型光电转换材料层、N型光电转换材料层的一侧)分别形成透明导电层,一个太阳能电池单元顶部的透明导电层和相邻太阳能电池单元底部的透明导电层电连接在一起,实现了相邻两个太阳能电池单元之间的串联。
[0056] 当云母基底的第一侧面上形成有多个太阳能电池层(两个或两个以上的太阳能电池层,相邻两个太阳能电池层的禁带宽度不相同)时,可先在下层太阳能电池层上形成透明绝缘材料层(未图示),然后在透明绝缘材料层上形成上层太阳能电池层,这时上层太阳能电池层与下层太阳能电池层的太阳能电池单元之间被透明绝缘材料层隔绝无法串联在一起,最终形成的太阳能电池模组会具有四个接线端(terminal),可称作这种结构的太阳能电池模组为4-T型太阳能电池模组(four-terminal solar cell module,4-T solar cell module)。这时,太阳能电池单元的串联方式可与基底第一侧面上仅形成有一个太阳能电池层时的串联方式相同。
[0057] 当云母基底的第一侧面上形成有多个太阳能电池层(两个或两个以上的太阳能电池层,相邻两个太阳能电池层的禁带宽度不相同)时,也可直接在下层太阳能电池层(靠近基底的太阳能电池层)上形成上层太阳能电池层(远离基底的太阳能电池层),这时上层太阳能电池层中的太阳能电池单元与其正下方的太阳能电池单元(即下层太阳电池层中的太阳能电池单元)是串联在一起的,最终形成的太阳能电池模组也具有两个接线端(terminal),也可称作这种结构的太阳能电池模组为2-T型太阳能电池模组(two-terminal solar cell module,2-T solar cell module)。这时,太阳能电池单元可通过以下方式实现串联:在上层太阳能电池层的顶部及下层太阳能电池层的底部分别形成透明导电层,上层太阳能电池层中的一个太阳能电池单元顶部的透明导电层和下层太阳能电池层中的一个相邻太阳能电池单元底部的透明导电层电连接在一起,实现了相邻太阳能电池单元之间的串联。
[0058] 下面来说明在云母基底的第一侧面上形成多个太阳能电池层的方法,并且本实施例中以两个禁带宽度不相同的太阳能电池层为例,一个太阳能电池层为非晶硅太阳能电池层,另一个太阳能电池层为微晶硅太阳能电池层。
[0059] 如图3所示,在云母基底10的第一侧面10a上形成透明导电层13,透明导电层13优选为透明导电
氧化层(Transparent Conductive Oxide,TCO)。
[0060] 如图4所示,将透明导电层13图形化。可利用多种方法实现透明导电层的图形化,如激光划线(laser scribing)、光学划线(optical scribing)、机械划线(mechanical scribing)、
干法刻蚀(dry type etching)、湿法刻蚀(wet type etching)中的任意一种方法。当然,还可利用其它方法将透明导电层图形化。
[0061] 如图5所示,在透明导电层13上形成P型非晶硅层14、I型非晶硅层15、N型非晶硅层16,P型非晶硅层14、I型非晶硅层15、N型非晶硅层16用于形成第一太阳能电池层11。然后在第一太阳能电池层11上形成P型微晶硅层17、I型微晶硅层18、N型微晶硅层
19,P型微晶硅层17、I型微晶硅层18、N型微晶硅层19用于形成第二太阳能电池层12。
[0062] 如图6所示,将堆叠在一起的P型非晶硅层14、I型非晶硅层15、N型非晶硅层16、P型微晶硅层17、I型微晶硅层18、N型微晶硅层19图形化,以在第一太阳能电池层11及第二太阳能电池层12中形成多个(两个或两个以上)太阳能电池单元。图形化的方法同样有多种,如激光划线、光学划线、机械划线、干法刻蚀、湿法刻蚀中的任意一种方法。当然,还可利用其它方法分隔形成太阳能电池单元。
[0063] 如图7所示,在第二太阳能电池层12上形成透明导电层20。
[0064] 如图8所示,将透明导电层20图形化,以在相邻的太阳能电池单元之间形成间隙21。
[0065] 如图9所示,利用透明绝缘材料22将相邻太阳能电池单元之间的间隙21填充起来。
[0066] 需说明的是,本发明云母基底上的太阳能电池也可以以本领域技术人员可以推知的其它结构形式存在,不能仅仅局限于本发明给出的实施例。
[0067] 如图10所示,在云母基底10的第一侧面10a上制作完太阳能电池之后,可对太阳能电池模组进行封装。封装的步骤包括:在第一侧面10a上的第二太阳能电池层12上敷设封装剂23、
背板24;然后对背板24、封装剂23、第二太阳能电池层12、第一太阳电池层11、云母基底10进行
层压,将云母基底10、第一太阳电池层11、第二太阳能电池层12、背板24粘连在一起。背板24用于保护太阳能电池模组不受外界环境的损害。
[0068] 太阳能电池模组封装以后,可利用工业胶水直接将其安装在建筑物或建筑物的玻璃上,这样不仅不会损坏建筑物或建筑物的玻璃,而且当需将太阳能电池模组拆卸下来时,只需利用刀片等简单工具即可将其拆卸下来,并且在拆卸的过程中不会损坏太阳能电池模组,便于太阳能电池模组的可循环使用。
[0069] 上述仅在云母基底的一个侧面上形成太阳能电池的情形中,当云母基底的厚度为30μm~100μm时基底具备较佳的弯曲性能,这时云母基底可用作柔性基底,由此制作的太阳能电池模组为柔性太阳能电池模组。这种柔性太阳能电池模组的制作方式有多种,一种方式为:在云母基底上形成太阳能电池之前可对云母基底的一个侧面进行第一剥分,所述第一剥分可包括一次或多次(两次或以上)剥分动作,使云母基底的厚度达到30μm~
100μm,然后在云母基底的第一侧面上形成太阳能电池,再对其进行封装。另一种方式为:
在云母基底上制作太阳能电池之前仅对云母基底的一个侧面进行第一剥分,所述第一剥分可包括一次或多次(两次或以上)剥分,剥分之后云母基底的厚度大于100μm,然后在云母基底的第一侧面上制作太阳能电池,再对其进行封装,封装之后再对云母基底的另一个侧面进行一次或多次剥分,使云母基底的厚度达到30μm~100μm。
[0070] 在柔性基底上制作太阳能电池的生产设备与在玻璃基底(硬性基底)上制作太阳能电池的生产设备不兼容,而且其生产设备非常昂贵;另外,在柔性基底上制作太阳能电池时,它的制作工艺对柔性基底的多种特性,如膨胀系数、
温度、耐酸程度、化学
稳定性、机械强度等等有苛刻的要求,使柔性太阳能电池的制作工艺较为复杂。当太阳能电池模组是由上述另一种方式形成时,柔性太阳能电池模组可直接利用现有的在玻璃基底上制作太阳能电池的设备制作及制作工艺,不需专门使用柔性太阳能电池模组的制作设备及制作工艺,使太阳能电池模组的制作工艺更加简单了。
[0071] 下面来说明在云母基底的两个呈相对设置的侧面上均形成太阳能电池的方法。
[0072] 图11是本发明在云母基底的两个呈相对设置的侧面上制作太阳能电池的简化示意图。如图11所示,对云母基底10进行第一剥分,进行所述第一剥分步骤之后使云母基底10的第一侧面10a为平整表面(即仅对云母基底的一个侧面进行剥分),或使云母基底10的第一侧面10a、第二侧面10b均为平整表面(对云母基底两个呈相对设置的侧面均进行剥分)。
[0073] 当进行所述第一剥分步骤之后仅使云母基底10的第一侧面10a为平整表面时,可先在第一侧面10a上形成太阳能电池11’,之后再对云母基底10进行第二剥分,使云母基底10的第二侧面10b也为平整表面,然后在第二侧面10b上形成太阳能电池11’;当进行所述第一剥分步骤之后使云母基底10的第一侧面10a、第二侧面10b均为平整表面时,可在先第一侧面10a上形成太阳能电池11’,在此过程中,需对云母基底10的第二侧面10b进行保护,以避免第二侧面10b被污染,在第一侧面10a上形成太阳能电池11’之后,可直接在第二侧面10b上形成太阳能电池11’。由于第一侧面10a、第二侧面10b表面非常干净,可直接在云母基底10的第一侧面10a、第二侧面10b上形成太阳能电池11’。可在云母基底10的第一侧面10a、第二侧面10b上仅形成一个太阳能电池层,也可在云母基底10的第一侧面10a、第二侧面10b上形成多个(两个或两个以上)太阳能电池层。在云母基底10的第二侧面10b上制作太阳能电池的方法与在第一侧面10a上制作太阳能电池的方法相同,在此不赘述。
[0074] 需说明的是,在云母基底第二侧面上制作太阳能电池时,需在第一侧面上的太阳能电池下方放置保护板以避免第一侧面上的太阳能电池受到污染。
[0075] 由于云母基底具有绝缘性能,因此云母基底第一侧面上的太阳能电池与第二侧面上的太阳能电池之间不需考虑电流匹配的问题。因此,当在云母基底的两个侧面上均形成太阳能电池时,云母基底所起到的作用不仅仅为基底。
[0076] 如图12所示,在云母基底的第二侧面上制作完太阳能电池之后,可对太阳能电池模组进行封装,封装的步骤包括:在第一侧面10a上的太阳能电池上敷设封装剂23、背板24;在第二侧面10b上的太阳能电池上敷设封装剂25、背板26;对第一侧面10a上的背板
24、封装剂23、太阳能电池及云母基底10及第二侧面10b上的背板26、封装剂25、太阳能电池进行层压,将太阳能电池、云母基底10、背板24、背板26粘连在一起。背板24、背板26用于保护太阳能电池模组不受外界环境的损害,且背板24、背板26中有一个需具备透光性能,以便光可进入太阳能电池中。
[0077] 上述在云母基底的两个侧面上形成太阳能电池的情形中,当云母基底的厚度为30μm~100μm时基底具备较佳的弯曲性能,由此制作的太阳能电池模组为柔性太阳能电池模组。这种柔性太阳能电池模组的制作方式有多种,一种方式为:仅对云母基底的一个侧面进行第一剥分,所述第一剥分可包括一次或多次(两次或以上)剥分动作,使第一侧面为平整表面、云母基底的厚度大于100μm,然后在云母基底的第一侧面上形成太阳能电池;然后对云母基底的另一个侧面进行第二剥分,所述第二剥分可包括一次或多次(两次或以上)剥分动作,直至云母基底的厚度为30μm~100μm,使第二侧面为平整表面,再于所述第二侧面上形成太阳能电池、对其进行封装,由于第一剥分的过程中没有对第二侧面进行剥分,故在第一侧面上形成太阳能电池的过程中,不需对第二侧面进行保护。另一种方式为:在云母基底上制作太阳能电池之前对云母基底的两个呈相对设置的侧面均进行第一剥分,使第一侧面、第二侧面均为平整表面、且云母基底的厚度为30μm~100μm,然后在云母基底的第一侧面上制作太阳能电池,由于经过第一剥分之后,第二侧面也为平整表面,故在第一侧面上形成太阳能电池的过程中需对第二侧面进行保护,在第一侧面上制作太阳能电池之后在第二侧面上制作太阳能电池,再对其进行封装。第三种方式为;仅对云母基底的一个侧面进行所述第一剥分,使第一侧面为平整表面、且云母基底的厚度为30μm~
100μm,然后在云母基底的第一侧面上形成太阳能电池;然后对云母基底的另一个侧面进行第二剥分,使第二侧面也为平整表面、且云母基底的厚度为30μm~100μm(应理解经第二剥分后云母基底的厚度小于经第一剥分后的云母基底厚度),在第二侧面上形成太阳能电池、再对其进行封装。
[0078] 需说明的是,在材质为云母的基底上制作太阳能电池模组的过程中需加强对云母基底的保护,避免云母基底受到尖锐物体的作用,以防止云母基底被剥分,影响太阳能电池模组的制作。
[0079] 同时,本发明还提供了一种太阳能电池模组,所述太阳能电池模组是在材质为云母的基底上形成。可仅在云母基底的一侧,即第一侧面或第二侧面上设有太阳能电池,也可在云母基底的两侧,即第一侧面和第二侧面上均设有太阳能电池。
[0080] 首先来说明云母基底的一侧设有太阳能电池的太阳能电池模组的结构。
[0081] 太阳能电池模组包括:云母基底,云母基底具有第一侧面,且第一侧面为平整表面;形成在基底第一侧面上的太阳能电池。第一侧面上的太阳能电池至少包括一个太阳能电池层,这里所谓的一个太阳能电池层是指包括堆叠的P型光电转换材料层(光电转换材料中含有P型掺杂物)、I型光电转换材料层(光电转换材料中既不含有P型掺杂物也不含有N型掺杂物)、N型光电转换材料层(光电转换材料中含有N型掺杂物),或者一个太阳能电池层包括堆叠的P型光电转换材料层、N型光电转换材料层,一个太阳能电池层中至少包括两个串联的太阳能电池单元。
[0082] 需说明的是,所述一个太阳能电池层中还可包括其它材料以构成不同类别的太阳能电池单元。
[0083] 上述 太阳能 电池 单元可 以是 非晶硅(amorphous silicon)、微晶 硅(microcrystalline silicon)、非晶碳化硅(amorphous SiC)、非晶氮化硅(amorphous SiN)、非晶锗化硅(amorphous SiGe)、非晶锡化硅(amorphous SiSn)、砷化镓(gallium arsenide,GaAs)、砷化镓铝(aluminum gallium arsenide,AlGaAs)、磷化铟(gallium phosphorus,InP)、磷化镓(indium phosphorus,GaP)、铜铟镓砷(copper indium gallium selenide,CIGS)、碲化镉(cadmium telluride,CdTe)、硫化镉(cadmium suldide)、硫化铜(copper sulfide,Cu2S)、碲化锌(zinc telluride,ZnTe)、铅硫化物(Plumbum sulfide,PbS)、铜铟砷化合物(copper indium diselenide,CuInSe2,CIS)、锑化镓(gallium antimonide,GaSb)中的任意一种或任意几种光电转换材料所构成的太阳能电池单元。当然,上述太阳能电池单元还可以是由其它本领域技术人员知晓的其它光电转换材料构成。
[0084] 云母基底的第一侧面上可仅设有一个太阳能电池层,这种结构的太阳能电池模组为2-T型太阳能电池模组。在这种结构的太阳能电池模组中,太阳能电池单元可通过以下结构实现串联:太阳能电池单元的顶部、底部(即太阳能电池单元的P型光电转换材料层、N型光电转换材料层的一侧)分别设有透明导电层,一个太阳能电池单元顶部的透明导电层和相邻太阳能电池底部的透明导电层电连接在一起,实现了相邻两个太阳能电池单元之间的串联。
[0085] 云母基底的第一侧面上也可设有多个太阳能电池层(两个或两个以上的太阳能电池层,相邻两个太阳能电池层的禁带宽度不相同),且在上层太阳能电池层(远离基底的太阳能电池层)与下层太阳能电池层(靠近基底的太阳能电池层)之间设置透明绝缘材料层,这样上层太阳能电池层与下层太阳能电池层的太阳能电池单元之间被透明绝缘材料层隔绝无法串联在一起,最终形成的太阳能电池模组会具有四个接线端(terminal),即这种结构的太阳能电池模组为4-T型太阳能电池模组。在这种结构的太阳能电池模组中,太阳能电池单元的串联方式可与第一侧面上仅形成有一层太阳能电池的串联方式相同。
[0086] 云母基底的第一侧面上也可形成有多个太阳能电池层(两个或两个以上的太阳能电池层,相邻两个太阳能电池层的禁带宽度不相同),且上层太阳能电池层直接形成在下层太阳能电池层上,这样上层太阳能电池层中的太阳能电池单元与其正下方的太阳能电池单元(即下层太阳电池层中的太阳能电池单元)是串联在一起的,最终形成的太阳能电池模组会具有两个接线端(terminal),即这种结构的太阳能电池模组为2-T型太阳能电池模组。在这种结构的太阳能电池模组中,太阳能电池单元可通过以下结构实现串联:上层太阳能电池层的顶部及下层太阳能电池层的底部分别设有透明导电层,上层太阳能电池层中的一个太阳能电池单元顶部的透明导电层和下层太阳能电池层中的一个相邻太阳能电池单元底部的透明导电层电连接在一起,实现了相邻太阳能电池单元之间的串联。
[0087] 下面来说明云母基底的第一侧面上设有多个太阳能电池层的结构,并且本实施例中以两个禁带宽度不相同的太阳能电池层为例,一个太阳能电池层为非晶硅太阳能电池层,另一个太阳能电池层为微晶硅太阳能电池层。
[0088] 如图10所示,云母基底10的第一侧面10a上设有透明导电层13,透明导电层13优选为透明导电氧化层(Transparent Conductive Oxide,TCO)。透明导电层13经过了图形化处理(即在透明导电层中形成开口或间隙),用于实现一个太阳能电池层中相邻太阳能电池单元之间的串联。
[0089] 透明导电层13上设有P型非晶硅层14、I型非晶硅层15、N型非晶硅层16,P型非晶硅层14、I型非晶硅层15、N型非晶硅层16用于构成第一太阳能电池层11。第一太阳能电池层11上设有P型微晶硅层17、I型微晶硅层18、N型微晶硅层19,P型微晶硅层17、I型微晶硅层18、N型微晶硅层19用于构成第二太阳能电池层12。堆叠在一起的P型非晶硅层14、I型非晶硅层15、N型非晶硅层16、P型微晶硅层17、I型微晶硅层18、N型微晶硅层19经过了图形化处理(即在第一太阳能电池层、第二太阳能电池层中形成开口或间隙),用于实现一个太阳能电池层中相邻太阳能电池单元之间的串联。
[0090] 第二太阳能电池层12上设有透明导电层20,透明导电层20经过了图形化处理(即在透明导电层中形成开口或间隙),用于实现一个太阳能电池层中相邻太阳能电池单元之间的串联。透明导电层20中的开口或间隙被透明绝缘材料22填充。
[0091] 需说明的是,本发明云母基底上的太阳能电池也可以以本领域技术人员可以推知的其它结构形式存在,不能仅仅局限于本发明给出的实施例。
[0092] 第二太阳能电池层12上可敷设有封装剂23、背板24,云母基底10、第一太阳电池层11、第二太阳能电池层12、背板24粘连在一起。背板24用于保护太阳能电池模组不受外界环境的损害。
[0093] 然后来说明云母基底的两侧均形成有太阳能电池的太阳能电池模组的结构。
[0094] 在这种结构的太阳能电池模组中,云母基底除了具备平整的第一侧面之外,还需具备平整的第二侧面,第二侧面与第一侧面呈相对设置。同样的,第二侧面上也设有太阳能电池,其至少包括一个太阳能电池层,第二侧面上的太阳能电池结构与第一侧面上的太阳能电池结构类似,在此不赘述。
[0095] 本实施例中以第一侧面及第二侧面上的两个禁带宽度不相同的太阳能电池层为例来说明这种太阳能电池模组的结构。如图12所示,云母基底10的第一侧面10a上设有第一太阳能电池层11、第二太阳能电池层12,第二太阳能电池层12上敷设有封装剂23、背板24;云母基底10的第二侧面10b上设有第一太阳能电池层11、第二太阳能电池层12,第二太阳能电池层12上敷设有封装剂25、背板26,第一侧面10a上的第一太阳能电池层11、第二太阳能电池层12及第二侧面10b上的第一太阳能电池层11、第二太阳能电池层12、云母基底10、背板24、背板26粘连在一起。背板24、背板26用于保护太阳能电池模组不受外界环境的损害,且背板24、背板26中只要有一个需具备透光性能,以便光可进入太阳能电池中。
[0096] 上述太阳能电池模组中,由于云母基底具有绝缘性能,因此云母基底第一侧面上的太阳能电池与第二侧面上的太阳能电池之间不需考虑电流匹配的问题。
[0097] 当云母基底的厚度为30μm~100μm时云母基底具备较佳的弯曲性能,这时云母基底可用作柔性基底,由此制作的太阳能电池模组为柔性太阳能电池模组。优选地,云母基底的厚度为50μm,此时云母基底能获得较佳的透光性能及表面平整度。
[0098] 在上述太阳能电池模组中,云母基底的材质优选为白云母。
[0099] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0100] 一、可根据太阳能电池模组的应用场合需要调节云母基底的厚度,使云母基底既可用于制作硬性太阳能电池模组,也可用于制作柔性太阳能电池模组,极大的拓宽了太阳能电池模组的应用领域。
[0101] 二、当云母基底用于制作柔性太阳能电池模组时,可直接利用现有的在玻璃基底上制作太阳能电池的设备及制作工艺,不需专门使用柔性太阳能电池模组的制作设备及制作工艺,使太阳能电池模组的制作工艺更加简单。
[0102] 三、剥分后的云母基底能获得平整表面,且其剥分过程非常简单、容易,因此,云母基底同时兼备表面平整度高、制作成本低的优点,降低了太阳能电池模组的制作成本。
[0103] 四、剥分后的云母基底表面非常干净,在云母基底上形成太阳能电池之前不需对云母基底进行清洗,简化了太阳能电池模组的制作过程,缩短了太阳能电池的制作周期。
[0104] 五、可仅在云母基底的一个侧面上形成太阳能电池,也可在云母基底的呈相对设置的两个侧面上同时形成太阳能电池,这样云母基底两侧的太阳能电池之间不用考虑电流匹配的问题。
[0105] 六、太阳能电池模组可快速实现拆卸,且在拆卸的过程中不会对太阳能电池模组造成损伤,便于太阳能电池模组的循环使用。
[0106] 上述通过实施例的说明,应能使本领域专业技术人员更好地理解本发明,并能够再现和使用本发明。本领域的专业技术人员根据本文中所述的原理可以在不脱离本发明的实质和范围的情况下对上述实施例作各种变更和
修改是显而易见的。因此,本发明不应被理解为限制于本文所示的上述实施例,其保护范围应由所附的
权利要求书来界定。