太陽能電池裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能電池裝置及其制造方法。所述太陽能電池裝置包括在支撐基板上的太陽能電池、在太陽能電池上的聚合物樹脂層、在聚合物樹脂層上的保護板、以及在支撐基板、太陽能電池、聚合物樹脂層、以及保護板的每個側(cè)面上的復(fù)合保護層。
【專利說明】太陽能電池裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種太陽能電池裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池可以定義為利用光入射到P-N結(jié)二極管上時產(chǎn)生電子的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。根據(jù)構(gòu)成結(jié)型二極管的材料，太陽能電池可以分類為硅太陽能電池、主要包含1-1I1-VI族化合物或者II1-V族化合物的化合物半導(dǎo)體太陽能電池、染料敏化太陽能電池以及有機太陽能電池。
[0003]太陽能電池的最小構(gòu)成為一個單元。一般來說，一個單元產(chǎn)生約0.5V至約0.6V的非常小的電壓。因此，在基板上多個單元相互串聯(lián)連接以產(chǎn)生幾伏到幾百伏范圍內(nèi)電壓的平板形結(jié)構(gòu)被稱為模塊，而在框架中安裝有多個模塊的結(jié)構(gòu)被稱為太陽能電池裝置。
[0004]通常，太陽能電池裝置具有玻璃/填充材料(乙烯-醋酸乙烯共聚物，EVA)/太陽能電池模塊/填充材料(EVA)/表層材料(背板)這樣的結(jié)構(gòu)。
[0005]一般來說，玻璃包括低鐵鋼化玻璃。玻璃必須具有高透光率，并處理為能減少入射光的表面反射損失。用作填充材料的EVA插在太陽能電池的前面/背面與背板之間，用來保護易碎的太陽能電池器件。當EVA長時間暴露在紫外線下時，EVA可能會變色，而且EVA的防潮性能會退化。因此，當制造模塊時，重要的是選擇一種合適于EVA片特性的過程，使得模塊的壽命能夠提高、并且模塊的可靠性能夠得到保證。背板設(shè)置在太陽能電池模塊的背面。背板必須呈現(xiàn)出優(yōu)異的層間粘合強度、必須容易操作、以及必須保護太陽能電池器件免受外部環(huán)境影響。
[0006]太陽能電池裝置必須能抵抗外部水分(H2O)或外部氧氣(O2)，而且必須解決與可靠性有關(guān)的問題，以便提高太陽能電池的性能。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了解決上述問題，對太陽能電池裝置進行密封處理。然而，即使密封了太陽能電池，水分也可以沿著基板和密封件之間的界面滲透到太陽能電池裝置中，使得太陽能電池電極被腐蝕，從而降低太陽能電池裝置的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]實施例提供一種能夠提高可靠性和穩(wěn)定性的太陽能電池裝置及其制造方法。
[0009]技術(shù)方案
[0010]實施例所述的太陽能電池裝置包括在支撐基板上的太陽能電池、在太陽能電池上的聚合物樹脂層、在聚合物樹脂層上的保護板、以及在支撐基板、太陽能電池、聚合物樹脂層、以及保護板的每個側(cè)面上的復(fù)合保護層。
[0011]實施例所述的太陽能電池裝置的制造方法包括如下步驟:在支撐基板上形成太陽能電池；在太陽能電池上形成聚合物樹脂層；在聚合物樹脂層上形成保護板；以及在支撐基板、太陽能電池、聚合物樹脂層、以及保護板的每個側(cè)面上形成復(fù)合保護層。[0012]有益效果
[0013]根據(jù)實施例所述的太陽能電池裝置，在太陽能電池的側(cè)面形成包括金屬層和金屬氧化物層的復(fù)合保護層，從而使水分(H2O)或氧氣(O2)滲透到太陽能電池中最小化。就是說，實施例所述的太陽能電池裝置使用了化學或物理密實度比傳統(tǒng)保護層高的復(fù)合保護層，因此可以顯著提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。
[0014]此外，根據(jù)實施例所述的太陽能電池裝置的制造方法，通過簡單地氧化廉價的金屬就可以形成復(fù)合保護層，因此可以降低材料成本和制造成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1到圖3是剖視圖，示出了實施例所述的太陽能電池裝置；以及
[0016]圖4到圖7是剖視圖，示出了實施例所述的太陽能電池裝置的制造方法。
【具體實施方式】
[0017]在實施例的描述中，應(yīng)該明白，當某一基板、層、膜、或者電極被稱作是在另一基板、另一層、另一膜或者另一電極“之上”或者“之下”時，它可以是“直接”或“間接”地在該另一基板、層、膜或電極之上或之下，或者也可以存在一個或更多的中間層。層的這種位置參照附圖進行了描述。附圖所示部件的尺寸可以夸大以便解釋說明，并且可以不完全反映實際的尺寸。
[0018]圖1和圖2是剖視圖，示出了實施例所述的太陽能電池裝置，圖3是剖視圖，更詳細地示出了所述太陽 能電池裝置中的太陽能電池。
[0019]參考圖1和圖2，實施例所述的太陽能電池裝置包括支撐基板10、太陽能電池20、聚合物樹脂層30、保護板40、復(fù)合保護層50、以及框架60。
[0020]支撐基板10具有平板形狀并且支撐太陽能電池20、聚合物樹脂層30、保護板40、復(fù)合保護層50、以及框架60。
[0021]支撐基板10可以是剛性平板或可彎曲的平板。另外，支撐基板10可以包括絕緣體。例如，支撐基板10可以包括玻璃基板、塑料基板、或者金屬基板。更詳細地講，支撐基板10可以包括鈉鈣玻璃基板。此外，支撐基板10可以包括含氧化鋁的陶瓷基板、不銹鋼、或具有可彎曲特性的聚合物。
[0022]太陽能電池20在支撐基板10上形成。該太陽能電池包括多個相互電連接的單元(:1，02，03夂和&1。因此，太陽能電池20能夠把太陽光轉(zhuǎn)換為電能。
[0023]例如，單元Cl，C2，C3…和Cn可以相互串聯(lián)連接，但本實施例不限于此。此外，單元Cl, C2, C3…和Cn可以在一個方向上相互平行地延伸。
[0024]太陽能電池20可以是包括1-1I1-1V族半導(dǎo)體化合物的CIGS太陽能電池、硅太陽能電池、或者染料敏化太陽能電池，但本實施例不限于此。詳細地講，太陽能電池20包括1-1I1-1V族半導(dǎo)體化合物。
[0025]參考圖3，太陽能電池20包括在支撐基板10上形成的背電極層100、在背電極層100上形成的光吸收層200、在光吸收層200上形成的緩沖層300、在緩沖層300上形成的高阻緩沖層400、在高阻緩沖層400上形成的前電極層500、以及匯流條600。
[0026]背電極層100設(shè)置在支撐基板10上。背電極層100是導(dǎo)電層。背電極層100可以包括選自鑰(Mo)、金(Au)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鎢(W)以及銅(Cu)中的一種。
[0027]光吸收層200設(shè)置在背電極層100上。光吸收層200包括1-1I1-VI族化合物。例如，光吸收層 200 可以具有 CIGSS (Cu (IN，Ga) (Se, S)2)晶體結(jié)構(gòu)、CISS (Cu (IN) (Se, S)2)晶體結(jié)構(gòu)、或者CGSS(Cu(Ga) (Se, S)2)晶體結(jié)構(gòu)。
[0028]緩沖層300設(shè)置在光吸收層200上。緩沖層300可以包括CdS，ZnS，InXSY或者InXSeYZn (O, 0H)。高阻緩沖層400設(shè)置在緩沖層300上。高阻緩沖層400包括不摻雜雜質(zhì)的 1-ZnOο
[0029]前電極層500可以包括透明導(dǎo)電材料。此外，前電極層500可以具有N型半導(dǎo)體特征。在這種情況下，前電極層500連同緩沖層300形成N型半導(dǎo)體，與作為P型半導(dǎo)體層的光吸收層200形成PN結(jié)。例如，前電極層500可以包括摻Al的氧化鋅(AZO)。
[0030]匯流條600設(shè)置在太陽能電池20的頂面或者側(cè)面，并電連接到太陽能電池20。匯流條600通過導(dǎo)線連接到位于支撐基板背面的接線盒(未示出)內(nèi)的電路板。
[0031]聚合物樹脂層30設(shè)置在太陽能電池20上。詳細地講，聚合物樹脂層30設(shè)置在太陽能電池20和保護板40之間。例如，聚合物樹脂層30能夠與太陽能電池20的頂面和/或側(cè)面直接接觸。聚合物樹脂層30可以提高保護板40的粘接強度，并保護太陽能電池20免受外部的影響。
[0032]聚合物樹脂層30是透明并可彎曲的。例如，聚合物樹脂層30可以包括透明的丙烯酸樹脂、三聚氰胺、聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或者乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。更詳細地講，聚合物樹脂層30可以利用EVA膜形成，但本實施例不限于此。
[0033]保護板40設(shè)置在聚合物樹脂層30上。保護板40可以保護太陽能電池20免受外部沖擊和/或雜質(zhì)的影響。保護板40是透明的。例如，保護板40包括鋼化玻璃。該鋼化玻璃可能包括低鐵鋼化玻璃。
[0034]復(fù)合保護層50設(shè)置在支撐基板10、太陽能電池20、聚合物樹脂層30、以及保護板40的側(cè)面。詳細地講，復(fù)合保護層50設(shè)置在支撐基板10的側(cè)面、太陽能電池20的側(cè)面、聚合物樹脂層30的側(cè)面以及保護板40的側(cè)面。
[0035]參照圖1和圖2，支撐基板10的側(cè)面、太陽能電池20的側(cè)面、聚合物樹脂層30的側(cè)面、以及保護板40的側(cè)面具有從頂部看時形狀相同的剖切面。復(fù)合保護層50可以分別與支撐基板10的側(cè)面、太陽能電池20的側(cè)面、聚合物樹脂層30的側(cè)面、以及保護板40的側(cè)面直接接觸。
[0036]相比之下，支撐基板10的側(cè)面、太陽能電池20的側(cè)面、聚合物樹脂層30的側(cè)面以及保護板40的側(cè)面可以不在同一平面上形成。在這種情況下，復(fù)合保護層50與支撐基板
10、太陽能電池20、聚合物樹脂層30、保護板40中的最外的層直接接觸。例如，如圖3所示，當聚合物樹脂層30的一部分形成在太陽能電池20的側(cè)面時，復(fù)合保護層50分別與支撐基板10的側(cè)面、聚合物樹脂層30的側(cè)面、以及保護板40的側(cè)面直接接觸。
[0037]此外，復(fù)合保護層50可以設(shè)置在太陽能電池20、聚合物樹脂層30以及保護板40的至少一個側(cè)面上。更詳細地講，優(yōu)選地，復(fù)合保護層50設(shè)置在太陽能電池20、聚合物樹脂層30、以及保護板40的所有側(cè)面上。就是說，復(fù)合保護層50分別設(shè)置在太陽能電池20的四個側(cè)面、聚合物樹脂層30的四個側(cè)面、以及保護板40的四個側(cè)面上。
[0038]復(fù)合保護層50可以包括金屬層51和在金屬層51上形成的金屬氧化物層52。金屬氧化物層52可以通過氧化金屬層51而形成。就是說,金屬層51和金屬氧化物層52可以包括相同的金屬成分。
[0039]金屬層51可以利用各種金屬形成，只要該金屬在空氣中很容易氧化而形成氧化物層即可。例如，金屬層51可以包括選自Al、Al合金、Ga、In、Mg、Zn及其組合中的一種。此外，金屬氧化物層52可以通過氧化選自Al、Al合金、Ga、In、Mg、Zn及其組合中的一種而形成。
[0040]更詳細地講，金屬層51是鋁層，而金屬氧化物層52是氧化鋁(Al2O3)層，但本實施例不限于此。
[0041]復(fù)合保護層50可以具有約Ιμπι到約ΙΟΟμπι范圍內(nèi)的厚度W1。更詳細地講，復(fù)合保護層50可以具有約I μ m到約10 μ m范圍內(nèi)的厚度W1，但本實施例不限于此。此外，金屬氧化物層的厚度W3與金屬層的厚度W2的比值在約1:5到約1:10的范圍內(nèi)，但本實施例不限于此。
[0042]盡管基于單個復(fù)合保護層50進行了上述描述，但本實施例不限于此。例如，本實施例所述的復(fù)合保護層50可以包括多層。詳細地講，復(fù)合保護層50可以通過重復(fù)地層疊多個金屬層51和多個金屬氧化物層52而形成。
[0043]復(fù)合保護層50可以防止由于水分(H2O)或氧氣(O2)氧化太陽能電池而導(dǎo)致太陽能電池電學特性的退化。特別是，復(fù)合保護層50能夠容易地阻止水分(H2O)或氧氣(O2)從太陽能電池裝置的側(cè)面滲透。
[0044]此外，包括金屬層51和金屬氧化物層52的復(fù)合保護層50具有比傳統(tǒng)密封劑高的化學或物理密實度。因此，復(fù)合保護層50能夠有效地保護太陽能電池不受水分和氧氣的影響，使得裝置的穩(wěn)定性和可靠性得到顯著提高。
[0045]框架60接收并支撐支撐基板10、太陽能電池20、聚合物樹脂層30、保護板40、復(fù)合保護層50?？蚣?0可以圍繞復(fù)合保護層50。就是說，如圖1到圖3所示，框架60與復(fù)合保護層50的頂面和兩個側(cè)面直接接觸。此外，框架60可以在保護板40和支撐基板10上形成，但本實施例不限于此。
[0046]圖4到圖7是剖視圖，示出了實施例所述的太陽能電池裝置的制造方法。上述太陽能電池裝置的描述可以通過引用結(jié)合于此。
[0047]參照圖4和圖5，太陽能電池20、聚合物樹脂層30、以及保護板40在支撐基板10上順序形成。詳細地講，太陽能電池20可以通過在支撐基板10上形成背電極層100、在背電極層100上形成光吸收層200，以及在光吸收層200上形成前電極層500的步驟而形成。太陽能電池20的形成方法在韓國專利登記N0.10-0999810中被詳細公開，但本實施例不限于此。此外，聚合物樹脂層30通過層壓過程而形成。例如，聚合物樹脂層30可以通過在太陽能電池20上依序?qū)訅篍VA膜和鋼化玻璃、然后在約100°C到約200°C的溫度下對所得到的結(jié)構(gòu)熱處理約I小時到約2小時而形成。
[0048]參照圖6和圖7，復(fù)合保護層50在支撐基板10、太陽能電池20、聚合物樹脂層30、以及保護板40的每個側(cè)面上形成。詳細地講，復(fù)合保護層50可以通過形成金屬層51以及氧化金屬層51而形成金屬氧化物層52的步驟來形成。
[0049]可以沒有特別限制地使用本領(lǐng)域中熟知的金屬層形成方法作為在支撐基板10、太陽能電池20、聚合物樹脂層30、以及保護板40的每個側(cè)面上形成金屬層51的方法。例如，可以通過濺射方案、物理氣相沉積(PVD)方案、化學氣相沉積(CVD)方案或者原子層沉積(ALD)方案來制造金屬層51。
[0050]此外，可以通過涂覆金屬漿料、然后烘烤該金屬漿料來形成金屬層51。該金屬漿料可以包括金屬粉末、有機質(zhì)載體或者無機粘結(jié)劑。
[0051]所述金屬粉末的直徑在約2 μ m到約20 μ m的范圍內(nèi)。該金屬粉末可以是球形、板形或者柱形。此外，該金屬粉末可以按約20wt%到約50wt%的數(shù)量進行混合。
[0052]所述無機粘結(jié)劑可以包括PbO-SiO2基玻璃料、PbO-SiO2-B2O3基玻璃料、ZnO-SiO2基玻璃料、ZnO-B2O3-SiO2基玻璃料、或者Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2基玻璃料。此外，所述無機粘結(jié)劑可以按約1?丨％到約20被％的數(shù)量進行混合，并且軟化點為約300°C到約600°C。
[0053]參照圖7，在支撐基板10、太陽能電池20、聚合物樹脂層30、以及保護板40的每個側(cè)面上形成金屬層51之后,將金屬層51氧化以形成金屬氧化物層52。金屬層51可以通過各種方案進行氧化，沒有特定限制。例如，可以通過在空氣中氧化金屬層51而自然形成金屬氧化物層52。通過調(diào)整金屬層51的氧化程度，復(fù)合保護層50可以有各種厚度比。例如，金屬氧化物層52的厚度W3與金屬層51的厚度W2的比值在約1:5到約1:10的范圍內(nèi)，但本實施例不限于此。
[0054]如上描述，根據(jù)實施例所述的太陽能電池裝置的制造方法，可以通過簡單的過程而形成所述復(fù)合保護層，因此可以降低材料成本和制造成本。
[0055]在本說明書中每提及“一個實施例”，“某個實施例”，“示例性實施例”等時意味著，結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的此類短語不一定都是指同一實施例。另外，當結(jié)合某一實施例描述具體的特征、結(jié)構(gòu)、或特性時，應(yīng)當認為，結(jié)合其它實施例實現(xiàn)該特征、結(jié)構(gòu)或特性落入本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。
[0056] 雖然參照本發(fā)明的若干說明性實施例描述了實施例，但應(yīng)該知道，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以構(gòu)思出很多其它的變型和實施例，這些變型和實施例落入本發(fā)明原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地講，在本發(fā)明公開、附圖和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可以對主題組合結(jié)構(gòu)的組成部分和/或排列作出各種改變和變型。除了所述組成部分和/或排列的改變和變型之外，其它用途對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯然的。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池裝置，包括: 在支撐基板上的太陽能電池； 在所述太陽能電池上的聚合物樹脂層； 在所述聚合物樹脂層上的保護板；以及 在所述支撐基板、所述太陽能電池、所述聚合物樹脂層、以及所述保護板的每個側(cè)面上的復(fù)合保護層。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述復(fù)合保護層包含金屬層和在該金屬層上的金屬氧化物層。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池裝置，其中，所述復(fù)合保護層包括選自A1、A1合金、Ga、In、Mg、Zn及其組合中的一種。
4.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池裝置，其中，所述金屬層包括鋁，而所述金屬氧化物層包括氧化鋁。
5.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池裝置，其中，所述復(fù)合保護層的厚度在Iμ m到100 μ m的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池裝置，其中，所述復(fù)合保護層的厚度在Ιμπι到10 μ m的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求2所述的太陽能電池裝置，其中，所述金屬氧化物層厚度與所述金屬層厚度的比值在1:5到1:10的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，還包括圍繞所述復(fù)合保護層的框架。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述支撐基板、所述太陽能電池、所述聚合物樹脂層以及所述保護板的側(cè)面形成有從頂部看時形狀相同的剖切面。
10.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池裝置，其中，所述太陽能電池包括: 在所述支撐基板上的背電極層； 在所述背電極層上的光吸收層；以及 在所述光吸收層上的前電極層。
11.一種太陽能電池裝置的制造方法，該方法包括: 在支撐基板上形成太陽能電池； 在所述太陽能電池上形成聚合物樹脂層； 在所述聚合物樹脂層上形成保護板；以及 在所述支撐基板、所述太陽能電池、所述聚合物樹脂層、以及所述保護板的每個側(cè)面上形成復(fù)合保護層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成所述復(fù)合保護層包括: 在所述支撐基板、所述太陽能電池、所述聚合物樹脂層、以及所述保護板的每個側(cè)面上形成金屬層；以及 通過氧化所述金屬層形成金屬氧化物層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，形成所述金屬層包括: 制備招衆(zhòng)料組合物； 在所述太陽能電池、所述聚合物樹脂層、以及所述保護板的每個側(cè)面上涂覆所述鋁漿料組合物；以及烘烤所述涂覆的鋁漿料組合物。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述金屬氧化物層的厚度與所述金屬層的厚度的比值在1:5到1:10的范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述復(fù)合保護層的厚度在1μ m到100 μ m的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述復(fù)合保護層的厚度在Ιμm到10μ m的范圍內(nèi)。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述支撐基板上形成所述太陽能電池包括: 在所述支撐基板上形成背電極層； 在所述背電極層上形成光吸收層；以及 在所述光吸收層上形成前電極層。
【文檔編號】H01L31/048GK103988318SQ201280060723
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月13日
【發(fā)明者】李東根 申請人:Lg伊諾特有限公司