本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2013年2月26日、申請(qǐng)?zhí)枮?01380011923.0、發(fā)明名稱為“具有反射器的雙面晶體硅太陽能板”的中國發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本專利申請(qǐng)要求根據(jù)35usc§119(e)享有2012年2月29日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/604517的題為“具有反射器和v2o5的雙面c-si太陽能板”的美國臨時(shí)申請(qǐng)，以及2012年5月19日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/649236的題為“具有反射器和多種接口材料的雙面c-si太陽能板”作為優(yōu)先權(quán)。上述提及的每個(gè)專利以全文引用的形式結(jié)合在此。

背景技術(shù)：

光伏板(“太陽能板”)可以用于將太陽光轉(zhuǎn)換成電能。有多種技術(shù)用于制造光伏板，包括基于單晶硅晶片的、基于多晶硅晶片的和基于薄膜硅的。很多市售的光伏板制作成僅一個(gè)側(cè)面暴露在太陽光下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

概括地說，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的光伏太陽能電池系統(tǒng)及其方法。在一種方案中，雙面太陽能電池包括耦接到一個(gè)n型半導(dǎo)體層的p型晶體硅層。雙面太陽能電池可以包括耦接至n型半導(dǎo)體層的多個(gè)第一金屬導(dǎo)線。至少一些所述第一金屬導(dǎo)線可與n型半導(dǎo)體層電連通。雙面太陽能電池可以包括耦接到所述p型晶體硅層的阻擋層。阻擋層可包括釩氧化物，鉬氧化物，鋁氮化物，鎢鎳氧化物和硼摻雜金剛石中的一種或多種。在一個(gè)實(shí)施例中，阻擋層的厚度可從1.0納米到10.0納米。在其它實(shí)施例中，阻擋層的厚度可從2.0納米到6.0納米。雙面太陽能電池可以包括耦接到所述阻擋層的透明導(dǎo)電層。雙面太陽能電池可以包括多個(gè)耦接到所述透明導(dǎo)電層的第二金屬導(dǎo)線。至少一些所述第二金屬導(dǎo)線可以與透明導(dǎo)電層電連通。雙面太陽能電池還可以包括耦接到所述n型半導(dǎo)體層的第一側(cè)上并設(shè)置在所述多個(gè)第一金屬導(dǎo)線之間的鈍化層。

本發(fā)明還公開了具有太陽能板和所述至少一個(gè)反射器的光伏系統(tǒng)。所述太陽能板包括太陽能電池，其中至少有一些是雙面太陽能電池。該太陽能電池被布置在所述板中，以形成至少兩行。太陽能電池中的第一行可串聯(lián)電連接。太陽能電池中的第一行可以具有第一長(zhǎng)軸。太陽能電池的第二行可串聯(lián)電連接。太陽能電池的第二行可以具有與第一長(zhǎng)軸一致的第二長(zhǎng)軸。太陽能電池的第一行可以并聯(lián)電連接到太陽能電池單元的第二行。所述反射器位于太陽能板附近。所述反射器包括面向所述太陽能板的反射表面。在一個(gè)實(shí)施例中，所述反射表面可以具有與第一和第二長(zhǎng)軸一致的第三長(zhǎng)軸。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第三長(zhǎng)軸與所述第一和第二長(zhǎng)軸形成從5°到負(fù)5°的夾角角度。反射表面可以包括鋁，銀，和/或一種白色材料中的至少一種。在一個(gè)實(shí)施例中，所述反射表面可以具有復(fù)合拋物線形輪廓。在其它實(shí)施例中，反射表面可以具有半圓形的輪廓，或包含平坦表面的輪廓。太陽能板可進(jìn)一步包括第一透明保護(hù)層和/或第二透明保護(hù)層。太陽能板中的太陽能電池可以被布置在第一透明保護(hù)層和所述第二透明保護(hù)層之間。所述第一透明保護(hù)層可以經(jīng)由第一層壓層耦接到所述雙面太陽能電池的多個(gè)第一金屬導(dǎo)線。第二透明保護(hù)層可以經(jīng)由第二層壓層耦接到所述雙面太陽能電池的多個(gè)第二金屬導(dǎo)線。

這些和其他方面和優(yōu)點(diǎn)，以及這種新技術(shù)的新穎性特征將列于說明書的下面部分，并且結(jié)合下面的說明書和附圖，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得清楚，或者通過實(shí)踐本發(fā)明所披露的技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例來獲知。

附圖說明

圖1是光伏系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖，其示出了雙面太陽能電池之間的電連接。

圖2是一個(gè)局部截面圖，其示意性地示出了圖1中的光伏系統(tǒng)。

圖3是圖1的光伏系統(tǒng)的示例性雙面太陽能電池的截面示意圖。

圖4是圖1的光伏系統(tǒng)的示意性透視圖。

圖5是雙面太陽能電池的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其具有可選的、高度摻雜的p型半導(dǎo)體層。

圖6是包括具有復(fù)合拋物線輪廓的反射器的光伏系統(tǒng)的透視圖。

圖7是包括具有三角形輪廓反射器的光伏系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖。

圖8是包括具有梯形輪廓反射器的光伏系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖。

圖9是包括反射器的光伏系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖，其中反射器具有包括平面表面的輪廓。

具體實(shí)施方式

下面將詳細(xì)地參考附圖，這至少有助于說明由本發(fā)明提供的新技術(shù)的多種相關(guān)的實(shí)施方案。

下面參考圖1-4來說明一個(gè)雙面太陽能板系統(tǒng)的實(shí)施例。在所示實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括太陽能板100和位置鄰近太陽能板100的反射器120。太陽能板100包括多個(gè)設(shè)置在相鄰兩行112、114中的雙面太陽能電池110。如本文中所使用的，“雙面太陽能電池”是指具有上表面和下表面的基于半導(dǎo)體的太陽能電池，其中兩個(gè)上、下表面是光活性的。如本文中所使用的，“光活性”是指能夠光電地響應(yīng)的。雙面太陽能電池的第一行112具有第一長(zhǎng)軸113。雙面太陽能電池的第二行114具有第二長(zhǎng)軸115。反射器120包括朝向板100的至少一反射面130。反射面130具有第三長(zhǎng)軸132。反射器120被配置為促進(jìn)太陽輻射(日光)朝向板100的反射。

在所示實(shí)施例中，第一行112位置鄰近第二行114，從而使得所述第一長(zhǎng)軸113與第二長(zhǎng)軸115一致。而且，取向反射器120從而使得所述第三長(zhǎng)軸132與第一和第二長(zhǎng)軸113，115一致。如本文所用的“一致”是指大致平行。例如，第一線可與反射器的長(zhǎng)軸一致(例如，與反射器的長(zhǎng)軸形成約15°至約負(fù)15°的角度)。

第一行112的雙面太陽能電池110彼此串聯(lián)電連接。同樣地，第二行114的雙面太陽能電池110彼此串聯(lián)電連接。第一行112并聯(lián)電連接到第二行114。雙面太陽能電池110配置為使得每個(gè)電池具有有用的電壓，通常在約0.5v至約1.5v的量級(jí)。

所示的雙面太陽能板系統(tǒng)可以從兩側(cè)以及在比板本身面積更大的區(qū)域吸收光。這通過使用將太陽光反射到太陽能板100的下側(cè)的反射器120來促進(jìn)。而且，具有長(zhǎng)軸132的反射面130促進(jìn)將太陽光反射到太陽能板100的下側(cè)，使得入射到板上的反射太陽光的量在平行于長(zhǎng)軸132的方向上跨板基本上是均勻的，而在垂直于長(zhǎng)軸132的方向上跨板是非常不均勻的。如上所述，在行112和114內(nèi)的電池彼此串聯(lián)電連接，以及行112和114彼此并聯(lián)電連接。此外，行112和114配置成其長(zhǎng)軸113,115與反射器132的長(zhǎng)軸一致。這樣，雙面太陽能電池110被取向?yàn)樵试S一行中的每個(gè)電池相對(duì)于行中的其他電池接收近似相同的太陽光量，即使在入射到板100下側(cè)的太陽光在垂直于反射器132的長(zhǎng)軸的方向上(例如從板的左側(cè)到板100的中央)可能是非常不均勻的。例如，第一行112中的電池可接收與第一行112中其它電池大約相同的太陽光的量，即使第二行114中的電池可接收少得多的太陽光。因此，串聯(lián)互連雙面太陽能電池110以形成行，將行進(jìn)行并聯(lián)連接，并且與反射器132的長(zhǎng)軸一致地取向可以提高板的效率，而不需要增加板面積。

雙面太陽能電池

雙面太陽能電池110包括n型半導(dǎo)體層32，p型晶體硅層36，阻擋層40，和透明導(dǎo)電層44。n型半導(dǎo)體層32耦接到p型晶體硅層36。p型晶體硅層36耦接到所述阻擋層40。阻擋層40耦接到透明導(dǎo)電層44。雙面太陽能電池110包括耦接到所述n型半導(dǎo)體層32并位于p型晶體硅層36的對(duì)面的多個(gè)第一金屬導(dǎo)線24。雙面太陽能電池110還包括耦接到所述透明導(dǎo)電層44并位于阻擋層40的對(duì)面多個(gè)第二金屬導(dǎo)線48。

n型半導(dǎo)體層32通常包括適于激發(fā)自由電子的半導(dǎo)體材料。n型半導(dǎo)體層32可以包括摻雜有磷，銻，和/或砷等的半導(dǎo)體材料。n型半導(dǎo)體層32可以是晶體，非晶，多晶，或它們的任意組合。在一個(gè)實(shí)施例中，n型半導(dǎo)體層32包括摻雜磷的硅。

p型晶體硅層36通常包括適于激發(fā)電子空穴的晶體硅半導(dǎo)體材料。如本文中所使用的“晶體硅”是指包含至少99.9％的硅的材料，它的構(gòu)成原子，分子，或離子被布置為在所有三個(gè)空間維度上延伸的有序圖案。晶體硅包括多晶硅。如本文中所使用的，“多晶”(或者“多晶體”)指的是由彼此大小不同和取向不同的許多小晶體(“晶?！?組成的固體材料，其中每個(gè)晶體的組成原子，分子，或離子被布置為在所有三個(gè)空間維度上延伸的有序圖案。晶體硅也可以由基本上純的熔融硅(例如，99.99％的硅)的熔體固化而成。晶體硅不包括非晶硅。本文所用的“非晶硅”是指含有硅的材料，它的組成原子，分子，或離子缺乏在所有三個(gè)空間維度延伸的有序圖案。

p型晶體硅層36可以包括摻雜有硼、鋁和/或鎵等的晶體半導(dǎo)體材料。在一個(gè)實(shí)施例中，p型晶體硅層36包括硼摻雜的晶體硅(例如，硼摻雜的硅晶片)。

p型晶體硅層36的厚度足夠可以促進(jìn)雙面太陽能電池110的結(jié)構(gòu)完整性。在一個(gè)實(shí)施方案中，p型晶體層36的厚度是從大約20,000納米至約300,000納米。在其他實(shí)施例中，p型晶體層36的厚度是從大約60,000納米至約250,000納米，或從約100,000納米至約200,000納米。

阻擋層40一般可包括釩氧化物，鉬氧化物，鋁氮化物，鎢鎳氧化物和硼摻雜金剛石中的一種或多種。特別是，適合于阻擋層40的釩氧化物包括由實(shí)驗(yàn)式vxoy所述那些的釩氧化物，其中0.130≤x/(x+y)≤0.60。在一個(gè)實(shí)施例中，阻擋層40是具有實(shí)驗(yàn)式v2o5(即vxoy，其中x/(x+y)＝0.2857)的釩氧化物。阻擋層40的合適厚度范圍可以為約1.0納米至約10.0納米。在一個(gè)實(shí)施例中，阻擋層40具有的厚度不大于10.0納米。在一個(gè)實(shí)施例中，阻擋層40具有的厚度不大于6.0納米。在一個(gè)實(shí)施例中，阻擋層40的厚度至少為1.0納米。在一個(gè)實(shí)施例中，阻擋層40的厚度至少為2.0納米。在一個(gè)實(shí)施例中，阻擋層40具有的厚度為約3納米。

所述的透明導(dǎo)電層44一般包括導(dǎo)電氧化物。透明導(dǎo)電層44可包括氟化錫氧化物，摻鋁氧化鋅，氧化銦錫中的一種或多種，僅舉凡例。在一個(gè)實(shí)施方案中，透明導(dǎo)電層44是氟化錫氧化物。

第一金屬導(dǎo)線24和第二金屬導(dǎo)線48可以是任何適于促進(jìn)電流在雙面太陽能電池110中穿行的高導(dǎo)電性材料。這些金屬導(dǎo)線24，48可以提高雙面太陽能電池110的導(dǎo)電性，這可以促進(jìn)電流穿行更長(zhǎng)的距離。這些金屬導(dǎo)線24，48可以用于從雙面太陽能電池110的表面收集電流。應(yīng)該限制金屬導(dǎo)線24，48的尺寸，以限制電池的遮蔽。在一些實(shí)施例中，第一金屬導(dǎo)線24由與第二金屬導(dǎo)線48相同的材料制作而成。在其它實(shí)施例中，所述第一金屬導(dǎo)線24由與所述第二金屬導(dǎo)線48不同的材料制作而成。第一金屬的導(dǎo)線24和第二金屬導(dǎo)線48可包括銅、鋁或銀中的一種或多種。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二金屬導(dǎo)線24，48都包括銀。

可選地，雙面太陽能電池110可包括連接到所述n型半導(dǎo)體層32上并設(shè)置在所述多個(gè)第一金屬導(dǎo)線24之間的鈍化層28。鈍化層28可以是任何適于限制在n型半導(dǎo)體層32的表面上電子和電子空穴的復(fù)合的合適材料。在一個(gè)實(shí)施例中，鈍化層28包括氮化硅。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5，示出一種雙面太陽能電池111的替代實(shí)施例。雙面太陽能電池111可選地可以包括高度摻雜的p型半導(dǎo)體38，其設(shè)置并耦接到所述p型晶體硅層36和阻擋層40之間。高度摻雜的p型半導(dǎo)體層38通常包括摻雜有硼，鋁，和/或鎵等的半導(dǎo)體材料。高摻雜p型半導(dǎo)體層38可以具有比p型晶體硅層36濃度高的電子空穴。高度摻雜的p型半導(dǎo)體層38可以包括非晶和/或多晶半導(dǎo)體材料。在一個(gè)實(shí)施例中，所述高度摻雜的p型半導(dǎo)體層38包括摻雜硼的硅。

制備雙面太陽能電池和板系統(tǒng)的方法

制備雙面太陽能電池110的工序開始于具有上表面、下表面和側(cè)面(即“各個(gè)表面”)的p型(例如，硼摻雜的)晶體硅晶片。晶片的表面可以鋸齒形損傷蝕刻至約8微米到約15微米的深度。下一步，晶片的表面可以紋理蝕刻約3微米到約7微米的深度。下一步，在晶片的表面可以覆蓋磷。下一步，在表面覆蓋磷的晶片可以被退火，由此促進(jìn)磷擴(kuò)散到晶片的表面中，并在晶片的表面上形成非晶的磷-硅玻璃層。下一步，晶片的下表面和側(cè)面可以被蝕刻，從而除了上表面，去掉晶片的所有表面上的非晶磷硅玻璃層和擴(kuò)散磷層。下一步，非晶磷硅玻璃層可以通過蝕刻從上表面除去，只留下晶片的上表面上的擴(kuò)散磷層。因此，在工序的該點(diǎn)上，該產(chǎn)品包括耦接到p型晶體硅層36(晶片)的n型半導(dǎo)體層32(在晶片的上表面上擴(kuò)散的磷層)。下一步，氮化硅層可以通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積在n型半導(dǎo)體層32上。下一步，銀導(dǎo)線可以印刷在硅氮化物層上。下一步，晶片的上表面，包括氮化硅層和銀導(dǎo)線，可以被“過火處理(fired)”，從而促進(jìn)一種工藝，其中銀導(dǎo)線可以蝕刻穿過氮化硅層和電接觸n型半導(dǎo)體層32。所以，多個(gè)第一金屬導(dǎo)線24(銀導(dǎo)線)和鈍化層28(氮化硅層)可被耦接到所述n型硅層32。下一步，釩氧化物可以沉積在晶片的下表面上，從而形成耦接到所述p型晶體硅層36的阻擋層40(氧化釩)。下一步，透明導(dǎo)電氧化物可被沉積在阻擋層40上，由此形成透明導(dǎo)電層44。下一步，銀導(dǎo)線可以印刷在透明導(dǎo)電層44上。最后，銀導(dǎo)線可以被“過火處理(fired)”。從而多個(gè)第二金屬導(dǎo)線48可被耦接到所述透明導(dǎo)電層44。

太陽能板

在所示的實(shí)施例中，所述太陽能板100包括設(shè)置在第一透明保護(hù)層20和第二透明層52之間的雙面太陽能電池110。第一透明保護(hù)層20可通過第一層壓層22粘附到雙面太陽能電池110的上表面。第二透明保護(hù)層52可以通過第二層壓層50粘附到雙面太陽能電池110的下表面。

第一透明保護(hù)層20和第二透明保護(hù)層52可以是適于保護(hù)雙面太陽能電池110以及形成太陽能板100的任何合適的透明材料。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二透光層20，52包含低鐵玻璃。

第一層壓層22和第二層壓層50可以是適合于在第一和第二透明層20，52之間固定雙面太陽能電池110的任何合適的透明粘合材料。在一個(gè)實(shí)施例中，第一層壓層22和第二層壓層50包括乙基醋酸乙烯酯(eva)。

如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，太陽能板100的雙面太陽能電池110可以布置成形成兩行112，114，其中第一行中的所述雙面太陽能電池110彼此串聯(lián)電連接，以及第二行中的所述雙面太陽能電池110彼此串聯(lián)電連接，以及其中所述第一行112并聯(lián)電連接到第二行114。此外，第一和第二行的長(zhǎng)軸113，115可取向?yàn)榕c反射器132的長(zhǎng)軸一致。然而，在其他實(shí)施例中，太陽能板的雙面太陽能電池可以布置成兩個(gè)以上的行(例如，三行，四行，五行等)，其中的每一行中的雙面太陽能電池彼此串聯(lián)電連接，其中各行并聯(lián)電連接，且其中每行具有取向?yàn)榫哂信c反射器132的長(zhǎng)軸一致的長(zhǎng)軸。

反射器

一個(gè)或多個(gè)反射器120可以是適于將太陽輻射反射到太陽能板100的下側(cè)的任何合適的設(shè)備。在圖1-4所示出的實(shí)施例中，該系統(tǒng)采用兩個(gè)互連到所述太陽能板100底部的反射器120。然而，太陽能板100中可以使用任何數(shù)目的反射器120，并在太陽能板100的任何一側(cè)。如圖4中所示，反射器120和太陽能板100的排列/取向應(yīng)當(dāng)使得將太陽光反射向所述太陽能板100。一般情況下，這種設(shè)置是通過使用合適的框來實(shí)現(xiàn)，該框適于將所述太陽能板100和/或反射器120保持為彼此鄰近并彼此相距合適的距離。

反射器120應(yīng)該有一個(gè)反射表面130，包括長(zhǎng)軸132。長(zhǎng)軸132應(yīng)排列/取向與上述第一和第二行的半導(dǎo)體單元113，115的長(zhǎng)軸一致，出于上文所述的理由。在這點(diǎn)上，在某些情況下，反射器120的長(zhǎng)軸132可以對(duì)稱地分割反射器120。

在一些實(shí)施例中，反射器120包括具有被配置為引導(dǎo)太陽輻射朝向太陽能板100的底面的圓形/弧形外表面的反射面130。在一個(gè)實(shí)施例中，反射面130具有半圓形狀的輪廓，如圖1和4所示。在這些實(shí)施例中，反射面130具有在兩個(gè)維度上大致彎曲和在第三維度上直線延伸的形狀。其他具有長(zhǎng)軸的彎曲物體都可以使用。例如，現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6所示，其示出了一種包括具有復(fù)合拋物線形輪廓的反射面130的反射器120。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7-9，其示出了具有平面型(即非彎曲)反射面130的反射器120。例如，反射面130可以包括三角形和/或梯形的輪廓，如圖7-9所示。這種平面狀的反射面130可以使用在某些環(huán)境中。

所述的反射面130可包括高反射性材料，例如拋光銀和/或鋁。反射面130也可以至少部分地為白色(例如，涂有白色顏料)，以促進(jìn)太陽輻射朝向所述太陽能板的下側(cè)100的漫反射。

雖然本文對(duì)新技術(shù)的多種實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地描述，顯然本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)這些實(shí)施例的修改和改進(jìn)將會(huì)出現(xiàn)。然而，應(yīng)當(dāng)明確理解的是，這些修改和改進(jìn)都落入本發(fā)明公開的技術(shù)的要旨和范圍內(nèi)。