太陽能組件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及太陽能組件的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明設(shè)及一種太陽能組件，包括：
[000引前板；
[0003] 無定形娃光電器件，該無定形娃光電器件至少包括；透明前電極層，包括P型滲雜 的Si層、本征Si層、n型滲雜的Si層的活性層，和透明背電極層；
[0004] 背面反射器訊 [000引背板。
[0006] 本發(fā)明還設(shè)及一種制造該太陽能組件的方法。
[0007] 本發(fā)明特別有利的應(yīng)用是擬用于產(chǎn)生電能的光伏組件的生產(chǎn)，但是，本發(fā)明還更 普遍適用于將光福射轉(zhuǎn)換成電信號的任何結(jié)構(gòu)，諸如光探測器。
【背景技術(shù)】
[000引薄膜娃太陽能組件可被制造成頂襯（p-i-n)構(gòu)造和底襯（n-i-p)構(gòu)造。它們使用 氨化無定形娃材料（a-Si:H)和微晶娃材料（yc-Si:H)。薄膜娃太陽能組件可被設(shè)計(jì)成單 pin(nip)結(jié)W及由pin-pin(nip-nip)和pin-pin-pin(nip-nip-nip)堆疊的組件組成的多 結(jié)，來優(yōu)化全太陽光譜的使用，從而使得效率提高。
[0009] 有關(guān)頂襯構(gòu)造的薄膜娃太陽能組件結(jié)構(gòu)的典型現(xiàn)有技術(shù)被詳述在圖1中。包含 P型滲雜的Si層、本征Si層、n型滲雜的Si層的娃活性層W及前電極和背電極，一起構(gòu)成 薄膜娃太陽能組件2,并一起沉積在前玻璃4上并被刻劃，W確保薄膜娃活性片段的串聯(lián)互 連。然后，薄膜娃組件封裝工藝基于背面反射器6 (聚合層、油漆層或金屬層）、厚度為0. 2~ 1. 5mm的聚合板8 (聚己締醇縮了醒PVB、己締醋酸己締醋EVA、離聚物、娃、聚締姪），W及背 玻璃10 (玻璃/玻璃構(gòu)造）或背板（玻璃/巧構(gòu)造）。除了使組件邊緣緊靠而免受外部污 染，可W使用邊緣密封件（0. 3~2cm寬）。
[0010] 典型的層壓工藝被用于封裝工藝，并且在真空和400~1000毫己的壓力下在 80~200 °C下執(zhí)行。典型的薄膜光伏組件的組裝和層壓工藝在US2011/0220185、US 7,868,246、US2011/004189UUS6, 288, 326 和US2011/0237021 中得到說明。典型的聚 合物密封劑是聚己締醇縮了醒（PVB)(US2010/0180943、US2011/0056555)，己締醋酸己締 醋巧VA)(US2007/0122629)、離聚物化S7, 902, 452)、娃酬化S2008/0276983)和含氣聚合 物類材料扣S2011/70129676)。
[0011] 薄膜娃組件通常具有呈現(xiàn)在組件上均勻的并使美觀集成到建筑中的褐色（a-Si:H 單結(jié)）或黑色（多結(jié)）。典型的現(xiàn)有技術(shù)單結(jié)a-Si:H太陽能組件活性層設(shè)計(jì)示于圖2。首 先，透明導(dǎo)電氧化物（TCO)層12沉積在玻璃板11上作為前電極。然后，帶正電的滲雜的娃 層14沉積在TCO12 (厚度為5~50nm)上，隨后娃本征層16 (厚度為200~300nm)帶負(fù) 電的滲雜的娃層（18)(典型的厚度為10~lOOnm)和背面TCO層（20)。
[0012] 可W在市場上找到的該種頂襯構(gòu)造的a-Si:H單結(jié)太陽能組件的效率為約7~ 7. 4%。典型的架構(gòu)可在例如專利公開W0 2012/065957和W0 2011/076466中找到。
[0013] 太陽能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成到建筑物中已成為廣泛意識到的事件。當(dāng)薄膜娃的典型的均 勻的棟色和黑色已經(jīng)對建筑物集成有吸引力時(shí)，需要因類似于傳統(tǒng)屋頂瓦的均勻的顏色而 非常可能提供結(jié)構(gòu)集成的組件設(shè)計(jì)。
[0014] 太陽能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成到建筑物中已成為廣泛意識到的事件。當(dāng)薄膜娃的典型的均 勻的棟色和黑色已經(jīng)對建筑物集成有吸引力時(shí)，需要具有高光轉(zhuǎn)換效率并且設(shè)計(jì)能夠適于 非常可能提供與傳統(tǒng)屋頂瓦的均勻的顏色類似的結(jié)構(gòu)集成的組件。
[0015] 不同的方法已在過去提出W實(shí)現(xiàn)該種設(shè)計(jì)的靈活性。其中的一種方法詳述于US 2009/133739,其中，該方法被描述為將著色層沉積在光伏電池之間，W使整體顏色方面類 似于屋頂瓦。該種方法的局限是著色層未覆蓋光伏元件。
[0016] 在US2009/288701中詳述的另一種方法中，該方法被描述為通過沉積多層來得 到光伏電池的特定色貌。該種方法的局限是缺乏設(shè)計(jì)靈活性，W得到屋頂瓦類似于屋頂瓦 的顏色顯示（coloraspect)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的目的是提出一種太陽能組件，該太陽能組件通過顯示出與傳統(tǒng)屋頂瓦的 顏色相近的均勻顏色而對建筑物集成有吸引力。
[001引因此，本發(fā)明設(shè)及一種太陽能組件，至少包括：
[0019]前板；
[0020] 無定形娃光電器件，該無定形娃光電器件至少包括；透明前電極層、P型滲雜的娃 層、本征娃層、n型滲雜的娃層和透明背電極層；
[0021] 背面反射器；和 [002引背板。
[002引根據(jù)本發(fā)明，無定形娃光電器件的本征娃層具有介于50皿和300皿之間，并且優(yōu) 選介于100皿和200皿之間的厚度。
[0024] 而且，所述太陽能組件進(jìn)一步包括在無定形娃光電器件和背面反射器之間的有色 密封劑層，所述有色密封劑層包括著色劑，所述著色劑W使得太陽能組件在使用D65光源 所測定的白光源的CIE1931Y巧顏色系統(tǒng)的色度圖中具有由0. 15至0. 75的X值和0. 10 至0. 70的y值，并優(yōu)選0. 28至0. 65的X值和0. 20至0. 50的y值所限定的區(qū)域內(nèi)的顏色 的方式進(jìn)行選擇。
[0025] 本發(fā)明還設(shè)及一種制造如下定義的太陽能組件的方法，所述方法包括W下步驟：
[0026] 在前板上沉積無定形娃光電器件，所述無定形娃光電器件至少包括：透明前電極 層、P型滲雜的娃層、本征娃層、n型滲雜的娃層和透明背電極層，所述無定形娃光電器件的 本征娃層具有介于50nm和300nm之間，并且優(yōu)選介于lOOnm和200nm之間的厚度；
[0027] 在所述無定形娃光電器件上沉積有色密封劑層，所述有色密封劑層包括著色劑， 所述著色劑W使得太陽能組件在使用D65光源所測定的白光源的CIE1931Yxy顏色系統(tǒng)的 色度圖中具有由0. 15至0.75的X值和0. 10至0.70的y值，并優(yōu)選0.28至0.65的X值 和0. 20至0. 50的y值所限定的區(qū)域內(nèi)的顏色的方式進(jìn)行選擇；
[002引在所述有色密封劑層上沉積背面反射器；和
[0029] 在所述背面反射器上沉積背板。
[0030] 本發(fā)明的太陽能組件具有與傳統(tǒng)屋頂瓦的顏色相近的均勻赤±色，并且能夠容易 地并入建筑物的結(jié)構(gòu)中。
【附圖說明】
[0031] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的薄膜娃組件的典型組裝的截面示意圖；
[0032] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)的典型無定形娃（a-Si:H)單結(jié)太陽能組件的截面示意圖；
[003引圖3為本發(fā)明的太陽能組件的截面示意圖郝
[0034]圖4為本發(fā)明的太陽能組件的光譜反射率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 在本說明書中，術(shù)語"背"是指距離入射光側(cè)最遠(yuǎn)的某物，而術(shù)語"前"是指距離入 射光側(cè)最近的某物。
[0036] 參照圖3,根據(jù)本發(fā)明的太陽能組件至少包括：
[0037]前板30 ;
[003引無定形娃光電器件32,該無定形娃光電器件32至少包括；透明前電極層34、P型 滲雜的娃層36、本征娃層38、n型滲雜的娃層40和透明背電極層42 ;
[0039] 背面反射器44 ;
[0040]背板 46，
[004U根據(jù)本發(fā)明，無定形娃光電器件32的a-Si:H本征層38具有介于50nm和300nm之間，并且優(yōu)選介于lOOnm和200nm之間的厚度。
[004引通過使用厚度為50皿至300皿，且優(yōu)選為100皿至200皿的a-Si:H吸收劑或本征 層38,較高比例的波長低于550nm的光由于光活性材料的吸收降低而被反射到面板外。在 本發(fā)明中，使a-Si:H本征層38的厚度適合于改變薄膜娃a-Si:H太陽能組件的顏色顯示。 最有趣的是，實(shí)現(xiàn)組件的顏色顯示的該種變化，而不會很大影響組件效率。該起因于該一個(gè) 事實(shí)，a-Si:H光活性元件越薄，電性能的光誘導(dǎo)衰減（通常稱作Staebler-Wronski效應(yīng)） 越低。相繼地，即使較薄的吸收層導(dǎo)致光吸收降低（先決條件是通過增強(qiáng)反射到組件外的 光來改變呈現(xiàn)的顏色），對于厚度在lOOnm至200nm的范圍內(nèi)的吸收劑，增強(qiáng)的電性能造成 的性能損失低于3%。通過實(shí)施該種"較薄的"娃層，組件顏色的偏移明顯被導(dǎo)向赤±色。
[0043] 典型地，如現(xiàn)有技術(shù)的太陽能組件中使用的，P型滲雜的娃層36具有介于5nm和 50皿之間的厚度，而n型滲雜的娃層40具有介于10皿和100皿之間的厚度。
[0044] 而且，根據(jù)本發(fā)明，太陽能組件進(jìn)一步包括在無定形娃光電器件32和背面反射器 44之間的有色密封劑層48,該有色密封劑層48包括著色劑，該著色劑W使得太陽能組件在 使用D65光源所測定的白光源的CIE1931Y巧顏色系統(tǒng)的色度圖中具有由0. 15至0. 75的 X值和0. 10至0. 70的y值，并優(yōu)選0. 28至0. 65的X值和0. 20至0. 50的y值所限定的區(qū) 域內(nèi)的顏色的方式進(jìn)行選擇。
[0045] 優(yōu)選地，有色密封劑層48可W是聚合物層，該聚合物層使用"【背景技術(shù)】"部分中所 公開的典型聚合物密封劑，諸如聚己締醇縮了醒（PVB)、己締醋酸己締醋巧VA)、離聚物、聚 締姪、娃酬和含氣聚合物類材料。
[0046] 所述有色密封劑層48具有介于0.15mm和0.5mm之間的厚度。
[0047] 有利地，有色密封劑層48中使用的著色劑可W選自包括有機(jī)顏料、無機(jī)顏料、聚 合物顏料和染料的組，所述著色劑具有能夠得到W上所定義的太陽能組件的顏色的顏色。 優(yōu)選地，有色密封劑層48可W基于廣州優(yōu)偉家居用品有限公司所提供的優(yōu)偉EVA扣Win EVA)、上海華溢塑料助劑合作公司所提供的華溢EVAOluayiEVA)、廣州市森肯玻璃機(jī)械有 限公司所提供的森肯EVA(SankenEVA)或者可樂麗（Kuraray)所提供的Trosi化1⑥顏色 (Trosifol⑩colour)。
[0048] 緊接在背電極層42之后涂覆所述有色密封劑層48能夠使背面的反射光光譜適于 確保增強(qiáng)組件表面呈現(xiàn)的赤上色。
[0049] 與W高成本做出產(chǎn)品的可能修改（例如，通過改變晶體電池（UTstallinecell) 上的防反射層的厚度）的市場上目前所發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品相比，可W由標(biāo)準(zhǔn)太陽能組件制造本發(fā) 明的太陽能組件而無需昂貴的修改。該些光伏元件不僅僅會產(chǎn)生電力，而且也被認(rèn)為是并 入建筑物的結(jié)構(gòu)中的元件。
[0化0] 傳統(tǒng)的參考屋頂瓦的CIEY巧坐標(biāo)是X= 0. 46,Y= 0. 39。
[0化1] 本發(fā)明的太陽能組件的赤±色的范圍優(yōu)選為X= 0. 28~0. 65并且y= 0. 20~ 0? 50。
[0化2] 前板30可W是任何透明材料。有利地，前板30可W是玻璃板。
[0化引通常情況下，所述前板30具有介于Inm和6皿之間的厚度。
[0化4] 為了更進(jìn)一步改善本發(fā)明的太陽能組件的美觀顏色，可W在前玻璃表面處應(yīng)用防 反射方案。
[0化5] 在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖3所示，本發(fā)明的太陽能可W進(jìn)一步包括沉積在前板30 上的有紋理的玻璃板50。
[0化6] 在其它實(shí)施方式中，前板30可W是在前玻璃板30處通過壓印或壓花紋理或蝕刻