[發(fā)明專利]基板具有紋理表面的太陽能電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710004977.0
• 申請日: 2007-02-14
• 公開（公告）號: CN101246924A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 李沅民;馬昕
• 申請（專利權）人: 北京行者多媒體科技有限公司
• 主分類號: H01L31/075
• 分類號: H01L31/075;H01L31/042;H01L31/0236
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能光伏器件領域，特別涉及到使用玻璃作為蓋板和基板的薄膜光伏器件。

背景技術

最近幾年，光伏電池和大面積光伏模塊的發(fā)展引起了世人的廣泛關注。尤其是氫化非晶硅和納米晶硅，它們隨著光伏器件在商業(yè)和住宅設施中的廣泛應用，顯示出巨大的潛力。在260℃以下這樣較低的溫度下生產(chǎn)薄膜硅光伏器件一個顯著特點是，大面積沉積的與硅相關的半導體膜層和電接觸膜層具有優(yōu)良性能。同時，使用良好成熟的鍍膜設備和程序，可以工業(yè)化地制成低成本的模板。施加在同一玻璃基板上的不同薄膜的激光劃線成型工藝(laserpatterning)允許多個太陽能電池元件在薄膜沉積過程中直接形成集成式的大面積光伏模塊。

對于光伏器件，特別是薄膜光伏器件來講，使其性能優(yōu)良的關鍵是優(yōu)化半導體光電轉換層對光能的吸收，并同時減少器件中的光損耗。在很薄的吸收層里能夠最大限度的吸收光能，是高轉換效率的必備條件。氫化薄膜硅所構成的太陽能電池，其吸收層的厚度一般只有幾百個微米，最多不超過大約2000微米。而且氫化硅薄膜的紅光和紅外光的吸收系數(shù)都比較低，所以有很大部分的陽光不能被有效的利用起來。各種各樣的辦法被嘗試過，來改善對光的吸收。其中包括使用粗糙的透明前電極，另外，使用反光率很高的背電極，使得未被吸收的光再一次被投回到電池中。對于非晶硅電池來講吸收層i層也不能做得很厚，原因是該材料具有光質(zhì)衰減的缺陷。所以光學工程的辦法在制造薄膜硅電池過程中起很重要的作用。

當今市場上絕大多數(shù)的太陽能組件或模板都是使用平滑的玻璃基板或玻璃蓋板而制成的，入射的太陽光在進入太陽能電池時在玻璃表面不受到散射。為了改善薄膜光電池對弱吸收光的反應，就必須增加其在半導體薄膜中的光程長度，達到此目的的做法之一就是使玻璃表面具有光散射的能力。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述考慮，申請人擬訂了本發(fā)明的首要目的：提供一種具有紋理外表面的太陽能電池玻璃基板，從而增加其光電流和光電轉換效率。

本發(fā)明的進一個目的是，提供一個使玻璃基板具有散射太陽光特性的技術手段。

為達到上述目的，本發(fā)明對玻璃基板的外表面進行處理，使其具有紋理化和對可見光的散射能力。在p-i-n型氫化硅光伏器件的玻璃基板的外表面，使用機械或化學的方法使得玻璃基板的外表面具有微米尺寸的紋理狀態(tài)。這是一個很有效的增強半導體轉換層的光吸收的辦法。因為太陽光被粗糙的玻璃表面折射(散射)開來，使其以較大的角度進入到薄膜太陽能電池中，這樣可以增長光與轉換層的相互作用的路徑，同時也增加了未被吸收光在背電極反射回來后被吸收的機率。這種散射太陽光的手段，可以有效的增加光伏器件的光電流，從而提高其光電轉換效率。

我們的實驗表明，這種使玻璃表面變粗糙的做法，確實可以增加薄膜太陽能電池對光的吸收，特別是當這種辦法和其他傳統(tǒng)的增強光吸收的辦法結合在一起使用時，這種效果更為明顯。本發(fā)明的最大優(yōu)勢在于，將對光的折射施加于光進入太陽能電池的第一個界面上，這個界面也是對光造成折射的最佳界面。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。

附圖顯示了一個具有粗糙表面的玻璃基板的薄膜太陽能電池的結構。

具體實施方式

如附圖所示，我們所最關心的使用玻璃基板的p-i-n型薄膜光伏器件，包含如下部分：一個玻璃基板1；一個透明前電極(氧化錫)2；p層6；i層8；n層9；具有反射性的背電極，是由氧化鋅22和金屬薄膜45構成。本發(fā)明的意圖是使玻璃基板1具有粗糙的表面11。

有數(shù)種方法可以對基板玻璃的表層進行處理，使其變得粗糙，粗糙的尺寸應該在微米范圍內(nèi)，且與光的波長相接近。從而使其具有對可見光，特別是紅光和紅外光折射的能力。使玻璃基板具有可控制的預先設計好的紋理的最佳途徑，是在生產(chǎn)玻璃的浮法線上，當玻璃還處在半融化狀態(tài)時，在其表面施加具有紋理的模具板，使得冷卻后的玻璃具有模板所帶來的表面紋理結構。

其它使玻璃表面變粗糙的方法還包括，用機械的辦法將細砂束噴擊在玻璃表面上(噴沙處理)，使其外表面產(chǎn)生很多均勻的坑狀結構；用砂紙摩擦的辦法，使玻璃變得粗糙；用化學處理的辦法使玻璃變粗糙，包括將玻璃侵蝕于某類酸性液體。當然還有一種辦法就是在玻璃的表面鍍上另外一層具有散光能力的薄膜。