[發明專利]通過調整單獨的部件的光學性質制作光伏組件的方法

無效

• 申請號: 201080024738.1
• 申請日: 2010-06-03
• 公開（公告）號: CN102473781A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: B·柯都拉;A·諾里斯;尼克·鮑威爾;基思·R·麥金托什;詹姆斯·科特賽爾
• 申請（專利權）人: 道康寧公司;澳大利亞國立大學
• 主分類號: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048;H01L31/052
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;鄭霞

典型的光伏組件或太陽能電池包括多個單獨的部件以利用太陽能的同時提供持久且穩定的結構。例如，光伏組件可包括背板、密封劑底層、光伏電池、在電池上方的密封劑層以及透明剛性蓋。這些部件被夾在一起以使光能夠通過組件的上層而作用在電池上。電池將入射的光子轉變成電子以利用入射光的能量。然而，光伏組件的總效率至少部分地取決于到達光伏電池的入射光的量。光可被組件中的多個部件和界面吸收、反射或折射，因此限制了到達電池的入射光的量。

盡管每一單獨的部件具有特定的作用，但由于其許多要求，密封劑對于電池的效率來說尤其重要。密封劑必須是光學透明的、電絕緣的、機械順從的、能夠粘附到玻璃和光伏電池上，以及足夠耐用以承受本領域中的壽命延長。在使用用于密封劑的不同材料方面，已經進行了許多嘗試來克服其固有缺點。例如，傳統的電池經常使用醋酸乙烯(EVA)共聚物作為密封劑材料。然而，當暴露于UV(紫外線)輻射時EVA是不穩定的。為了提高長期的穩定性，通常必須增加UV吸收體，這導致密封劑在光譜的UV范圍內具有較低的光透射率。已經提出用硅酮代替EVA作為密封劑，因為硅酮在較寬的溫度范圍內是穩定的，具有令人滿意的介電性質且擁有光學透明度。

然而，在本領域中仍然有必要繼續提高光伏組件和陣列的效率。

在一種實施方式中，提供了制作在效率上獲益的光伏組件的方法。所述方法包括選擇可操作來將光子轉變成電子的光伏電池，選擇具有覆蓋層吸收系數和覆蓋層折射率的透光覆蓋層，以及選擇具有密封劑吸收系數和密封劑折射率的密封劑，其中覆蓋層和密封劑的吸收系數被選定以優化進入組件的光通道，例如，其中各自的吸收系數被期望盡可能低。覆蓋層和密封劑的各自的折射率被選定以使在效率上獲益。使用所選擇的部件組裝光伏組件。

在另一實施方式中，提供了制作具有調整的光學性質的光伏組件的方法。所述方法包括提供多個密封劑材料的密封劑光學性質，比較實施多種密封劑材料中的每一種的光伏組件的效率，并且基于比較實施多種密封劑材料中的每一種的光伏組件的效率，從多種密封劑材料中選擇一種用于制作光伏組件，以及使用所選擇的密封劑材料組裝光伏組件。

在又一實施方式中，提供了具有受控的折射率失配的光伏組件。所述光伏組件包括可操作來將光子轉變成電子的光伏電池、透光覆蓋層、和將覆蓋層與光伏電池分離開的硅酮密封劑，其中硅酮密封劑具有比覆蓋層的折射率大的折射率。

在又一實施方式中，提供了具有提高的效率的光伏組件。所述光伏組件包括可操作來將光子轉變成電子的光伏電池、透光覆蓋層、和將覆蓋層與光伏電池分離開的密封劑，其中密封劑具有折射率和吸收系數以使通過增加內部反射所獲得的組件的由逃逸錐損耗指示的光損耗的減少，多于與在密封劑覆蓋層界面的反射相關的光損耗。

參考下面的詳細描述并聯系附圖，將更充分地理解由本文所描述的實施方式提供的這些和另外的特征。

通過參考下面的詳細描述并結合附圖，容易獲得對本發明及其幾種實施方式的更完全的理解，附圖中：

圖1是示例性光伏組件的橫截面圖，其描述了關于多個單獨的部件的光損耗機理；

圖2是玻璃和四種不同的密封劑材料的(a)實際折射率和(b)吸收系數的波長依賴性曲線圖；

圖3是包括四種不同的密封劑材料的三種不同的電池類型的短路電流密度(J_SC)的圖；

圖4是對于反射自電池或背板的光，作為密封劑的折射率的函數的在玻璃-空氣界面處的逃逸錐內的光的部分的曲線圖；

圖5是在示例性的光伏組件中的不同層的界面處的入射光的反射的橫截面圖；

圖6是描述逃逸錐損耗和導致全內反射的透射光的折射的橫截面圖。

圖7是描述在覆蓋層-密封劑界面(R)處被反射的或透射到密封劑(T_e)中的入射光的部分的曲線圖；

圖8(a)-8(c)是描述在覆蓋層-密封劑界面(R)處被反射的或透射到示例性光伏電池(T_e)的及關于多個R_Θ值被內部反射的入射光的部分的曲線圖；以及

圖9(a)和9(b)是描述通過在不同的密封劑之間調整錐損耗在內部反射中的差異的曲線圖。

現將不時參考具體的實施方式來描述本發明的特征和優點。然而，可用不同的形式來實現本發明，且本發明不應該被解釋為受限于本文所提出的實施方式。相反，提供這些實施方式以便該公開內容對于本領域的那些技術人員而言是詳盡和完整的，并且充分表達了本發明的范圍。