[发明专利]太阳能组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能组件的领域。更具体地，本发明涉及一种太阳能组件，包括：

前板；

无定形硅光电器件，该无定形硅光电器件至少包括：透明前电极层，包括p型掺杂的Si层、本征Si层、n型掺杂的Si层的活性层，和透明背电极层；

背面反射器；和

背板。

本发明还涉及一种制造该太阳能组件的方法。

本发明特别有利的应用是拟用于产生电能的光伏组件的生产，但是，本发明还更普遍适用于将光辐射转换成电信号的任何结构，诸如光探测器。

背景技术

薄膜硅太阳能组件可被制造成顶衬(p-i-n)构造和底衬(n-i-p)构造。它们使用氢化无定形硅材料(a-Si:H)和微晶硅材料(μc-Si:H)。薄膜硅太阳能组件可被设计成单pin(nip)结以及由pin-pin(nip-nip)和pin-pin-pin(nip-nip-nip)堆叠的组件组成的多结，来优化全太阳光谱的使用，从而使得效率提高。

有关顶衬构造的薄膜硅太阳能组件结构的典型现有技术被详述在图1中。包含p型掺杂的Si层、本征Si层、n型掺杂的Si层的硅活性层以及前电极和背电极，一起构成薄膜硅太阳能组件2，并一起沉积在前玻璃4上并被刻划，以确保薄膜硅活性片段的串联互连。然后，薄膜硅组件封装工艺基于背面反射器6(聚合层、油漆层或金属层)、厚度为0.2～1.5mm的聚合板8(聚乙烯醇缩丁醛PVB、乙烯醋酸乙烯酯EVA、离聚物、硅、聚烯烃)，以及背玻璃10(玻璃/玻璃构造)或背板(玻璃/箔构造)。除了使组件边缘紧靠而免受外部污染，可以使用边缘密封件(0.3～2cm宽)。

典型的层压工艺被用于封装工艺，并且在真空和400～1000毫巴的压力下在80～200℃下执行。典型的薄膜光伏组件的组装和层压工艺在US 2011/0220185、US 7,868,246、US 2011/0041891、US 6,288,326和US 2011/0237021中得到说明。典型的聚合物密封剂是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)(US 2010/0180943、US 2011/0056555)，乙烯醋酸乙烯酯(EVA)(US 2007/0122629)、离聚物(US7,902,452)、硅酮(US 2008/0276983)和含氟聚合物类材料(US 2011/70129676)。

薄膜硅组件通常具有呈现在组件上均匀的并使美观集成到建筑中的褐色(a-Si:H单结)或黑色(多结)。典型的现有技术单结a-Si:H太阳能组件活性层设计示于图2。首先，透明导电氧化物(TCO)层12沉积在玻璃板11上作为前电极。然后，带正电的掺杂的硅层14沉积在TCO 12(厚度为5～50nm)上，随后硅本征层16(厚度为200～300nm)带负电的掺杂的硅层(18)(典型的厚度为10～100nm)和背面TCO层(20)。

可以在市场上找到的这种顶衬构造的a-Si:H单结太阳能组件的效率为约7～7.4％。典型的架构可在例如专利公开WO 2012/065957和WO 2011/076466中找到。

太阳能系统结构集成到建筑物中已成为广泛意识到的事件。当薄膜硅的典型的均匀的棕色和黑色已经对建筑物集成有吸引力时，需要因类似于传统屋顶瓦的均匀的颜色而非常可能提供结构集成的组件设计。

太阳能系统结构集成到建筑物中已成为广泛意识到的事件。当薄膜硅的典型的均匀的棕色和黑色已经对建筑物集成有吸引力时，需要具有高光转换效率并且设计能够适于非常可能提供与传统屋顶瓦的均匀的颜色类似的结构集成的组件。

不同的方法已在过去提出以实现这种设计的灵活性。其中的一种方法详述于US 2009/133739，其中，该方法被描述为将着色层沉积在光伏电池之间，以使整体颜色方面类似于屋顶瓦。这种方法的局限是着色层未覆盖光伏元件。

在US 2009/288701中详述的另一种方法中，该方法被描述为通过沉积多层来得到光伏电池的特定色貌。这种方法的局限是缺乏设计灵活性，以得到屋顶瓦类似于屋顶瓦的颜色显示(color aspect)。

发明内容

本发明的目的是提出一种太阳能组件，该太阳能组件通过显示出与传统屋顶瓦的颜色相近的均匀颜色而对建筑物集成有吸引力。

因此，本发明涉及一种太阳能组件，至少包括：

前板；

无定形硅光电器件，该无定形硅光电器件至少包括：透明前电极层、p型掺杂的硅层、本征硅层、n型掺杂的硅层和透明背电极层；

背面反射器；和

背板。