專利名稱：一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了一種用于測(cè)量非晶硅太陽電池I-V特性的標(biāo)準(zhǔn)太陽電池。它通過標(biāo)準(zhǔn)太陽光輻照度分布來測(cè)量輻照度或設(shè)定太陽模擬器輻照度，屬于標(biāo)準(zhǔn)太陽電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，按照IEC標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，校準(zhǔn)太陽光(含模擬太陽)輻照度所用的標(biāo)準(zhǔn)電池與被測(cè)太陽電池是采用相同工藝、相同材料制成的電池。在實(shí)際工作中，單晶硅m-Si，多晶硅P-Si制作的標(biāo)準(zhǔn)電池用于I-V光伏特性測(cè)試設(shè)備的技術(shù)較為成熟。多晶硅P-Si，單晶硅m-Si材料的穩(wěn)定性好，均系窄帶隙材料，頻率響應(yīng)特性曲線在800-900nm波段光線吸收好。非晶硅a-Si是寬帶隙材料，光學(xué)帶隙為1.7eV，材料本身對(duì)太陽輻射光譜的長(zhǎng)波區(qū)域不敏感，非晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換光電效率低。受光致衰退S-W效應(yīng)影響，電池性能不穩(wěn)定。在實(shí)際使用中若用非晶硅a-Si太陽電池標(biāo)定為標(biāo)準(zhǔn)電池，由于光致衰減的作用，工作點(diǎn)很容易發(fā)生漂移，需要經(jīng)常頻率標(biāo)定非晶硅a-Si太陽電池(以下簡(jiǎn)稱非晶硅太陽電池)的內(nèi)阻高，頻響速度低，相對(duì)來說單晶硅m-Si太陽電池和多晶硅P-Si太陽電池(以下簡(jiǎn)稱晶體硅太陽電池)內(nèi)阻低，頻響速度比較快。按照測(cè)試m-Si及P-Si電池組件的工藝中是使用多次曝光的閃光型光源，不會(huì)形成高溫，用每次曝光的測(cè)試值，將會(huì)形成最終的I-V測(cè)試值即光滑的I-V曲線。若用此設(shè)備測(cè)試非晶硅太陽電池組件，由于閃光頻率太快，使得測(cè)試數(shù)值不準(zhǔn)。隨著非晶硅太陽能電池結(jié)的構(gòu)改進(jìn)和工藝的進(jìn)步，可以提高和改善電池的穩(wěn)定性和減小光致衰退的影響。如采用疊層電池結(jié)構(gòu)，疊層太陽能電池是由在制備的p、i、n層單結(jié)太陽能電池上再沉積一個(gè)或多個(gè)P-i-n層電池制得的。它把不同禁帶寬度的材科組臺(tái)在一起，提高了光譜的響應(yīng)范圍；頂電池的i層較薄，光照產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度變化不大，保證i層中的光生載流子抽出；底電池產(chǎn)生的載流子約為單電池的一半，光致衰退效應(yīng)減小。非晶硅太陽能電池盡管穩(wěn)定性能有了很大的改善，但它的穩(wěn)定性還遠(yuǎn)不如晶體硅。按照標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的要求，作為標(biāo)準(zhǔn)器件首先要求性能穩(wěn)定，但直至目前為止，仍未見到有關(guān)非晶硅太陽標(biāo)準(zhǔn)電池的有關(guān)專利文獻(xiàn)或產(chǎn)品。已公開的發(fā)明專利ZL02143761.5“光學(xué)有色玻璃及其應(yīng)用和光學(xué)截止濾光片”為非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池出現(xiàn)帶來了希望。它所涉及的技術(shù)是，生產(chǎn)出一種透明的光學(xué)有色玻璃，它具有截止濾光片性能，而且它的吸收光譜端在390-850nm之間。同時(shí)利用這類有色玻璃制備這類有色玻璃銳截止濾光片。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，整合現(xiàn)有技術(shù)采用晶體硅電池片加有色玻璃濾光片，濾除800-900nm波段，吸收500-600nm波段，設(shè)計(jì)出電池性能穩(wěn)定，能模擬非晶硅太陽能電池光譜響峰值的標(biāo)準(zhǔn)太陽電池。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，應(yīng)用本實(shí)用新型的標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池，為非晶硅太陽能電池產(chǎn)品做質(zhì)量比對(duì)。
為了實(shí)現(xiàn)以上實(shí)用新型所提出的任務(wù)，制備非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池，至少選擇兩片晶體硅太陽電池片，還包括承托晶體硅太陽電池片的基板和外殼，在電池片的受光面上依次鋪設(shè)太陽電池膠膜EVA是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和有色玻璃濾光片構(gòu)成的電池組件，將該組件升溫層壓固化成一體，封裝在客體內(nèi)。
按照本實(shí)用新型所制成的標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，所說的電池組件，包括由4塊單晶硅太陽電池片串聯(lián)成一組，還包括所說的濾光片、太陽電池膠膜EVA和帶引出電極的基板(印刷電路板)，由層壓機(jī)加溫層壓而成的一塊獨(dú)立部件，不封裝也可做成標(biāo)準(zhǔn)太陽電池。印刷電路板和電池組的背光面是絕緣貼合，其接觸面之間還夾一層EVA膠膜。選擇青藍(lán)色玻璃系列做濾光片，在電池組受光面上鋪設(shè)一層EVA膠膜，最好是選擇QB21青藍(lán)色玻璃做濾光片。所說電池組件包括由玻璃濾光片、單晶硅電池組、印刷電路板和層與層之間膠合的EVA膠膜層，溫度135℃，并層壓固化為一體，將其放置在一個(gè)外殼的受光窗口的太陽電池室內(nèi)，封裝。
按照本實(shí)用新型所制成的標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，所說的標(biāo)準(zhǔn)電池外殼框架的受光窗口視角至少不小于160°，即由單元晶體硅太陽電池片和濾光片構(gòu)成的平面視角至少不小于160°。
本實(shí)用新型標(biāo)準(zhǔn)太陽電池經(jīng)校準(zhǔn)試驗(yàn)見表1，使用穩(wěn)態(tài)太陽能模擬器標(biāo)準(zhǔn)裝置，校準(zhǔn)溫度25℃，標(biāo)準(zhǔn)光譜AM1.5，輻照度1000W/M2模擬在非晶硅電池光譜響應(yīng)峰值波長(zhǎng)在500-600nm段，相對(duì)光譜響應(yīng)在平均0.96以上。晶體硅太陽電池光譜響應(yīng)峰值在波長(zhǎng)800-900nm段，相對(duì)光譜響應(yīng)為零，實(shí)現(xiàn)了銳截止濾波效果。
按照本實(shí)用新型所制成的標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，應(yīng)用于非晶硅電池產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)，做比對(duì)用。隨機(jī)取出非晶硅電池?cái)?shù)片，在模擬太陽光箱下測(cè)出非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的電流值i＝17.4毫安，K為修正系數(shù)，K＝標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)定值/i，則K＝36.9/17.4＝2.21及每片電池一組數(shù)據(jù)表格2包括開路電壓、短路電流、峰值電壓和電流、負(fù)載電阻。


圖1、是本實(shí)用新型太陽電池和濾光片受光面示意圖。
圖2、是本實(shí)用新型標(biāo)準(zhǔn)太陽電池結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖3、是本實(shí)用新型單個(gè)電池組封裝示意圖，也是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例圖。
圖4、是圖3中外殼6的結(jié)構(gòu)圖。
圖5、是本實(shí)用新型等能量光譜響應(yīng)分布曲線。
圖6、是對(duì)應(yīng)圖5等能量光譜響應(yīng)分布曲線的數(shù)據(jù)即表1。
圖7、是應(yīng)用本實(shí)用新型標(biāo)準(zhǔn)太陽電池在模擬太陽光箱照射下測(cè)試圖。圖8、是圖7測(cè)試的數(shù)據(jù)表2。
見圖1-2，圖1中虛線表示入射光法線，標(biāo)準(zhǔn)電池結(jié)構(gòu)是濾光片1、EVA太陽電池膠膜2、電池片3、EVA太陽電池膠膜2、基板4黏合層壓固化為一體。圖3-4是本實(shí)用新型標(biāo)準(zhǔn)電池，單個(gè)電池封裝。濾光片1、EVA太陽電池膠膜2、電池片3、EVA太陽電池膠膜2、基板4黏合層壓固體，安裝在外殼6的電池室受光窗口6內(nèi)，7是出線槽，為便于安裝基板上兩個(gè)電極和引出線，外殼底板上開兩個(gè)圓孔8和出線槽7。基板4放在外殼6的電池室，用硅酮膠黏結(jié)。電池基板4與外殼6用膠黏劑黏接。
實(shí)施例見圖3是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，即單個(gè)電池封裝結(jié)構(gòu)示意圖，虛線框表示電池室，受光窗5，6是電池的外殼由PP料聚丙烯塑料制成，在外客的電池室底板上開有出線槽和定位孔，便于調(diào)節(jié)基板4和安裝定位孔，使太陽光或太陽模擬器光束的中心與電池表面線在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。作為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，按照受光窗口和電池室重疊視角至少不小于160°，計(jì)算出4個(gè)單元電池片組成一組2，每個(gè)單元電池片45mm×10mm。在電池片的受光面和背光面上均貼有一層EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，分別與有色玻璃濾光片和基板貼合，上層壓機(jī)層壓固化。EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，是一種快速黏合膠膜，層壓溫度135℃，層壓固化時(shí)間20min，EVA變成有序網(wǎng)狀膜，增透。起封裝和保護(hù)電池的作用，透光率達(dá)到90％以上。
圖7、是本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)施例圖。
圖中箭頭表示模擬太陽光箱，發(fā)出的光。在模擬太陽光箱下測(cè)出非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的電流值i＝17.4毫安，K為修正系數(shù)，K＝標(biāo)準(zhǔn)電池標(biāo)定值/i，則K＝36.9/17.4＝2.21及每片電池一組數(shù)據(jù)表格2包括開路電壓、短路電流、峰值電壓和電流、負(fù)載電阻。P1為模擬太陽光箱下測(cè)出的功率P1＝Iop·VopP為經(jīng)非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池修正后的實(shí)際功率
P＝KP1(在25℃，AM1.5，1000W/m2).
可見選擇有色光學(xué)玻璃青藍(lán)色系列，特別是青藍(lán)玻璃QB21可以把晶體硅頻率響應(yīng)峰值可見光800-900nm濾除。本實(shí)用新型是經(jīng)過大量篩選，得到的一項(xiàng)組合實(shí)用新型，也是一項(xiàng)應(yīng)用實(shí)用新型。在目前狀態(tài)，用穩(wěn)態(tài)太陽能模擬器標(biāo)準(zhǔn)裝置在25℃，AM1.5，1000W/m2條件，應(yīng)用晶體硅模擬非晶硅電池在此光源下測(cè)試的電流值有對(duì)應(yīng)關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)電池另一種使用方式，將不加封裝的標(biāo)準(zhǔn)太陽電池即以上所說的由4塊單晶硅太陽電池片串聯(lián)成一組，包括濾光片、太陽電池膠膜EVA和帶引出電極的基板(印刷電路板)層壓而成獨(dú)立部件。
權(quán)利要求1.一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于至少選擇兩片晶體硅太陽電池片做標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池，還包括承托晶體硅太陽電池片的基板和外殼，在電池片的受光面上依次鋪設(shè)太陽電池膠膜EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和有色玻璃濾光片，構(gòu)成的電池組件，將該組件升溫層壓固化成一體，封裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于所說的電池組件，包括由4塊單晶硅太陽電池片串聯(lián)成一組，還包括所說的濾光片、太陽電池膠膜EVA和帶引出電極的基板印刷電路板，由層壓機(jī)加溫層壓而成的一塊標(biāo)準(zhǔn)太陽電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于包括選擇藍(lán)色玻璃做濾光片，在電池組受光面上鋪設(shè)一層EVA膠膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于所說的有色濾光玻璃選擇青藍(lán)玻璃系列或其中QB21青藍(lán)色玻璃做濾光片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于所說電池組件包括由玻璃濾光片、單晶硅電池組、印刷電路板和層與層之間膠合的EVA膠膜層，加溫135℃，并層壓固化為一體，將其放置在一個(gè)帶外殼的受光窗口的太陽電池室內(nèi)，封裝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于所說的標(biāo)準(zhǔn)電池外殼的受光窗口視角至少不小于160°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于還包括單元晶體硅太陽電池片和濾光片構(gòu)成的平面視角至少不小于160°。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于所說的濾光片，是譜響應(yīng)峰值波長(zhǎng)500-600nm段，相對(duì)光譜響應(yīng)在0.96以上的QB21青藍(lán)色玻璃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于所說的標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，是光譜響應(yīng)峰值在波長(zhǎng)800-900nm段，相對(duì)光譜響應(yīng)為零的晶體硅太陽電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，其特征在于所說的電池外殼電池室底部上開有出線槽和定位孔，便于調(diào)節(jié)基板(4)和安裝定位孔，使太陽光或太陽模擬器光束的中心與電池表面線在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于測(cè)量非晶硅太陽電池I－V特性的標(biāo)準(zhǔn)太陽電池，屬于標(biāo)準(zhǔn)太陽電池技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的目的是，采用晶體硅電池片加有色玻璃濾光片，濾除800－900nm波段，吸收500－600nm波段，做非晶硅標(biāo)準(zhǔn)太陽電池用。標(biāo)準(zhǔn)太陽電池包括4塊單晶硅太陽電池片串聯(lián)成一組，印刷電路板和電池組的背光面是絕緣貼合，濾光片用QB21青藍(lán)色玻璃。非晶硅電池光譜響應(yīng)峰值波長(zhǎng)在500－600nm段，相對(duì)光譜響應(yīng)在0.96以上。晶體硅太陽電池光譜響應(yīng)峰值在波長(zhǎng)800－900nm段，相對(duì)光譜響應(yīng)為零，實(shí)現(xiàn)了銳截止濾波效果。本實(shí)用新型可以用來做非晶硅電池比對(duì)。
文檔編號(hào)H01L31/04GK2762353SQ20042008301
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月15日
發(fā)明者李毅, 鄭澤文, 朱厚華 申請(qǐng)人:李毅