專利名稱：太陽能電池板及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及依據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的太陽能電池板組件。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)太陽能電池板組件的方法。此外，本發(fā)明涉及帶有上述太陽能電池板組件的太陽能電池板。
背景技術(shù)：
包括一個或多個單片太陽能電池的太陽能電池板是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。單片太陽能電池是平板形式的，并且其特征是包括半導(dǎo)體基材，該基材可以是單晶或者是多晶。太陽能電池包含光敏表面，其在入射光下能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，結(jié)果能產(chǎn)生電能。
除了單晶太陽能電池外，現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電池板還包括玻璃板、第一塑料連接層、第二塑料連接層和后側(cè)蓋板或玻璃板。
太陽能電池的光敏表面面向也被稱為覆蓋板的玻璃板，并且通過第一塑料連接層與玻璃板的表面連接。太陽能電池的另一面遠(yuǎn)離玻璃板，通過第二塑料連接層與后側(cè)蓋板或玻璃板連接。
所述第一和第二塑料連接層分別負(fù)責(zé)玻璃板和太陽能電池之間以及太陽能電池和后側(cè)之間的粘合。第一和第二塑料連接層也適于吸收由熱膨脹差別導(dǎo)致的上述不同層間的熱機械應(yīng)力。
依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電池板的一些結(jié)構(gòu)缺陷是原材料價格昂貴、制造工藝復(fù)雜以及塑料在太陽能電池板使用中老化從而限制其使用壽命。因此，例如連接層的透明度可能降低，這惡化了太陽能電池的效率。所述老化也能降低太陽能電池板的各層之間的粘合，導(dǎo)致太陽能電池板密封性不利地下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種太陽能電池板，其克服了上述使用塑料連接層的缺陷。依據(jù)本發(fā)明，所述目的通過權(quán)利要求l的特征而實現(xiàn)。
這具有的有利結(jié)果是在玻璃板和太陽能電池之間提供在使用期間沒有任何老化的持久的連接。而且，本發(fā)明因此提供單片太陽能電池板作為半成品。所述半成品是耐用的，可以很好地用于構(gòu)建在其中具有任何期望數(shù)量的太陽能電池的太陽能電池板。
在太陽能電池板中使用玻璃粉是薄膜技術(shù)應(yīng)用中已知的。在該類應(yīng)用中，玻璃粉被用作沿玻璃上層和(薄膜太陽能電池安裝在其上的)玻璃基層之間的邊緣部分的密封層。所述密封層的功能是將活性太陽能電池與外界真空密封，從而氧氣和潮氣不會老化和/或退化太陽能電池。
在本發(fā)明中，玻璃粉被用作太陽能電池和玻璃上層之間的粘合層。


下面將對本發(fā)明根據(jù)許多本發(fā)明的附圖、示例性實施方案來進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。所述附圖僅用于舉例說明本發(fā)明的目的，不應(yīng)被視為對本發(fā)明的范圍的任何限制，本發(fā)明的范圍通過所附權(quán)利要求來限定。
在附圖中
圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的帶有單片太陽能電池的太陽能電池板的橫截面；
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明的太陽能電池板的橫截面；
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明的太陽能電池板組件的橫截面；和
圖4顯示在依據(jù)本發(fā)明的方法期間使用的溫度曲線圖。
具體實施例方式
圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電池板1的橫截面。最普通的太陽能電池板1
帶有單片太陽能電池2，其包括可以是單晶或者是多晶的平板狀半導(dǎo)體基層。太陽能電池2包括光敏表面2a，該表面在入射光下能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致電
能產(chǎn)生。
太陽能電池板1還包括玻璃板4、第一塑料連接層4、第二塑料連接層6和后側(cè)薄片或玻璃板7。
太陽能電池的光敏表面2a面向玻璃板4，并通過第一塑料連接層5與玻璃板4的表面4a連接。太陽能電池2的另一個表面2b遠(yuǎn)離玻璃板，通過第
6二塑料連接層6與后側(cè)薄片或玻璃板7連接。
第一和第二塑料連接層5、 6包含橡膠粘性材料.，例如乙烯乙酸乙烯酯
(EVA)。后側(cè)薄片或玻璃板7包含例如聚氟乙烯(PVF)如Tedkr或?qū)訅喊濉Ｅc太陽能電池2進(jìn)行電連接的配線未顯示。
圖1所示的太陽能電池板1通常是以分批法形成。
現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電池板1的構(gòu)建包括將玻璃板4、第一塑料連接層5、互相電連接的太陽能電池2、第二塑料連接層6和后側(cè)薄片或玻璃板7放在彼此的上面。
用該方式形成的組件而后在真空層壓機中進(jìn)行處理。將組件置于真空下以去除堆疊部件之間存在的空氣。而后將組件加熱到一定溫度(例如如果使用EVA，加熱至約15(TC)，在所述溫度下塑料連接層5、 6的材料被硫化，從而一方面連接玻璃板4和太陽能電池2，另一方面連接太陽能電池2和后側(cè)薄片或玻璃板7。硫化后，將組件從真空層壓機中取出，其后將由該方式形成的層壓板冷卻至室溫。
所述構(gòu)建太陽能電池板的方法具有相對勞動密集、材料密集以及需要相當(dāng)長的生產(chǎn)時間的缺陷。
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明的太陽能電池板的橫截面。
與上圖所用的那些相同的參考數(shù)字表示相同的部件。
在第一實施方案中的太陽能電池板10包括玻璃板或上層4、單片太陽能電池2、塑料連接層6和后側(cè)薄片或玻璃板7。
依據(jù)本發(fā)明，玻璃板4的表面4a通過玻璃粉層12與面對玻璃板4的太陽能電池2的光敏表面2a連接。
所述玻璃粉層包含光學(xué)透明的和相對低熔點的玻璃材料，其在玻璃板表面4a和太陽能電池2的光敏表面2a之間產(chǎn)生固定連接。在本文中，術(shù)語相對低熔點指玻璃材料在較低的溫度下轉(zhuǎn)變成液體、低粘度狀態(tài)。所述轉(zhuǎn)變溫度在太陽能電池制造期間的加工溫度以下，并在玻璃板的熔融溫度以下。
本發(fā)明有利地提供透明的連接層，該連接層與現(xiàn)有技術(shù)的塑料連接層5相比不易老化(在相同時長內(nèi))。另一個優(yōu)勢是構(gòu)建太陽能電池板的方法被簡化，這在以下進(jìn)行解釋。
而且，玻璃粉連接12能提供光學(xué)透明度，其實際上與玻璃板的透明度相
7當(dāng)，這對入射光透射入太陽能電池2是有利的。玻璃粉層12的折射率也可以有利地匹配，以將光最佳引入太陽能電池。
選擇玻璃粉材料的方式使得其具有的熱膨脹系數(shù)可以吸收玻璃板4和太陽能電池2之間(由熱膨脹系數(shù)的不同所導(dǎo)致的)熱膨脹的差別。玻璃粉層12的厚度也在力的(熱)平衡中起作用。如果適當(dāng)?shù)脑?，可使玻璃粉層僅部分地覆蓋太陽能電池的光敏表面。圖3顯示依據(jù)本發(fā)明的太陽能電池板組件的橫截面，在第一制造步驟后。在制造如圖2所示的太陽能電池板10的方法中，在第一步驟中將玻璃板4與單片太陽能電池2連接。
將玻璃粉粉末12b施涂在玻璃板4的表面4a上形成層。這可以例如通過將玻璃粉顆粒在液體中的懸浮液散步在玻璃板表面4a上而完成。
當(dāng)液體蒸發(fā)后，將太陽能電池2置于所述懸浮層上("取放"(pick-and-place))，在操作期間使光敏表面2a與玻璃粉粉末層12b接觸。液體的蒸發(fā)可以通過升高玻璃板的溫度來加速。明顯地，可將多個太陽能電池彼此排列。
而后，將由玻璃板4、玻璃粉粉末層12和太陽能電池2構(gòu)成的組件升至高溫。在該高溫(即玻璃轉(zhuǎn)化溫度)下，玻璃粉粉末變成液體并流出而在玻璃板和太陽能電池之間形成基本上連續(xù)的層。在流動期間，進(jìn)行壓實工藝，其間玻璃粉層的多孔性被消除。如果適當(dāng)?shù)脑?，可將由玻璃?、玻璃粉粉末層12b和太陽能電池2構(gòu)成的組件置于真空下以去除封在玻璃板和太陽能電池之間的氣體。
如果適當(dāng)?shù)脑挘诹鲃悠陂g，可在組件上施加壓縮力。
流動操作后，降低溫度，使玻璃粉層12變?yōu)槟虪顟B(tài)(玻璃態(tài))。
這樣得到太陽能電池板的半成品組件100。
在進(jìn)一步的操作中，所述半成品組件100可以通過后側(cè)薄片或玻璃板7被提供有觸頭。后側(cè)薄片或玻璃板7可以通過上述塑料連接層6與太陽能電池2連接，不同之處在于所述層不再需要是光學(xué)透明的。
可適用于本發(fā)明的單片太陽能電池類型2是提供后側(cè)觸頭的太陽能電池類型(即電觸頭不是位于光敏表面2a上，而是位于另外那個對立的表面2b上)。該屬性的太陽能電池類型包括"金屬繞通型"(MWT)、"發(fā)射體繞通型"(EWT)、"金屬環(huán)繞型"(MWA)禾卩"背面接合型"(BJ)。
盡管MWT和MWA型太陽能電池在光敏表面2a上的確具有鍍金屬痕跡2c用于光敏表面的電荷輸出或輸入，但與其它電路的觸點連接在太陽能電池2的對立表面2b上實現(xiàn)了。
適合的玻璃粉粉末優(yōu)選具有約50(TC以下的玻璃溫度。玻璃粉懸浮液包含例如硼硅酸鹽玻璃粉末和乙醇?；诶绾U玻璃和其它液體的其它玻璃粉類型也可以被使用。
懸浮液的層厚度應(yīng)該使得在玻璃粉流動加工后玻璃粉厚度至少等于或大于太陽能電池2的光敏表面2a上的鍍金屬痕跡的高度。例如，以約10(^m的厚度施涂懸浮液。當(dāng)蒸發(fā)、流動和冷卻后，依據(jù)玻璃粉粉末的粒徑分布和基于最高20,的鍍金屬痕跡高度，得到玻璃粉層12的厚度為例如約25-50拜。
上述方法能以分批法進(jìn)行或在線法進(jìn)行，其中，順序地將玻璃板放置，施涂玻璃粉懸浮液以及將太陽能電池放置，然后進(jìn)行熱處理以使玻璃粉流動和將玻璃板與太陽能電池彼此連接。
然而，依據(jù)本發(fā)明的方法也能用帶式爐進(jìn)行，在此情況下由玻璃板、玻璃粉懸浮液和太陽能電池構(gòu)成的組件通過帶式爐，經(jīng)受溫度曲線，使得玻璃粉流動，而后凝固以連接玻璃板和太陽能電池。
在優(yōu)選的實施方案中，作為附加步驟在玻璃板生產(chǎn)工藝中進(jìn)行太陽能電池和玻璃板的組裝。
圖4圖解描述了在本發(fā)明的方法期間使用的溫度曲線圖。溫度曲線被表示為時間的函數(shù)(或在帶式爐的情況下作為在帶式爐內(nèi)的位置的函數(shù))。
在第一階段I中，組件(玻璃板、玻璃粉懸浮液和太陽能電池)保持在略微升高的溫度下以使液體從懸浮液中蒸發(fā)。在隨后的第二階段II中，將溫度升至玻璃粉的玻璃溫度Tg，以使玻璃粉能夠流動。在該階段期間，溫度Tg在一定的時間內(nèi)保持恒定。隨后的第三階段III包括冷卻，以使玻璃粉層凝固。最后步驟為結(jié)束階段IV，其間將已經(jīng)形成的組件100取出。
應(yīng)該注意的是，在該實施例中，第四階段IV的溫度比第一階段I的溫度低。然而，第四階段IV的溫度也可以高于或等于第一階段I的溫度。
應(yīng)該注意的是，由于玻璃粉材料的非結(jié)晶特征，玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg(在階段II中)不被精確確定，不像結(jié)晶材料的熔融溫度。玻璃粉的流速由材料溫度決定。如果在階段II中使用相對較低的溫度Tg，那么流動將因此比使用較 高溫度Tg吋更慢。為了補償所述動力學(xué)效應(yīng)，應(yīng)該調(diào)整在階段II中選擇的溫
度下組件的駐留時間。適合的溫度Tg優(yōu)選為約350-約700°C。
還應(yīng)該注意的是，通過冷卻階段III的速率可能影響在太陽能電池板100
中產(chǎn)生的熱應(yīng)力水平，由于在玻璃粉層12中出現(xiàn)的時間依賴性應(yīng)力松弛效應(yīng)。 本發(fā)明的其它可選的和等價的實施方案在本發(fā)明的范圍內(nèi)是可以想到
的，其對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員是清楚的。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求
來限定。
權(quán)利要求
1. 太陽能電池板的組件(10；100)，其包括玻璃板(4)和單片太陽能電池(2)，其中所述單片太陽能電池與所述玻璃板連接，而且其中位于該太陽能電池和玻璃板之間的玻璃粉層(12)形成所述玻璃板的表面(4a)和所述太陽能電池的光敏表面(2a)之間的連接。
2. 依據(jù)權(quán)利要求l的組件，其中所述玻璃粉層覆蓋所述太陽能電池的 光敏表面。
3. 依據(jù)前述權(quán)利要求1或2的組件，其中所述玻璃粉層具有基本上與 玻璃板的光學(xué)透明度一致的光學(xué)透明度。
4. 依據(jù)前述權(quán)利要求1-3之一的組件，其中所述玻璃粉層具有基本上 與玻璃板的折射率匹配的折射率，以使光最佳地引入到太陽能電池板中。
5. 依據(jù)前述權(quán)利要求1-4之一的組件，其中所述玻璃粉層具有的熱膨 脹系數(shù)值位于太陽能電池的熱膨脹系數(shù)和玻璃板的熱膨脹系數(shù)之間。
6. 依據(jù)前述權(quán)利要求l-5之一的組件，其中所述太陽能電池(2)是下 述類型之一"金屬繞通型"、"發(fā)射體繞通型"、"金屬環(huán)繞型"和"背 面接合型"。
7. 帶有依據(jù)權(quán)利要求1-6之一的組件的太陽能電池板，其還包括塑料 連接層(6)和后側(cè)支撐板(7)，其中所述塑料連接層(6)在遠(yuǎn)離玻璃板(4)的太陽能電池(2)的表面(2b)與后側(cè)薄片或玻璃板(7)的表面之 間形成連接。
8. 制造包括玻璃板和單片太陽能電池的太陽能電池板組件的方法，其 中所述單片太陽能電池與玻璃板連接，并且其中所述方法包括-形成連接玻璃粉層(12)作為太陽能電池的光敏表面(2a)和玻璃板 的表面(4a)之間的連接。
9. 依據(jù)權(quán)利要求8的方法，其還包括-在玻璃板的表面(4a)上施涂玻璃粉粉末層(12b); -將太陽能電池(2)置于所述玻璃粉粉末層(12b)上，使太陽能電池 的光敏表面(2a)面向該玻璃粉粉末層，和 -進(jìn)行熱處理，在此期間—在第一步驟(II)中，將所述玻璃粉粉末層加熱至溫度(Tg)， 該玻璃粉粉末層在此溫度下在太陽能電池的光敏表面(2a)和玻璃板的表 面(4a)間變?yōu)橐后w，和--在第二步驟(III)中，降低溫度以使液體玻璃粉凝固形成所述連 接玻璃粉層(12)。
10. 依據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述玻璃粉粉末層(12b)以懸浮液 的形式被施涂。
11. 依據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述熱處理包括從懸浮液中蒸發(fā)液 體的步驟(I)。
12. 依據(jù)權(quán)利要求10或ll的方法，其中施涂的所述玻璃粉粉末層(12b) 的厚度使得所述連接玻璃粉層(12)的厚度(d)大于太陽能電池(2)的 光敏表面(2a)上的鍍金屬痕跡(2c)的高度。
13. 依據(jù)權(quán)利要求8-12之一的方法，其包括 -形成玻璃板(4)。
14. 依據(jù)權(quán)利要求9-13之一的方法，其中所述熱處理的第一步驟(II) 在35(TC-700。C下進(jìn)行。
15. 依據(jù)權(quán)利要求9-14之一的方法，其中至少所述熱處理的第一步驟(II)在真空下進(jìn)行，以去除封在玻璃板(4)和太陽能電池(2)之間的氣 體。
16. 依據(jù)權(quán)利要求9-15之一的方法，其中至少在所述熱處理的第一步 驟(II)期間，將壓縮力施加在玻璃板(4)和太陽能電池(2)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能電池板的組件(10)，其包括玻璃板(4)和單片太陽能電池(2)，其中所述單片太陽能電池與所述玻璃板連接。玻璃粉層(12)位于太陽能電池和玻璃板之間，并形成所述玻璃板的表面(4a)和所述太陽能電池的光敏表面(2a)之間的連接。
文檔編號H01L31/048GK101490853SQ200780026941
公開日2009年7月22日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者A·G·舍內(nèi)克爾, J·霍恩斯特拉, P·C·德容 申請人:荷蘭能源建設(shè)基金中心