專利名稱：太陽能面板的制作方法
太陽能面板太陽能面板包括襯底，襯底上設(shè)置有多個半導體層，襯底對設(shè)置在襯底上的多個半導體層同時提供力學支撐。所述多個半導體層形成了一個平面阻擋層，當受到光照時，該平 面阻擋層中將產(chǎn)生自由電子。通過太陽能面板外部的線路系統(tǒng)，這些自由電子轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。已知的太陽能電池中，用于力學支撐的襯底通常是非透明的。從這些條件出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種太陽能電池/面板，能夠有效提高效率。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種如權(quán)利要求1所述的太陽能電池/面板。本發(fā)明提供的太陽能電池，機械剛性襯底由光透明且導電的材料制成，襯底的兩側(cè)平坦的側(cè)面上均設(shè)有一對半導體層。每對半導體層的兩個半導體層的導電類型相同，該兩個半導體層分別與襯底直接相鄰。在每對半導體層的兩個半導體層之間的邊界層處形成有阻擋層，阻擋層能夠在光激發(fā)后輸出電子。由于襯底是光透明的，所以打到第一個阻擋層的光子不會被吸收，而是能夠穿過該光透明支撐部以進入第二個阻擋層，并可能被第二阻擋層所俘獲，進而用于產(chǎn)生自由電子。因此，本發(fā)明提供的太陽能電池，在襯底或支撐部的兩個側(cè)面分別具有兩個有用的阻擋層，顯著提高了效率。襯底可以是格結(jié)構(gòu)或類似格的結(jié)構(gòu)。襯底能夠由紡織品平面結(jié)構(gòu)形成，這樣襯底的重量輕而且柔韌性好，因此即使襯底很薄也不易受到損壞。當襯底為紡織品平面結(jié)構(gòu)時，這種紡織品平面結(jié)構(gòu)可以包括由光透明線和不透明導電纖維或線制成的混合體。其中，光透明線優(yōu)選由玻璃纖維制成。而導電材料制成的線可以為金屬線或碳纖維線。由于光透明導電線或纖維之間的連接，電子可以流出形成在支撐部或襯底附近的阻擋層。在這方面，支撐部或襯底作為一個電極，支撐部或襯底中處于占優(yōu)勢的不透明線之間的光透明線提供必要的“洞”，通過該洞光可以穿過襯底或支撐部而到達后方層，即，遠離光源的阻擋層。在各種情況下，所獲得的襯底非常柔韌，相對非常輕且薄。襯底或載體可呈現(xiàn)為編織織物、針織織物或者打結(jié)織織物的形式。在襯底或載體為亞麻或斜紋編織織物的情況下，經(jīng)線為玻璃纖維線，而緯線為碳纖維線。相反的設(shè)置同樣是可以想到的，在該相反的設(shè)置中用于經(jīng)線和緯線的材料相互交換，這取決于那種設(shè)置更容易編織。在襯底或載體為針織織物或打結(jié)織織物的情況下，針行可由玻璃纖維線和碳纖維線交替制成。光透明導電層優(yōu)選為由ZnO制成，可設(shè)置在每個外部半導體層上。
為了連接，使用了鋁格，鋁格例如可通過移印方法設(shè)置。為了增加效率，至少一個外側(cè)面設(shè)置有抗反射層。 當外部層為鉆石結(jié)構(gòu)的C-層時，刮傷敏感性得到了改善。為了理解本發(fā)明，下面對附圖的描述解釋了本發(fā)明的各個方面。從附圖中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用習慣方式，而獲得本發(fā)明未描述的細節(jié)特征，并通過這些特征來在這方面對附圖的說明進行補充。顯然，一系列的修改是可行的。精確的尺寸能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員在特定數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上根據(jù)經(jīng)驗得到。下面的附圖沒有按照比例繪制。為了表示細節(jié)，某些區(qū)域不成比例地放大顯示。此夕卜，附圖中進行了明顯的簡化，并未包括實際實施方式中的每一個可選特征。圖中顯示了本發(fā)明的對象的實施方式。

圖1為本發(fā)明提供的太陽能電池的通過切口的縱向截面圖。圖2為一種能夠作為本發(fā)明提供的太陽能器件的襯底的針織織物的透視圖。圖1顯示了一個太陽能電池1的非常圖式化且明顯簡化的部分。太陽能電池1包括一襯底2，襯底2為具有亞麻或斜紋編織織物的編織織物形式。形成襯底2的編織織物包括經(jīng)線3和緯線4。這種編織織物可通過已知的紡織品技術(shù)而獲知，因此，不需對其進行進一步的描述或圖片解釋。如左側(cè)所示，經(jīng)線3由多個的玻璃纖維單絲組成，該多個玻璃纖維單絲互相平行放置并隨意地互相纏繞。因此，它們是光透明的，但不導電。相反地，緯線4由碳纖維制成，因此是導電的。可以理解的是，經(jīng)線和緯線可以互相交換位置，S卩，標記為4的線可以為經(jīng)線，標記為3的線可以為緯線，這對進一步的考慮是不重要的。參考圖1所示，ρ型摻雜Si層5位于上述采用紡織品平面結(jié)構(gòu)的形式的襯底2的頂部側(cè)面，另一個P型摻雜Si層6設(shè)置于襯底2的底部側(cè)面，η型摻雜Si層7位于Si層5 的朝向遠離襯底2的側(cè)面上，另一個η型摻雜Si層8位于Si層6的朝向遠離襯底2的側(cè)面上。Si層5和7之間相接觸的側(cè)面處形成了半導體ρη結(jié)，就像兩個層6和7。阻擋層是太陽能電池1實際活躍的部分。具有良好導電性的層9，例如層9可以由ZnO制成，設(shè)置在Si層7的自由側(cè)面上， 艮口，朝向遠離襯底2的側(cè)面。這個氧化鋅層為減小內(nèi)部電阻而設(shè)置。一個相應(yīng)的氧化鋅層 11位于Si層8上，事實上，位于與該Si層相反的一側(cè)面上。為了 ZnO層9和11的連接，還設(shè)置有兩個鋁格結(jié)構(gòu)12和13，鋁格結(jié)構(gòu)12和13在圖1中象征性的以線網(wǎng)顯示。鋁格結(jié)構(gòu)12和13作為連接Si層7和8的電極。僅僅為了達到可辨認的目的，格結(jié)構(gòu)12和13利用橫截面在圖1中顯示。實際上， 所述格包括通過移印方法(Pad Printing Method)印刷的多個格結(jié)構(gòu)，這樣一個結(jié)構(gòu)無法在圖中辨認出來，所選的線結(jié)構(gòu)作為一個代表顯示，這種格結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在現(xiàn)有技術(shù)中非常常見。為了使入射光線盡可能少地反射，由Si3N4制成的防反射層14和15分別設(shè)置在 ZnO層9的外側(cè)面上和ZnO層11的外側(cè)面上。最后，在防反射層14和15中的每一個外側(cè)面上，分別設(shè)置有保護層16和17，以用于機械保護。層16和17為鉆石結(jié)構(gòu)的碳層。這些層通常采用化學氣相沉積CVD(Chemical Vapor Desposition)工藝而形成。
Si層5、6、7和8同樣可采用CVD工藝形成，或者采用DE 10 2007 50 288中所詳細描述的方法和方式形成。為了連接這種方式下所產(chǎn)生的平面硅光電二極管，格結(jié)構(gòu)12或13在太陽能電池的邊緣與相對應(yīng)的銅導體相連接。為了上述目的，格結(jié)構(gòu)12、13在太陽能電池1的側(cè)面邊緣或邊緣處突出相應(yīng)的長度。第二電極形成線4，線4由碳纖維構(gòu)成并且由于織品編織而互相平行延伸。同樣地，這里為了與金屬導體形成良好的連接，碳纖維要從太陽能電池1橫向突出，并且在其突出的尾部處以適當?shù)姆绞皆O(shè)置一個金屬層。太陽能電池1的功能描述如下以圖1所示為例，當光線從上方照射太陽能電池1時，光線穿過保護層16、防反射層14、格結(jié)構(gòu)12以及連接層9，進入到硅層5和7之間的阻擋層。由此入射光子將產(chǎn)生電子，所產(chǎn)生的電子能夠通過電極4和12流入負載，在流過所述負載之后還能夠返回進入到阻擋層的另一側(cè)面。由于不是所有入射光線的光子均產(chǎn)生了自由電子，相反的，光子穿過Si層5和7 之間的阻擋層未受干擾時，這部分光子將穿過襯底2的格結(jié)構(gòu)而進入到Si層6和8之間的阻擋層。因此，在上部的阻擋層沒有消耗的光子將被俘獲到第二阻擋層并產(chǎn)生自由電子?；谏鲜龉δ艿脑敿毭枋?，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員能夠獲得襯底2的尺寸。導電碳纖維4和不導電而光透明的玻璃線3的數(shù)目需要根據(jù)應(yīng)用場景進行有利的改變。如果碳纖維線4之間的距離過大，太陽能電池1的內(nèi)部電阻將增加。反之，如果選擇的距離過小，遠離光源的阻擋層和這時位于襯底2背面的阻擋層很難接收到光線。同樣地，如上述功能描述所述，與碳纖維線4交織的玻璃纖維線3作為碳纖維線的隔離器。一個柔韌的襯底，一方面，為光透明的，另一方面，為導電并被制作為足夠剛性的。 因此，當襯底被機械地加載時，所設(shè)置的層不會損壞到使太陽能電池無法工作的程度。Si層 5至8的破碎和斷裂不會最終消極地影響太陽能電池1的功能，因為由破碎所形成的小島相互之間通過電極而平行地電連接，該電極的形式為格結(jié)構(gòu)12、13、以及碳纖維線4。圖1所示的結(jié)構(gòu)是關(guān)于襯底2對稱設(shè)置的，然而，可以理解的是，例如，反面的防反射層15也可以去除。襯底2的結(jié)構(gòu)不限于圖1所示的紡織織物結(jié)構(gòu)，還可以為圖2所示的針織織物結(jié)構(gòu)。在圖2所示的針織織物中，針行21和針行22在針織織物內(nèi)交替，這些針行交替由玻璃纖維線和碳纖維線構(gòu)成。另一種可能性在于，例如，制造由玻璃纖維線構(gòu)成的直接相鄰的兩個針行，和由碳纖維線構(gòu)成的每個第三針行。在針織織物中，玻璃纖維線作為碳纖維線的隔離器，因此，穿過襯底到達位于光源反面的阻擋層的光線通道沒有被阻擋。不需要進一步的解釋的是，針織織物必須被制造為相對緊密的形式，而且在針織線之間不要含有孔洞；在這方面，附圖并不是實際采用的針織織物的準確無誤的顯示，為了說明需要，附圖中的針織線之間明顯分離。如果針織織物的彈性大于需要，如圖所示可在針行中采用流動線23。流動線23可由玻璃纖維線或碳纖維線構(gòu)成。如果流動線為碳纖維線，則針行可以專門由玻璃纖維線進行編織，這樣更利于更輕松的針織?？扇〉模鳛橐r底，使用簡單從右到左的針織方式，這樣可以針織得非常薄。 本發(fā)明提供了一種太陽能電池，包括襯底，所述襯底為紡織平面結(jié)構(gòu)。這種紡織平面結(jié)構(gòu)由光透明的玻璃纖維線和不透明但導電的碳纖維線組合而成。玻璃纖維線作為碳纖維線的隔離器以及填充物，因此碳纖維線之間產(chǎn)生了足夠光透明且閉合的裂縫，光線可通過所述裂縫穿過襯底。半導體層位于上述形成的襯底兩側(cè)，所述半導體層之間形成了阻擋層。所述襯底的碳纖維線形成了一個電 極。
權(quán)利要求
1.一種太陽能面板(1)，其特征在于，包括襯底O)，所述襯底( 具有兩個側(cè)面和側(cè)面邊緣，且所述襯底( 為光透明的且導電的；第一摻雜半導體層(5)，設(shè)置在所述襯底O)的一個側(cè)側(cè)面上； 第二摻雜半導體層(7)，設(shè)置在所述第一摻雜半導體層( 上，并與所述第一摻雜半導體層(5)形成pn結(jié)；第三摻雜半導體層(6)，設(shè)置在所述襯底O)的另一個側(cè)面上，并與所述第一摻雜半導體層(5)的導電類型相同；第四摻雜半導體層(8)，設(shè)置在所述第三摻雜半導體層(6)上，并與所述第三摻雜半導體層(6)形成pn結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，所述襯底(2)具有格結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，所述襯底(2)由紡織品平面結(jié)構(gòu)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，所述襯底( 具有由光透明材料制成的線(幻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，所述由光透明材料制成的線(3)為玻璃纖維線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，所述襯底( 具有由導電材料制成的線⑷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，所述導電線(4)的材料從包括碳纖維和金屬的組中選擇，例如，銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，所述襯底( 為亞麻編織或斜紋編織的編織織物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，所述編織織物(2)具有透明材料制成的經(jīng)線⑶和導電材料制成的緯線⑷；或者相反。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，所述襯底(2)為針織織物或打結(jié)織織物，所述針織織物或打結(jié)織織物中，由光透明材料制成的行(21,2 和由導電材料制成的行(21,2 交替。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，光透明導電層(9，11)被設(shè)置在每個外部半導體層(7，8)上，所述光透明導電層(9，11)優(yōu)選由ZnO制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，還具有由導電材料制成的格(12， 13)，所述導電材料優(yōu)選為鋁，所述格結(jié)構(gòu)(12，13)作為外部半導體層(7，8)的外部電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，在所述太陽能面板的至少一個側(cè)面具有防反射層(14，15)，所述防反射層優(yōu)選由Si3N4制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能面板，其特征在于，在所述太陽能面板的至少一個側(cè)面具有保護層(16，17)，所述保護層(16，17)為鉆石結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能電池，包括襯底，所述襯底為紡織平面結(jié)構(gòu)。這種紡織平面結(jié)構(gòu)由光透明的玻璃纖維線和不透明但導電的碳纖維線組合而成。所述玻璃纖維線作為碳纖維線的隔離器以及填充物，因此碳纖維線之間產(chǎn)生了足夠光透明且閉合的裂縫，光線可通過所述裂縫穿過襯底。半導體層位于上述形成的襯底兩側(cè)，所述半導體層之間形成了阻擋層，所述襯底的碳纖維線形成了一個電極。
文檔編號H01L31/068GK102160176SQ200980136229
公開日2011年8月17日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者哈特穆特·弗雷, 奧托·豪瑟 申請人:第三專利投資有限兩合公司