光伏電池組件及光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種光伏電池組件及光伏發(fā)電系統(tǒng)，涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，以解決現(xiàn)有的光伏電池中，當(dāng)光線照射到光伏電池板上時，柵線會將一部分光反射出去，造成光能浪費的問題。本發(fā)明所述的光伏電池組件，包括：柵線層和基體；基體包括：由上至下依次設(shè)置的摻雜硅層、襯底硅層和電極層；柵線層埋設(shè)在摻雜硅層內(nèi)。本發(fā)明主要應(yīng)用于光伏發(fā)電設(shè)備的生產(chǎn)制造中。
【專利說明】
光伏電池組件及光伏發(fā)電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光伏電池組件及光伏發(fā)電系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著工業(yè)社會的發(fā)展，能源問題成為了當(dāng)今社會需要首要解決的問題，目前主要使用的能源有化學(xué)能和核能。其中，化學(xué)能源主要為石油、天然氣等自然資源，然而，隨著開采成本的上升，化學(xué)能源已經(jīng)漸漸無法滿足當(dāng)今社會的需要，同時，隨著近年來發(fā)生的幾起核電站事故，也讓人們開始反思，是否有一種能源能夠滿足成本低、可靠性高、同時不易對環(huán)境造成污染的要求。
[0003]近年來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，光伏發(fā)電逐漸進入了人們的視野，太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但已高達173，000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤，是真正的取之不盡用之不竭的能源，并且太陽光發(fā)電干凈無污染，目前現(xiàn)有的光伏電池主要使用硅片作為集體材料，經(jīng)過擴散作用在硅片內(nèi)行程P — N結(jié)，再在硅片表面通過絲網(wǎng)印刷制出柵線，并通過柵線收集匯總P — N結(jié)所產(chǎn)生的電流，以進行發(fā)電。
[0004]然而，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，目前現(xiàn)有技術(shù)中的光伏電池，柵線一般由銀或其它金屬制成，柵線本身具有一定寬度，并且金屬的反光性能好，一個光伏電池板上一般有二到五根主柵線，同時還會有1〇〇根至200根副柵線，當(dāng)光線照射到光伏電池板上時，柵線會將一部分光反射出去，造成光能的浪費。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種光伏電池組件及光伏發(fā)電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的光伏電池中，當(dāng)光線照射到光伏電池板上時，柵線會將一部分光反射出去，造成光能浪費的問題。
[0006]本發(fā)明提供一種光伏電池組件，包括:柵線層和基體;所述基體包括:由上至下依次設(shè)置的摻雜硅層、襯底硅層和電極層;所述柵線層埋設(shè)在所述摻雜硅層內(nèi)。
[0007]實際應(yīng)用時，所述摻雜娃層包括:受主雜質(zhì);或，所述摻雜娃層包括:施主雜質(zhì)。
[0008]其中，所述柵線層包括多根柵線，且多根所述柵線均勻分布在所述柵線層內(nèi)。
[0009]具體地，所述柵線層的面積與所述基體的面積相同。
[0010]實際應(yīng)用時，所述柵線的熔點高于硅的熔點。
[0011]其中，所述摻雜硅層上表面設(shè)置有凹陷坑狀絨面。
[0012]實際應(yīng)用時，本發(fā)明提供的光伏電池組件還包括反射層，且所述反射層設(shè)置在所述襯底硅層和所述電極層之間。
[0013]實際應(yīng)用時，本發(fā)明提供的光伏電池組件還包括減反射膜;所述減反射膜設(shè)置在所述摻雜硅層的上表面。
[0014]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的光伏電池組件具有以下優(yōu)勢:
[0015]本發(fā)明提供的光伏電池組件中，包括:柵線層和基體;基體包括:由上至下依次設(shè)置的摻雜硅層、襯底硅層和電極層;柵線層埋設(shè)在摻雜硅層內(nèi)。由此分析可知，本發(fā)明提供的光伏電池組件，摻雜硅層與襯底硅層接觸設(shè)置，摻雜硅層與襯底硅層的接觸面形成一個 P—N結(jié)，由于P型硅層多空穴，N型硅層多自由電子，因此在兩個硅層接觸面出現(xiàn)了電子的濃度差，N型硅層的自由電子擴散到P型硅層，P型硅層的空穴擴散到N區(qū)，形成一個由N型硅層指向P型硅層的內(nèi)電場，并在摻雜硅層與襯底硅層的接觸界面附近形成電勢差，當(dāng)光線照射本發(fā)明提供的光伏電池組件的摻雜硅層表面時，具有足夠能量的光子能夠在P型硅或N型硅中將電子從共價鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子一空穴對，電子或空穴在復(fù)合前，在內(nèi)電場的作用下，電子移向帶正電的N區(qū)，空穴移向帶負(fù)電的P區(qū)，從而電子與空穴發(fā)生分離，并且在P區(qū)與 N區(qū)之間產(chǎn)生一個電壓，由于本發(fā)明提供的光伏電池組件柵線層埋設(shè)在摻雜硅層內(nèi)，因此摻雜硅層的整個表面均可用于吸收太陽光，通過導(dǎo)線將柵線層一用電器一電極層依次連通， 即可供電，從而避免因柵線的阻擋而損失部分光能，進而能夠顯著提高發(fā)電效率。
[0016]本發(fā)明還提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括本發(fā)明提供的光伏電池組件，同時還包括至少一塊光能移相板;所述光能移相板設(shè)置于所述光伏電池組件的斜上方。
[0017]實際應(yīng)用時，所述光能移相板包括:透明基體以及用于使光線的傳播方向發(fā)生偏移的凸起;所述凸起設(shè)置于所述透明基體的下表面。
[0018]所述光伏發(fā)電系統(tǒng)與上述光伏電池組件相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述?！靖綀D說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種光伏電池組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種光伏電池組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)中光能移相板與光伏電池組件的位置關(guān)系不意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)中光能移相板的結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇24]附圖標(biāo)記:[〇〇25]10—柵線層，11 一柵線，111 一主柵線，112—副柵線；[〇〇26]20 —基體，21—摻雜硅層，22 —襯底硅層，23 —電極層；[〇〇27]30— 反射層；[〇〇28]40—減反射膜；[〇〇29]50 —光能移相板，51—透明基體，52 —凸起?！揪唧w實施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、 “水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、 以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、 “第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。[〇〇32]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0033]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種光伏電池組件的結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇34]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種光伏電池組件，包括:柵線層10和基體20;基體20包括:由上至下依次設(shè)置的摻雜硅層21、襯底硅層22和電極層23;柵線層10埋設(shè)在摻雜娃層21內(nèi)。[〇〇35]本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件中，如圖1所示，包括:柵線層10和基體20;基體 20包括:由上至下依次設(shè)置的摻雜硅層21、襯底硅層22和電極層23;柵線層10埋設(shè)在摻雜硅層21內(nèi)。由此分析可知，本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件，摻雜硅層21與襯底硅層22接觸設(shè)置，摻雜硅層21與襯底硅層22的接觸面形成一個P—N結(jié)，由于P型硅層多空穴，N型硅層多自由電子，因此在兩個硅層接觸面出現(xiàn)了電子的濃度差，N型硅層的自由電子擴散到P型硅層，P型硅層的空穴擴散到N區(qū)，形成一個由N型硅層指向P型硅層的內(nèi)電場，并在摻雜硅層21 與襯底硅層22的接觸界面附近形成電勢差，當(dāng)光線照射到本發(fā)明提供的光伏電池組件的摻雜硅層21表面時，具有足夠能量的光子能夠在P型硅層或N型硅層中將電子從共價鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子一空穴對，電子或空穴在復(fù)合前，在內(nèi)電場的作用下，電子移向帶正電的N 型硅層，空穴移向帶負(fù)電的P型硅層，從而電子與空穴發(fā)生分離，并且在P型硅層與N型硅層之間產(chǎn)生一個電壓，由于本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件柵線層10埋設(shè)在摻雜硅層21 內(nèi)，因此摻雜硅層21的整個表面均可用于吸收太陽光，通過導(dǎo)線將柵線層10—用電器一電極層23依次連通，即可供電，從而避免因柵線11的阻擋而損失部分光能，進而能夠顯著提高發(fā)電效率。
[0036]此處需要補充說明的是，電極層23—般選用鋁、銅、銀等金屬材料。
[0037]實際應(yīng)用時，為了能夠在摻雜硅層21與襯底硅層22的接觸面上形成P — N結(jié)，摻雜硅層21包括:受主雜質(zhì)；受主雜質(zhì)一般為三族元素，若在純凈的硅中摻入三族元素雜質(zhì)(例如:硼、鋁、鎵等)，這些三族雜質(zhì)原子在硅晶體中替換掉一部分硅原子，由于它們最外層只有三個價電子，在與硅原子形成共價鍵時產(chǎn)生一個空穴，摻雜后的摻雜硅層21為P型硅層， 相對地，純凈的硅組成的襯底硅層22為N型硅層?；?，摻雜硅層21包括:施主雜質(zhì)；施主雜質(zhì)一般為五族元素，若在純凈的硅中摻入五族元素雜質(zhì)(例如:磷、砷等)，這些五族雜質(zhì)原子在硅晶體中替換掉一部分硅原子，由于它們最外層有五個價電子，在與硅原子形成共價鍵時，多余的一個電子成為自由電子，摻雜后的摻雜硅層21為N型硅層，相對地，純凈的硅組成的襯底硅層22為P型硅層，從而能夠在摻雜硅層21與襯底硅層22的接觸面上形成P—N結(jié)。
[0038]其中，為了更高效地收集產(chǎn)生的電流，如圖1所示，柵線層10包括多根柵線11，且多根柵線11均勻分布在柵線層10內(nèi)，在光子激發(fā)共價鍵中的電子形成空穴一電子對時，若不及時收集電子，電子會重新跟空穴結(jié)合，柵線11能夠用于收集這些激發(fā)出來的電子，同時又因為本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件中，柵線層10埋設(shè)在摻雜硅層21內(nèi)，因此柵線11可設(shè)置多根，無需考慮遮擋陽光的問題，同時，柵線11應(yīng)均勻設(shè)置，從而避免局部柵線11設(shè)置得太過疏松，導(dǎo)致無法高效地收集電子的情況發(fā)生。
[0039]具體地，為了提高發(fā)電效率，如圖1所示，柵線層10的面積與基體20的面積相同，由于在光線照射到摻雜硅層21上時，整個摻雜硅層21與襯底硅層22的交界面附近均會產(chǎn)生自由電子，因此為了提高發(fā)電效率，柵線層10的面積應(yīng)與基體20的面積相同，從而保證摻雜硅層21與襯底硅層22的交界面附近產(chǎn)生的電子均能夠被柵線11收集，從而提高發(fā)電效率。
[0040]圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種光伏電池組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]此外，如圖1 一圖2所示，柵線層10的設(shè)置方式有多種，如圖1所示，柵線層10包括多根平行設(shè)置的柵線11，采用此種設(shè)置，能夠節(jié)省成本，同時降低加工難度;或，如圖2所示，柵線層10包括2 — 5根平行設(shè)置的主柵線111，以及多根與主柵線111垂直設(shè)置的副柵線112,采用此種設(shè)置，能夠更簡便地收集電流。[〇〇42]實際應(yīng)用時，為了保證柵線層10順利埋設(shè)進摻雜硅層21內(nèi)，用于制作柵線11的材料的熔點應(yīng)高于硅的熔點，在實際制作本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件時，需將預(yù)先制好的柵線層10放入熔融狀態(tài)的液態(tài)硅中，因此為了保證埋設(shè)工藝的順利進行，用于制作柵線11的材料的熔點應(yīng)高于硅的熔點，從而避免因柵線11的材料的熔點過低導(dǎo)致其熔解在液態(tài)硅中的情況發(fā)生。
[0043]其中，為了更好地吸收光能，摻雜硅層21上表面設(shè)置有凹陷坑狀絨面，在摻雜工藝前，可以先使用硝酸與氫氟酸對摻雜硅層21的表面進行處理，利用硝酸的氧化性以及氫氟酸的絡(luò)合性，在摻雜硅層21表面形成凹陷坑狀絨面，從而能夠提高光的接收面積，同時減少光線反射，進而能夠更好地吸收光能。
[0044]實際應(yīng)用時，為了充分地利用光能，如圖1 一圖2所示，本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件還包括反射層30,且反射層30設(shè)置在襯底硅層22和電極層23之間，當(dāng)光線照射到本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件上時，不同波長的光線的穿透能力不同，若光線的穿透能力足夠強，光線會透射過整個基體20，為了能將透射過基體20的這部分光線充分利用，在襯底硅層22和電極層23之間設(shè)置反射層30,反射層30能夠?qū)⒐饩€反射回P — N結(jié)交界面處，重新實現(xiàn)激發(fā)電子的效果，從而能夠更加充分地利用光能。
[0045]實際應(yīng)用時，為了避免光線被過多地反射，如圖1 一圖2所示，本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件還包括減反射膜40;減反射膜40設(shè)置在摻雜硅層21的上表面，減反射膜40能夠根據(jù)自身的光學(xué)厚度減少某種特定波長的光線的反射光，若疊加設(shè)置多個減反射膜40， 能夠有效地在較寬的光譜區(qū)實現(xiàn)增透效果，從而避免光線被過多地反射。
[0046]圖3為本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)中光能移相板與光伏電池組件的位置關(guān)系示意圖。
[0047]此處需要補充說明的是，圖3中虛線表示光線傳播的方向。
[0048]如圖3所示，本發(fā)明實施例還提供的一種光伏光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件，同時還包括至少一塊光能移相板50;光能移相板50設(shè)置于本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件的斜上方。
[0049]本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，如圖3所示，包括本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件，同時還包括至少一塊光能移相板50;光能移相板50設(shè)置于本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件的斜上方。由此分析可知，本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，摻雜硅層21 與襯底硅層22接觸設(shè)置，摻雜硅層21與襯底硅層22的接觸面形成一個P—N結(jié)，由于P型硅層多空穴，N型硅層多自由電子，因此在兩個硅層接觸面出現(xiàn)了電子的濃度差，N型硅層的自由電子擴散到P型硅層，P型硅層的空穴擴散到N區(qū)，形成一個由N型硅層指向P型硅層的內(nèi)電場，并在摻雜硅層21與襯底硅層22的接觸界面附近形成電勢差，當(dāng)光線照射到本發(fā)明提供的光伏電池組件的摻雜硅層21表面時，具有足夠能量的光子能夠在P型硅層或N型硅層中將電子從共價鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子一空穴對，電子或空穴在復(fù)合前，在內(nèi)電場的作用下， 電子移向帶正電的N型硅層，空穴移向帶負(fù)電的P型硅層，從而電子與空穴發(fā)生分離，并且在 P型硅層與N型硅層之間產(chǎn)生一個電壓，由于本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏電池組件柵線層10埋設(shè)在摻雜硅層21內(nèi)，因此摻雜硅層21的整個表面均可用于吸收太陽光， 通過導(dǎo)線將柵線層10—用電器一電極層23依次連通，即可供電，從而避免因柵線11的阻擋而損失部分光能，同時，光能移相板50能夠?qū)⒄丈涞狡浔旧淼墓饩€轉(zhuǎn)移到本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件上，進而能夠顯著提高發(fā)電效率。
[0050]此處需要補充說明的是，為了進一步提升光能移相板50的轉(zhuǎn)移光線的效果，光能移相板50的面積應(yīng)與基體20的面積相同，從而能夠保證整個摻雜硅層21上均能夠接收到光能移相板50轉(zhuǎn)移的光線。
[0051]圖4為本發(fā)明實施例提供的光伏發(fā)電系統(tǒng)中光能移相板的結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇52]實際應(yīng)用時，為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)移光線的效果，如圖4所示，光能移相板50包括:透明基體 51以及用于使光線的傳播方向發(fā)生偏移的凸起52;在實際使用中，結(jié)合圖3所示，凸起52設(shè)置于透明基體51的下表面，凸起52的作用相當(dāng)于透鏡，當(dāng)光線射入透明基體51后，光線投射進凸起52中，在從凸起52中射出時，根據(jù)凸起52的角度不同，射出的光線的角度也發(fā)生變化，從而實現(xiàn)光線的轉(zhuǎn)移，如圖3所示，可同時設(shè)置多個光能移相板，并調(diào)整凸起52的形狀， 從而調(diào)整射出光線的角度，進而能夠顯著提升本發(fā)明實施例提供的光伏電池組件上的光照強度。[〇〇53]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種光伏電池組件，其特征在于，包括:柵線層和基體；所述基體包括:由上至下依次設(shè)置的摻雜硅層、襯底硅層和電極層；所述柵線層埋設(shè)在所述摻雜硅層內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池組件，其特征在于，所述摻雜硅層包括:受主雜質(zhì)；或，所述摻雜娃層包括:施主雜質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏電池組件，其特征在于，所述柵線層包括多根柵線，且多 根所述柵線均勻分布在所述柵線層內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏電池組件，其特征在于，所述柵線層的面積與所述基體的 面積相同。5.根據(jù)權(quán)利要求2 — 4任一項所述的光伏電池組件，其特征在于，所述柵線的熔點高于 硅的熔點。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏電池組件，其特征在于，所述摻雜硅層上表面設(shè)置有凹陷 坑狀絨面。7.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4、6任一項所述的光伏電池組件，其特征在于，還包括反射層，且 所述反射層設(shè)置在所述襯底硅層和所述電極層之間。8.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4、6任一項所述的光伏電池組件，其特征在于，還包括減反射膜；所述減反射膜設(shè)置在所述摻雜硅層的上表面。9.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1 一 8任一項所述的光伏電池組件，還 包括:至少一塊光能移相板；所述光能移相板設(shè)置于所述光伏電池組件的斜上方。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述光能移相板包括:透明基體 以及用于使光線的傳播方向發(fā)生偏移的凸起；所述凸起設(shè)置于所述透明基體的下表面。
【文檔編號】H01L31/054GK105977333SQ201610546351
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月12日
【發(fā)明人】李會欣, 閆樹林, 李新榜
【申請人】李會欣, 閆樹林, 李新榜