CN202009017U - 太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能电池，该太阳能电池包含一基板、一光吸收层以及一盖板。此一光吸收层设置于基板上。盖板具有一表面及多个凹槽，其中该表面面向该光吸收层，而所述多个凹槽排列在该表面上。在一实施例中，光吸收层包含铜铟镓硒层或铜铟硒层。本实用新型能够提高薄膜太阳能电池的能源转换效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电池，特别涉及一种具有可使光在其内部进行多次反射结构的太阳能电池。
背景技术
现今，主流的太阳能电池技术是建立在晶体硅(crystalline silicon)上。然而，单晶硅或多晶硅太阳能电池的成本高，造成其单位发电成本偏高，故仍难以大规模地取代传统、对环境冲击较大的发电方式。
此外，一种利用薄膜技术发展的太阳能电池为另一种替代选择。薄膜太阳能电池(thin film solar cell)具有低成本的优势，但一般而言，其能源转换效率低且耐用性较不足。如今，有不同种类的半导体化合物被用来制作薄膜太阳能电池，其中使用铜(Copper)铟(Indium)镓(Gallium)硒(Selenide)化合物的铜铟镓硒太阳能薄膜电池(CIGS film solar cells)是最具效率的一种。
CIGS薄膜太阳能电池拥有宽广的吸收光谱，其电池转换率最高可达约19％。此外，CIGS太阳能电池也易于量产，以及具有低材料成本等优点。CIGS太阳能电池所使用的吸光材料为铜铟镓硒化合物半导体。CIGS薄膜太阳能电池的基本结构通常包括：基材、盖板，以及位于基材与盖板间的太阳能电池单元，其中太阳能电池单元包括CIGS光吸收层。
通常，盖板包括一入光面和与该入光面相对的内表面。一般，盖板为高透光性的玻璃，其入光面与内表面均为平面。在使用时，太阳光从入光面进入CIGS薄膜太阳能电池，部分光为CIGS光吸收层所吸收，而部分光则反射出CIGS薄膜太阳能电池。由于反射出CIGS薄膜太阳能电池无法再被吸收利用，从而限制CIGS薄膜太阳能电池的效率。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的一目的为提供一种太阳能电池，以提高薄膜太阳能电池的能源转换效率。
本实用新型的一目的是通过提高光线的吸收率，来提升薄膜太阳能电池的能源转换效率。
根据前述目的，本实用新型一实施例揭示一种太阳能电池，其包含一基板、一光吸收层，以及一盖板。光吸收层设置于基板上。盖板具有一表面及多个凹槽，其中表面面向该光吸收层，而该些凹槽排列在该表面上。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该凹槽的形状为多边形。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该凹槽的形状为六边形。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该凹槽的形状为四边形。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该太阳能电池还包含一封装材料，其中该封装材料设置于该吸收层与该盖板之间，且粘附该表面。
本实用新型的太阳能电池，优选的，部分的该封装材料在所述多个凹槽之内。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该封装材料为热塑型高分子材料。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该封装材料为乙烯醋酸乙烯酯。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该盖板为低铁玻璃。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该基板为玻璃基板。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该光吸收层包含铜铟镓硒光吸收层或铜铟硒光吸收层。
本实用新型的太阳能电池，优选的，该凹槽的内径介于0.1mm～0.4mm，而该凹槽的深度小于0.4mm。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型，能够提高薄膜太阳能电池的能源转换效率。具体的说，是通过提高光线的吸收率，来提升薄膜太阳能电池的能源转换效率。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的太阳能电池的截面示意图；
图2显示本实用新型一实施例的太阳能电池单元的截面示意图；
图3为本实用新型一实施例的盖板的局部放大立体示意图；
图4为本实用新型另一实施例的盖板的局部放大立体示意图；
图5例示本实用新型一实施例的盖板与第二封装材料的结合示意图；
图6为本实用新型另一实施例的盖板与第二封装材料的结合示意图；以及
图7显示在本实用新型一实施例的太阳能电池内部，产生多次反射的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1太阳能电池
2光线
3反射光
11基板
12第一封装材料
13太阳能电池单元
14第二封装材料
15盖板
15′盖板
16框胶材
22背电极
23光吸收层
24缓冲层
25绝缘层
26透明导电层
27上电极层
151表面
152入光面
153凹槽
153′凹槽
154槽壁
1541顶面
D结构直径
H波形高度
具体实施方式
图1为本实用新型一实施例的太阳能电池1的截面示意图。参照图1所示，太阳能电池1包含一基板11、一第一封装材料12、一太阳能电池单元13、一第二封装材料14，以及一盖板15。太阳能电池单元13夹设于盖板15和基板11之间。第一封装材料12黏接基板11与太阳能电池单元13，而第二封装材料14粘接太阳能电池单元13与盖板15。太阳能电池1可另包含一框胶材16，周设于太阳能电池单元13，以密封太阳能电池1的周围。
基板11可以不锈钢或高分子材料制成，较佳地以玻璃制成。
第一封装材料12用于结合基板11与太阳能电池单元13。第二封装材料14用于结合盖板15与太阳能电池单元13。第一封装材料12与第二封装材料14为热塑型高分子材料。在一实施例中，第一封装材料12与第二封装材料14为乙烯醋酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate)。
盖板15可为高透光率(例如：大于90％)的玻璃。较佳地，盖板15可为低铁玻璃(low iron glass)。低铁玻璃一般又被称为超白玻璃(water whiteglass)，其光吸收率(light absorption)可低至0.5％，其光反射率(reflection)可至8％。更佳地，盖板15可为强化低铁玻璃(low iron glass)。
图2显示本实用新型一实施例的太阳能电池单元13的截面示意图。参照图2所示，太阳能电池单元13包含背电极22、一光吸收层23、一缓冲层24、一绝缘层25、一透明导电层26以及一上电极层27。背电极22包含金属电极、透明电极(包括氧化铟锡)或导电高分子。背电极22可以溅镀方法或其他方式形成，厚度可约为0.5～1.0μm。光吸收层23设置于基板11上，其厚度可约为1.5～2.0μm。光吸收层23可为铜铟镓硒(CIGS)光吸收层或铜铟硒(CIS)光吸收层。
光吸收层23可以共蒸镀(co-evaporation)、硒化(selenization)、溅镀(sputtering)、涂布(coating)、电沉积(electrodeposition)，或化学喷洒热解法(chemical spary pyrolysis)等制作。缓冲层24可包含硫化镉(CdS)或硫化锌(ZnS)或二氧化钛，其厚度可约为0.05μm。绝缘层25包含氟化锂(LiF)或氧化锌层(ZnO)，绝缘层25可约0.1μm厚，其可避免漏电流的问题。透明导电层26可为透明导电氧化物(transparent conductive oxides)，其可包含掺杂铝的氧化锌或导电高分子。透明导电层26的厚度可介于0.5～1.5μm之间。透明导电层26可以溅镀方式制作。
图3为本实用新型一实施例的盖板15的局部放大立体示意图。参照图1与图3所示，盖板15包含一表面151、一入光面152，以及多个凹槽153。太阳光从入光面152进入太阳能电池1的内部。表面151相对于入光面152。表面151面向光吸收层23(如图1所示)。多个凹槽153排列在表面151上。多个凹槽153可布满整个表面151。多个凹槽153可大小一致。多个凹槽153可具有相同形状；在本实施例中，凹槽153为四边形。盖板15包含压花玻璃，多个凹槽153构成压花玻璃上的凹凸图案。在一实施例中，入光面152可为平面。
图4为本实用新型另一实施例的盖板15′的局部放大立体示意图。参照图1与图4所示，盖板15′包含一表面151、一入光面152，以及多个凹槽153′。太阳光从入光面152进入太阳能电池1的内部。表面151相对于入光面152。表面151面向光吸收层23(如图1所示)。多个凹槽153′排列在表面151上。多个凹槽153′可布满整个表面151。多个凹槽153′可大小一致。多个凹槽153′可具有相同形状；在本实施例中，凹槽153′为六边形。盖板15′包含压花玻璃，多个凹槽153′构成压花玻璃上的凹凸图案。在一实施例中，入光面152可为平面。
图5例示本实用新型一实施例的盖板15与第二封装材料14的结合示意图。参照图3与图5所示，两相邻凹槽153为相应的槽壁154所分隔。槽壁154具有一顶面1541，第二封装材料14粘着槽壁154的顶面1541，借此结合盖板15与太阳能电池单元13。本实施例虽以具有方形凹槽153的盖板15为例，但具有其他形状凹槽的盖板也可以类似的方式与太阳能电池单元13结合。
图6为本实用新型另一实施例的盖板15与第二封装材料14的结合示意图。参照图3与图6所示，当盖板15与第二封装材料14接合时，部分的第二封装材料14可流入凹槽153内，造成填充至少部分凹槽153内部空间，如图6所示。本实施例虽以具有方形凹槽153的盖板15为例，但具有其他形状凹槽的盖板亦可以类似的方式与太阳能电池单元13结合。
图7显示在本实用新型一实施例的太阳能电池1内部，产生多次反射的示意图。参照图7所示，盖板15的表面151上形成多个凹槽153，可使进入太阳能电池1的光线2散射，以让原本将被反射的光可进入光吸收层23。此外，具有多个凹槽153的表面151亦具有向外的反射光3，再次反射回光吸收层23，而被光吸收层23所吸收。具有多个凹槽153的表面151可让在太阳能电池1内未被吸收的光线，在其内部多次反射，使更多的光被光吸收层23所吸收，让太阳能电池1的效率因此提高。
经表1的实验比较可证实：以前述创作概念所制作的太阳能电池确可具有较高的转换效率。
表1
| 输出最大功率(Pmp) | 能量转换效率(Cell eff.)％ | |
| 实施例 | 0.9 | 11.08 |
| 比较例 | 0.91 | 11.29 |
比较例的盖板为一般平板玻璃(玻璃含铁量约0.08％～0.14％)，而实施例的盖板为低铁压花强化玻璃(玻璃含铁量＜0.08％)，强化方式包含物理及化学的强化，其中压花图案的结构直径或凹槽内径(D)介于0.1mm～0.4mm，且其波形高度或凹槽深度(H)≤0.4mm。经实验量测可发现，使用低铁压花强化玻璃可让薄膜太阳能电池的效率提高2％。
本实用新型的技术内容及技术特点巳揭示如上，然而本领域技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰。因此，本实用新型的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为权利要求所涵盖。
Claims (12)
1.一种太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池包含：
一基板；
一光吸收层，设置于该基板上；以及
一盖板，具有一表面及多个凹槽，其中该表面面向该光吸收层，而所述多个凹槽排列在该表面上。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该凹槽的形状为多边形。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，该凹槽的形状为六边形。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，该凹槽的形状为四边形。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池还包含一封装材料，其中该封装材料设置于该吸收层与该盖板之间，且粘附该表面。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，部分的该封装材料在所述多个凹槽之内。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，该封装材料为热塑型高分子材料。
8.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，该封装材料为乙烯醋酸乙烯酯。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该盖板为低铁玻璃。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该基板为玻璃基板。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该光吸收层包含铜铟镓硒光吸收层或铜铟硒光吸收层。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该凹槽的内径介于0.1mm～0.4mm，而该凹槽的深度小于0.4mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111012 Termination date: 20130302 |