專利名稱：太陽(yáng)能電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池模塊和制造太陽(yáng)能電池模塊的方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池中，提供的前接觸點(diǎn)(front contact)由金屬制成。落在這些前接觸點(diǎn)上的太陽(yáng)光線被反射，并且離開(kāi)相應(yīng)的系統(tǒng)而不能夠照射在單獨(dú)的太陽(yáng)能電池上。因此，對(duì)于產(chǎn)生光伏(photovoltaic)電力的目的，這些光子損失。落在“接觸指”上的光子也損失。此外，落在既非光學(xué)活動(dòng)(active)也非電學(xué)活動(dòng)的表面(S卩，太陽(yáng)能電池之間的區(qū)域或朝向模塊邊緣的區(qū)域)上的光子也損失。在“薄膜模塊”中，由于遮蔽效應(yīng)(shadowingeffect)而導(dǎo)致也存在損失。當(dāng)太陽(yáng)能電池被串聯(lián)時(shí)，這導(dǎo)致約總面積的5-10%的表面損失。理論上，這些損失可以被降低到2%。此外，在薄膜模塊中，在最外側(cè)的太陽(yáng)能電池中的一個(gè)和兩個(gè)之間不連接，這意味著它們不是電學(xué)活動(dòng)的。 已經(jīng)在對(duì)光學(xué)地改進(jìn)接觸帶進(jìn)行研究。關(guān)于這一點(diǎn)，參考文獻(xiàn)US2007/0125415A1，其建議以楔形狀構(gòu)造接觸帶。該結(jié)構(gòu)已經(jīng)在工業(yè)上實(shí)施了。此外，Sunage公司在進(jìn)行向太陽(yáng)能電池之間的區(qū)域施加朗伯(Lambertian)福射體涂覆的項(xiàng)目。通常，接觸帶的結(jié)構(gòu)以高度依賴角度的方式反射入射光子。通常針對(duì)垂直入射光而優(yōu)化它們。然而，在實(shí)際情況下，在不移動(dòng)以追蹤光源的系統(tǒng)中，實(shí)際上極少出現(xiàn)直接垂直的光。Sunage使用的朗伯輻射體不具有此缺點(diǎn)，因?yàn)閷?duì)于入射光的每個(gè)角度，散射是相同的。然而，該項(xiàng)目限于太陽(yáng)能電池之間的區(qū)域，而不處理各個(gè)太陽(yáng)能電池上的對(duì)應(yīng)電池連接器和接觸指。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池模塊，其包括具有光伏活動(dòng)和光伏非活動(dòng)區(qū)域的基板，其中在所述基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上或者在所述太陽(yáng)能電池模塊的電池層(level)之上布置至少一個(gè)具有或沒(méi)有電磁偏移的散射元件。具有電磁偏移的散射元件是指除了具有散射入射光線的特性之外還能夠吸收入射光線并以改變的波長(zhǎng)重新發(fā)射它們(即，實(shí)現(xiàn)入射光線的電磁偏移)的散射元件。在以下描述中，術(shù)語(yǔ)“光線”、“太陽(yáng)光線”、“光子”和“電磁波”被用作同義詞。可以設(shè)想，除了所述至少一個(gè)散射元件之外，在所述至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上還布置附加的散射元件。在此情況下，例如，除了至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件之外，還可以在基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上布置沒(méi)有電磁偏移的散射兀件，所述至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件一般被布置在沒(méi)有電磁偏移的散射元件之上。所述至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件通常被構(gòu)成為熒光顏料。所述至少一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件可以被構(gòu)成為朗伯散射體。因此，在太陽(yáng)能電池模塊中，至少一個(gè)朗伯散射體可以作為沒(méi)有電磁偏移的散射元件而被放置在基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上，在該散射體之上繼而布置熒光顏料作為具有電磁偏移的散射元件。包含光伏非活動(dòng)和活動(dòng)區(qū)域以及所述區(qū)域的各種組件的太陽(yáng)能電池模塊的基板通常嵌入在透明材料中。所述散射元件被放置在將太陽(yáng)能電池模塊與環(huán)境分離的透明材料的表面、與基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之間。在具有電磁偏移的散射兀件和沒(méi)有電磁偏移的散射元件均存在的情況中，具有電磁偏移的散射元件例如位于透明材料的表面與至少一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件之間。在此情況中，至少一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件位于具有電磁偏移的散射元件與基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之間。 在太陽(yáng)能電池模塊的可能配置中，被施加了熒光顏料的至少一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件(例如，朗伯散射體)作為至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件而被放置在基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域上。在太陽(yáng)能電池模塊中，至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域可以包含至少一個(gè)至少光學(xué)和/ 或電學(xué)非活動(dòng)的區(qū)域。因此，在本發(fā)明的框架內(nèi)，光伏活動(dòng)區(qū)域是如下的區(qū)域在這些區(qū)域中，發(fā)生從光學(xué)區(qū)域中的電磁輻射的能量的直接轉(zhuǎn)換，并因此發(fā)生光到電能量的轉(zhuǎn)換。光伏非活動(dòng)區(qū)域通常包括阻止或防止能量的光伏轉(zhuǎn)換的組件。太陽(yáng)能電池模塊的光伏非活動(dòng)區(qū)域通常包括太陽(yáng)能電池模塊的所有組件，包括不被設(shè)計(jì)為太陽(yáng)能電池或光伏電池的電子組件。此外，光伏非活動(dòng)區(qū)域還包括光學(xué)和/或電學(xué)非活動(dòng)的組件，這是由于例如太陽(yáng)能電池模塊被如此設(shè)計(jì)。因此，光伏非活動(dòng)區(qū)域也可以包括例如位于太陽(yáng)能電池模塊的周邊且至少是部分光學(xué)非活動(dòng)、并因此由于遮蔽效應(yīng)而導(dǎo)致光伏非活動(dòng)的太陽(yáng)能電池。因此，每個(gè)所述組件限定了光伏非活動(dòng)區(qū)域。光伏非活動(dòng)區(qū)域的組件或限定光伏非活動(dòng)區(qū)域的組件可以例如是布置在對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能電池上的接觸指元件、(或者其可以是)電池連接器元件、太陽(yáng)能電池之間的間隔(space)、位于太陽(yáng)能電池模塊的周邊的邊界區(qū)域、或至少是光學(xué)非活動(dòng)并因此是光伏非活動(dòng)且僅將電力傳導(dǎo)走的太陽(yáng)能電池。光伏非活動(dòng)太陽(yáng)能電池可以變?yōu)槔绫惶?yáng)能電池模塊的邊框遮蔽。此外，未連接的太陽(yáng)能電池也可以被稱作光伏非活動(dòng)區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在可以設(shè)想，例如，在太陽(yáng)能電池模塊的所述光伏非活動(dòng)區(qū)域的單獨(dú)區(qū)域或全部區(qū)域上提供或布置僅一個(gè)具有電磁偏移的散射元件或僅一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件、或者至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件與至少一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件的組合。通常，作為具有電磁偏移的散射元件的熒光顏料被設(shè)計(jì)來(lái)偏移入射電磁輻射的光譜。這可以意味著熒光顏料被設(shè)計(jì)為吸收光子并發(fā)射例如具有更高的波長(zhǎng)的光子，因此實(shí)現(xiàn)了將電磁輻射的光譜向具有更高的波長(zhǎng)的波偏移。根據(jù)太陽(yáng)能電池可以獲得最高電能量產(chǎn)出的波長(zhǎng)，可以通過(guò)以熒光顏料的形式實(shí)現(xiàn)的具有電磁偏移的散射元件來(lái)提高或降低輻射的波長(zhǎng)。此外，通常規(guī)定，太陽(yáng)能電池模塊的基板的限定光伏非活動(dòng)區(qū)域的至少一個(gè)組件以及布置在該組件之上的至少一個(gè)散射元件合適地嵌入在至少一個(gè)光學(xué)透明材料中。然而，關(guān)于此，例如，也可以在透明材料的上側(cè)和下側(cè)上替代地或補(bǔ)充地布置至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件。而且，也可以規(guī)定，太陽(yáng)能電池模塊包括由塑料組成的第一透明材料，其中嵌入了基板的至少一個(gè)組件；以及由玻璃組成的第二透明材料，其布置或安裝在第一透明材料上。所述至少一個(gè)散射元件可以被放置于至少一個(gè)透明材料的區(qū)域中，例如，在第一和/或第二透明材料之上、之內(nèi)或之下，例如，在兩個(gè)透明材料之間的邊界上。第一透明材料可以例如由EVA箔(S卩，乙烯-醋酸乙烯酯箔)制成。第二透明材料也可稱為模塊玻璃。這意味著，本發(fā)明也可用于例如焊接到塑料中的柔性太陽(yáng)能電池模塊。當(dāng)使用如根據(jù)本發(fā)明所描述的太陽(yáng)能電池模塊的實(shí)施例將來(lái)自電磁波的能量轉(zhuǎn)換為電能量時(shí)，可以使用沒(méi)有電磁偏移的散射元件(諸如朗伯散射體)反射入射在太陽(yáng)能模塊的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域上的電磁波，并且通過(guò)至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件(典型的為突光顏料)偏移它們的光譜，該至少一個(gè)具有電磁偏移的散射兀件布置在沒(méi)有電磁偏移的散射元件之上，并典型地被施加到?jīng)]有電磁偏移的散射元件上。如此，可以在太陽(yáng)能電池模塊的光學(xué)透明材料的表面的內(nèi)側(cè)朝向具有較高量子效率的區(qū)域反射所反射的且光譜偏移了的電磁波。此外，本發(fā)明包括制造太陽(yáng)能電池模塊的方法。 在制造太陽(yáng)能電池模塊的方法中，為太陽(yáng)能電池模塊提供具有光伏活動(dòng)區(qū)域和光伏非活動(dòng)區(qū)域的基板。就此而言，將至少一個(gè)具有或沒(méi)有電磁偏移的散射元件放置在基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上，其中具有電磁偏移的散射元件可以是熒光顏料。此外，可以規(guī)定，在基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上布置至少一個(gè)附加的散射元件。就此而言，可以設(shè)想在沒(méi)有電磁偏移的散射元件之上布置熒光顏料形式的具有電磁偏移的附加散射元件。例如，在至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域上布置至少一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件。然后，例如，在所述至少一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射兀件上施加至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件。可以在制造期間將基板的組件嵌入在至少一個(gè)光學(xué)透明材料內(nèi)或界面處。除了通過(guò)沒(méi)有電磁偏移的散射元件實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于入射角度的散射之外，在沒(méi)有電磁偏移的散射元件上施加作為具有電磁偏移的散射元件的熒光顏料可以將入射輻射的光譜偏移到對(duì)太陽(yáng)能電池更有利的光譜處。當(dāng)使用紅外或藍(lán)熒光顏料時(shí)，可以附加地修改太陽(yáng)能電池模塊的外觀或設(shè)計(jì)，使得太陽(yáng)能電池模塊的表面看上去比先前在太陽(yáng)能電池上或之間使用的作為光伏非活動(dòng)組件的銀色接觸帶或接觸帶元件以及與其相鄰布置的接觸指的情況更均勻。在本發(fā)明的可能實(shí)施例中，還規(guī)定向模塊的所有區(qū)域或太陽(yáng)能電池模塊的基板的至少光學(xué)非活動(dòng)的區(qū)域施加至少一個(gè)熒光顏料作為所述至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件，等等。此外，可以設(shè)想在基板與至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件之間布置和施加沒(méi)有電磁偏移的散射元件。還可以設(shè)想在太陽(yáng)能電池模塊的基板的各個(gè)光伏非活動(dòng)組件上僅提供一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件。太陽(yáng)能電池模塊的基板的光伏非活動(dòng)組件包括布置在單獨(dú)太陽(yáng)能電池上的接觸指元件和接觸帶、以及太陽(yáng)能電池之間的間隔。在各個(gè)情況中，在所有光伏非活動(dòng)組件上提供至少一個(gè)具有或沒(méi)有電磁偏移的散射元件或一個(gè)具有電磁偏移的散射元件與一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件的組合可以是有利的。所述至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件(例如，熒光顏料)將入射光偏移到對(duì)太陽(yáng)能電池模塊的太陽(yáng)能電池更有利的光譜中。此外，類似于沒(méi)有電磁偏移的散射元件(當(dāng)光落在其上所發(fā)生的)，在所有方向上隨機(jī)地輻射光。也可以將沒(méi)有電磁偏移的熒光顏料施加或布置在太陽(yáng)能電池之間，然而，在一個(gè)可能的變形中，不是在太陽(yáng)能電池層中或上，而在模塊玻璃的下側(cè)上。這意味著不僅向上散射的光線通過(guò)全反射而引導(dǎo)到太陽(yáng)能電池上，而且向下輻射的光也可以被太陽(yáng)能電池使用。在潛在的實(shí)施例中，本發(fā)明可以用于激活不僅在太陽(yáng)能電池模塊中的太陽(yáng)能電池之間而且在太陽(yáng)能電池上(典型地，對(duì)于薄膜模塊)的至少光學(xué)非活動(dòng)的區(qū)域。此外，除了散射，還可以提供入射光的光譜偏移，其將光子發(fā)射到太陽(yáng)能電池?fù)碛休^高量子效率的地方。假設(shè)單晶硅太陽(yáng)能電池具有240. 48cm2的總面積，并且位于其上的接觸帶占據(jù)9. 6cm2,則從量子效率度量計(jì)算的短路電流密度JSC=L 7mA/cm2對(duì)于傳統(tǒng)的含銀接觸帶而導(dǎo)致14. 64%的效率。本發(fā)明可以通過(guò)使用散射和光譜偏移熒光顏料并因此通過(guò)在基板的光伏非活動(dòng)的并因此是至少光學(xué)和/或電學(xué)非活動(dòng)的區(qū)域上使用具有電磁偏移的散射元件，來(lái)提高具 有晶體太陽(yáng)能電池和非晶太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池模塊的效率。本發(fā)明還使得可以光伏地激活薄膜模塊中的至少光學(xué)和/或電學(xué)非活動(dòng)的區(qū)域或表面。根據(jù)說(shuō)明和附圖，本發(fā)明的附加優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例是顯而易見(jiàn)的。應(yīng)該理解，不僅可以各個(gè)給出的組合使用上述特征以及下面將說(shuō)明的特征，而且可以其它組合或各自單獨(dú)使用上述特征以及下面將說(shuō)明的特征，而不偏離本發(fā)明的范圍。


圖I是太陽(yáng)能電池模塊中的太陽(yáng)能電池的第一現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例的圖解頂視圖。圖2是太陽(yáng)能電池模塊的第二現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例的圖解頂視圖。圖3是太陽(yáng)能電池模塊的組件的示例的圖解側(cè)視圖。圖4是太陽(yáng)能電池模塊的組件的附加示例的圖解側(cè)視圖。圖5是示出各種太陽(yáng)能電池模塊的量子效率的曲線圖。
具體實(shí)施例方式在使用實(shí)施例的附圖中圖解地示出了本發(fā)明，并且下面參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。一致且全面地描述附圖；相同的附圖標(biāo)記指代相同的組件。圖I是現(xiàn)有技術(shù)的晶體硅太陽(yáng)能電池模塊2的部分的圖解頂視圖，其中，在基板上布置了多個(gè)太陽(yáng)能電池4，并且，這里示出了一個(gè)太陽(yáng)能電池4。此外，基板包括所謂的電池連接元件6 (這里顯示為點(diǎn)化線)、以及布置在各個(gè)太陽(yáng)能電池4上的接觸指元件8?；灏ōh(huán)繞每個(gè)太陽(yáng)能電池4的空白模塊表面10，該表面用作對(duì)相鄰太陽(yáng)能電池的邊界或者用作太陽(yáng)能電池模塊2的邊框，等等。后面的組件(S卩，電池連接元件6、接觸指元件8和空白模塊表面10 (這里顯示為斜線陰影))是光伏非活動(dòng)的，這與太陽(yáng)能電池4不同，太陽(yáng)能電池4是光伏活動(dòng)的。因此，與太陽(yáng)能電池模塊2關(guān)聯(lián)的電池連接元件6、接觸指元件8和空白模塊表面10也至少是光學(xué)非活動(dòng)的，等等。太陽(yáng)能電池模塊2中的太陽(yáng)能電池4的電池連接元件6由金屬組成。落在這些電池連接元件6 (其被設(shè)計(jì)為接觸點(diǎn))上的太陽(yáng)光線被反射，并離開(kāi)太陽(yáng)能電池模塊2而不能夠照射在太陽(yáng)能電池4上。因此，對(duì)于產(chǎn)生光伏電力的目的，這些光子損失。同樣地，照射在接觸指元件8上的光子也損失。在太陽(yáng)能電池4之間以及在太陽(yáng)能電池模塊2的邊框的區(qū)域中還存在附加的光伏上未使用的區(qū)域，這是因?yàn)椋丈湓谶@些區(qū)域上的光子由于不能照射在太陽(yáng)能電池4上，從而對(duì)于產(chǎn)生電力的目的也損失。圖2是太陽(yáng)能電池模塊20的圖解頂視圖，該太陽(yáng)能電池模塊20被設(shè)計(jì)為薄膜模塊，其具有包括連接的太陽(yáng)能電池22的光伏活動(dòng)區(qū)域。這里，該太陽(yáng)能電池模塊20的光伏非活動(dòng)區(qū)域包括電池連接元件24，其用于串聯(lián)太陽(yáng)能電池22 ;以及外側(cè)太陽(yáng)能電池26(這里以斜線陰影顯示)，其在這里僅被提供用于將電力傳導(dǎo)走，但其至少是光學(xué)非活動(dòng)的，從而也是光伏非活動(dòng)的。在薄膜模塊中，也存在由于遮蔽導(dǎo)致的損失，其中，由于串聯(lián)而導(dǎo)致的面積損失總計(jì)在總面積的約5-10%之間。理論上，這些損失可以減小到2%。另一方面，在薄膜模塊中，外側(cè)太陽(yáng)能電池26的一至兩個(gè)未被連接，因此不是電學(xué)或光伏活動(dòng)的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)外側(cè)太陽(yáng)能電池26將收集的電力傳導(dǎo)走。圖3是具有電池連接元件40、42、44、300的設(shè)計(jì)的多個(gè)示例的布置的示意圖，電池 連接元件40、42、44、300被設(shè)計(jì)為太陽(yáng)能電池模塊46的組件，并且與太陽(yáng)能電池48 —起形成太陽(yáng)能電池模塊46的基板的部分。電池連接元件40、42、44、300和太陽(yáng)能電池48被嵌入在乙烯-醋酸乙烯酯箔中，乙烯-醋酸乙烯酯箔構(gòu)成第一透明材料50。構(gòu)成第二透明材料52的模塊玻璃被放置于此箔上?，F(xiàn)有技術(shù)已知的第一電池連接元件40 (黑色)具有傳統(tǒng)的反射(例如金屬)表面。沒(méi)有電磁偏移的散射兀件(諸如朗伯散射體)被放置于第二電池連接元件42 (白色)的表面上。沒(méi)有電磁偏移的散射元件a (例如，以朗伯散射體的形式)也被放置于附加的電池連接元件44 (白色)的表面上。此外，具有電磁偏移的散射元件(例如，熒光顏料54)被施加到?jīng)]有電磁偏移的散射元件。僅將具有電磁偏移的散射元件(例如，熒光顏料302)施加在附加的電池連接元件300 (斜線陰影)上，即，除了具有電池偏移的散射元件之外，沒(méi)有提供附加的散射元件。圖3示出落在第一電池連接元件40 (其被設(shè)計(jì)為傳統(tǒng)的前接觸點(diǎn))上的光線56作為垂直反射光線58離開(kāi)太陽(yáng)能電池模塊46。落在被提供了沒(méi)有電磁偏移的散射元件的第二電池連接元件42上的光線60將被散射到位于上方的半空間中。在朗伯散射體的情況下，這在所有方向上均等地發(fā)生。以大于或等于全反射角的角度撞擊模塊玻璃的表面64的光線62落在太陽(yáng)能電池48上。全反射的損失錐(loss cone) 48內(nèi)的光線66將被透射。落在電池連接元件300上的光線304將被反射為光線308，光線308在光譜上已被改變或偏移。作為具有電磁偏移的散射元件的熒光顏料54、302例如以更高的波長(zhǎng)發(fā)射所吸收的光子，該更高的波長(zhǎng)更好地適合于太陽(yáng)能電池模塊46的光譜行為。這可意味著波長(zhǎng)被偏移到太陽(yáng)能電池模塊46將獲得更好的效率的區(qū)域中。未被作為具有電磁偏移的散射元件的熒光顏料吸收的光線將依據(jù)熒光顏料本身或位于其下方的散射元件的散射特性而被散射(光線72、306)。如果沒(méi)有材料被特別指定為熒光顏料之下的散射元件，如在電池連接元件300的情況中，則未被吸收的光子將被此材料依據(jù)其反射特性而被散射。因此，附加地施加的熒光顏料54、302將入射光或入射光線70、304作為反射光線74,308偏移到太陽(yáng)能電池48可以獲得更高的能量效率的光譜區(qū)域中。施加到第三電池連接元件44的散射元件將未被吸收的光線72散射到位于其上方的半空間中。垂直落在電池連接元件300上且沒(méi)有被熒光顏料302吸收的光線304作為垂直反射光線306而離開(kāi)太陽(yáng)能電池模塊46。作為具有電磁偏移的散射元件的熒光顏料54、302以例如更高的波長(zhǎng)發(fā)射所吸收的光子，在該更高的波長(zhǎng)處，太陽(yáng)能電池48呈現(xiàn)更高的效率。在電池連接元件44的情況下，未被熒光顏料54、302吸收的光線被安裝在其下方的散射元件散射，或者，在電池連接元件300的情況下，未被熒光顏料54、302吸收的光線被組成電池連接元件300的材料依據(jù)其反射特性散射。圖4是太陽(yáng)能電池模塊80的另一示例的圖解側(cè)視圖。其包括具有太陽(yáng)能電池82的基板，太陽(yáng)能電池82被間隔84彼此分離，間隔84是光伏非活動(dòng)區(qū)域。沒(méi)有電磁偏移的散射元件86被放置并因此被布置在間隔84上。太陽(yáng)能電池模塊80包括第一透明材料88，其是由乙烯-醋酸乙烯酯制成的箔，其中嵌入了太陽(yáng)能電池82。作為模塊玻璃的另一透明材料90位于箔上。在頭兩個(gè)間隔84和沒(méi)有電磁偏移的散射元件86之上，將熒光顏料92 嵌入在模塊玻璃之下、箔內(nèi)、且向箔轉(zhuǎn)變(區(qū)域)處。在第三個(gè)間隔84和沒(méi)有電磁偏移的散射元件之上，將熒光顏料92施加到模塊玻璃形式的第二透明材料90的表面106上。本發(fā)明的范圍內(nèi)提供的散射的原理不僅可以應(yīng)用于電池連接元件，而且可以應(yīng)用于各種接觸指元件以及太陽(yáng)能電池模塊80中的太陽(yáng)能電池82之間的區(qū)域。在該位置中，在太陽(yáng)能電池82層沒(méi)有波長(zhǎng)的光譜偏移，而是其通過(guò)布置在模塊玻璃下側(cè)或上側(cè)上的具有電磁偏移的散射元件92而發(fā)生。從進(jìn)入太陽(yáng)能電池模塊80的光線94中，太陽(yáng)能電池82不僅使用通過(guò)全反射而被引導(dǎo)到太陽(yáng)能電池82上的向上散射的光線96，而且還使用穿過(guò)熒光顏料92并因此穿過(guò)具有電磁偏移的散射元件的光線98或光子。落在損失錐102內(nèi)的光線100仍未被使用。在表面106上全反射且未被具有電磁偏移的散射兀件(即，突光顏料92)吸收的光線104可以通過(guò)被放置于電池層上的散射元件86散射，使得它們照射到太陽(yáng)能電池82上。由于光譜偏移，熒光顏料92的附加應(yīng)用使得量子效率高于僅使用各種散射元件86的情況。落在模塊玻璃下的作為具有電磁偏移的散射兀件的突光顏料92上的光線94將在上半空間中以均勻分布的方式散射，以大于或等于全反射角度的角度照射在模塊玻璃的表面106上的光線96將到達(dá)太陽(yáng)能電池82。全反射損失錐102內(nèi)的光線100將被透射。向下散射的光線98如果以合適的角度散射，也將接觸太陽(yáng)能電池82。未被熒光顏料92吸收的光線94將被施加在電池層或基板上的材料(在此情況中，為作為沒(méi)有電磁偏移的散射元件的朗伯散射體86)依據(jù)材料的反射特性而被散射。作為具有電磁偏移的散射兀件的突光顏料92被布置在第三間隔84之上的模塊玻璃上或中，并且作為沒(méi)有電磁偏移的散射元件的朗伯散射體86被布置在電池層上。進(jìn)入太陽(yáng)能電池模塊80的光線400如果以正確的角度被具有電磁偏移的散射元件(即，熒光顏料92)散射，則將作為散射光線402落在太陽(yáng)能電池82上。未被熒光顏料92吸收的光線404通過(guò)被施加在電池層上的散射元件86依據(jù)所述元件86的反射特性而被散射。圖5中所示的圖繪出了在電磁輻射的波長(zhǎng)入(以nm為單位示出)上的量子效率QE(以百分比為單位)。第一曲線110示出了太陽(yáng)能電池模塊的硅太陽(yáng)能電池上的傳統(tǒng)前接觸點(diǎn)(其因此是光伏非活動(dòng)區(qū)域)的量子效率。第二曲線112示出了在已經(jīng)向前接觸點(diǎn)施加了沒(méi)有電磁偏移的白色散射元件的情況下的量子效率。第三曲線114包括比第二曲線122更高的量子效率值，并在前接觸點(diǎn)上的沒(méi)有電磁偏移的白色散射元件上附加地施加作為在紫外范圍中具有電磁偏移的散射元件的熒光顏料的情況下獲得。作為比較，第四曲線116示出了太陽(yáng)能電池的光伏活動(dòng)表面的量子效率。對(duì)于所有度量，被輻射的表面都嵌入在玻璃中。假設(shè)單晶硅太陽(yáng)能電池具有240. 48cm2的總面積，并且位于其上的接觸帶占據(jù)9. 6cm2，則從量子效率計(jì)算出的短路(電流密度)JSC=L 7mA/cm2對(duì)于包含銀的傳統(tǒng)接觸帶而導(dǎo)致效率比率(rate)為14. 64%。圖5中的圖示出了 對(duì)于沒(méi)有電磁偏移的散射元件，短路電路密度增加到JSC=13. 3mA/cm2的量子效率(第二曲線112)，以及，對(duì)于附加地施加的作為具有電磁偏移的 散射元件的熒光顏料，短路電路密度增加到JSC=14. 3mA/cm2的量子效率(第三曲線114)。這分別導(dǎo)致14. 84%和14. 86%的計(jì)算效率增加。太陽(yáng)能電池模塊中以前是光伏上并因此光學(xué)上未使用的表面或區(qū)域的比重越大，效率增加越多。因?yàn)樽鳛闊晒忸伭喜⒁虼俗鳛榫哂须姶牌频牡纳⑸湓陌l(fā)光材料的使用僅改善了太陽(yáng)能電池模塊的至少光學(xué)特性，而不影響電學(xué)特性，所以增加的光子數(shù)直接導(dǎo)致更高的效率比率。該效應(yīng)也發(fā)生在被設(shè)計(jì)為薄膜模塊的太陽(yáng)能電池模塊中。圖5中的圖使用量子效率度量以顯示出如果向單晶硅太陽(yáng)能電池的接觸帶上的沒(méi)有電磁偏移的散射元件附加地施加作為具有電磁偏移的散射元件的合適熒光顏料，則產(chǎn)生電力的光子數(shù)在光譜的藍(lán)波長(zhǎng)范圍中增加。沒(méi)有電磁偏移的白色散射元件也可以通過(guò)其自身將足夠的光子引導(dǎo)到太陽(yáng)能電池區(qū)域上，以便產(chǎn)生大量的附加電力。在覆蓋了沒(méi)有電磁偏移的散射元件以及熒光涂漆形式的熒光顏料(其因此是具有電磁偏移的散射元件)的單晶硅太陽(yáng)能電池的接觸帶的情況下，入射光被進(jìn)一步偏移到光譜的藍(lán)光范圍中。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池模塊，包括具有光伏活動(dòng)區(qū)域和光伏非活動(dòng)區(qū)域的基板，并且其中在所述基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上布置至少一個(gè)具有或沒(méi)有電磁偏移的散射元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中除了所述至少一個(gè)散射元件之外，在所述至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上還布置附加的散射元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件被實(shí)現(xiàn)為熒光顏料(54、92)的形式，并且所述至少一個(gè)沒(méi)有電磁偏移的散射元件被實(shí)現(xiàn)為朗伯散射體(86)的形式。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域能夠包括至少一個(gè)至少光學(xué)和/或電學(xué)非活動(dòng)的區(qū)域。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域被實(shí)現(xiàn)為電池連接元件(44)、接觸指元件、與至少一個(gè)太陽(yáng)能電池(48、82)相鄰布置 的間隔(84)、和/或遮蔽的太陽(yáng)能電池(26)，所述遮蔽的太陽(yáng)能電池(26)僅將電力傳導(dǎo)走。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述至少一個(gè)具有電磁偏移的散射元件被設(shè)計(jì)為偏移入射的電磁輻射(72、94)的光譜，通常用以吸收光子并以不同的波長(zhǎng)發(fā)射所述光子。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池模塊，其中所述基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域和布置在所述光伏非活動(dòng)區(qū)域之上的至少一個(gè)散射元件都嵌入在光學(xué)透明材料(50、52、88、90)的區(qū)域中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能電池模塊，包括由塑料組成的第一透明材料(50、88)，所述至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域嵌入在所述第一透明材料(50、88)中；以及布置在所述第一透明材料上的由玻璃組成的第二透明材料，其中所述至少一個(gè)散射元件被布置在所述透明材料(52、90)中的至少一個(gè)的區(qū)域中。
9.一種制造太陽(yáng)能電池模塊(46、80)的方法，其中，為所述太陽(yáng)能電池模塊(46、80)提供具有光伏活動(dòng)區(qū)域和光伏非活動(dòng)區(qū)域的基板，并且其中在所述基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上布置至少一個(gè)具有或沒(méi)有電磁偏移的散射元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中除了所述至少一個(gè)散射元件之外，在所述至少一 個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域上還布置附加的散射元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能電池模塊(46)，包括具有光伏活動(dòng)區(qū)域和光伏非活動(dòng)區(qū)域的基板，在所述基板的至少一個(gè)光伏非活動(dòng)區(qū)域之上布置至少一個(gè)散射元件(42、44、300、302)。
文檔編號(hào)H01L31/055GK102782861SQ201080064907
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者J.H.沃納, L.普羅尼克 申請(qǐng)人:斯泰恩拜斯應(yīng)用光電和薄膜技術(shù)轉(zhuǎn)換中心