一種具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件及其制造方法，太陽能光伏組件包括：太陽能電池主體；在所述的太陽能電池主體上下兩表面的EVA膠膜；在所述的EVA膠膜的是上下兩表面的鋼化玻璃板，其中，在所述的太陽能電池主體包含N型半導(dǎo)體材料，以及在所述的N型半導(dǎo)體材料上下兩表面的P型黑磷摻雜層。本發(fā)明通過將黑磷與太陽能電池的有源層結(jié)合，以提高光子能量的利用率，進(jìn)而提高太陽能的電池的光子吸收效率和太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】
一種具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能光伏組件及其制造方法，具體涉及一種具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件及其制造方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)(簡稱光伏)是一種利用光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)，其光電轉(zhuǎn)換的主要部件是晶體硅光伏電池，當(dāng)太陽光照到晶體硅光伏電池上時，晶體硅光伏電池就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。目前，光伏組件主要包括玻璃層、前層膠膜、間隔陣列布置的若干電池片、后層膠膜和光伏背板，所述玻璃層、前層膠膜、若干電池片、后層膠膜和光伏背板依次膠合，為了提高光伏組件的發(fā)電效率，需要減少組件表面太陽光的反射，從而增加組件的輻照度，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般采用下述方法:1、減反鍍膜玻璃:利用在玻璃表層鍍層減反膜，從而使太陽光減少對光伏組件的反射，增加光伏組件對光照的吸收，從而增加組件功率和發(fā)電量;2、超薄玻璃:降低組件正面玻璃的厚度，從而增加陽光通透率，降低光照折射率，增強(qiáng)輻照強(qiáng)度;上述方法需要改變光伏組件的結(jié)構(gòu)，對常規(guī)結(jié)構(gòu)的光伏組件并不適用；而改變光伏組件的結(jié)構(gòu)會增加生產(chǎn)成本，且由于太陽光是由不同的波長的光組成，不同波長具有不同的光子能量 ，只有光子能量大于單結(jié)電池材料的帶隙，才能被吸收繼而發(fā)電，如果光子能量小于單進(jìn)結(jié)電池材料的帶隙是會透過材料的，對了多結(jié)串聯(lián)的電池片因每節(jié)電池片不是無限厚度，因此不可能吸收所有的光子能量大于單結(jié)電池帶隙的太陽光，依然會有一部分太陽光透過電池到背板上，進(jìn)而影響光伏組件的發(fā)電效率的同時。
[0003]黑磷是一種新型二維原子晶體材料，具有高載流子迀移率(?l〇〇〇cm2/Vs)和開關(guān)比(>1〇5)，以及可調(diào)諧直接帶隙(0.3—2eV)等優(yōu)異性能，彌補(bǔ)了石墨烯的零帶隙、過渡金屬硫族化物(TMDs)載流子迀移率過低的性能缺陷。而且，黑磷的帶隙可在一個很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，這取決于所堆積的層數(shù)。這就意味著黑磷在可見光和紅外范圍內(nèi)均可吸收光。大范圍的可調(diào)性使得黑磷這一獨(dú)特的物質(zhì)有著廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域包括化學(xué)傳感至光學(xué)通訊等。
[0004]本發(fā)明通過將黑磷與太陽能電池的有源層結(jié)合，以提高光子能量的利用率，進(jìn)而提高太陽能的電池的光子吸收效率和太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件及其制造方法，具體而言，本發(fā)明的技術(shù)方案主要是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明提供一種具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件，包括:太陽能電池主體;在所述的太陽能電池主體上下兩表面的EVA膠膜;在所述的EVA膠膜的是上下兩表面的鋼化玻璃板， 其中，所述的太陽能電池主體包含N型半導(dǎo)體材料，以及在所述的N型半導(dǎo)體材料上下兩表面的P型黑磷摻雜層。
[0006]進(jìn)一步地，所述的N型半導(dǎo)體材料可為娃、鍺或有機(jī)半導(dǎo)體材料。
[0007]進(jìn)一步地，在所述的EVA膠膜和所述的黑磷摻雜層之間可形成反光層。
[0008]進(jìn)一步地，在所述的EVA膠膜和所述的黑磷摻雜層之間可形成散熱層進(jìn)一步地，所述的太陽能電池主體，可在所述的P型黑磷摻雜層的上表面和下表面分別形成圓形凹槽，并在所述的凹槽中填充碳納米管熒光材料。
[0009]本發(fā)明還提供一種具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件的制備方法，具體的工藝包括以下步驟:步驟1.通過離子注入注入黑磷以在所述的N型半導(dǎo)體材料的兩面形成P型黑磷區(qū)域； 步驟2.通過低溫?zé)崽幚硎顾龅暮诹紫蛩龅腘型半導(dǎo)體材料中央擴(kuò)散形成有黑磷摻雜層；步驟3.在所述的黑磷摻雜層的兩面形成EVA膠膜；步驟4.在所述的EVA膠膜的兩面形成鋼化玻璃板。
[0010]進(jìn)一步地，在所述的步驟2之后中，可通過濕法或干法蝕刻在所述的黑磷層暴露表面形成圓形凹槽，并在所述的圓形凹槽中填充碳納米管熒光材料。【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所描述的太陽能光伏組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所描述的太陽能光伏組件的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施例說明實(shí)施例1本發(fā)明所描述的太陽能光伏組件，如圖1和圖2所示，太陽能光伏組件，包括:太陽能電池主體;在所述的太陽能電池主體上下兩表面的EVA膠膜(3);在所述的EVA膠膜的是上下兩表面的鋼化玻璃板(4)，其中，在所述的太陽能電池主體包含N型半導(dǎo)體材料(1 )，以及在所述的N型半導(dǎo)體材料上下兩表面的P型黑磷摻雜層(2)。進(jìn)一步的如圖2所示，在P型黑磷摻雜層(2)的上下兩表面可形成圓形凹槽(未圖示)，并在凹槽中填充碳納米管熒光材料(5)。
【申請人】通過對比實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論，由黑磷摻雜形成pn結(jié)的光伏組件，比普通磷摻雜形成pn結(jié)的光伏組件在同等條件下，光電轉(zhuǎn)換效率可以提高3~5%，且能減小高溫下的光電轉(zhuǎn)換效率的熱衰減。同時，通過在黑磷摻雜層中添加碳納米管熒光材料，由于熒光粉可將照射到電池表面的一部分光波長轉(zhuǎn)換成易被電池吸收的光波長，且圓形凹槽可將入射光進(jìn)行漫反射， 由此可進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率約1~2%，另外，由于含有碳納米管pn結(jié)中光生載流子的傳輸效率經(jīng)測量可提升10?15%，由此，還可提高光伏電池組件的開啟速度。
[0012]實(shí)施例2本發(fā)明所描述的具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件的制備方法，具體的工藝包括以下步驟:步驟1.將紅磷在密閉真空容器中加熱至500?800°C，加熱2小時，之后降低溫度值350? 400°C，并保溫10小時，以將紅磷轉(zhuǎn)換成的黑磷。之后在離子注入機(jī)中，在惰性氣體(如氬氣) 的保護(hù)下，并在高壓和等離子體放電的條件下將黑磷形成黑磷等離子體。
[0013] 步驟2.通過離子注入注入黑磷以在所述的N型半導(dǎo)體材料的兩面形成P型黑磷區(qū)域，離子注入的劑量約為2*1015~8*1015,能量約為40?50(Kev)步驟3.通過250°C左右的低溫?zé)崽幚?，退?.5?4小時，使離子注入的黑磷向N型半導(dǎo)體材料中央擴(kuò)散形成有黑磷摻雜層；步驟4.在黑磷摻雜層的兩面形成EVA膠膜；步驟5.在EVA膠膜的兩面形成鋼化玻璃板。
[0014]實(shí)施例3本發(fā)明所描述的具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件的制備方法，具體的工藝包括以下步驟:步驟1.將紅磷在密閉真空容器中加熱至500?700°C，加熱2小時，之后降低溫度值350? 400°C，并保溫10小時，以將紅磷轉(zhuǎn)換成的黑磷。之后在離子注入機(jī)中，在惰性氣體(如氬氣) 的保護(hù)下，并在高壓和等離子體放電的條件下將黑磷形成黑磷等離子體。
[0015]步驟2.通過離子注入注入黑磷以在所述的N型半導(dǎo)體材料的兩面形成P型黑磷區(qū)域，離子注入的劑量約為2*1015~8*1015,能量約為40?50(Kev)步驟3.通過250°C左右的低溫?zé)崽幚恚嘶?.5?4小時，使離子注入的黑磷向N型半導(dǎo)體材料中央擴(kuò)散形成有黑磷摻雜層；步驟4.通過干法或濕法蝕刻，在黑磷摻雜層的上下兩表面形成圓形凹槽，干法或濕法蝕刻屬于現(xiàn)有的通用技術(shù)，本實(shí)施例不再詳細(xì)描述。[〇〇16]步驟5,將碳納米管熒光材料涂覆在形成有圓形凹槽的黑磷摻雜層表面，在200°C 的溫度下加熱半個小時，之后刮去多余的碳納米管熒光材料，只在圓形凹槽中填充碳納米管熒光材料涂，然后，繼續(xù)加熱2小時形成具有碳納米管熒光材料的黑磷摻雜層。其中，碳納米管熒光材料的制備方法已在中國專利(CN200410017696.5)中有詳細(xì)記載。[〇〇17]步驟6.在黑磷摻雜層的兩面形成EVA膠膜；步驟7.在EVA膠膜的兩面形成鋼化玻璃板。
【主權(quán)項】
1.一種具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件，其特征在于，包括:太陽能電池主體;在所 述的太陽能電池主體上下兩表面的EVA膠膜;在所述的EVA膠膜的是上下兩表面的鋼化玻璃 板，其中，所述的太陽能電池主體包含N型半導(dǎo)體材料，以及在所述的N型半導(dǎo)體材料上下兩 表面的P型黑磷摻雜層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏組件，其特征在于，N型半導(dǎo)體材料可為硅、鍺或有 機(jī)半導(dǎo)體材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏組件，其特征在于，在所述的EVA膠膜和所述的黑 磷摻雜層之間可形成反光層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏組件，其特征在于，在所述的EVA膠膜和所述的黑 磷摻雜層之間可形成散熱層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏組件，其特征在于，可在所述的P型黑磷摻雜層的 上表面和下表面分別形成圓形凹槽，并在所述的凹槽中填充碳納米管熒光材料。6.—種具有黑磷摻雜層的太陽能光伏組件的制備方法，其特征在于:步驟1.通過離子注入注入黑磷以在所述的N型半導(dǎo)體材料的兩面形成P型黑磷區(qū)域；步驟2.通過低溫?zé)崽幚硎顾龅暮诹紫蛩龅腘型半導(dǎo)體材料中央擴(kuò)散形成有黑磷摻 雜層；步驟3.在所述的黑磷摻雜層的兩面形成EVA膠膜；步驟4.在所述的EVA膠膜的兩面形成鋼化玻璃板。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能光伏組件的制備方法，其特征在于，可通過濕法或干法 蝕刻在所述的黑磷層暴露表面形成圓形凹槽，并在所述的圓形凹槽中填充碳納米管熒光材 料。
【文檔編號】H01L31/0288GK105990460SQ201610635984
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年8月4日
【發(fā)明人】戚明海
【申請人】戚明海