[发明专利]基板具有纹理表面的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏器件领域，特别涉及到使用玻璃作为盖板和基板的薄膜光伏器件。

背景技术

最近几年，光伏电池和大面积光伏模块的发展引起了世人的广泛关注。尤其是氢化非晶硅和纳米晶硅，它们随着光伏器件在商业和住宅设施中的广泛应用，显示出巨大的潜力。在260℃以下这样较低的温度下生产薄膜硅光伏器件一个显著特点是，大面积沉积的与硅相关的半导体膜层和电接触膜层具有优良性能。同时，使用良好成熟的镀膜设备和程序，可以工业化地制成低成本的模板。施加在同一玻璃基板上的不同薄膜的激光划线成型工艺(laserpatterning)允许多个太阳能电池元件在薄膜沉积过程中直接形成集成式的大面积光伏模块。

对于光伏器件，特别是薄膜光伏器件来讲，使其性能优良的关键是优化半导体光电转换层对光能的吸收，并同时减少器件中的光损耗。在很薄的吸收层里能够最大限度的吸收光能，是高转换效率的必备条件。氢化薄膜硅所构成的太阳能电池，其吸收层的厚度一般只有几百个微米，最多不超过大约2000微米。而且氢化硅薄膜的红光和红外光的吸收系数都比较低，所以有很大部分的阳光不能被有效的利用起来。各种各样的办法被尝试过，来改善对光的吸收。其中包括使用粗糙的透明前电极，另外，使用反光率很高的背电极，使得未被吸收的光再一次被投回到电池中。对于非晶硅电池来讲吸收层i层也不能做得很厚，原因是该材料具有光质衰减的缺陷。所以光学工程的办法在制造薄膜硅电池过程中起很重要的作用。

当今市场上绝大多数的太阳能组件或模板都是使用平滑的玻璃基板或玻璃盖板而制成的，入射的太阳光在进入太阳能电池时在玻璃表面不受到散射。为了改善薄膜光电池对弱吸收光的反应，就必须增加其在半导体薄膜中的光程长度，达到此目的的做法之一就是使玻璃表面具有光散射的能力。

发明内容

基于上述考虑，申请人拟订了本发明的首要目的：提供一种具有纹理外表面的太阳能电池玻璃基板，从而增加其光电流和光电转换效率。

本发明的进一个目的是，提供一个使玻璃基板具有散射太阳光特性的技术手段。

为达到上述目的，本发明对玻璃基板的外表面进行处理，使其具有纹理化和对可见光的散射能力。在p-i-n型氢化硅光伏器件的玻璃基板的外表面，使用机械或化学的方法使得玻璃基板的外表面具有微米尺寸的纹理状态。这是一个很有效的增强半导体转换层的光吸收的办法。因为太阳光被粗糙的玻璃表面折射(散射)开来，使其以较大的角度进入到薄膜太阳能电池中，这样可以增长光与转换层的相互作用的路径，同时也增加了未被吸收光在背电极反射回来后被吸收的机率。这种散射太阳光的手段，可以有效的增加光伏器件的光电流，从而提高其光电转换效率。

我们的实验表明，这种使玻璃表面变粗糙的做法，确实可以增加薄膜太阳能电池对光的吸收，特别是当这种办法和其他传统的增强光吸收的办法结合在一起使用时，这种效果更为明显。本发明的最大优势在于，将对光的折射施加于光进入太阳能电池的第一个界面上，这个界面也是对光造成折射的最佳界面。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

附图显示了一个具有粗糙表面的玻璃基板的薄膜太阳能电池的结构。

具体实施方式

如附图所示，我们所最关心的使用玻璃基板的p-i-n型薄膜光伏器件，包含如下部分：一个玻璃基板1；一个透明前电极(氧化锡)2；p层6；i层8；n层9；具有反射性的背电极，是由氧化锌22和金属薄膜45构成。本发明的意图是使玻璃基板1具有粗糙的表面11。

有数种方法可以对基板玻璃的表层进行处理，使其变得粗糙，粗糙的尺寸应该在微米范围内，且与光的波长相接近。从而使其具有对可见光，特别是红光和红外光折射的能力。使玻璃基板具有可控制的预先设计好的纹理的最佳途径，是在生产玻璃的浮法线上，当玻璃还处在半融化状态时，在其表面施加具有纹理的模具板，使得冷却后的玻璃具有模板所带来的表面纹理结构。

其它使玻璃表面变粗糙的方法还包括，用机械的办法将细砂束喷击在玻璃表面上(喷沙处理)，使其外表面产生很多均匀的坑状结构；用砂纸摩擦的办法，使玻璃变得粗糙；用化学处理的办法使玻璃变粗糙，包括将玻璃侵蚀于某类酸性液体。当然还有一种办法就是在玻璃的表面镀上另外一层具有散光能力的薄膜。