[其他]太阳能电池密封组件的结构

说明书

本发明涉及一个太阳能电池，具体地说，涉及一个Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体太阳能电池的封装结构。

近年来，借助太阳光发电作为替代现有能源的一个措施一直吸引着人们的注意，将太阳的辐射能量转换为人们所希望的电能的不同类型太阳能电池已经发展起来并已投入了实际应用。按照晶格结构的观点，将太阳能直接转换为电能的太阳能电池可归纳为三种类型：即，单晶型，多晶型和非晶体型。另一方面，太阳能电池的材料可归纳为以下三种类型：即，Ⅳ族元素，和Ⅲ-Ⅴ族化合物以及Ⅱ-Ⅵ族化合物。在这些太阳能电池之中，由Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体制成，通常是由一个N型CdS膜和P型CdTe膜的异质结所构成的太阳能电池，被认为是最有前途的，因为它即具有生产成本低并适于大量生产，又具有生产大面积元件的可能性。采用在玻璃基片上进行网板印刷然后进行烧结而产生的这种类型的太阳能电池的转换效率约为8%。

以下参照图1具体说明上述类型太阳能电池元件的结构和生产过程。标号101表示一个玻璃基片，该基片通常为非碱性硼硅玻璃。标号102表示一个构成N型层的CdS烧结膜。形成该层的过程所包括的步骤为：在含有1wt%KCl和6wt%CdCl，作为助熔剂的CdS细粉末中加入适量的丙烯乙二醇，并将其搅拌以制备成糊剂，用网板印刷法将该糊剂涂在玻璃基片101上，干燥该糊剂并在含有微量氧的氮气环境中约700℃条件下对其进行焙烧。标号103表示一个构成P型层的CdTe烧结膜。形成该膜的过程所包括的步骤为：在CdTe细粉末中加入CdCl₂作为助熔剂在其混合物中再加入适量的丙烯乙二醇并对其进行搅拌以准备成糊剂，经有选择地网板印刷将该糊剂涂在CdS烧结膜102上，干燥该糊剂并在氮气环境中约630℃的条件下对其进行焙烧。标号104表示在CdS焙烧膜上形成的一个电极。更具体地讲，这一电极是由Ag-In层构成的一个负电极，该层是用网板印刷法涂上含有In的Ag涂料然后在约为490℃条件下焙烧而形成的。标号105表示在CdTe烧结膜103上形成的一层碳膜。形成该碳膜的过程所包括的步骤为：将含有100ppmCu离子的石墨碳粉和有机烧结剂一起搅拌以制成糊剂，用网板印刷法涂敷该糊剂随后进行干燥，并且将干燥后的糊剂在氮气环境中约300℃的条件下进行焙烧。由于印刷和焙烧的结果，碳膜中的Cu离子在作为受体的CdTe烧结膜103内扩散。标号106表示一个由Ag层构成的正电极。该电极简化了电流的引出过程，并且其形成过程所包括的步骤为：准备导电的Ag糊剂，该糊剂通过在人造树脂例如环氧树脂中掺入Ag粉而制成，在约150℃的条件下印刷并硬化该糊剂以形成一个碳膜和电阻层。标号107表示在CdS烧结膜102上的电极（Ag-In层）的引线，而108表示在CdTe烧结膜103上的电极（Ag层）的引线。这些引线可以是普通的导电材料如铜，并且由一种导电的粘结剂固定在相应电极的适当位置上，例如在一种人造树脂如环氧树脂中掺入细Ag粉末可制作该粘结剂。标号110表示一个元件保护膜，该膜由一种人造树脂构成，例如环氧树脂，聚酯树脂或类似物，并涂在由上述过程制成的元件表面以此来保护该元件并获得更高的绝缘性能。上面已对制造一个CdS/CdTe异质结型的太阳能电池元件的基本过程作了说明。这种太阳能电池元件，如一个具有图2所示结构的密封组件是可以在市场上买到的。

在图2中，标号201表示经由上文说明的印刷和焙烧工艺在玻璃基片上形成的一个太阳能电池元件。虽然图2所示为该元件的一种简化的形式，其结构与图1所示的相同。标号203和204表示从元件的正、负电极引出的引线，而标号205表示一个由金属板如铝或不锈钢板制成的背板。该背板205作为一个结构上的支撑基底从机械上支撑玻璃基片上的太阳能电池元件。引线通过在背板205上形成的孔引出背板205。绝缘体206实现了背板205和引线之间的绝缘。玻璃基片上的太阳能电池元件与背板之间的空间内填有象橡胶一样有弹性的合成树脂层，例如一层硅酮树脂，聚氨基甲酸酯树脂，聚乙烯和聚乙酸乙烯脂的共聚树脂，或丁缩醛树脂。该填充树脂层作为一个粘合剂使玻璃基片上的太阳能电池元件和背板粘结为一个整体，同时将大气中的潮气和腐蚀性气体的渗透减到最小，因而使烧结膜的腐蚀及由此而引起的特性下降减至最小。标号208表示一个用诸如铝，不锈钢等等金属材料预制成的框架。框架208例如通过嵌塞固定以包绕背板，并且由填充树脂层与元件构成一个整体，这样使作为商品的太阳能电池密封组件具有更高的牢固性并易于维护。