太阳城集团

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太阳能面板.pdf

摘要
申请专利号:

CN200980136229.5

申请日:

2009.07.09

公开号:

太阳城集团CN102160176B

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情: 未缴年费专利权终止号牌文件类型代码:1605号牌文件序号:101676529626IPC(主分类):H01L 31/0392专利号:ZL2009801362295申请日:20090709授权太阳城集团日:20150107终止日期:20150709|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 25/04申请日:20090709|||公开
IPC分类号: H01L31/0392; H01L31/048(2014.01)I; H01L31/068(2012.01)I 主分类号: H01L31/0392
申请人: 第三专利投资有限两合公司
发明人: 奥托·豪瑟; 哈特穆特·弗雷
地址: 德国肖恩菲尔德/沃特尔斯多夫
优先权: 2008.07.15 DE 102008033217.8
专利代理机构: 北京中博世达专利商标代理有限公司 11274 代理人: 申健
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN200980136229.5

授权太阳城集团号:

|||102160176B||||||

法律状态太阳城集团日:

2016.08.24|||2015.01.07|||2011.09.28|||2011.08.17

法律状态类型:

太阳城集团专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明提供了一种太阳能电池,包括衬底,所述衬底为纺织平面结构。这种纺织平面结构由光透明的玻璃纤维线和不透明但导电的碳纤维线组合而成。所述玻璃纤维线作为碳纤维线的隔离器以及填充物,因此碳纤维线之间产生了足够光透明且闭合的裂缝,光线可通过所述裂缝穿过衬底。半导体层位于上述形成的衬底两侧,所述半导体层之间形成了阻挡层,所述衬底的碳纤维线形成了一个电极。

权利要求书

1: 一种太阳能面板 (1), 其特征在于, 包括 : 衬底 (2), 所述衬底 (2) 具有两个侧面和侧面边缘, 且所述衬底 (2) 为光透明的且导电 的; 第一掺杂半导体层 (5), 设置在所述衬底 (2) 的一个侧侧面上 ; 第二掺杂半导体层 (7), 设置在所述第一掺杂半导体层 (5) 上, 并与所述第一掺杂半导 体层 (5) 形成 pn 结 ; 第三掺杂半导体层 (6), 设置在所述衬底 (2) 的另一个侧面上, 并与所述第一掺杂半导 体层 (5) 的导电类型相同 ; 第四掺杂半导体层 (8), 设置在所述第三掺杂半导体层 (6) 上, 并与所述第三掺杂半导 体层 (6) 形成 pn 结。
2: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 所述衬底 (2) 具有格结构。
3: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 所述衬底 (2) 由纺织品平面结构形 成。
4: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 所述衬底 (2) 具有由光透明材料制 成的线 (3)。
5: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 所述由光透明材料制成的线 (3) 为 玻璃纤维线。
6: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 所述衬底 (2) 具有由导电材料制成 的线 (4)。
7: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 所述导电线 (4) 的材料从包括碳纤 维和金属的组中选择, 例如, 铜。
8: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 所述衬底 (2) 为亚麻编织或斜纹编 织的编织织物。
9: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 所述编织织物 (2) 具有透明材料制 成的经线 (3) 和导电材料制成的纬线 (4) ; 或者相反。
10: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 所述衬底 (2) 为针织织物或打结 织织物, 所述针织织物或打结织织物中, 由光透明材料制成的行 (21, 22) 和由导电材料制 成的行 (21, 22) 交替。
11: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 光透明导电层 (9, 11) 被设置在每 个外部半导体层 (7, 8) 上, 所述光透明导电层 (9, 11) 优选由 ZnO 制成。
12: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 还具有由导电材料制成的格 (12, 13), 所述导电材料优选为铝, 所述格结构 (12, 13) 作为外部半导体层 (7, 8) 的外部电极。
13: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 在所述太阳能面板的至少一个侧 面具有防反射层 (14, 15), 所述防反射层优选由 Si3N4 制成。
14: 根据权利要求 1 所述的太阳能面板, 其特征在于, 在所述太阳能面板的至少一个侧面具有保护层 (16, 17), 所述保护层 (16, 17) 为钻石 结构。

说明书


太阳能面板

    太阳能面板包括衬底, 衬底上设置有多个半导体层, 衬底对设置在衬底上的多个 半导体层同时提供力学支撑。 所述多个半导体层形成了一个平面阻挡层, 当受到光照时, 该 平面阻挡层中将产生自由电子。通过太阳能面板外部的线路系统, 这些自由电子转变为直 流电。
     已知的太阳能电池中, 用于力学支撑的衬底通常是非透明的。
     从这些条件出发, 本发明的目的在于, 提供一种太阳能电池 / 面板, 能够有效提高 效率。
     为达到上述目的, 本发明提供了一种如权利要求 1 所述的太阳能电池 / 面板。
     本发明提供的太阳能电池, 机械刚性衬底由光透明且导电的材料制成, 衬底的两 侧平坦的侧面上均设有一对半导体层。每对半导体层的两个半导体层的导电类型相同, 该 两个半导体层分别与衬底直接相邻。 在每对半导体层的两个半导体层之间的边界层处形成 有阻挡层, 阻挡层能够在光激发后输出电子。
     由于衬底是光透明的, 所以打到第一个阻挡层的光子不会被吸收, 而是能够穿过 该光透明支撑部以进入第二个阻挡层, 并可能被第二阻挡层所俘获, 进而用于产生自由电 子。
     因此, 本发明提供的太阳能电池, 在衬底或支撑部的两个侧面分别具有两个有用 的阻挡层, 显著提高了效率。
     衬底可以是格结构或类似格的结构。
     衬底能够由纺织品平面结构形成, 这样衬底的重量轻而且柔韧性好, 因此即使衬 底很薄也不易受到损坏。
     当衬底为纺织品平面结构时, 这种纺织品平面结构可以包括由光透明线和不透明 导电纤维或线制成的混合体。
     其中, 光透明线优选由玻璃纤维制成。
     而导电材料制成的线可以为金属线或碳纤维线。
     由于光透明导电线或纤维之间的连接, 电子可以流出形成在支撑部或衬底附近的 阻挡层。 在这方面, 支撑部或衬底作为一个电极, 支撑部或衬底中处于占优势的不透明线之 间的光透明线提供必要的 “洞” , 通过该洞光可以穿过衬底或支撑部而到达后方层, 即, 远离 光源的阻挡层。
     在各种情况下, 所获得的衬底非常柔韧, 相对非常轻且薄。
     衬底或载体可呈现为编织织物、 针织织物或者打结织织物的形式。在衬底或载体 为亚麻或斜纹编织织物的情况下, 经线为玻璃纤维线, 而纬线为碳纤维线。 相反的设置同样 是可以想到的, 在该相反的设置中用于经线和纬线的材料相互交换, 这取决于那种设置更 容易编织。
     在衬底或载体为针织织物或打结织织物的情况下, 针行可由玻璃纤维线和碳纤维 线交替制成。
     光透明导电层优选为由 ZnO 制成, 可设置在每个外部半导体层上。
     为了连接, 使用了铝格, 铝格例如可通过移印方法设置。
     为了增加效率, 至少一个外侧面设置有抗反射层。
     当外部层为钻石结构的 C- 层时, 刮伤敏感性得到了改善。
     为了理解本发明, 下面对附图的描述解释了本发明的各个方面。 从附图中, 本领域 技术人员可以采用习惯方式, 而获得本发明未描述的细节特征, 并通过这些特征来在这方 面对附图的说明进行补充。显然, 一系列的修改是可行的。精确的尺寸能够由本领域技术 人员在特定数据的基础上根据经验得到。
     下面的附图没有按照比例绘制。 为了表示细节, 某些区域不成比例地放大显示。 此 外, 附图中进行了明显的简化, 并未包括实际实施方式中的每一个可选特征。
     图中显示了本发明的对象的实施方式。
     图 1 为本发明提供的太阳能电池的通过切口的纵向截面图。
     图 2 为一种能够作为本发明提供的太阳能器件的衬底的针织织物的透视图。
     图 1 显示了一个太阳能电池 1 的非常图式化且明显简化的部分。太阳能电池 1 包 括一衬底 2, 衬底 2 为具有亚麻或斜纹编织织物的编织织物形式。 形成衬底 2 的编织织物包 括经线 3 和纬线 4。这种编织织物可通过已知的纺织品技术而获知, 因此, 不需对其进行进 一步的描述或图片解释。如左侧所示, 经线 3 由多个的玻璃纤维单丝组成, 该多个玻璃纤维 单丝互相平行放置并随意地互相缠绕。因此, 它们是光透明的, 但不导电。 相反地, 纬线 4 由碳纤维制成, 因此是导电的。
     可以理解的是, 经线和纬线可以互相交换位置, 即, 标记为 4 的线可以为经线, 标 记为 3 的线可以为纬线, 这对进一步的考虑是不重要的。
     参考图 1 所示, p 型掺杂 Si 层 5 位于上述采用纺织品平面结构的形式的衬底 2 的 顶部侧面, 另一个 p 型掺杂 Si 层 6 设置于衬底 2 的底部侧面, n 型掺杂 Si 层 7 位于 Si 层 5 的朝向远离衬底 2 的侧面上, 另一个 n 型掺杂 Si 层 8 位于 Si 层 6 的朝向远离衬底 2 的侧 面上。
     Si 层 5 和 7 之间相接触的侧面处形成了半导体 pn 结, 就像两个层 6 和 7。阻挡层 是太阳能电池 1 实际活跃的部分。
     具有良好导电性的层 9, 例如层 9 可以由 ZnO 制成, 设置在 Si 层 7 的自由侧面上, 即, 朝向远离衬底 2 的侧面。这个氧化锌层为减小内部电阻而设置。一个相应的氧化锌层 11 位于 Si 层 8 上, 事实上, 位于与该 Si 层相反的一侧面上。
     为了 ZnO 层 9 和 11 的连接, 还设置有两个铝格结构 12 和 13, 铝格结构 12 和 13 在 图 1 中象征性的以线网显示。铝格结构 12 和 13 作为连接 Si 层 7 和 8 的电极。
     仅仅为了达到可辨认的目的, 格结构 12 和 13 利用横截面在图 1 中显示。实际上, 所述格包括通过移印方法 (Pad Printing Method) 印刷的多个格结构, 这样一个结构无法 在图中辨认出来, 所选的线结构作为一个代表显示, 这种格结构的应用在现有技术中非常 常见。
     为了使入射光线尽可能少地反射, 由 Si3N4 制成的防反射层 14 和 15 分别设置在 ZnO 层 9 的外侧面上和 ZnO 层 11 的外侧面上。最后, 在防反射层 14 和 15 中的每一个外侧 面上, 分别设置有保护层 16 和 17, 以用于机械保护。层 16 和 17 为钻石结构的碳层。这些 层通常采用化学气相沉积 CVD(Chemical Vapor Desposition) 工艺而形成。
     Si 层 5、 6、 7 和 8 同样可采用 CVD 工艺形成, 或者采用 DE 10 2007 50 288 中所详 细描述的方法和方式形成。
     为了连接这种方式下所产生的平面硅光电二极管, 格结构 12 或 13 在太阳能电池 的边缘与相对应的铜导体相连接。为了上述目的, 格结构 12、 13 在太阳能电池 1 的侧面边 缘或边缘处突出相应的长度。
     第二电极形成线 4, 线 4 由碳纤维构成并且由于织品编织而互相平行延伸。同样 地, 这里为了与金属导体形成良好的连接, 碳纤维要从太阳能电池 1 横向突出, 并且在其突 出的尾部处以适当的方式设置一个金属层。
     太阳能电池 1 的功能描述如下 :
     以图 1 所示为例, 当光线从上方照射太阳能电池 1 时, 光线穿过保护层 16、 防反射 层 14、 格结构 12 以及连接层 9, 进入到硅层 5 和 7 之间的阻挡层。由此入射光子将产生电 子, 所产生的电子能够通过电极 4 和 12 流入负载, 在流过所述负载之后还能够返回进入到 阻挡层的另一侧面。
     由于不是所有入射光线的光子均产生了自由电子, 相反的, 光子穿过 Si 层 5 和 7 之间的阻挡层未受干扰时, 这部分光子将穿过衬底 2 的格结构而进入到 Si 层 6 和 8 之间的 阻挡层。因此, 在上部的阻挡层没有消耗的光子将被俘获到第二阻挡层并产生自由电子。
     基于上述功能的详细描述, 本领域相关技术人员能够获得衬底 2 的尺寸。导电碳 纤维 4 和不导电而光透明的玻璃线 3 的数目需要根据应用场景进行有利的改变。如果碳纤 维线 4 之间的距离过大, 太阳能电池 1 的内部电阻将增加。反之, 如果选择的距离过小, 远 离光源的阻挡层和这时位于衬底 2 背面的阻挡层很难接收到光线。
     同样地, 如上述功能描述所述, 与碳纤维线 4 交织的玻璃纤维线 3 作为碳纤维线的 隔离器。一个柔韧的衬底, 一方面, 为光透明的, 另一方面, 为导电并被制作为足够刚性的。 因此, 当衬底被机械地加载时, 所设置的层不会损坏到使太阳能电池无法工作的程度。 Si 层 5 至 8 的破碎和断裂不会最终消极地影响太阳能电池 1 的功能, 因为由破碎所形成的小岛相 互之间通过电极而平行地电连接, 该电极的形式为格结构 12、 13、 以及碳纤维线 4。
     图 1 所示的结构是太阳城集团衬底 2 对称设置的, 然而, 可以理解的是, 例如, 反面的防反 射层 15 也可以去除。
     衬底 2 的结构不限于图 1 所示的纺织织物结构, 还可以为图 2 所示的针织织物结 构。在图 2 所示的针织织物中, 针行 21 和针行 22 在针织织物内交替, 这些针行交替由玻璃 纤维线和碳纤维线构成。 另一种可能性在于, 例如, 制造由玻璃纤维线构成的直接相邻的两 个针行, 和由碳纤维线构成的每个第三针行。
     在针织织物中, 玻璃纤维线作为碳纤维线的隔离器, 因此, 穿过衬底到达位于光源 反面的阻挡层的光线通道没有被阻挡。
     不需要进一步的解释的是, 针织织物必须被制造为相对紧密的形式, 而且在针织 线之间不要含有孔洞 ; 在这方面, 附图并不是实际采用的针织织物的准确无误的显示, 为了 说明需要, 附图中的针织线之间明显分离。
     如果针织织物的弹性大于需要, 如图所示可在针行中采用流动线 23。 流动线 23 可 由玻璃纤维线或碳纤维线构成。如果流动线为碳纤维线, 则针行可以专门由玻璃纤维线进 行编织, 这样更利于更轻松的针织。 可取的, 作为衬底, 使用简单从右到左的针织方式, 这样可以针织得非常薄。
太阳城集团     本发明提供了一种太阳能电池, 包括衬底, 所述衬底为纺织平面结构。 这种纺织平 面结构由光透明的玻璃纤维线和不透明但导电的碳纤维线组合而成。 玻璃纤维线作为碳纤 维线的隔离器以及填充物, 因此碳纤维线之间产生了足够光透明且闭合的裂缝, 光线可通 过所述裂缝穿过衬底。半导体层位于上述形成的衬底两侧, 所述半导体层之间形成了阻挡 层。所述衬底的碳纤维线形成了一个电极。

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