太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能電池板裝置和太陽(yáng)能電池裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)總體上設(shè)及太陽(yáng)能電池板的制作。更具體地，本公開(kāi)設(shè)及具有改進(jìn)的功率 輸出效率的太陽(yáng)能電池板的制作。
【背景技術(shù)】
[0002] 化石燃料的負(fù)面環(huán)境影響和它們上升的成本已經(jīng)導(dǎo)致對(duì)更清潔、更便宜的替代能 源的緊迫需求。在不同形式的替代能源中，太陽(yáng)能由于其清潔和廣泛可得性而受青睞。
[0003] 太陽(yáng)能電池使用光伏效應(yīng)將光轉(zhuǎn)換成電。存在若干基本太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，包括單 p-n結(jié)、p-i-n/n-i-p和多結(jié)。典型的單p-n結(jié)結(jié)構(gòu)包括P滲雜層和n滲雜層。具有單p-n 結(jié)的太陽(yáng)能電池可W是同質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池或者異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。如果P滲雜層和n滲雜 層二者都是由相似的材料（具有相等帶隙的材料）制成，則太陽(yáng)能電池被稱(chēng)為同質(zhì)結(jié)太陽(yáng) 能電池。相反，異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池包括至少兩層不同帶隙的材料。p-i-n/n-i-p結(jié)構(gòu)包括P 滲雜層、n滲雜層W及嵌在P層和n層之間的本征（非滲雜）半導(dǎo)體層（i層）。多結(jié)結(jié)構(gòu) 包括堆疊在彼此頂部上的不同帶隙的多個(gè)單結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0004]在太陽(yáng)能電池中，吸收靠近p-n結(jié)的光，從而生成載流子。載流子擴(kuò)散進(jìn)入p-n結(jié) 并且由內(nèi)建電場(chǎng)分離，因此產(chǎn)生跨器件和外部電路裝置的電流。確定太陽(yáng)能電池質(zhì)量的重 要度量標(biāo)準(zhǔn)是其能量轉(zhuǎn)換效率，能量轉(zhuǎn)換效率被定義為當(dāng)太陽(yáng)能電池被連接到電路時(shí)，在 轉(zhuǎn)換的功率（從吸收的光到電能）和收集的功率之間的比例。高效率太陽(yáng)能電池在減少產(chǎn) 生太陽(yáng)能的成本方面是很重要的。
[0005] 實(shí)際上，多個(gè)單獨(dú)的太陽(yáng)能電池相互連接、組裝、并包裝在一起W形成太陽(yáng)能電池 板，其能安裝在支承結(jié)構(gòu)上。多個(gè)太陽(yáng)能電池板可隨后鏈接在一起W形成太陽(yáng)能系統(tǒng)W產(chǎn) 生太陽(yáng)能。根據(jù)其規(guī)模，該樣的太陽(yáng)能系統(tǒng)可W是住宅屋頂系統(tǒng)、商業(yè)屋頂系統(tǒng)、或者地 面-安裝應(yīng)用規(guī)模系統(tǒng)。應(yīng)注意，在該樣的系統(tǒng)中，除了每一單獨(dú)的電池的能量轉(zhuǎn)換效率W 夕F，太陽(yáng)能電池板中電池之間相互電連接的方式也會(huì)決定從每個(gè)電池板可提取的總能量。 由于內(nèi)部電池連接會(huì)導(dǎo)致串聯(lián)的內(nèi)部電阻，外部負(fù)載僅可額外獲取由太陽(yáng)能電池板生成的 總功率的有限百分比。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供了一種太陽(yáng)能電池板。所述太陽(yáng)能電池板，包括：多 個(gè)太陽(yáng)能電池，所述太陽(yáng)能電池布置成多個(gè)子集，每一子集包括多個(gè)太陽(yáng)能電池。相應(yīng)子集 中的太陽(yáng)能電池串聯(lián)電連接，太陽(yáng)能電池的所述子集并聯(lián)電連接。相應(yīng)子集中太陽(yáng)能電池 的數(shù)目足夠大W便所述太陽(yáng)能電池板的輸出電壓與常規(guī)太陽(yáng)能電池板的輸出電壓基本相 同，常規(guī)太陽(yáng)能電池板上所有的基本呈方形的太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接。
[0007] 該實(shí)施例的變形中，子集中的相應(yīng)太陽(yáng)能電池通過(guò)分隔基本呈方形的太陽(yáng)能電池 來(lái)獲得。
[000引進(jìn)一步實(shí)施例中，所述太陽(yáng)能電池通過(guò)將基本呈方形的太陽(yáng)能電池分成=塊來(lái)獲 得。
[0009] 該實(shí)施例的變形中，子集中太陽(yáng)能電池的數(shù)量與常規(guī)太陽(yáng)能電池板中串聯(lián)連接的 基本呈方形的太陽(yáng)能電池的數(shù)量相同。
[0010] 該實(shí)施例的變形中，相應(yīng)太陽(yáng)能電池為矩形。
[0011] 該實(shí)施例的變形中，相應(yīng)太陽(yáng)能電池為雙面隧穿異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，包括：基極 層；沉積在所述基極層的兩表面上的第一和第二量子隧穿勢(shì)壘（QTB)層；非晶娃發(fā)射極層； W及非晶娃表面場(chǎng)層。此外，所述太陽(yáng)能電池可從兩表面吸收光。
[0012] 該實(shí)施例的變形中，相應(yīng)太陽(yáng)能電池包括第一側(cè)上的第一金屬柵格和第二側(cè)上的 第二金屬柵格，其中第一金屬柵格包括位于所述第一側(cè)上的邊緣處的第一邊緣母線(xiàn)，W及 其中第二金屬柵格包括位于所述太陽(yáng)能電池的第二側(cè)上相對(duì)邊緣處的第二邊緣母線(xiàn)。
[0013] 進(jìn)一步變形中，所述第一金屬柵格和所述第二金屬柵格包括電鍛化層。
[0014] 進(jìn)一步變形中，子集中的兩相鄰太陽(yáng)能電池定位為使得一太陽(yáng)能電池的第一邊緣 母線(xiàn)與另一太陽(yáng)能電池的第二邊緣母線(xiàn)直接接觸，W實(shí)現(xiàn)所述兩相鄰太陽(yáng)能電池之間的串 聯(lián)連接并消除其間的暴露間隔。
[0015] 該實(shí)施例的變形中，相應(yīng)子集中的所述太陽(yáng)能電池形成U形串。
[0016] 該實(shí)施例的變形中，相應(yīng)子集中的所述太陽(yáng)能電池物理連接。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1示出示例性太陽(yáng)能電池的示圖（現(xiàn)有技術(shù)）。
[001引圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的示例性雙面隧穿異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的示圖。
[0019] 圖3A示出常規(guī)太陽(yáng)能電池的電極柵格的示圖（現(xiàn)有技術(shù)）。
[0020] 圖3B示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的帶有單個(gè)中屯、母線(xiàn)的示例性雙面太陽(yáng)能電 池的表面。
[0021] 圖3C示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的每面帶有單個(gè)中屯、母線(xiàn)的雙面太陽(yáng)能電池 的剖視圖的示圖。
[0022] 圖3D示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的示例性雙面太陽(yáng)能電池的前表面。
[0023] 圖3E示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的示例性雙面太陽(yáng)能電池的背表面。
[0024] 圖3F示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的每面帶有單個(gè)邊緣母線(xiàn)的雙面太陽(yáng)能電池 的剖視圖。
[0025] 圖4示出包括多個(gè)串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池的常規(guī)太陽(yáng)能電池板的示圖（現(xiàn)有技 術(shù)）。
[0026] 圖5示出串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池串的側(cè)視圖的示圖（現(xiàn)有技術(shù)）。
[0027]圖6示出帶有串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池板的簡(jiǎn)化等效電路的示圖。 [002引圖7示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的帶有并行連接的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池 板的簡(jiǎn)化等效電路的示圖。
[0029] 圖8示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的示例性太陽(yáng)能電池板配置的示圖。
[0030] 圖9示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的太陽(yáng)能電池串的示圖，每個(gè)太陽(yáng)能電池被分 成多個(gè)更小單元。
[0031] 圖10示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的示例性太陽(yáng)能電池板的示圖。
[0032] 圖11示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的制作太陽(yáng)能電池板的流程的流程圖。
[0033] 圖12A示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的在太陽(yáng)能電池前表面上的示例性金屬柵 格圖案的不圖。
[0034] 圖12B示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的在太陽(yáng)能電池背表面上的示例性金屬柵 格圖案的不圖。
[0035] 圖13A示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的兩相鄰的更小的每面帶有單個(gè)邊緣母線(xiàn) 的電池之間的串聯(lián)連接的示圖。
[0036] 圖13B示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的相鄰邊緣重疊的更小電池的側(cè)視圖。
[0037] 圖13C示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的包括兩行更小電池的示例性太陽(yáng)能電池 串的俯視圖。
[003引附圖中，相同附圖標(biāo)記表示相同附圖元件。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 提出下面的描述W使得任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制作和使用實(shí)施例，并且在特定 應(yīng)用及其需求的背景下提供下面的描述。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，對(duì)公開(kāi)的實(shí)施例的各種修 改將顯而易見(jiàn)，并且在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下本文所定義的一般原理將應(yīng)用 于其他實(shí)施例和應(yīng)用。因此，本實(shí)用新型不限于示出的實(shí)施例，而是被授予與本文所公開(kāi)的 原理和特征相一致的最寬廣的范圍。
[0040]
[0041] 本實(shí)用新型的實(shí)施例提供高效率太陽(yáng)能電池板。為減小由太陽(yáng)能電池板的內(nèi)部電 阻消耗的那部分功率，本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池板包括并行連接的太陽(yáng)能電池串。而且， 為了保證本實(shí)用新型太陽(yáng)能電池板與常規(guī)電池板的輸出兼容，每個(gè)常規(guī)方形晶片在制作好 設(shè)備結(jié)構(gòu)后被分成若干分割單元，其可為矩形串且可串行連接，W使整個(gè)電池板輸出與常 規(guī)電池板基本相同的開(kāi)路電壓。在太陽(yáng)能電池制作過(guò)程中，前部和背部金屬柵格被特別設(shè) 計(jì)為便于將方形晶片分割成分割單元。更特別地，保留間隔用于基于激光的劃分并裂開(kāi) (scribe-and-cleave)操作。為減小遮蔽并增加致密度，在一些實(shí)施例中，電池連接為疊瓦 模式。太陽(yáng)能電池板的性能可進(jìn)一步通過(guò)應(yīng)用最大功率點(diǎn)追蹤（MPPT)技術(shù)W及在電池和 電池組級(jí)別上旁路保護(hù)來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。在一些實(shí)施例中，相應(yīng)太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能電池板中 的太陽(yáng)能電池組禪合至MPPT集成電路（1C)巧片和旁路二極管。
[0042] 本公開(kāi)中，術(shù)語(yǔ)"常規(guī)太陽(yáng)能電池"表示常規(guī)的、方形或偽方形（帶有折角或圓角） 的太陽(yáng)能電池，其典型地在常規(guī)晶片上制作。該些常規(guī)太陽(yáng)能電池也可表示為"基本呈方 形"太陽(yáng)能電池，意思是太陽(yáng)能電池的形狀為方形或偽方形。術(shù)語(yǔ)"分割電池"、"帶"、"更小 電池"表示太陽(yáng)能電池可W比常規(guī)電池更小。該樣的電池可W通過(guò)將常規(guī)的方形晶片切割 成若干塊來(lái)制作，或者直接在具有除常規(guī)晶片尺寸W外的尺寸的晶片上制作。注意盡管該 樣獨(dú)特形狀的電池有時(shí)候也稱(chēng)為"更小電池"，其實(shí)并不需要該樣的電池的尺寸實(shí)際小于常 規(guī)電池的尺寸。其他電池尺寸也是可能的，例如可大于和/或長(zhǎng)于常規(guī)電池尺寸。
[0043] 雙隊(duì)穿擇質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能由池
[0044] 圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的示例性雙側(cè)隧穿異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的示圖。 在該示例中，雙側(cè)隧穿異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池200包括單晶娃基極層202、覆蓋基極層202兩 表面且純化表面缺陷態(tài)的量子隧穿勢(shì)壘（QTB)層204和206、形成表面場(chǎng)層的滲雜非晶 娃（a-Si)層208、形成發(fā)射極層的滲雜a-Si層210、第一透明導(dǎo)電氧化物（TCO)層212、 第二TCO層214、第一金屬柵格216和第二金屬柵格218。應(yīng)注意，太陽(yáng)能電池200可操作 光入射到該結(jié)構(gòu)的兩側(cè)中的任一側(cè)上。換言之，太陽(yáng)能電池200可操作其表面場(chǎng)層208面 向入射光，或者操作其發(fā)射極層210面向