全密封的非平面太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及全密封的非平面太阳能电池。本发明专利技术提供了具有10-4g/m2天或更低的水蒸气透过率的非平面太阳能电池。该非平面太阳能电池包括非平面衬底、沉积在所述衬底上的后电极、沉积在所述后电极上的半导体结和沉积在所述半导体结上的透明导电层。透明非平面管状壳体沉积在非平面太阳能电池外。第一密封剂封盖全密封到非平面管状壳体的第一端。第二密封剂封盖全密封到非平面管状壳体的第二端。在一些实例中，太阳能电池单元是太阳能电池的单片集成排列。在一些实例中，太阳能电池单元为太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及全密封的非平面太阳能电池。本专利技术提供了具有10-4g/m2天或更低的水蒸气透过率的非平面太阳能电池。该非平面太阳能电池包括非平面衬底、沉积在所述衬底上的后电极、沉积在所述后电极上的半导体结和沉积在所述半导体结上的透明导电层。透明非平面管状壳体沉积在非平面太阳能电池外。第一密封剂封盖全密封到非平面管状壳体的第一端。第二密封剂封盖全密封到非平面管状壳体的第二端。在一些实例中，太阳能电池单元是太阳能电池的单片集成排列。在一些实例中，太阳能电池单元为太阳能电池。【专利说明】全密封的非平面太阳能电池本申请是 优先权日:为2006年5月19日、专利技术名称为“全密封的非平面太阳能电池”的中国专利技术专利申请200780027418.X (国际专利申请号PCT/US2007/011920)的分案申请。相关申请的交叉参考本申请要求于2006年5月19日提交的序列号为11/437,927的美国专利申请的优先权。
本专利技术涉及将太阳能转换成电能的全密封太阳能电池。
技术介绍
太阳能电池通常被制造为具有4-6cm2量级或更大聚光表面积的分离物理实体。为此，用于发电应用领域中的通常作法是将扁平阵列的电池安装在支撑衬底或面板上，使得其聚光表面提供类似于单一大聚光表面的聚光表面。此外，因为每个电池自身仅产生少量电力，故通过将电池阵列以串联及/或并联矩阵互连来实现所需的电压及/或电流。图1中示出了常规现有技术的太阳能电池结构。因为不同层的厚度的较大范围，仅示意性地将其示出。此外，图1为高度示意性的，由此图1表示了 “厚膜”太阳能电池及“薄膜”太阳能电池两者的特征。一般而言，因为需要吸收器层的厚膜来吸收足够量的光，故使用间接能带隙材料来吸收光的太阳能电池通常被设置为“厚膜”太阳能电池。因为仅需要直接能带隙材料的薄层来吸收足够量的光，故使用直接能带隙材料来吸收光的太阳能电池通常被设置为“薄膜”太阳能电池。在图1的顶部的箭头示出了电池上直接太阳照明源。层102是衬底。玻璃或金属是常见衬底。在薄膜太阳能电池中，衬底102可以是聚合物基材、金属或玻璃。在一些情况下，存在附涂衬底102的包裹层(未示出)。层104是用于太阳能电池的后方电触点。层106是半导体吸收器层。后方电触点104与吸收器层106欧姆接触。在很多但并非全部情况下，吸收器层106是P型半导体。吸收器层106足够厚以吸收光。层108是半导体结匹配器(junction partner),其与半导体吸收器层106—起,形成p-η结。p_n结是在太阳能电池中常见类型的结。在p-n结基太阳能电池中，当半导体吸收器层106是P型掺杂材料时，结匹配器108就是η型掺杂材料。相反地，当半导体吸收器层106是η型掺杂材料时，结匹配器108是P型掺杂材料。通常，结匹配器108比吸收器层106薄得多。例如，在一些情况下，结匹配器108具有约0.05微米的厚度。结匹配器108对太阳辐射高度透明。因为其使光向下穿过到达吸收器层106,故结匹配器108也被称为窗层(window layer)。在常规厚膜太阳能电池中，吸收器层106及窗层108可由相同半导体材料制成，但具有不同载体类型(掺杂)及/或载体浓度，以使得两层具有不同的P型及η型特性。在其中铜铟镓联硒化合物(CIGS)是吸收器层106的薄膜太阳能电池中，使用CdS来形成结匹配器108已经制成高效电池。可用于结匹配器108的其它材料包括但不限于In2Se3、In2S3、ZnS, ZnSe, CdlnS、CdZnS, ZnIn2Se4, ZrvxMgxO' CdS, SnO2, ZnO, ZrO2 以及掺杂 ZnO。层110是对电极，其完成功能电池。通常使用对电极110将电流从结引离，因为结匹配器108通常阻抗过大而难以实现该功能。因此，对电极110应当导电性高并对光透明。对电极110实际上可以是在层108上印刷的金属梳状结构，而非形成独立的层。对电极110通常是透明导电氧化物(TCO)，诸如掺杂氧化锌(例如，铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌)、铟锡氧化物(ITO)、氧化锡(SnO2)、或者铟锌氧化物。但是，即使当存在TCO层时，在常规太阳能电池中通常需要母线网络114来引离电流，因为TCO阻抗过大而难以在较大的太阳能电池中有效地实现该功能。缩短了距离电荷载体的网络114必须在TCO层内移动以到达金属端子，由此减小阻抗损耗。金属母线(也被称为栅极线)可由任何合适的导电金属(例如银、钢或铝)制成。在网络114的设计中，在导电性更高但会阻挡更多光线的厚栅极线与导电性较差但阻挡更少光线的薄栅极线之间实现设计平衡。金属母线优选地被设置为梳状设置以允许光线通过TCO层110。母线网络层114与TCO层110组合作为单冶金单元发挥作用，与第一欧姆端子功能性交互以形成集电电路。在授权给Sverdrup等人的美国专利号6，548，751 (通过引用将其完整结合在本说明书中)中，组合的银母线网络与铟锡氧化物层起单一透明ITO/Ag层的作用。层112是允许大量额外的光进入电池的增透涂层。如图1所示，取决于电池的用途，可将其直接沉积在顶部导体上。可替代地或额外地，可使增透涂层112沉积在遮掩顶电极110的独立盖玻璃上。理想地，增透涂层在发生光电吸收的光谱范围上将电池的反射减小至极为接近零，并且同时增大在其它光谱范围中的反射以减少热量。授权给Aguilera等人的美国专利号6，107，564(通过引用将其完整结合在本说明书中)描述了本领域公知的代表性的增透涂层。太阳能电池通常仅产生低电压。例如，硅基太阳能电池产生约0.6伏特(V)的电压。因此，太阳能电池串联或并联互连以实现更大电压。当串联连接时，在电流保持相同的同时，各个电池的电压相加在一起。因此，相较于并联设置的类似的太阳能电池，串联设置的太阳能电池减小了通过电池的电流量，由此提高了效率。如图1所示，利用互连构件116来实现串联的太阳能电池设置。通常而言，互连构件116使一个太阳能电池的第一电极与相邻的太阳能电池的对电极电连通。许多太阳能电池结对湿气敏感。经过一段时间后，湿气渗透到太阳能电池中，并造成太阳能电池结腐蚀。为了防止这些湿气进入太阳能电池，通常用玻璃嵌板封装太阳能电池。因此，如图1所示，玻璃嵌板可以加到顶电极Iio和增透涂层112之间或加到增透涂层之上。通常，用有机硅层或EVA层将玻璃嵌板密封到太阳能电池上。因此，在该玻璃嵌板和衬底102之间可以防止太阳能电池受潮。这种设计的弱点在于太阳能电池边缘。太阳能电池边缘的一个实例是如图1所示的太阳能电池的侧边160。在本领域中，这些边缘已用有机聚合物涂覆，从而避免湿气腐蚀太阳能电池结。不过，尽管这些有机聚合物耐水，但是它们并非对水密封，经过一段时间，渗透到太阳能电池中的水引起太阳能电池腐蚀。因此，本领域需要用于太阳能电池边缘的真正防水的密封。在这里对参考文献的讨论或引用并不构成对上述参考文献是本申请的现有技术的承认。
技术实现思路
一方面，本申请提供了太阳能电池单元，其包括非平面太阳能电池。该非平面太阳能电池具有第一端及第二端，并包括如管状或刚性实心棒状的衬底、周向沉积在所述衬底上的后电极、周向沉积在所述后电极上的半导体结层本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能电池单元，其包括：(A)非平面太阳能电池，该非平面太阳能电池包括：非平面衬底；设置在该非平面衬底上的后电极；设置在该后电极上的半导体结层；以及设置在该半导体结层上的透明导电层；(B)周向设置在非平面太阳能电池上的透明非平面壳体，该透明非平面壳体具有第一端和第二端；以及(C)全密封到所述透明非平面壳体第一端的第一密封剂封盖。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·H·康普司滕，本雅明·布勒，
申请(专利权)人：索林塔有限公司，
类型：发明
国别省市：