專利名稱：一種封裝的太陽能電池晶片及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能電池領域，特別涉及一種封裝的太陽能電池晶片及其制造方法。
背景技術：
近年來，由于能源短缺以及環(huán)境污染等問題，太陽能成為解決這些問題的方案之一，而隨著太陽能電池和半導體產業(yè)的迅速發(fā)展，太陽能電池廣泛應用于各個領域。從太陽能電池問世以來，提高太陽能電池的轉換效率一直是從事太陽能電池工作的技術人員的目標。改善太陽能電池本征特性和提高太陽能電池吸收光的能力是提高太陽能電池轉換效率的兩個重要方面。有效的減少太陽光在硅片表面的反射損失是提高太陽能轉換效率的一個重要方法，在晶體硅太陽能電池表面形成減反射膜或絨面是常用的兩種方法。在太陽能電池表面形成絨面，即表面絨面化，在提高電池的效率方面發(fā)揮著重要的作用，其一是通過再次收集表面發(fā)射光，達到降低表面反射損失的作用；其二是可以在電池內部形成陷光，通過內反射將光陷在電池內部，從而顯著的提高電池的轉換效率。目前，對于單晶或多晶硅電池，形成表面絨面，主要通過腐蝕刻蝕的方法，刻蝕停止在{100}晶面上來形成。但這種方法需要在太陽能電池晶片的制造工藝中來完成，制作工藝相對較復雜，比較難以控制刻蝕程度來形成理想的絨面結構。因此，有必要提出一種制作工藝簡單，并能提高減反射和陷光效果的太陽能電池
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發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提出了一種制作工藝簡單，并能提高減反射和陷光效果的太陽能電池晶片。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種封裝的太陽能電池晶片，包括封裝體和密封于封裝體內的太陽能電池晶片，太陽能電池晶片有上、下兩面，其特征在于，所述封裝體由透明材料組成，封裝體上有絨面結構。對于太陽能電池，進光面和背光面對于入射光的要求是不一樣的。對于電池的進光面，通常希望通過絨面結構對光的多次入射來減少光的反射損失，使得大部分入射光能夠進入電池內部，獲得吸收利用；但在電池的背光面，有些情況下希望獲得光滑的平面結構，增強對光的反射，使得透過電池材料的入射光能夠反射回去，再次獲得吸收利用。對于雙面絨面結構的電池晶片，雖然在進光面獲得了絨面結構，增強了入射能力，但同時在背光面也產生了絨面結構。這樣當電池工作時，部分沒有吸收的入射光到達背光面時，根據(jù)絨面結構的減反增透原理，約有2/3的光將直接透射出電池體外，使得入射光不能有效利用，造成了電池效率的降低。所以對于雙面絨面電池晶片，需要在背部涂覆一層反射膜和保護膜，得到平面結構，其中反射膜是為了將可能會透射出電池體外的光線反射回來，增強了光的轉換效率，而單絨面結構則可以不涂覆任何薄膜。此外，如果太陽能電池的背光面電極層是導電金屬膜，則其作用相當于反射膜，可以增強光的轉換效率，所以當背光面電極層的材料是導電金屬膜時，封裝體的背光面可以不用涂覆反射膜。保護膜用于防止反射膜被磨損而漏光。因為太陽能電池的背光面電極層的材料是導電金屬膜并且被金屬膜完全覆蓋時，封裝體的背光面可以不用涂覆反射膜，而且太陽能電池是單面進光或雙面進光時情況也有區(qū)別，所以可將其分為以下幾種情況:(I)太陽能電池是單面進光(a)當太陽能電池的進光面和背光面電極層的材料分別是TCO(透明導電氧化物)和導電金屬時，進光方向，進光面電極層的面為進光面，此時封裝體的進光面有絨面，而背光面可以沒有絨面，封裝體可以是單絨面或雙絨面。當為單絨面時，封裝體外層為保護膜與反射膜的組合或不需涂覆任何膜；當為雙絨面時，封裝體外層為保護膜；(b)太陽能電池的進光面和背光面電極層的材料都是TCO時，封裝體的進光面有絨面，而背光面也須有絨面，此時封裝體外層為保護膜和反射膜的組合；(2)太陽能電池是雙面進光這時太陽能電池的進光面和背光面電極層的材料都是TC0，此時封裝體的絨面可為單絨面或雙絨面，雙絨面時，封裝體外層為保護膜；單絨面時，封裝體外層不需要涂覆任何膜。本發(fā)明還涉及一種封裝太陽能電池晶片的方法，其包括下列步驟: 形成太陽能電池晶片；將太陽能電池晶片密封在封裝體內；在封裝體上形成絨面層。本發(fā)明的有益效果是:根據(jù)本發(fā)明封裝的太陽能電池晶片，太陽能電池晶片的封裝體上具有絨面，可以在形成透光材料封裝體的同時，對其進行壓印或刻蝕來形成絨面層，制作工藝簡單，而且提高了晶片的減反射和陷光效果，從而提高太陽能電池的轉換效率。
通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種封裝太陽能電池晶片的制造方法的一個具體實施方式
的流程圖；以及圖2至圖8是根據(jù)圖1示出的方法制造封裝的太陽能電池晶片過程中，各個結構的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細描述。下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結構。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。下面首先參考圖2到圖7對本發(fā)明提供的各種封裝形式的太陽能電池晶片結構進行描述。如圖2所示，該封裝的太陽能電池晶片包括封裝體100和密封于封裝體內的太陽能電池晶片200，太陽能電池晶片200有進光面和背光面，光學001從進光面入射該太陽能電池晶片200，另一面為背光面。所述封裝體100包括封裝內層101和封裝外層102，封裝內層101由透明材料組成，封裝內層101的進光面上有絨面層105。封裝外層102可以包裹整個封裝內層101也可以覆蓋所述封裝內層101的一側或一部分。其中:如圖8所示，所述封裝的太陽能電池晶片200，包括半導體基板204，半導體基板204表面上有不同摻雜類型的半導體層206、207，例如P型或N型摻雜，在半導體層206、207上是電極層208、210 ;并且，半導體基板204兩側的電極層208、210都可以作為進光面，也可以是其中一側電極層為進光面，電極層208、210分別為第一電極層和第二電極層，其電極材料是TCO或導電金屬材料。圖2中所述太陽能電池晶片200的封裝外層102覆蓋封裝內層101的背光面。為了防止光線從背光面射出造成光能損失，封裝外層102包括保護膜104與反射膜103的組合。反射膜103通常為金屬鍍膜，用于將光線反射回太陽能電池晶片200，增加光電轉換效率。可以通過化學氣相電極或電鍍的方式形成所述反射膜103。反射膜103通常為金屬鍍膜，用于將光線反射回太陽能電池晶片200，增加光電轉換效率。通過化學氣相淀積或電鍍的方法來形成所述反射膜103的金屬鍍膜。保護膜104用于防止反射膜103被磨損，并且能夠使得封裝體外表面平整，易于清潔。所述封裝內層101的材料為透明聚合物材料，包括但不限于:乙烯-乙酸乙烯脂共聚物(EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、TPU、硅酮、離子交聯(lián)聚合物、光固樹脂中的一種或其任意組合。通過預定的模子在封裝內層101上壓印或刻蝕可以形成預定的絨面結構。封裝內層101表面的絨面層105可以是單絨面層或雙絨面層。所述太陽能電池晶片的上、下兩面之一是進光面或兩個面都是進光面，則可以單面進光或雙面進光。具體的，當單面進光時，若太陽能電池晶片200的電極層208、210的材料分別是TCO和導電金屬時，電極層208的面為進光面，此時封裝體100的進光面有絨面，而背光面可以沒有絨面，這時封裝體100是單絨面結構。當封裝內層101為單絨面結構時，封裝體外層102包括保護膜104與反射膜103的組合。如圖3中所示，也可以沒有所述封裝外層102，這時太陽能電池晶片200背光面完全被金屬電極210所覆蓋，用于將光線反射回太陽能電池晶片200以增加光電轉換效率。如圖5中所示，若太陽能電池200的電極層208、210的材料都是TCO時，封裝體100的進光面有絨面，而背光面也可以有絨面，以增加陷光效果，此時封裝體外層102覆蓋封裝內層101的背光面，并且封裝外層102包括保護膜104和反射膜103的組合。反射膜103覆蓋整個封裝內層101的背光面上的絨面上，將光線反射回太陽能電池晶片200。若太陽能電池200是雙面進光時，這時太陽能電池200的電極層208、210的材料都是TC0，此時封裝體的絨面優(yōu)選為雙絨面。所述封裝體可以僅僅具有封裝內層101，封裝內層101上壓印或刻蝕有絨面結構，以增加陷光效果，如圖4所示。由于絨面結構暴露在外不容易清理，因此還可以在封裝內層101的絨面上覆蓋封裝外層102。封裝外層102也可以稱為保護層，用于使得封裝體外表面平整光滑，避免污物嵌入絨面結構中，便于清理。封裝外層102的材料為透明聚合物材料，為了實現(xiàn)絨面減反的效果，封裝外層102的折射率優(yōu)選低于封裝內層101的材料，如圖7所示。如圖8所示，為太陽能電池晶片100的結構。所述太陽能電池晶片包括半導體基板204，所述半導體基板204具有第一摻雜類型，所述半導體基板204包括第一表面203和與其相對的第二表面205，所述半導體基板的材料，包括S1、Ge、SiGe, II1-V或I1-VI化合物半導體及其組合，所述半導體基板具有第一摻雜類型，所述第一摻雜類型可以為P型或n型摻雜。所述晶片還包括形成于基板第一表面203上的、具有第二摻雜類型的第一半導體層206，可選地，還包括形成于基板第二表面205上的、具有第一摻雜類型的第二半導體層207。所述第一和第二半導體層的材料可以是，例如:多晶硅、非晶硅及其組合。還包括分別形成于第一半導體層206上的第一電極層208,以及形成于基板第二表面205上的第二電極層210。其中所述第一電極層208為進光面，它可以由TCO材料形成，例如SnO2、ln203、ZnO、I TO、CdO、Cd2SnO4、FTO、AZO或其組合。所述第二電極層210也可以作為進光面202，即也可以由TCO材料形成，可選擇地，其也可以不作為進光面，并由適于導電的金屬材料形成。上述太陽能電池晶片的實施例僅是示例，還可以是其他結構，對本發(fā)明并不做任何限定。下文對該封裝太陽能電池晶片的方法進行闡述。請參考圖1，該方法包括:步驟S100，形成太陽能電池晶片200 ；步驟S101，將太陽能電池晶片200密封在封裝體內，形成封裝體100的絨面層；步驟S102，在封裝體100表面形成保護膜，完成封裝。下面結合圖2至圖8對步驟SlOO至步驟S102進行說明。需要說明的是，本發(fā)明各個實施例的附圖僅是為了示意的目的，因此沒有必要按比例繪制。需要指出的是，步驟SlOO太陽能電池晶片200的方法包括以下幾步:(I)準備好半導體基板204，進行摻雜；(2)在半導體基板204上形成半導體層206，207，摻雜半導體層206，207 ；(3)在半導體層206，207上形成電極層208，210。其中，所述摻雜類型為p型或n型。在步驟SlOO之后，太陽能電池晶片200結構包括:半導體基板204，半導體基板204表面上有摻雜的半導體層206、207，在半導體層206、207上是電極層208、210。然后執(zhí)行步驟S101，將太陽能電池晶片200密封在封裝體內，形成封裝體100的絨面層。其中，封裝體100表面的絨面層是通過壓印或刻蝕其表面的絨面形成的。最后是步驟S102，在封裝體100表面形成保護膜，完成封裝。所述步驟中制備保護膜的方法包括熱壓膜處理。雖然關于示例實施例及其優(yōu)點已經(jīng)詳細說明，應當理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權利要求限定的保護范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領域的普通技術人員應當容易理解在保持本發(fā)明保護范圍內的同時，工藝步驟的次序可以變化。此外，本發(fā)明的應用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內容，作為本領域的普通技術人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對應實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結果，依照本發(fā)明可以對它們進行應用。因此，本發(fā)明所附權利要求旨在將這些工藝、機構、制造、物質組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內。
權利要求
1.一種封裝的太陽能電池晶片，包括封裝體(100)和密封于封裝體內的太陽能電池晶片(200)，太陽能電池晶片(200)有上、下兩面，其特征在于，所述封裝體(100)由透明材料組成，封裝體(100)上有絨面結構(105)。
2.根據(jù)權利要求1所述的封裝的太陽能電池晶片，其特征在于，封裝體(100)包括封裝內層(101)和封裝外層(102)，其中封裝外層(102)覆蓋至少一部分封裝內層(101)。
3.根據(jù)權利要求1所述的封裝的太陽能電池晶片，其特征在于，太陽能電池晶片(200)包括半導體基板(204)，半導體基板(204)表面上有摻雜的半導體層(206，207)，在半導體層(206,207)上是電極層(208，210)。
4.根據(jù)權利要求3所述的封裝的太陽能電池晶片，其特征在于:電極層的材料是TCO材料或導電金屬材料。
5.根據(jù)權利要求4所述的封裝的太陽能電池晶片，其特征在于:TC0材料為Sn02、ln203、ZnO、ITO、CdO, Cd2SnO4, FTO, AZO 或其組合；以及 所述金屬材料為Al、Cr、Cu、Ag、Au、Fe、N1、Pb、Zn、Co、T1、M, Sn中的一種或其任意組入口 o
6.根據(jù)權利要求1所述的封裝的太陽能電池晶片，其特征在于，封裝內層(101)具有兩個面，其中至少一個面上 具有絨面層(105)。
7.根據(jù)權利要求6所述的封裝的太陽能電池晶片，其特征在于，所述絨面層(105)是通過壓印的方式在所述封裝內層(101)上形成的。
8.根據(jù)權利要求2所述的封裝的太陽能電池晶片，其特征在于，封裝外層(102)包括反射層(103)和保護層(104)，所述反射層位于太陽能電池晶片的背光面一側。
9.根據(jù)權利要求1所述的封裝的太陽能電池晶片，其特征在于，所述封裝內層(101)和/或封裝外層(102)的材料選自如下材料之一或其組合:乙烯-乙酸乙烯脂共聚物(EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、TPU、硅酮、離子交聯(lián)聚合物、光固樹脂。
10.根據(jù)權利要求2所述的封裝的太陽能電池晶片，其中所述封裝外層(102)的折射率低于封裝內層(101)的折射率。
11.一種封裝太陽能電池晶片的方法，其包括下列步驟: 形成太陽能電池晶片(200)； 將太陽能電池晶片(200)密封在封裝體內； 在封裝體(100)上形成絨面層(105)。
12.根據(jù)權利要求11所述的封裝太陽能電池晶片的方法，其特征在于，所述形成太陽能電池晶片(200)的方法包括以下步驟: 制備半導體基板(204)； 進行摻雜形成摻雜半導體層(206，207);以及 在半導體層(206,207)上形成電極層(208，210)。
13.根據(jù)權利要求11所述的封裝太陽能電池晶片的方法，其特征在于，在封裝體(100)上形成絨面層(105)的步驟包括通過預定模子在封裝體(100)上壓?；蚩涛g形成絨面層(105)。
14.根據(jù)權利要求13所述的封裝太陽能電池晶片的方法，其特征在于，所述封裝體(100)包括封裝內層(101)和封裝外層(102)，其中封裝外層(102)覆蓋至少一部分封裝內層(101)。
15.根據(jù)權利要求14所述的封裝太陽能電池晶片的方法，其特征在于，所述絨面層(105)形成在所述封裝內層(101)上或者封裝內層(101)與封裝外層(102)之間的界面上。
16.根據(jù)權利要求14所述的封裝太陽能電池晶片的方法，其特征在于，所述封裝內層(101)和/或封裝外層(102)的材料選自如下材料之一或其組合:乙烯-乙酸乙烯脂共聚物(EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、TPU、硅酮、離子交聯(lián)聚合物、光固樹脂。
17.根據(jù)權利要求14所述的封裝的太陽能電池晶片，其中所述封裝外層(102)的折射率低于封裝內層(101) 的折射率。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種封裝的太陽能電池晶片，包括封裝體和密封于封裝體內的太陽能電池晶片，太陽能電池晶片有進光面和背光面，其特征在于所述封裝體，包括封裝內層和封裝外層，封裝內層由透明材料組成，封裝內層表面有絨面層。封裝內層表面有絨面層，可以提高太陽能電池晶片的陷光效果。從而提高太陽能電池的效率。相應的，本發(fā)明還提出了一種封裝太陽能電池晶片的方法，通過用絨面模子壓印封裝體表面或者對印封裝體表面進行刻蝕，來形成封裝體的絨面層，制作工藝簡單，而且提高了減反射和陷光效果，增強了太陽能電池的轉換效率。
文檔編號H01L31/0203GK103107206SQ20111036164
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權日2011年11月15日
發(fā)明者駱志炯, 朱慧瓏, 尹海洲 申請人:聚日(蘇州)科技有限公司