一种具有陷光结构的异质结组件的制作方法

本发明涉及光伏电池，尤其是涉及一种具有陷光结构的异质结组件。

背景技术：

1、硅异质结太阳能电池是目前硅基单结电池中转换效率最高的，达到26.81%，对工业生产非常具有吸引力，近年来许多光伏公司纷纷加入异质结行列。但随着行业的日益发展，电池转换效率很快会达到瓶颈难以突破，改善组件封装材料的结构和性能来提高组件的转换效率势在必行。

2、设计陷光结构是改善光伏组件光吸收进而提高其转换效率的有效方案之一。当太阳光照射在传统平面光伏玻璃上时，部分光会被反射无法二次利用。而当入射光照射到具有斜三角纹理结构的表面时，被太阳能电池反射的部分光会再次反射回太阳能电池，增加光程和太阳能电池对光的吸收，从而提高组件的光电转换效率。

3、例如申请号为cn202321537923.1的中国专利——《一种topcon光伏电池》，包括：n型硅基底，自n型硅基底的正面向外依次设置的正面陷光结构、硼扩层、钝化层、正面减反射和正面电极，膜硼扩层与正面陷光结构的形状相同；钝化层沿第一方向相对设置有靠近硼扩层的背光面和远离硼扩层的迎光面，背光面与正面陷光结构的形状相同，迎光面向内凹陷形成有若干间隔布置的第一凹陷部和第二凹陷部，且迎光面的形状与正面陷光结构的形状不同；正面减反射膜沿第一方向相对设置有靠近迎光面的背表面和远离迎光面的正表面，背表面上形成有与迎光面的形状相适配的导光结构，正表面与正面陷光结构的形状相同；正面电极依次穿过正面减反射膜、钝化层以与硼扩层形成电连接。

4、上述方案中由钝化层的背光面朝topcon光伏电池外部射出的反射光线会被第一凹陷部和第二凹陷部反射回至钝化层的背光面，从而减少光学损失，进一步提高光的吸收效率。但该方案中与目前常见技术类似，光线通过不规则阵列进行二次反射来提高组件的转换效率，此方式存在反射微结构制作过程繁琐、可靠性风险较高等不足。

技术实现思路

1、针对背景技术中提到的现有技术中光伏组件光线利用率不理想的问题，本发明提供了一种具有陷光结构的异质结组件，利用正面具有微米级斜三角纹理结构的光伏玻璃对电池片进行封装，玻璃表面纹理结构能够将电池片反射出去的光二次反射，增加电池片的光吸收，从而提高组件转换效率。

2、本技术的第二发明目的是解决现有技术中光伏组件的陷光结构功能单一，光能利用效能低的问题。

3、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

4、一种具有陷光结构的异质结组件，包括电池层，所述电池层两侧分别设置有正面玻璃与背面玻璃；其中，所述正面玻璃表面设置有斜三角纹理结构。

5、本方案旨在提高光伏组件的转换效率，通过增加光吸收来实现。当太阳光照射到具有斜三角纹理结构的正面玻璃上时，部分光线会被反射回到电池层，增加电池对光的吸收，从而提高组件的光电转换效率。相比于平面玻璃，这种带有陷光结构的玻璃能够有效减少反射损失，提高光伏组件的性能。这种微米级的表面结构可以实现对光线的折射和反射，产生良好的光学效果，从而提高光伏组件的光吸收。这种陷光结构是提高组件转换效率的有效方案之一。与常见的平面玻璃相比，这种具有斜三角纹理结构的正面玻璃可以增加光程，提高电池对光的吸收，从而提升组件的转换效率。能够有效改善传统平面玻璃存在的反射损失问题。进一步的，本领域技术人员可以对纹理结构的尺寸、形状、分布等进行优化设计，进一步提高对太阳光的吸收能力，实现更高的光电转换效率。同时还可以在纹理结构上增加功能涂层，如光敏涂层、温敏涂层等，赋予玻璃更多的功能性。

6、进一步的，所述斜三角纹理结构通过具有与斜三角纹理结构相反结构的压花辊对正面玻璃进行辊压形成。这种制造方法具有很好的可行性和工艺优势。辊压成型是一种成熟的大批量生产工艺，可以实现快速高效的制造。相比于其他复杂的加工方法，辊压成型操作简单，设备投资较低，生产效率高，更加适合光伏组件的规模化生产。采用具有相反结构的压花辊进行辊压，可以直接在正面玻璃表面复制出所需的斜三角纹理结构。这种方法制造工艺简单，重复性好，能够精准控制纹理结构的尺寸、形状等参数。相比于其他需要多道工序的制造方法，这种辊压成型工艺更加高效、经济。此外，该斜三角纹理结构与正面玻璃材质相同且一体成型，不会引入额外的界面，有利于提高组件的稳定性和可靠性。这种结构的一体化设计，不仅降低了制造成本，也简化了组件的整体结构，增强了抗环境老化能力。总的来说，通过具有相反结构的压花辊进行辊压成型，可以在正面玻璃表面制造出所需的斜三角纹理结构。这种制造方法工艺简单、成本低廉、生产效率高，非常适合光伏组件的规模化制造，具有较强的工业应用前景。

7、作为优选，所述斜三角纹理结构与正面玻璃材质相同且一体成型。这种一体成型的设计具有多方面的优势。由于纹理结构与玻璃基材是同种材料，不存在界面问题，能够更好地保证结构的稳定性和可靠性，避免因界面剥离而引起的光学性能下降。同时，一体成型也简化了制造工艺，降低了组件的生产成本。这种一体成型的设计还能够提高光伏组件的抗环境老化能力。由于正面玻璃表面的纹理结构与基材是同种材料，在长期户外使用过程中不会出现热膨胀系数差异导致的剥离或破损问题。这种结构设计有助于提高组件的耐候性和使用寿命，进一步增强其实用性。相比于采用附加式结构的方案，一体成型的设计避免了额外界面的引入，在保证光学性能的同时，也更好地满足了光伏组件对可靠性和耐用性的要求。这是一种兼顾了制造成本、光学性能以及使用寿命的优秀设计。

8、进一步的，所述电池层为硅基异质结太阳能电池。硅基异质结电池的特点是在n型晶体硅电池基础上，在正反两面分别沉积本征非晶硅层和掺杂非晶硅层，形成p-n结构，从而实现对光的更有效吸收和电子-空穴对的分离。与传统的单晶/多晶硅电池相比，异质结电池的转换效率更高，可达到26.81%的水平，这在工业应用中非常有吸引力。将这种高效率的异质结电池与前述具有陷光结构的正面玻璃结合，能够进一步提升整个光伏组件的光电转换效率。通过结构设计的优化，充分发挥异质结电池和陷光玻璃的优势，可以实现较大幅度的性能改善，满足行业对更高效率光伏组件的需求。

9、作为优选，所述正面玻璃与电池层之间设置有一道胶膜，所述电池层与背面玻璃之间设置有二道胶膜。通过在关键接口处增加胶膜层，可以起到多方面的作用。胶膜能够提高正面玻璃、电池层以及背面玻璃之间的粘接强度，增强整个组件的机械稳定性。这对于抵抗外部振动、冲击等环境因素非常重要，可以大幅提高组件的抗损坏能力和使用寿命。胶膜还可以起到密封隔离的作用，避免水汽、氧气等有害物质侵入到电池层内部，保护电池片免受环境腐蚀。这有助于提高组件的可靠性和耐久性，确保在长期户外使用中的稳定性能。

10、作为优选，所述一道胶膜为转光胶膜，所述转光胶膜可将紫外光转换为蓝光。通常情况下，太阳光中包含大量的紫外线，这部分能量如果无法被有效利用，将造成光电转换效率的损失。而转光胶膜能够将这些无法直接转换的紫外光转变为蓝光，从而提高电池对光的吸收。具体来说，该转光胶膜内部可能含有一些特殊的光转换材料，在紫外光照射下会发生光激发和光电离，产生能级跃迁，最终将高能量的紫外光转换为较低能量的蓝光。这种光学转换过程能够将原本无法利用的光谱成分有效吸收到电池层中，提高组件的总体光电转换效率。相比于传统的单纯透光玻璃，这种在正面玻璃和电池层之间添加转光胶膜的设计，体现了对光电转换过程的深入理解和创新思维。本方案通过材料和结构的协同设计，实现了对入射光谱的优化利用。这种转光胶膜的引入不仅能增加电池对光的吸收，还能起到隔离作用，避免电池层受到有害的紫外光照射，进而提高电池本身的使用寿命。可以说， 本方案是一种兼顾了光学转换、电池保护等多重功能的创新性设计。

11、作为优选，所述斜三角纹理结构中包括平行平列设置的若干三角棱柱，相邻三角棱柱的顶点的间距小于50微米。这种微米级尺度的精细纹理结构设计，对于提高光伏组件的光吸收性能非常关键。较小的顶点间距能够有效抑制光的反射，增加光线在电池层内的折射和反射，从而提高光程，最终促进电池对光的吸收。相比于大尺度的粗糙纹理结构，这种微米级的精细结构可以产生更复杂的光学效应，如散射、干涉等，从而更好地实现对入射光线的“陷光”作用。通过精准控制纹理参数，如高度、角度、间距等，可以进一步优化光学性能，提升整个光伏组件的转换效率。这种对纹理结构进行深入设计和优化的做法，体现了研发团队对光学机理的深入理解。通过对关键结构参数的精细调控，充分发挥了陷光效应在提高光吸收方面的作用。

12、作为优选，所述斜三角纹理结构上设置有功能涂层，所述功能涂层为光敏涂层/温敏涂层/自清洁层/抗反射层。本方案中，在提高光利用率的基础上，还进一步提高了对光的利用场景；这体现了研发团队对光伏组件实际应用需求的深入分析和创新意识。

13、首先，可以在纹理结构表面涂覆自清洁层，可以利用类似于荷叶效应的特性，使水珠在表面滚动时带走灰尘和污垢，从而实现自清洁功能。这种设计有利于提高组件在户外长期使用过程中的性能稳定性。通过优化纹理结构的形状和密度，可以进一步增强这种自清洁效果，满足不同环境条件下的清洁需求。其次，可在纹理结构上添加抗反射层，可以通过调节结构的形状和尺寸，使其具有良好的抗反射特性，有效减少入射光线的反射损失。特定形状的纹理结构能够实现多重反射和折射，增加光在材料内部的传播路径，从而提高光的吸收效率，进一步提升组件的光电转换性能。此外，在纹理结构表面涂覆光敏感材料，如可调光学胶体或光致变色材料，能够实现对入射光谱的动态调控。当外界光照发生变化时，这些光敏感材料的光学性能也会相应变化，进而改变整个纹理结构的形态和光学特性，从而优化光的利用效率。这种光学可调功能进一步拓展了组件在不同应用场景下的适应性。最后，在纹理结构表面添加温敏涂层，可以调节组件的散热性能，优化其工作温度，提高长期使用稳定性。这有助于平衡光电转换效率和热量管理之间的关系，满足不同环境条件下的性能需求。

14、作为优选，所述斜三角纹理结构为设置于正面玻璃上的自组装层；所述自组装层在外部能量或场效应的作用下可调节纹理结构形态，所述场效应为电场调节/磁场调节/光场调节。具体来说，这层自组装层可由一些具有响应性的智能材料组成，比如温敏高分子、电致变色材料或光致变形材料等。在没有外部场作用时，这些材料会自发形成有序的微纳米结构，构成稳定的自组装层。当施加外部电场时，自组装层中的电致变色材料会发生电场驱动下的分子重排，从而改变材料的光学特性，如折射率、吸收系数等。这种电场调控下的结构和光学变化，会进一步影响整个斜三角纹理结构的光学性能，如反射率、散射特性等。同理，如果施加外部磁场，自组装层中的磁敏感材料会发生磁场诱导的分子排列变化，进而改变层的光学特性。而在光场作用下，光致变形材料也会发生光照诱导的形态重构，从而调节整个纹理结构的光学功能。通过对这种可调节自组装层的精细控制，可以实现对光伏组件光学特性的动态优化。比如，根据环境光照条件的变化，调整自组装层的结构，从而动态调节组件的反射率、吸收率，提高光电转换效率。又或者，在组件表面出现污染时，通过电场、磁场等刺激，诱导自组装层发生结构变化，实现自清洁功能，延长使用寿命。这种可编程的自组装层设计，体现了研发团队对未来智能光伏技术发展方向的深入思考。通过将动态可调节的光学功能层集成到光伏组件中，赋予了组件智能感知和自适应调节的能力。

15、作为优选，所述自组装层种类为光学信息存储层/光学隐形层/光学通信层。光学信息存储层可采用一些具有光致变色或光致相变特性的智能材料，如光致变形高分子、光致相变薄膜等。在组件表面形成这种光学信息存储层后，就可以利用光照的方式在其中记录和存储各种光学信息，如全息图像、条形码、文字等。当需要读取这些信息时，只需要再次照射相应的光波，储存层就会根据记录的光学信息发生可逆的结构或相态变化，从而反射出对应的光学信息。这样就实现了在光伏组件表面集成光学存储功能，为智能光伏系统增添了信息处理能力。

16、其次是光学隐形层。这种隐形层也可以采用一些对外场响应性强的智能材料，如电致变色聚合物、磁致变形高分子等。通过对这些材料的外部电场或磁场进行动态调控，可以实现组件表面的光学特性发生可逆变化，从而实现对组件外观的动态隐藏。例如，当需要隐藏光伏组件时，可以施加特定的电场或磁场，使隐形层发生结构重构，改变其折射率、吸收系数等光学参数，从而使组件表面实现"隐身"效果，满足一些特殊的安全或美化需求。当不需要隐藏时，再切断外场，隐形层就会恢复原状。

17、最后是光学通信层。这种通信层可以利用一些具有光电转换特性的智能材料，如量子点、有机光电材料等，在组件表面集成光发射和光接收功能。通过对这些材料的光学激发或电学激励，可以实现光信号的发射和接收，从而支持光通信功能。这种光通信层的引入，使光伏组件不仅能够发挥发电功能，还可以作为光信号的发射和接收终端，为智能光伏系统增加了光通信能力。这不仅有助于实现组件间的光信号传输，还可以支持与其他光通信设备的互联互通，进一步增强了整个光伏系统的智能化水平。总的来说，提出的三种自组装层功能，即光学信息存储、光学隐形和光学通信，充分发挥了智能材料的独特特性，赋予了光伏组件更加丰富的光学功能。这种将先进光学技术与光伏器件深度融合的设计思路，体现了研发团队较强的技术创新能力，也开拓了未来智能光伏系统的广阔应用前景。

18、因此，本发明具有如下有益效果：

19、（1）通过在正面玻璃上设计具有斜三角纹理结构，能有效减少入射光的反射损失，增加光在电池层内的折射和反射，从而提高组件对光的吸收能力，进而提升整体的光电转换效率。同时在纹理结构表面添加功能性涂层，如抗反射层、光敏感涂层等，进一步优化了光学性能。

20、（2）将纹理结构与玻璃基材一体成型，避免了额外界面的引入，确保了结构的稳定性和可靠性。在组件关键层间设置特殊的胶膜，不仅提高了机械强度，还能有效隔离水汽、氧气等有害物质，大幅提高了组件的耐候性和使用寿命。

21、（3）通过在纹理结构表面引入可调节的自组装层，赋予了组件动态调节光学特性的能力，可以根据环境光照、温度等条件实时优化光吸收性能。自组装层还具备光学信息存储、光学隐形、光学通信等多种智能功能，极大地拓展了组件的应用范围。

22、（4）采用了简单高效的辊压成型工艺制造斜三角纹理结构，大幅简化了生产流程，提高了制造效率，从而降低了组件的整体生产成本。同时一体化的结构设计也减少了材料和工艺的耗用，进一步提高了经济性。