專利名稱：一體式太陽能瓦片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一體式太陽能瓦片及其制造方法。
背景技術(shù)：
建筑光電一體化是太陽能技術(shù)發(fā)展的趨勢，是個全新的領(lǐng)域，也是個新的市場。將太陽能電池與屋頂瓦片結(jié)合為一體已經(jīng)成為業(yè)界廣泛使用的技術(shù)，但現(xiàn)有技術(shù)之太陽能電池均通過分別制程、機構(gòu)加工定位的方式結(jié)合于屋頂瓦片。這樣的結(jié)構(gòu)使得整個屋頂瓦片的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，需提供一種具有一體式結(jié)構(gòu)的太陽能瓦片及制造所述太陽能瓦片的方法，以將太陽能電池與屋頂瓦片一體化制造。本發(fā)明一種實施方式中的一體式太陽能瓦片包括曲面瓦片本體、氮化硅薄膜、第一接觸電極、非晶硅薄膜、第二接觸電極、金屬導(dǎo)線層及保護(hù)膜。所述曲面瓦片本體包括頂面及側(cè)面，所述氮化硅薄膜覆蓋于所述曲面瓦片本體之頂面，所述第一接觸電極貼設(shè)于所述氮化硅薄膜之表面，所述非晶硅薄膜覆蓋于所述氮化硅薄膜及所述第一接觸電極，所述第二接觸電極貼設(shè)于所述非晶硅薄膜之表面并與所述第一接觸電極相互絕緣。所述金屬導(dǎo)線層設(shè)置于所述非晶硅薄膜的表面并且電連接所述第二接觸電極。所述保護(hù)膜覆蓋于所述金屬導(dǎo)線層表面。本發(fā)明一種實施方式中的太陽能瓦片制造方法包括如下步驟于曲面瓦片本體頂面鍍膜形成氮化硅薄膜。于所述氮化硅薄膜表面形成太陽能電池層。所述太陽能電池層形成的步驟包括于所述氮化硅薄膜之表面貼上第一接觸電極作為太陽能電池正極的金屬電極；于所述氮化硅薄膜表面沉積非晶硅薄膜，使得所述非晶硅薄膜覆蓋所述氮化硅薄膜及所述第一接觸電極；在所述非晶硅薄膜表面貼上第二接觸電極作為負(fù)極金屬電極，并保證所述第二接觸電極與所述第一接觸電極相互絕緣；及于所述非晶硅薄膜表面設(shè)置一層金屬導(dǎo)線層，并使所述金屬導(dǎo)線層電連接所述第二接觸電極。于所述太陽能電池層上設(shè)置保護(hù)膜。及將表面依次設(shè)有所述氮化硅薄膜、所述太陽能電池層及所述保護(hù)膜的曲面瓦片本體通過真空腔加熱，以形成為一體式太陽能瓦片。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明之太陽能瓦片制造方法可將太陽能電池與屋頂瓦片制造整合為一體，從而使得太陽能瓦的結(jié)構(gòu)簡單，成本降低。


圖1是包括本發(fā)明之一種實施方式之一體式太陽能瓦片的立體分解示意圖。圖2是圖1所示之一體式太陽能瓦片之局部立體圖。圖3是在太陽光的照射下，本發(fā)明之一體式太陽能瓦片之非晶硅薄膜之局部放大示意圖。
圖4是本發(fā)明之一體式太陽能瓦片制造方法之流程圖。主要元件符號說明曲面瓦片本體10頂面12側(cè)面14氮化硅薄膜20非晶硅薄膜30P型非晶硅薄膜32正電荷320I型非晶硅薄膜34N型非晶硅薄膜36負(fù)電荷360保護(hù)膜40第一接觸電極50第一本體部52第一端部54第二接觸電極60第二本體部62第二端部64金屬導(dǎo)線層80縱向金屬線82橫向金屬線8具體實施例方式請參閱圖1及圖2，本發(fā)明一種實施方式中的一體式太陽能瓦片包括曲面瓦片本體10、氮化硅(SiN)薄膜20、第一接觸電極50、非晶硅(amorphous silicon)薄膜30、第二接觸電極60、金屬導(dǎo)線層80及保護(hù)膜40。所述曲面瓦片本體10包括頂面12及側(cè)面14。 氮化硅薄膜20覆蓋于所述曲面瓦片本體10頂面12。所述第一接觸電極50貼設(shè)于所述氮化硅薄膜20的表面。所述第一接觸電極50包括第一本體部52及第一端部M，所述第一本體部52呈長條狀并貫穿所述氮化硅薄膜20， 所述第一端部M垂直設(shè)置于所述第一本體部52的一端，并延伸至所述曲面瓦片本體10的側(cè)面14。所述非晶硅薄膜30覆蓋于所述氮化硅薄膜20及所述第一接觸電極50，所述第二接觸電極60貼設(shè)于所述非晶硅薄膜30表面，并與所述第一接觸電極50相互絕緣。所述第二接觸電極60包括第二本體部62和第二端部64，所述第二本體部62貼設(shè)于所述非晶硅薄膜30表面的一邊緣處，所述第二端部64垂直設(shè)置于所述第二本體部62的一端并延伸至所述曲面瓦片本體10的側(cè)面14。所述第一接觸電極50與所述第二接觸電極60分別位于所述非晶硅薄膜30的兩面，用于作為本發(fā)明之太陽能瓦片之兩個金屬電極。本實施方式中， 所述第二端部64與所述第一端部M分別位于靠近所述曲面瓦片本體10之側(cè)面14之兩端處，用于作為本發(fā)明之太陽能瓦片之兩個接線端。所述兩個接線端用于將太陽能瓦片連接到接線盒，所述第一接觸電極50與所述第二接觸電極60分別設(shè)置于靠近本發(fā)明之太陽能瓦片的兩端處，以方便太陽能瓦片與接線盒之間連接安裝。所述金屬導(dǎo)線層80設(shè)置于所述非晶硅薄膜30的表面，并且電連接所述第二接觸電極60。本實施方式中，所述金屬導(dǎo)線層80包括縱橫交錯設(shè)置多條縱向金屬線82及橫向金屬線84，其中一條縱向金屬線82的一端搭接于所述第二接觸電極60的第二本體部62， 以實現(xiàn)所述金屬導(dǎo)線層80與所述第二接觸電極60之間的電連接關(guān)系。所述第一接觸電極50、非晶硅薄膜30、第二接觸電極60及所述金屬導(dǎo)線層80共同形成了本發(fā)明之太陽能瓦片之完整的太陽能電池層。所述保護(hù)膜40覆蓋于所述金屬導(dǎo)線層80表面，所述保護(hù)膜40呈透明狀，以利于太陽光的穿透。所述保護(hù)膜40包括層迭設(shè)置的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)層及聚乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)層，其中所述乙烯-醋酸乙烯共聚物層貼近所述太陽能電池層，所述聚乙烯-四氟乙烯共聚物層位于最外層。綜上所述，所述氮化硅薄膜20、所述第一接觸電極50、所述非晶硅薄膜30、所述第二接觸電極60、所述金屬導(dǎo)線層80及所述保護(hù)膜40依次層迭設(shè)置于所述曲面瓦片本體10 頂面12，并形成一體式太陽能瓦片。本發(fā)明一種實施方式中的太陽能瓦制作方法是以所述曲面瓦片本體10為基材， 所述曲面瓦片本體10可以為陶瓷瓦、粘土瓦、混凝土瓦等常用基材。請參閱圖4，具體的制造方法包括如下步驟。于所述曲面瓦片本體10的頂面12上鍍膜形成氮化硅薄膜20。本實施方式中，通過化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)法于所述曲面瓦片本體10頂面12形成所述氮化硅薄膜20，可選擇直接等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)設(shè)備。利用所述PECVD設(shè)備沉積氮化硅薄膜20的加工藝包括以下步驟(1)清洗曲面瓦片本體10 將曲面瓦片本體10放入玻璃洗液中浸泡十余小時后放入丙酮中清洗，然后用無水乙醇清洗，之后用熱風(fēng)烘干。(2)沉積氮化硅薄膜20 將清洗后的曲面瓦片本體10放入PECVD真空室內(nèi)，開始抽真空，并開始升溫。當(dāng)真空室溫度上升至約300°C并保持穩(wěn)定時，給真空室充入稀釋的N2 及8 12%的SiH4和NH3至1 5Pa，此時控制SiH4和NH3的氣體流量比為30 :5，并加上射頻功率使其開始放電，功率密度為約為0. 25W/cm2。所述沉積氮化硅薄膜步驟需要沉積兩次，先沉積20 35分鐘，之后再重復(fù)沉積30 45分鐘。(3)熱處理工藝將沉積完成的氮化硅薄膜20的曲面瓦片本體10放入烘箱內(nèi)，沖入N2氣進(jìn)行保護(hù)，然后按照5 10°C /min進(jìn)行升溫，到達(dá)280°C后保溫2 4小時，再按照5 10°C /min的速率進(jìn)行降溫，直至回到室溫。另有其他實施方式中，還可以通過濺射法(Sputtering)或遠(yuǎn)距電漿輔助化學(xué)氣相沉積法(Remote PECVD)形成所述氮化硅薄膜20。接著于所述氮化硅薄膜20表面形成太陽能電池層。首先于所述氮化硅薄膜20之表面貼上第一接觸電極50作為太陽能電池正極的金屬電極。本實施方式中，將所述第一接觸電極50貼設(shè)于靠近所述曲面瓦片本體10之一端處。然后利用化學(xué)氣相沉積的方法于所述氮化硅薄膜20表面沉積非晶硅薄膜30，使得所述非晶硅薄膜30覆蓋所述氮化硅(SiN)薄膜20及所述第一接觸電極50。本實施方式中，于直接等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備中沉積非晶硅薄膜30，具體包括如下步驟(1)在氮化硅薄膜20上制備P型非晶硅薄膜32，其中通入的各氣體流量約為 B2H6 :25SCCM，CH4 :25SCCM，SIH4 :40SCCM，射頻功率約為 100W，襯底溫度為 100°C，濺射氣壓為lPa，濺射時間約為1分鐘。(2)在所述P型非晶硅薄膜32上制備I型非晶硅薄膜34，其中通入的各氣體流量為:SIH4 :20SCCM，射頻功率為100W，襯底溫度為200°C，濺射氣壓為:lPa，濺射時間為45 分鐘。(3)在所述I型非晶硅薄膜34上制備N型非晶硅薄膜36，其中通入的各氣體流量為:PH3 :30SCCM, SIH4 :15SCCM，射頻功率為100W，襯底溫度為250°C，濺射氣壓為:lPa，溉射時間為1. 5分鐘。沈積完成所述非晶硅薄膜30后，在所述非晶硅薄膜30表面貼上第二接觸電極60 作為負(fù)極金屬電極，第二接觸電極60與第一接觸電極50相互絕緣。本實施方式中，將所述第二接觸電極60貼設(shè)于靠近所述曲面瓦片本體10之另一端處。于所述非晶硅薄膜30表面設(shè)置一層金屬導(dǎo)線層80，并使所述金屬導(dǎo)線層80電連接所述第二接觸電極60。此時，形成了本發(fā)明之太陽能瓦之完整的太陽能電池層。于所述太陽能電池層之金屬導(dǎo)線層80上設(shè)置保護(hù)膜40，先沉積乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)層，再沉積聚乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)層，使得所述乙烯-醋酸乙烯共聚物層貼近所述太陽能電池層，所述聚乙烯-四氟乙烯共聚物層位于最外層。最后，將表面依次設(shè)有氮化硅薄膜、太陽能電池層及保護(hù)膜40的曲面瓦片本體10 通過真空腔加熱，以形成為一體式太陽能瓦片。請參閱圖3，當(dāng)太陽光照射本發(fā)明之太陽能瓦片時，太陽光線穿透所述保護(hù)膜40， 使所述太陽電池層吸收太陽光能。所述非晶硅薄膜30吸收太陽光能，使得所述N型非晶硅薄膜36內(nèi)的電子受到光能激發(fā)涌入P型非晶硅薄膜32中，以填補所述P型非晶硅薄膜32 內(nèi)的電洞。在所述N型非晶硅薄膜36和P型非晶硅薄膜32的接合處，因電子-電洞的結(jié)合形成一個載子空乏區(qū)，所述P型非晶硅薄膜32中帶有正電荷320，所述N型非晶硅薄膜 36中帶有負(fù)電荷360，因此，形成一個內(nèi)建電場。所述金屬導(dǎo)線層80將所述N型非晶硅薄膜上所帶有的負(fù)電荷360收集并傳輸至第二接觸電極60。由于金屬導(dǎo)線具有良好的導(dǎo)電性能，所述金屬導(dǎo)線層80作為太陽能電池層所產(chǎn)生的電子的傳輸載體，將電子傳輸至第二接觸電極60，提高了本發(fā)明之太陽能瓦片之將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率。由于太陽電池產(chǎn)生的電是直流電，因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直/交流轉(zhuǎn)換器，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，則可供電至家庭用電或工業(yè)用電。本發(fā)明之太陽能瓦片制造方法將太陽能電池與屋頂瓦片制造為一體，從而使得太陽能瓦的結(jié)構(gòu)簡單，成本降低。
權(quán)利要求
1.一種一體式太陽能瓦片，包括 曲面瓦片本體，包括頂面和側(cè)面；氮化硅薄膜，覆蓋所述曲面瓦片本體之頂面；第一接觸電極，貼于所述氮化硅薄膜之表面；非晶硅薄膜，覆蓋所述氮化硅薄膜及所述第一接觸電極；第二接觸電極，貼于所述非晶硅薄膜之表面，并與所述第一接觸電極相互絕緣；金屬導(dǎo)線層，設(shè)置于所述非晶硅薄膜的表面，并且電連接所述第二接觸電極；及保護(hù)膜，覆蓋于所述金屬導(dǎo)線層表面；所述氮化硅薄膜、所述第一接觸電極、所述非晶硅薄膜、所述第二接觸電極、所述金屬導(dǎo)線層及所述保護(hù)膜依次層迭設(shè)置于所述曲面瓦片本體頂面，并形成一體式太陽能瓦片。
2.如權(quán)利要求1所述之一體式太陽能瓦片，其中，所述第一接觸電極包括第一本體部及第一端部，所述第一本體部呈長條狀并貫穿所述氮化硅薄膜，所述第一端部垂直設(shè)置于所述第一本體部之一端，并延伸至所述曲面瓦片本體之側(cè)面。
3.如權(quán)利要求2所述之一體式太陽能瓦片，其中，所述第二接觸電極包括第二本體部和第二端部，所述第二本體部貼設(shè)于所述非晶硅薄膜表面之一邊緣處，所述第二端部垂直設(shè)置于所述第二本體部之一端并延伸至所述曲面瓦片本體之側(cè)面。
4.如權(quán)利要求3所述之一體式太陽能瓦片，其中，所述金屬導(dǎo)線層包括縱橫交錯設(shè)置多條縱向金屬線及橫向金屬線，其中一條縱向金屬線之一端搭接于所述第二接觸電極之第二本體部，以實現(xiàn)所述金屬導(dǎo)線層與所述第二接觸電極之間的電連接關(guān)系。
5.如權(quán)利要求4所述之一體式太陽能瓦片，其中，所述保護(hù)膜呈透明狀，并包括層迭設(shè)置的乙烯-醋酸乙烯共聚物層及聚乙烯-四氟乙烯共聚物層。
6.一種一體式太陽能瓦片制造方法，包括 于曲面瓦片本體頂面鍍膜形成氮化硅薄膜； 于所述氮化硅薄膜表面形成太陽能電池層，包括于所述氮化硅薄膜之表面貼上第一接觸電極作為太陽能電池正極的金屬電極； 于所述氮化硅薄膜表面沉積非晶硅薄膜，使得所述非晶硅薄膜覆蓋所述氮化硅薄膜及所述第一接觸電極；在所述非晶硅薄膜表面貼上第二接觸電極作為負(fù)極金屬電極，并保證所述第二接觸電極與所述第一接觸電極相互絕緣；及于所述非晶硅薄膜表面設(shè)置一層金屬導(dǎo)線層，并使所述金屬導(dǎo)線層電連接所述第二接觸電極；于所述太陽能電池層上設(shè)置保護(hù)膜；及將表面依次設(shè)有所述氮化硅薄膜、所述太陽能電池層及所述保護(hù)膜的所述曲面瓦片本體通過真空腔加熱，從而形成一體式太陽能瓦片。
7.如權(quán)利要求6所述之一體式太陽能瓦片制造方法，其中，于所述曲面瓦片本體頂面鍍膜形成所述氮化硅薄膜包括清洗并烘干所述曲面瓦片本體； 沉積所述氮化硅薄膜；及將沉積完成的氮化硅薄膜的曲面瓦片本體放入烘箱內(nèi)進(jìn)行熱處理工藝。
8 如權(quán)利要求7所述之一體式太陽能瓦片制造方法，其中，于所述氮化硅薄膜表面沉積非晶硅薄膜的步驟包括在所述氮化硅薄膜上制備P型非晶硅薄膜； 在所述P型非晶硅薄膜上制備I型非晶硅薄膜；及在所述I型非晶硅薄膜上制備N型非晶硅薄膜。
9.如權(quán)利要求8所述之一體式太陽能瓦片制造方法，其中，于所述太陽能電池層上設(shè)置所述保護(hù)膜時先沉積乙烯-醋酸乙烯共聚物層，再沉積聚乙烯-四氟乙烯共聚物層，使所述聚乙烯-四氟乙烯共聚物層位于最外層。
全文摘要
一種一體式太陽能瓦片，包括曲面瓦片本體、氮化硅薄膜、第一接觸電極、非晶硅薄膜、第二接觸電極、金屬導(dǎo)線層及保護(hù)膜。所述氮化硅薄膜覆蓋于所述曲面瓦片本體之頂面，所述第一接觸電極貼于所述氮化硅薄膜之表面，所述非晶硅薄膜覆蓋所述氮化硅薄膜及所述第一接觸電極，所述第二接觸電極貼于所述非晶硅薄膜之表面并與所述第一接觸電極相互絕緣。所述金屬導(dǎo)線層設(shè)置于所述非晶硅薄膜的表面并且電連接所述第二接觸電極。所述保護(hù)膜覆蓋于所述金屬導(dǎo)線層表面。本發(fā)明還揭露了一種制造所述太陽能瓦片的方法。本發(fā)明之太陽能瓦片制造方法可將太陽能電池與屋頂瓦片制造整合為一體，從而使得太陽能瓦的結(jié)構(gòu)簡單，成本降低。
文檔編號H01L31/18GK102312530SQ201010219690
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者郭臺銘, 陸惠民 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司