柔性太阳能板和光伏器件及其生产方法和系统技术方案

一种柔性且机械回弹的光伏(PV)电池，其由单个半导体晶圆形成。所述PV电池包括由背阳侧表面朝向阳侧表面向上穿透但未到达所述向阳侧表面的非超越凹坑或发光间隙。所述凹坑将晶圆分段成微型子区域，并提供机械回弹和机械冲击吸收。导线组位于所述PV电池的每一侧；一组收集负电荷，另一组收集正电荷。所述导线嵌入柔性透明粘合塑料箔中。可选地，同样提供了一种双面PV电池，以及用于生产这种PV电池的方法和系统。和系统。和系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性太阳能板和光伏器件及其生产方法和系统
相关申请的交叉引用
[0001]本专利申请要求(i)2020年10月7日提交的美国临时专利申请第63/088535号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文；以及(ii)2021年6月22日提交的美国专利申请第17/355867号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0002]一些实施方式涉及太阳能板和光伏(PV)器件领域。

技术介绍

[0003]光伏(PV)效应是在暴露于光时在材料中产生电压和电流。其为一种物理和化学现象。
[0004]PV效应已被用于从太阳光发电。例如，PV太阳能板吸收太阳光或光能或光子，并通过PV效应产生电流。

技术实现思路

[0005]一些实施方式提供了一种柔性且机械回弹的光伏(PV)电池，其由单个半导体晶圆形成。所述PV电池包括由背阳侧表面朝向阳侧表面向上穿透但未到达向阳侧表面的非超越凹坑或发光间隙。所述凹坑将晶圆分段成微型子区域，并提供机械回弹和机械冲击吸收。导线组位于所述PV电池的每一侧；一组收集负电荷，另一组收集正电荷。所述导线嵌入柔性透明粘合塑料箔中。可选地，同样提供了一种双面PV电池，以及用于生产这种PV电池的方法和系统。
[0006]一些实施方式可以提供其他和/或额外的好处和/或优势。
附图说明
[0007]图1A是根据一些实施方式的用于增韧半导体基板或晶圆(本文中晶圆和基板可互换使用)的系统的示例的功能级符号图示。
[0008]图1B是根据一些实施方式的包括半导体基板增韧方法的可能顺序的步骤的流程图。
[0009]图2A是作为一些实施方式的一部分的拾放工艺的侧视图图示，通过该工艺将半导体基板(该图指作为具体示例的PV晶圆)放置在支撑片材上。
[0010]图2B是作为一些实施方式的一部分的拾放工艺的俯视图图示，通过该工艺将半导体基板(该图指作为具体示例的PV晶圆)放置在支撑片材上。
[0011]图3A至3C包括根据一些实施方式的半导体基板组的一系列俯视图图示，该半导体基板组位于支撑片材上，并通过物理划线、开槽或划片(切割)的工艺被分离或单片化，由自动切割机在切割站执行。
[0012]图4A至4C包括半导体基板组的一系列侧视图图示，该半导体基板组位于支撑片材
上并且根据多步骤单片化实施方式被完全单片化；其中二维的部分物理划线或划片(切割)与物理变形的组合用于以预定模式使基板完全单片化。
[0013]图4D至图4F示出了根据一些实施方式的半导体基板在其通过分离/单片化/开槽工艺转变时的一系列俯视图。
[0014]图5A是根据一些实施方式的基于束的半导体分离的功能级图示。
[0015]图5B和图5C各自示出了根据一些基于束的实施方式的半导体基板在其通过示范性分离/单片化/开槽工艺转变的一系列俯视图。
[0016]图5D是根据一些实施方式的已经分离、开槽和/或单片化的半导体基板本体的透视图；根据一些实施方式，该半导体基板本体包括在由单片化形成的间隙或凹坑下方的电导体网状部、组件或布置。
[0017]图5E是可以根据一些实施方式生产和/或使用的若干个可选的半导体本体间隙形成几何结构的侧截面图。
[0018]图6A和图6B是根据PV器件实施方式的半导体本体的仰视图，其中叉指形的正负电极从基板本体的底部突出；并且其中依据负电极相对于相应正电极的放置和布置来使用不同的分离/切割模式。
[0019]图7是根据一些实施方式的基于束的半导体分离的功能级图示；其中在束分离期间提供反应物质，其中随着反应物质可以被束激发，反应物质可以与暴露于分离器束的半导体本体的部分发生反应。
[0020]图8A是根据一些实施方式被单片化的半导体基板本体的透视图，并且包括处于间隙侧壁上的涂层形式的间隙填充物(或凹坑填充物)，其可以仅涂覆间隙侧壁或可以填充高达100％的间隙体积。
[0021]图8B是可以根据一些实施方式生产和/或使用的若干个可选的半导体本体间隙形成几何结构的侧截面图，该几何结构还包括涂覆层。
[0022]图9A至图9F包括半导体基板/晶圆本体的三组顶部图示和侧部图示，其中每组图示了根据一些实施方式的半导体基板/晶圆本体从未增韧配置到三个单独的增韧配置中的每个增韧配置的转变；请注意，间隙和/或晶圆本体和区段未按比例绘制。
[0023]图10A是光伏(PV)相关实施方式的功能块级图示，其中分离/单片化的基板，可选地在支撑片材上，被封装在顶部和底部EVA膜内，然后封装在顶部和底部聚合物片材内，可选地在顶部片材上形成(例如压印、刻蚀、机械加工)光学器件。
[0024]图10B是根据一些实施方式的在覆盖增韧PV电池的顶部片材上提供微型透镜或迷你透镜的透明聚合物压印组件的侧视图图示。
[0025]图10C是根据一些实施方式的微型PV电池阵列的侧视图图示，该阵列用微型透镜压印的顶部片材进行增韧、封装和覆盖；展示了一种实施方式，其中非对称同心微型透镜可以用于对应于太阳辐射的角度。
[0026]图11是根据一些示范性实施方式的柔性和/或可卷曲和/或机械回弹的PV模块或PV器件或太阳能板的生产方法的流程图。
[0027]图12A至12D是根据一些示范性实施方式的柔性且机械回弹的太阳能板或PV器件的部件或部分的图示。
[0028]图13是根据一些示范性实施方式的柔性且机械回弹的太阳能板或PV器件的另一
部件或部分的图示。
[0029]图14是根据一些实施方式的一串互连或连续的子区域的图示，其形成柔性且机械回弹的长型太阳能电池或PV器件。
[0030]图15是根据一些示范性实施方式的柔性且机械回弹的太阳能板或PV器件的部件的图示。
[0031]图16A是根据一些示范性实施方式的柔性且机械回弹的太阳能板或PV器件的部分的放大图示。
[0032]图16B是根据一些示范性实施方式的另一柔性且机械回弹的太阳能板或PV器件的部分的放大图示。
[0033]为了图示的简单和清楚起见，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大了。此外，在认为合适的情况下，附图标记可以在附图中重复以指示对应或类似的元件。
具体实施方式
[0034]在一些实施方式中，一种装置包括分段式光伏(PV)电池阵列，其具有多个微型PV电池。PV电池阵列包括以下之一：(I)经由凹坑被分段的单个晶圆，(II)单个晶圆的经由凹坑被分段的部分，(III)经由凹坑被分段的互连晶圆组。晶圆是以下之一：(i)具有下层金属化层的复合金属化晶圆，其中每个凹坑穿透晶圆的整个非金属化层，但不穿透下层金属化层；(ii)半导体晶圆，其中每个凹坑穿透到不超过半导体晶圆的整个深度的99％。每个凹坑在两个相邻的微型PV电池之间形成物理凹陷分离，所述两个相邻的微型PV电池仍然彼此互连，但仅在所述两个相邻的微型PV电池的高度中的一些高度而非全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种柔性且机械回弹的光伏(PV)电池，包括：由单个半导体晶圆形成的PV电池，其中所述PV电池具有配置为吸收光的向阳侧表面，其中所述PV电池具有与所述向阳侧表面相对且不配置为吸收光的背阳侧表面；其中所述PV电池配置为通过PV效应从光产生电流；其中所述PV电池包括由所述背阳侧表面朝所述向阳侧表面向上穿透但未到达所述向阳侧表面的多个非超越凹坑；其中所述非超越凹坑向上穿透到所述半导体晶圆的高度的80％至99.9％之间，并将所述半导体晶圆分段成多个微型子区域；其中每个子区域在所述PV电池的所述向阳侧表面测量的表面积或覆盖面积在0.1至500平方毫米的范围内；其中所述多个非超越凹坑和所述多个微型子区域使得所述PV电池具有改进的机械回弹以及机械冲击吸收和冲击耗散的特性；其中所述PV电池还包括：顶侧导线组，其直接机械连接在所述向阳侧表面的顶部；其中所述顶侧导线组仅收集和传输由所述PV效应产生的第一极性类型的电荷，即负电荷或正电荷；底侧导线组，其直接机械连接在所述背阳侧表面的下方；其中所述底侧导线组仅收集和传输由所述PV效应产生的第二相反极性类型的电荷，即正电荷或负电荷。2.根据权利要求1所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述顶侧导线组包括一组大致平行的导线，彼此间隔1至10毫米之间的距离，所述一组大致平行的导线仅收集和传输由所述PV效应产生的所述第一极性类型的电荷；其中所述底侧导线组包括一组大致平行的导线，彼此间隔1至10毫米之间的距离，所述一组大致平行的导线仅收集和传输由所述PV效应产生的所述第二极性类型的电荷；其中所述PV电池的所述多个子区域的至少50％的每个子区域在所述子区域的顶侧接触所述顶侧导线组的至少一根导线，并且还在所述子区域的底侧接触所述底侧导线组的至少一根导线。3.根据权利要求1至2中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述顶侧导线组包括一组之字形结构的导线，彼此间隔1至10毫米之间的距离，所述一组之字形结构的导线仅收集和传输由所述PV效应产生的所述第一极性类型的电荷；其中所述底侧导线组包括一组大致平行的导线，彼此间隔1至10毫米之间的距离，所述一组大致平行的导线仅收集和传输由所述PV效应产生的所述第二极性类型的电荷；其中所述PV电池的所述多个子区域的至少50％的每个子区域在所述子区域的顶侧接触所述顶侧导线组的至少一根导线，并且还在所述子区域的底侧接触所述底侧导线组的至少一根导线。4.根据权利要求1至3中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述顶侧导线组包括一组弯曲的或非线性的导线，彼此间隔1至10毫米之间的距离，所述一组弯曲的或非线性的导线仅收集和传输由所述PV效应产生的所述第一极性类型的电荷；其中所述底侧导线组包括一组大致平行的导线，彼此间隔1至10毫米之间的距离，所述一组大致平行的导线仅收集和传输由所述PV效应产生的所述第二极性类型的电荷；
其中所述PV电池的所述多个子区域的至少50％的每个子区域在所述子区域的顶侧接触所述顶侧导线组的至少一根导线，并且还在所述子区域的底侧接触所述底侧导线组的至少一根导线。5.根据权利要求1至4中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述顶侧导线组包括交叉导线网，所述交叉导线网仅收集和传输由所述PV效应产生的所述第一极性类型的电荷；其中所述底侧导线组包括一组大致平行的导线，彼此间隔1至10毫米之间的距离，所述一组大致平行的导线仅收集和传输由所述PV效应产生的所述第二极性类型的电荷；其中所述PV电池的所述多个子区域的至少50％的每个子区域在所述子区域的顶侧接触所述顶侧导线组的至少一根导线，并且还在所述子区域的底侧接触所述底侧导线组的至少一根导线。6.根据权利要求1至5中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述顶侧导线组包括嵌入塑料材料的顶侧透明柔性粘合箔内的导线组，所述塑料材料的顶侧透明柔性粘合箔机械地将所述顶侧导线组粘附到所述向阳侧表面，并使得光能够朝所述向阳侧表面通过所述塑料材料的顶侧透明粘合箔；其中所述底侧导线组包括嵌入塑料材料的底侧柔性粘合箔内的导线组，所述塑料材料的底侧柔性粘合箔机械地将所述底侧导线组粘附到所述背阳侧表面。7.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述顶侧导线组包括由金属合金形成的顶侧非焊接熔融导线组，其中所述合金的熔融温度低于150摄氏度；其中所述顶侧导线组的每根导线通过由固化熔融合金形成的无焊连接与所述向阳侧表面连接。8.根据权利要求1至7中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述底侧导线组包括由金属合金形成的底侧非焊接熔融导线组，其中所述合金的熔融温度低于150摄氏度；其中所述底侧导线组的每根导线通过由固化熔融合金形成的无焊连接与所述背阳侧表面连接。9.根据权利要求1至8中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述向阳侧表面被所述顶侧导线组覆盖，所述导线间隔2至9毫米之间的距离，其中所述距离足够小以能够有效地收集来自所述PV电池的所述向阳侧表面的所述第一极性类型的电荷，其中所述距离足够大以在入射光向位于所述顶侧导线组下方的所述向阳侧表面行进时最小化所述顶侧导线组对入射光的阻碍。10.根据权利要求1至9中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述背阳侧表面从下方被所述底侧导线组覆盖，所述导线间隔2至9毫米之间的距离，其中所述距离足够小以能够有效地收集来自所述PV电池的所述背阳侧表面的所述第二极性类型的电荷。11.根据权利要求1至10中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，
其中所述底侧导线组包括嵌入塑料材料的底侧柔性粘合箔内的导线组，所述塑料材料的底侧柔性粘合箔机械地将所述底侧导线组粘附到所述背阳侧表面，其中至少一部分所述塑料材料的底侧柔性粘合箔至少部分地填充所述非超越凹坑，并且为所述PV电池提供改进的机械回弹以及机械冲击吸收和冲击耗散的特性。12.根据权利要求1至11中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述塑料材料的底侧柔性粘合箔是选自由以下组成的组的成分：高弹性可拉伸聚烯烃薄膜、刚柔结合的聚酯(PET)薄膜、刚性聚酯(PET)薄膜。13.根据权利要求1至12中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述塑料材料的顶侧透明柔性粘合箔是选自由以下组成的组的成分：高弹性可拉伸聚烯烃薄膜、刚柔结合的聚酯(PET)薄膜、刚性聚酯(PET)薄膜。14.根据权利要求1至13中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中附接在所述PV电池的所述向阳侧表面的上侧上方的所述顶侧导线组是非平面的，并且是非平坦的，以提高所述柔性且机械回弹的PV电池的整体弹性。15.根据权利要求1至14中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中附接在所述PV电池的所述背阳侧表面的下侧下方的所述底侧导线组是非平面的，并且是非平坦的，以提高所述柔性且机械回弹的PV电池的整体弹性。16.根据权利要求1至15中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述子区域被构造为柔性的、机械回弹的、长型的分段子区域串或系列，其通过所述PV效应将光转换为电。17.根据权利要求1至16中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述子区域被构造为柔性的、机械回弹的、长型的分段子区域串，其通过所述PV效应将光转换为电，其中所述分段子区域串具有其自身的层压全方位涂层，所述涂层将所述串与附近的其他串分开。18.根据权利要求1至17中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述柔性PV电池是柔性的、机械回弹的、弯曲的或非平面的制品，其具有多个所述分段子区域，所述子区域通过所述PV效应将光转换为电；其中所有所述子区域被封装在一起，而不是离散地或分离地封装在单个层压层内。19.根据权利要求1至18中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中在所述PV电池的所述向阳侧表面上方机械连接和电连接所述顶侧导线组的所述金属合金包括以下的一种或多种：铟和另一种金属的固化熔融合金、铟和锡的固化熔融合金、铋和另一种金属的固化熔融合金、铋和锡的固化熔融合金、
熔融温度低于150摄氏度的固化熔融合金。20.根据权利要求1至19中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中在所述PV电池的所述背阳侧表面下方机械连接和电连接所述底侧导线组的所述金属合金包括以下的一种或多种：铟和另一种金属的固化熔融合金、铟和锡的固化熔融合金、铋和另一种金属的固化熔融合金、铋和锡的固化熔融合金、熔融温度低于150摄氏度的固化熔融合金。21.根据权利要求1至20中任一项所述的柔性且机械回弹的PV电池，其中所述柔性且机械回弹的PV电池是选自由以下组成的组的装置的一部分：车辆、船舶、飞行器、航天器、建筑物、墙壁、屋顶、屋顶瓦板、门、头盔、可穿戴制品、电子设备。22.一种柔性且机械回弹的光伏(PV)电池，包括：由单个半导体晶圆形成的PV电池，其中所述PV电池具有面向顶部的吸光表面，其中所述PV电池具有与所述面向顶部的吸光表面相对的面向底部的吸光表面；其中所述PV电池是双面PV电池，其配置为通过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：太阳涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：