專利名稱：可撓性太陽能電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池技術(shù)，尤其涉及一種可撓性太陽能電池裝置。
背景技術(shù)：
太陽能電池單元結(jié)構(gòu)主要包括透光基板、設(shè)于透光基板的P型半導(dǎo)體材料層及N 型半導(dǎo)體材料層。太陽能電池單元主要應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換原理，將太陽的輻射能光子通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。具體地，當(dāng)太陽光照射至半導(dǎo)體，一部分光子被表面反射掉，其余部分光子被半導(dǎo)體吸收或透過。被吸收的光子，一部分變成熱能，另一部分光子則同組成半導(dǎo)體的原子價(jià)電子碰撞，產(chǎn)生電子-空穴對。如此，光能就以產(chǎn)生電子-空穴對的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并于P型及N型交界面兩邊形成勢壘電場，將電子驅(qū)向N區(qū)，空穴驅(qū)向P區(qū)，從而使得N 區(qū)有過剩電子，P區(qū)有過?？昭?，在P-N結(jié)附近形成與勢壘電場方向相反的光生電場。光生電場的一部分除抵消勢壘電場外，還使P型層帶正電，N型半導(dǎo)體層帶負(fù)電，在N區(qū)與P區(qū)之間的薄層產(chǎn)生所謂光生伏打電動(dòng)勢。若分別自P型層及N型半導(dǎo)體層焊接金屬引線，接通負(fù)載，則外電路便有電流通過?？蓳闲蕴柲茈姵匾话闶鞘褂萌玖细泄馓栯姵?、有機(jī)化合物太陽能電池或高分子聚合物太陽能電池。但是，由于有機(jī)或高分子化合物染料容易因?yàn)楦邷鼗蛞驗(yàn)槿展庹丈涫蛊洳牧狭鸦沟脡勖兌蹋疫@些材料的光電轉(zhuǎn)換效率不高?，F(xiàn)有技術(shù)中，使用半導(dǎo)體材料可增加可撓性太陽能電池的壽命，但是，由于半導(dǎo)體材料吸收頻譜的特性或厚度造成了無法透光及可撓性差。在日常生活中，設(shè)置于室外的玻璃窗一般用來采光，所以通常將太陽能電池貼附于該玻璃窗處以吸收光，但如何使貼附有該太陽能電池的玻璃窗仍能夠保持良好的透光性成為了有待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種具有良好的可撓性同時(shí)具有透光性的可撓性太陽能電池裝置。一種可撓性太陽能電池裝置，其包括透光基板、與該透光基板相對間隔設(shè)置的透光面板、多個(gè)第一太陽能電池單元、多個(gè)第二太陽能電池單元及具有透光性的絕緣間隔體。 該第一太陽能電池單元與該第二太陽能電池單元沿該透光面板的延伸方向交替間隔夾設(shè)于該透光基板與透光面板之間。該第一太陽能電池單元與相鄰的第二太陽能電池單元由該絕緣間隔體隔開。該第一太陽能電池單元及該第二太陽能電池單元的厚度小于或等于50 微米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的每個(gè)第一太陽能電池單元及每個(gè)第二太陽能電池單元的厚度小于或等于50微米，可保證良好的可撓性，且每個(gè)第一太陽能電池單元與相鄰的第二太陽能電池單元由具有透光性的絕緣間隔體隔開，如此，可以使貼附有該太陽能電池的玻璃窗仍能夠保持良好的透光性。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施方式提供的可撓性太陽能電池裝置的示意圖。
圖2為本發(fā)明第二實(shí)施方式提供的可撓性太陽能電池裝置的示意圖。
圖3為本發(fā)明第三實(shí)施方式提供的可撓性太陽能電池裝置的示意圖。
圖4為本發(fā)明第四實(shí)施方式提供的可撓性太陽能電池裝置的示意圖。
主要元件符號說明
可撓性太陽能電池裝置100、200、300、400
透光基板10、210、310、410
第一電路層20、220、320、420
第一太陽能電池單元30、230、330、430
第二太陽能電池單元70、270、370、470
絕緣間隔體40、240、340、440
第二電路層50、250、350、450
透光面板60、260、360、460
第一背電極31,231
P型半導(dǎo)體層32、72、232、272
P-N過渡層33、73、233、273
N型半導(dǎo)體層34、74、234、274
第一前電極35,235
第二背電極71,271
第二前電極75,275
絕緣層380
透光面361,461
聚光單元362,462
聚光面363
周面46具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明的可撓性太陽能電池裝置做進(jìn)一步的說明，舉以下實(shí)施方式并配合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1，本技術(shù)方案一實(shí)施方式提供的可撓性太陽能電池裝置100包括透光基板10、第一電路層20、多個(gè)第一太陽能電池單元30、多個(gè)第二太陽能電池單元70、絕緣間隔體40、第二電路層50及與該透光基板10平行且相對設(shè)置的透光面板60。該透光基板10具有高導(dǎo)熱性。該透光基板10可為聚合物薄片。聚合物的材料可為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。該第一電路層20固定于該透光基板10。該第二電路層50固定于該透光面板60。 該第一電路層20及該第二電路層50均為透明電極。該第一電路層20及該第二電路層50 可分別通過噴射法直接將導(dǎo)電材料噴射于該透光基板10及該透光面板60直至形成所需圖案，或預(yù)先利用導(dǎo)電板材由蝕刻法制成所需層狀圖案，后分別固定于該透光基板10及該透光面板60。該多個(gè)第一太陽能電池單元30及該多個(gè)第二太陽能電池單元70呈陣列地固定于該第一電路層20與該第二電路層50之間，且每個(gè)第一太陽能電池單元30與一個(gè)第二太陽能電池單元70沿該透光面板60的延伸方向交替排列。每個(gè)第一太陽能電池單元30與相鄰的第二太陽能電池單元70之間距大于或等于0. 5毫米，通過該絕緣間隔體40隔開。該絕緣間隔體40為柔性透光材料，如聚甲基丙烯酸甲酯等。其中，每個(gè)第一太陽能電池單元30及每個(gè)第二太陽能電池單元70的厚度小于或等于50微米。該可撓性太陽能電池裝置100的整體厚度小于或等于500微米，優(yōu)選地，該可撓性太陽能電池裝置100的整體厚度小于或等于100微米。每個(gè)第一太陽能電池單元30 及每個(gè)第二太陽能電池單元70的面積小于或等于1平方毫米。如此，可以增加該可撓性太陽能電池裝置100的可撓性。該第一太陽能電池單元30包括一設(shè)置于該第一電路層20上的第一背電極31，依次層疊于第一背電極31的P型半導(dǎo)體層32，P-N過渡層33，N型半導(dǎo)體層34及第一前電極 35。該P(yáng)型半導(dǎo)體層32的材質(zhì)可為結(jié)合性較好的III-V族化合物、II-VI族化合物、 I-III-VI族化合物，或IV族材料，如碲化鎘、銅銦硒、硅、鍺等材料，如P型非晶硅材料，特別為P型含氫非晶硅材料，氮化銦鎵或鋁砷化鎵。優(yōu)選地，P型半導(dǎo)體層32的材料為P型非晶硅材料。非晶硅材料對光的吸收性比結(jié)晶硅材料強(qiáng)約500倍，故在對光子吸收量要求相同的情況下，非晶硅材料制成的半導(dǎo)體層的厚度遠(yuǎn)小于結(jié)晶硅材料制成的半導(dǎo)體層的厚度，且非晶硅材料對透光基板材質(zhì)的要求更低。故采用非晶硅材料不僅可以節(jié)省大量的材料，亦使制作大面積的太陽能電池單元成為可能。該P(yáng)-N過渡層33的材質(zhì)可為結(jié)合性較好的III-V族化合物、II-VI族化合物、 I-III-VI族化合物，或IV族材料，如碲化鎘、銅銦硒、硅、鍺等材料。該P(yáng)-N過渡層33的材料亦可為銅銦鎵硒。該P(yáng)-N過渡層33用于將光子轉(zhuǎn)換成電子-孔穴對并形成勢壘電場。該 P-N過渡層33有助于提高該第一太陽能電池單元30的穩(wěn)定性以及光電轉(zhuǎn)換效率。該P(yáng)-N 過渡層33可通過化學(xué)氣相沈積法或?yàn)R射法形成。該N型半導(dǎo)體層34的材質(zhì)可為N型非晶硅材料，特別為N型含氫非晶硅材料。該 N型半導(dǎo)體層34的材質(zhì)還可為結(jié)合性較好的III-V族化合物、II-VI族化合物、I-III-VI 族化合物，或IV族材料，如碲化鎘、銅銦硒、硅、鍺等材料。該第一前電極35形成于N型半導(dǎo)體層34，并固定于該第二電路層50。為便于透過大部分太陽光進(jìn)入該N型半導(dǎo)體層34，提高光轉(zhuǎn)化效率，該第一前電極35優(yōu)選為透明電極，其與該N型半導(dǎo)體層34形成奧姆接觸。該第一前電極35為可撓性透光材料，如銦錫氧化物等。該第一背電極31及該第一前電極35分別與一電力儲(chǔ)存裝置(圖未示)的正負(fù)極相連，由此儲(chǔ)存光電轉(zhuǎn)換后的電能。該第二太陽能電池單元70包括一設(shè)置于該第一電路層20上的第二前電極75，依次層疊于該第二前電極75的N型半導(dǎo)體層74、P-N過渡層73、P型半導(dǎo)體層72，及第二背電極71。該第一太陽能電池單元30的P型半導(dǎo)體層32通過該第一背電極31連接至該第一電路層20，該第二太陽能電池單元70的N型半導(dǎo)體層74通過該第二前電極75連接至該第一電路層20?？梢岳斫?，此時(shí)，該第一太陽能電池單元30的N型半導(dǎo)體層34通過第一前電極35連接至該第二電路層50，該第二太陽能電池單元70的P型半導(dǎo)體層72通過該第二背電極71連接至該第二電路層50，由此該多個(gè)第一太陽能電池單元30及該多個(gè)第二太陽能電池單元70相互串聯(lián)。該透光面板60為可撓性透光材料，如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯寸。于封裝該可撓性太陽能電池裝置100時(shí)，需將該多個(gè)第一太陽能電池單元30及該多個(gè)第二太陽能電池單元70交替地焊接于固定有第一電路層20的該透光基板10，并使每個(gè)第一太陽能電池單元30與相鄰的第二太陽能電池單元70的間距大于1毫米，向間距內(nèi)填滿該絕緣間隔體40。再后，將固定有第二電路層50的透光面板60完全遮蓋所有第一太陽能電池單元30、所有第二太陽能電池單元70及絕緣間隔體40，并使每個(gè)第一太陽能電池單元30的第一前電極35及每個(gè)第二太陽能電池單元70的第二背電極71均與該第二電路層50相連。當(dāng)然，亦可于該透光基板10上層疊該第一電路層20、該多個(gè)第一太陽能電池單元30、該多個(gè)第二太陽能電池單元70、該第二電路層50及該透光面板60。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施方式提供的可撓性太陽能電池裝置100擯棄導(dǎo)線，通過分別設(shè)于該透光基板10及該透光面板60的第一電路層20及第二電路層50來電導(dǎo)通所有太陽能電池單元。相較于導(dǎo)線，該第一電路層20及該第二電路層50呈層狀，兩者由該多個(gè)第一太陽能電池單元30及該第二太陽能電池單元70隔開，難以相接觸，由此避免短路?？梢岳斫猓摰谝惶柲茈姵貑卧?0及該第二太陽能電池單元70可為其它結(jié)構(gòu)， 如本領(lǐng)域常見的PIN結(jié)構(gòu)，其中，I層可為DH雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、MQD多重量子井結(jié)構(gòu)或MQD多重量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。此時(shí)，該I層需臨近該透光面板60。該第一太陽能電池單元30及該第二太陽能電池單元70還可為本領(lǐng)域常見的多接面太陽能電池單元。此時(shí)，該第一太陽能電池單元 30及該第二太陽能電池單元70的高能帶層需臨近該透光面板60，能帶越低層離該透光面板60越遠(yuǎn)。請參見圖2，與第一實(shí)施方式相比，本技術(shù)方案第二實(shí)施方式提供的可撓性太陽能電池裝置200具有相似結(jié)構(gòu)，包括透光基板210、第一電路層220、多個(gè)第一太陽能電池單元 230、多個(gè)第二太陽能電池單元270、絕緣間隔體M0、第二電路層250及透光面板沈0。其中，該透光基板210及該透光面板260可用聚對苯二甲酸乙二醇酯材料制成。該第一太陽能電池單元230包括一設(shè)置于該第一電路層220的第一背電極231，依次層疊于第一背電極231的P型半導(dǎo)體層232，P-N過渡層233，N型半導(dǎo)體層234及第一前電極235。P型半導(dǎo)體層232比N型半導(dǎo)體層234薄。該第二太陽能電池單元270包括一設(shè)置于該第一電路層220的第二背電極271、依次層疊于第二背電極271的P型半導(dǎo)體層 272，P-N過渡層273，N型半導(dǎo)體層274及第二前電極275。第一電路層220覆蓋整個(gè)透光基板210，第二電路層250覆蓋整個(gè)透光面板沈0。 該第一太陽能電池單元230的P型半導(dǎo)體層232通過該第一背電極231連接至該第一電路層220，該第二太陽能電池單元270的P型半導(dǎo)體層272通過第二背電極271連接至該第一電路層220，該第一太陽能電池單元230的第一前電極235及該第二太陽能電池單元270 的第二前電極275均與第二電路層250相連，由此，所有太陽能電池單元相互并聯(lián)，能夠提供較大電流。參見圖3，與第一實(shí)施方式相比，本技術(shù)方案第三實(shí)施方式提供的可撓性太陽能電池裝置300具有類似結(jié)構(gòu)，包括透光基板310、第一電路層320、多個(gè)第一太陽能電池單元 330、多個(gè)第二太陽能電池單元370、絕緣間隔體340、第二電路層350、透光面板360及絕緣層380。其中，該透光基板310及該透光面板360可用聚對苯二甲酸乙二醇酯材料制成。絕緣層380及第一電路層320依次層疊于透光基板310。該多個(gè)第一太陽能電池單元330及多個(gè)第二太陽能電池單元370通過第一電路層320及第二電路層350相串聯(lián)。 如此，能夠提供較大的工作電壓。透光面板360的透光面361表面設(shè)有多個(gè)與每個(gè)太陽能電池單元一一對應(yīng)的聚光單元362。每個(gè)聚光單元362呈柱形，具有截面呈弧形的聚光面363。特別地，該聚光面363 可呈半球面型。如此，可利用該多個(gè)聚光單元362進(jìn)一步聚光，提高光電轉(zhuǎn)化率。參見圖4，與第一實(shí)施方式相比，本技術(shù)方案第四實(shí)施方式提供的可撓性太陽能電池裝置400具有類似結(jié)構(gòu)，包括透光基板410、第一電路層420、多個(gè)第一太陽能電池單元 430、多個(gè)第二太陽能電池單元470、絕緣間隔體440、第二電路層450及透光面板460。其中，該透光基板410及該透光面板460可用聚對苯二甲酸乙二醇酯材料制成。透光面板460的透光面461表面設(shè)有多個(gè)與所有太陽能電池單元一一對應(yīng)的聚光單元462。每個(gè)聚光單元462包括多個(gè)陣列排布的錐形凸起，每個(gè)凸起的周面464與該透光面461形成45度至70度夾角。如此，可避免因光線入射角度的變化而導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換率顯著降低?？梢岳斫獾氖?，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種可撓性太陽能電池裝置，其包括透光基板、與該透光基板相對間隔設(shè)置的透光面板、多個(gè)第一太陽能電池單元及多個(gè)第二太陽能電池單元，其特征在于，該第一太陽能電池單元與該第二太陽能電池單元沿該透光面板的延伸方向交替間隔夾設(shè)于該透光基板與透光面板之間，該可撓性太陽能電池裝置還包括具有透光性的絕緣間隔體，該第一太陽能電池單元與相鄰的第二太陽能電池單元由該絕緣間隔體隔開，該第一太陽能電池單元及該第二太陽能電池單元的厚度小于或等于50微米。
2.如權(quán)利要求1所述的可撓性太陽能電池裝置，其特征在于該可撓性太陽能電池裝置的整體厚度小于或等于100微米。
3.如權(quán)利要求1所述的可撓性太陽能電池裝置，其特征在于該絕緣間隔體為柔性材料。
4.如權(quán)利要求1所述的可撓性太陽能電池裝置，其特征在于該可撓性太陽能電池裝置還包括第一電路層及第二電路層，該第一太陽能電池單元包括一設(shè)置于該第一電路層上的第一背電極、依次層疊于第一背電極的P型半導(dǎo)體層、P-N過渡層、N型半導(dǎo)體層及第一前電極，該第二太陽能電池單元包括一設(shè)置于該第一電路層上的第二前電極、依次層疊于該第二前電極的N型半導(dǎo)體層、P-N過渡層、P型半導(dǎo)體層及第二背電極。
5.如權(quán)利要求4所述的可撓性太陽能電池裝置，其特征在于該第一電路層與第二電路層分別固定于該透光基板及該透光面板，該第一太陽能電池單元的N型半導(dǎo)體層通過第一前電極連接至該第二電路層，該第二太陽能電池單元的P型半導(dǎo)體層通過該第二背電極連接至該第二電路層，該多個(gè)第一太陽能電池單元及該多個(gè)第二太陽能電池單元相互串聯(lián)。
6.如權(quán)利要求4所述的可撓性太陽能電池裝置，其特征在于該第一太陽能電池單元的ρ型半導(dǎo)體層通過該第一背電極連接至該第一電路層，該第二太陽能電池單元的P型半導(dǎo)體層通過第二背電極連接至該第一電路層，該第一太陽能電池單元的第一前電極及該第二太陽能電池單元的第二前電極均與第二電路層相連，該多個(gè)第一太陽能電池單元及該多個(gè)第二太陽能電池單元相互并聯(lián)。
7.如權(quán)利要求1所述的可撓性太陽能電池裝置，其特征在于每個(gè)第一太陽能電池單元與相鄰的第二太陽能電池單元的間距大于1毫米。
8.如權(quán)利要求7所述的可撓性太陽能電池裝置，其特征在于該透光面板或該透光基板的表面設(shè)有多個(gè)相互隔開的聚光單元，每個(gè)聚光單元與一個(gè)第一太陽能電池單元或一個(gè)第二太陽能電池單元對應(yīng)。
9.如權(quán)利要求8所述的可撓性太陽能電池裝置，其特征在于該每個(gè)聚光單元具有圓弧狀聚光面。
10.如權(quán)利要求8所述的可撓性太陽能電池裝置，其特征在于該每個(gè)聚光單元包括多個(gè)陣列排布的錐形凸起，每個(gè)凸起的周面與該透光面形成45度至70度夾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可撓性太陽能電池裝置，其包括透光基板、與該透光基板相對間隔設(shè)置的透光面板、多個(gè)第一太陽能電池單元、多個(gè)第二太陽能電池單元及具有透光性的絕緣間隔體。該第一太陽能電池單元與該第二太陽能電池單元沿該透光面板的延伸方向交替間隔夾設(shè)于該透光基板與透光面板之間。該第一太陽能電池單元與相鄰的第二太陽能電池單元由該絕緣間隔體隔開。該第一太陽能電池單元及該第二太陽能電池單元的厚度小于或等于50微米?？杀ＷC良好的可撓性，同時(shí)可以使貼附有該太陽能電池的玻璃窗仍能夠保持良好的透光性。
文檔編號H01L31/048GK102299187SQ20101020935
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者賴志銘 申請人:富士邁半導(dǎo)體精密工業(yè)(上海)有限公司, 沛鑫能源科技股份有限公司