專利名稱：一種太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電池，尤其是涉及一種太陽能電池。
背景技術(shù)：
太陽能光伏(發(fā)電)作為一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)，是全球各國均所大力推動的。但眾所周知的是，過高的成本極大地阻礙了太陽能電池的發(fā)展，傳統(tǒng)的硅電池與薄膜電池(前兩代技術(shù)，包括所衍生的HIT、聚光太陽能電池等)，由于原材料提純不易、生產(chǎn)設(shè)備昂貴等原因， 成本居高不下，導(dǎo)致太陽能產(chǎn)業(yè)并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展。有機(jī)太陽能電池作為新一代太陽能技術(shù)，他最大的優(yōu)勢就在于成本的低廉，僅為傳統(tǒng)太陽能電池的1/4左右，量產(chǎn)后，更完全可具備與火力發(fā)電競爭的實(shí)力；而且生產(chǎn)過程中完全環(huán)保，無污染、無排放；產(chǎn)品可制成柔性薄膜形態(tài)，應(yīng)用更加廣闊。因此，有機(jī)太陽能電池的出現(xiàn)是太陽能產(chǎn)業(yè)革命性的跨越。傳統(tǒng)太陽能電池的核心部分都是無機(jī)半導(dǎo)體材料。例如第一代的晶體硅太陽能電池，第二代的銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe)太陽能電池，它們的核心部分都是無機(jī)半導(dǎo)體PN結(jié)。有機(jī)太陽能電池之所謂稱為“有機(jī)”，則是因?yàn)槠浜诵牟糠质怯袡C(jī)半導(dǎo)體材料，由于有機(jī)半導(dǎo)體中的物理過程遠(yuǎn)比無機(jī)半導(dǎo)體復(fù)雜，因此其科學(xué)理論的發(fā)展也不如無機(jī)半導(dǎo)體充分，它在有機(jī)太陽能電池中起到吸光、分離電荷、傳輸電荷的作用。有機(jī)半導(dǎo)體材料主要分為高分子型和小分子型兩種。其中，高分子材料通常稱作 “導(dǎo)電高分子”，而小分子材料則稱為“共軛小分子”。這些材料的共通之處是，它們的分子中都有一個(gè)比較大的共軛結(jié)構(gòu)，這是它們吸收光子、傳輸電子或者空穴的關(guān)鍵。通常高分子半導(dǎo)體材料更易溶于普通溶劑，而小分子通常無法溶解，這就導(dǎo)致在小分子型半導(dǎo)體材料的制備中，必須使用高耗低效的真空蒸鍍工藝；而小分子的提純則大大易于高分子，這意味著小分子型半導(dǎo)體材料無需依賴較厚的薄膜，也提高了它的穩(wěn)定性，也就提高了光電轉(zhuǎn)化效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種太陽能電池。本實(shí)用新型由上至下設(shè)有9層，依次為保護(hù)層、上封裝層、透明電極層、緩沖層、有機(jī)電子給體層、有機(jī)電子受體層、金屬背電極層、下封裝層和電池襯底層。所述保護(hù)層可采用氟塑料層等，所述氟塑料層可采用乙烯-四氟乙烯共聚物層等，所述保護(hù)層的厚度可為0. 02 0. 5mm。所述上封裝層可采用樹脂材料層等，所述樹脂材料層可采用乙烯-醋酸乙烯共聚物層等，所述上封裝層的厚度可為0. 1 1mm。所述透明電極層可采用導(dǎo)電薄膜層或玻璃層等，所述玻璃層可采用ITO玻璃層等，所述透明電極層的厚度可為0. 5 2mm。所述緩沖層可采用有機(jī)小分子材料層等，所述有機(jī)小分子材料層可采用聚苯胺層等，所述緩沖層的厚度可為10 lOOnm。[0011]所述有機(jī)電子給體層可采用有機(jī)小分子材料層等，所述有機(jī)小分子材料層可采用花菁層等，所述有機(jī)電子給體層的厚度可為10 lOOnm。有機(jī)電子受體層可采用有機(jī)小分子材料層等，所述有機(jī)小分子材料層可采用富勒烯層等，所述有機(jī)電子受體層的厚度可為10 lOOnm。所述金屬背電極層采用導(dǎo)電銀漿層或?qū)щ婁X漿層等，所述金屬背電極層的厚度可為 0. 1 2mmο所述下封裝層可采用樹脂材料層等，所述樹脂材料層可采用乙烯-醋酸乙烯共聚物層等，所述下封裝層的厚度可為0. 1 1mm。所述電池襯底層可采用氟塑料層等，所述氟塑料層可采用泰德拉層等，所述電池襯底層的厚度可為0. 1 2mm。本實(shí)用新型所制備的有機(jī)可溶性小分子太陽能電池，其受光界面(有機(jī)半導(dǎo)體薄膜)的厚度僅有100 200nm，為傳統(tǒng)的硅太陽能電池的千分之一，而且有機(jī)半導(dǎo)體材料較無機(jī)半導(dǎo)體材料廉價(jià)得多，因此大大降低了太陽能電池的成本。另外，在制備有機(jī)太陽能電池的過程中，無需依賴高溫、真空、渣洗、酸洗等高耗能、高排放的工序，不僅完全清潔環(huán)保，而且工序環(huán)節(jié)十分簡單，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，透明電極可采用柔性制材(如導(dǎo)電PET)，將產(chǎn)品制成輕便的柔性薄膜形態(tài)； 通過調(diào)節(jié)不同有機(jī)分子的吸光間隙，可以制備出不同色彩的太陽能電池產(chǎn)品，是繼硅電池、 薄膜電池后的第三代太陽能電池技術(shù)，適用于便攜式電子消費(fèi)類產(chǎn)品與建筑一體化領(lǐng)域， 與原有負(fù)載進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的觀賞性。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)化過程示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例由上至下設(shè)有9層，依次為保護(hù)層1、上封裝層2、透明電極層3、緩沖層4、有機(jī)電子給體層5、有機(jī)電子受體層6、金屬背電極層7、下封裝層8和電池襯底層9。所述保護(hù)層1采用乙烯-四氟乙烯共聚物層等，所述保護(hù)層1的厚度為0. 02 0. 5mmο所述上封裝層2采用乙烯-醋酸乙烯共聚物層等，所述上封裝層2的厚度為0. 1 Imm0所述透明電極層3可采用導(dǎo)電薄膜層或ITO玻璃層等，所述透明電極層3的厚度為 0. 5 2mm。所述緩沖層4采用聚苯胺層等，所述緩沖層4的厚度為10 lOOnm。所述有機(jī)電子給體層5采用花菁層等，所述有機(jī)電子給體層5的厚度為10 IOOnm0有機(jī)電子受體層6采用富勒烯層等，所述有機(jī)電子受體層6的厚度為10 lOOnm。所述金屬背電極層7采用導(dǎo)電銀漿層或?qū)щ婁X漿層等，所述金屬背電極層7的厚度為0. 1 2mm。所述下封裝層8采用乙烯-醋酸乙烯共聚物層等，所述下封裝層8的厚度為0. 1 Imm0所述電池襯底層9采用泰德拉層等，所述電池襯底層9的厚度為0. 1 2mm。 在圖1中，標(biāo)記A表示入射光方向。本實(shí)用新型是一種有機(jī)太陽能電池，屬于可溶性小分子型，它既集成了高分子的可溶解性，又具有小分子的高穩(wěn)定性，無需采用易解體的混合異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，取代的是雙層膜結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型可利用蒸鍍、旋涂、印刷等工藝將多層有機(jī)半導(dǎo)體材料制備在透明的導(dǎo)電基材上，如TCO等，再進(jìn)行隔氧隔水封裝，制成太陽能電池產(chǎn)品。其工作原理是電子給體吸收太陽光中的光子，形成激子；激子擴(kuò)散到電子給體與受體的連接界面上；在界面上激子分離為帶負(fù)電荷的自由電子，并留下一個(gè)帶正電荷的空穴，在內(nèi)建電場的作用下，分別移動到上下兩個(gè)電極(透明電極和背電極)上，產(chǎn)生了電勢能，如果此時(shí)將兩個(gè)電極導(dǎo)通，便會有電流通過。光電轉(zhuǎn)化過程示意圖請參見圖2。在圖2中，各標(biāo)記與圖1相同。以下給出本實(shí)用新型的制備工藝首先合成具有光電響應(yīng)效能的有機(jī)半導(dǎo)體材料，同時(shí)制備透明電極；再將有機(jī)半導(dǎo)體材料根據(jù)層結(jié)構(gòu)次序依次采用旋涂、蒸鍍或印刷的工藝附著在透明電極之上，形成太陽能電池器件；最后將太陽能電池器件與保護(hù)膜進(jìn)行封裝，得到本實(shí)用新型所述的太陽能電池。
權(quán)利要求1.一種太陽能電池，其特征在于由上至下設(shè)有9層，依次為保護(hù)層、上封裝層、透明電極層、緩沖層、有機(jī)電子給體層、有機(jī)電子受體層、金屬背電極層、下封裝層和電池襯底層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于所述保護(hù)層的厚度為0.02 0. 5mmο
3.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于所述上封裝層的厚度為0.1 Imm0
4.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于所述透明電極層的厚度為0.5 2mm ο
5.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于所述緩沖層的厚度為10 IOOnm0
6.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于所述有機(jī)電子給體層的厚度為 10 lOOnm。
7.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于所述有機(jī)電子受體層的厚度為 10 lOOnm。
8.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于所述金屬背電極層的厚度為 0. 1 2mmο
9.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于所述下封裝層的厚度為0.1 Imm0
10.如權(quán)利要求1所述的一種太陽能電池，其特征在于所述電池襯底層的厚度為0.1 2mm ο
專利摘要一種太陽能電池，涉及一種電池。由上至下設(shè)有9層，依次為保護(hù)層、上封裝層、透明電極層、緩沖層、有機(jī)電子給體層、有機(jī)電子受體層、金屬背電極層、下封裝層和電池襯底層。是一種有機(jī)可溶性小分子太陽能電池，其受光界面的厚度僅有100～200nm，為傳統(tǒng)的硅太陽能電池的千分之一，而且較無機(jī)半導(dǎo)體材料廉價(jià)得多，大大降低太陽能電池成本。制備過程中無需依賴高溫、真空、渣洗、酸洗等高耗能、高排放的工序，不僅完全清潔環(huán)保，而且工序環(huán)節(jié)十分簡單，提高生產(chǎn)效率。透明電極可采用柔性制材，將產(chǎn)品制成輕便的柔性薄膜形態(tài)；可制備出不同色彩的太陽能電池產(chǎn)品，是繼硅電池、薄膜電池后的第三代太陽能電池技術(shù)。
文檔編號H01L51/44GK202025803SQ20112014810
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者倪斌, 葉毅才, 田清勇, 白華, 瞿光胤, 章春友, 范斌, 范春琳, 陳加坡 申請人:廈門惟華光能有限公司