一種柔性薄膜太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)和制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域制備技術(shù)，特備是涉及柔性薄膜太陽(yáng)電池的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜太陽(yáng)電池按照襯底性能不同可分為剛性襯底太陽(yáng)電池(例如以玻璃為襯底)和柔性襯底太陽(yáng)電池(例如以聚酰亞胺或不銹鋼為襯底)兩大類。相對(duì)于玻璃襯底而言，柔性襯底具有重量輕、可折疊、不易破碎等優(yōu)點(diǎn)，制備的柔性薄膜太陽(yáng)電池具有高的功率重量比，特別適用于飛艇、平流層氣球探測(cè)器等特殊用途以及帳篷、屋頂?shù)让裼糜猛尽?br>[0003]從已公開(kāi)的專利情況來(lái)看，專利CN200610016182公開(kāi)了一種柔性CIGS太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)和制備方法；專利CN200620039938公開(kāi)了一種柔性非晶硅薄膜太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)；專利CN200810236695公開(kāi)了一種柔性非晶硅薄膜太陽(yáng)電池的制備方法；CN201010549329公開(kāi)了一種柔性CIGS太陽(yáng)電池及其制備方法；專利CN201310300555公開(kāi)了一種柔性CZTS太陽(yáng)電池的制備方法；專利CN201010191156公開(kāi)了一種柔性薄膜太陽(yáng)電池集成組件的制備方法。
[0004]如上所述，已公開(kāi)專利的內(nèi)容多集中在柔性薄膜太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)和制備方案，鮮有關(guān)于電極制備及連接的專利公開(kāi)，且已公開(kāi)的專利CN201010191156，其中柔性薄膜太陽(yáng)電池組件的電極均在電池的入光面，這在一定程度上遮擋了電池的入光面，降低了電池的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)，連接電池單元的柔性線材是扁銅線或交織裸線，這也影響了電池的美觀。因此，有必要進(jìn)一步改進(jìn)柔性薄膜太陽(yáng)電池的電極結(jié)構(gòu)和制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于柔性襯底薄膜太陽(yáng)電池的電極結(jié)構(gòu)和制備方法。該電池的電極全部制備在電池的背面，因而電池的正面沒(méi)有任何遮擋，增大了電池的受光面，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率，并且使得電池更加美觀，解決了上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0006]根據(jù)柔性襯底導(dǎo)電性能的不同，本發(fā)明的技術(shù)方案有以下兩種:
[0007]技術(shù)方案一:
[0008](I)在導(dǎo)電的襯底上制備銀薄膜，所使用的方法熱蒸發(fā)或者是濺射，之后再制備摻雜的透明導(dǎo)電薄膜，如ITO(所使用方法為熱蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)，或者濺射)，BZO (所使用的方法為L(zhǎng)PCVD)，AZ0(所使用的方法為濺射)，(2)在透明導(dǎo)電薄膜表面制備薄膜太陽(yáng)電池，如硅薄膜電池(單結(jié)，多結(jié))，銅銦鎵硒、銅鋅錫硫、碲化鎘、有機(jī)電池、染料敏化電池、量子點(diǎn)電池或以上任何幾種的復(fù)合型電池等；(3)在薄膜太陽(yáng)電池表面制備透明導(dǎo)電膜，如ITO(所使用方法為熱蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)，或者濺射)，BZO (所使用的方法為L(zhǎng)PCVD)，AZO (所使用的方法為濺射)(4)電池的背面涂絕緣膠或者絕緣膠布(5)將金屬引線鋪設(shè)在透明導(dǎo)電薄膜上；再將金屬引線一部分繞到電池背面連接到金屬帶形成第一個(gè)電極(6)制作第二個(gè)電極:將金屬帶焊接到導(dǎo)電襯底上，形成第二個(gè)電極。
[0009]技術(shù)方案二:
[0010](I)在不導(dǎo)電的襯底上制備銀薄膜，所使用的方法熱蒸發(fā)或者是濺射，(2)用金屬引線把背電極金屬薄膜連接到在襯底背面，與金屬帶片結(jié)合形成第一個(gè)電極，(3)之后再制備透明導(dǎo)電薄膜，如ITO(所使用方法為熱蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)，或者濺射)，BZO (所使用的方法為L(zhǎng)PCVD)，AZO (所使用的方法為濺射)，(4)在透明導(dǎo)電膜表面制備薄膜太陽(yáng)電池，如硅薄膜電池(單結(jié)，多結(jié))，銅銦鎵硒、銅鋅錫硫、碲化鎘、有機(jī)電池、染料敏化電池、量子點(diǎn)電池或以上任何幾種的復(fù)合型電池等；(4)在薄膜太陽(yáng)電池表面制備透明導(dǎo)電膜，如ITO(所使用方法為熱蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)，或者濺射)，BZO (所使用的方法為L(zhǎng)PCVD)，AZ0 (所使用的方法為濺射)。(5)電池的背面涂絕緣膠或者絕緣膠布，將金屬引線鋪設(shè)到透明導(dǎo)電薄膜上面，然后繞到電池的背面，(6)將一根金屬帶焊接到金屬引線上，形成第二個(gè)電極。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0012]本發(fā)明制備的電極全部在電池的背面，適用于柔性薄膜太陽(yáng)電池。使用本發(fā)明的柔性薄膜太陽(yáng)電池具備以下優(yōu)勢(shì):1)本發(fā)明的電極全部在電池的背面或電池襯底的背面，減小了電池入光面的遮擋，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率；2)本發(fā)明的柔性薄膜太陽(yáng)電池的正面結(jié)構(gòu)單一、更加美觀；3)本發(fā)明的柔性薄膜太陽(yáng)電池的電極全部在電池的背面或電池襯底的背面，更有利于電池之間的連接。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1.基于導(dǎo)電襯底全背電極柔性薄膜太陽(yáng)電池的背面；
[0014]圖2.基于導(dǎo)電襯底全背電極柔性薄膜太陽(yáng)電池的截面；
[0015]其中，I (不銹鋼)襯底，2銀或者鋁薄膜，3透明導(dǎo)電膜層，4薄膜太陽(yáng)電池，5正電極(如正面氧化鋅電極)，6絕緣膠布或者絕緣膠層，7金屬引線(碳包裹的銀線)，8第一電極(銀片電極、正極)，9第二電極(銀片電極、負(fù)極)；
[0016]圖3.基于不導(dǎo)電襯底全背電極柔性薄膜太陽(yáng)電池的背面，左側(cè)a.制備第一電極，右側(cè)b.制備第二電極；
[0017]圖4.基于不導(dǎo)電襯底全背電極柔性薄膜太陽(yáng)電池的截面；
[0018]其中，I (不導(dǎo)電)襯底，2銀或者鋁薄膜，3透明導(dǎo)電膜層，4薄膜太陽(yáng)電池，5，正電極(如正面氧化鋅電極)，6絕緣膠布或者絕緣膠層，7金屬引線(銀線)，8第一電極(銀片電極)，9第二電極(銀片電極)。
[0019]圖5.圖5a非導(dǎo)電襯底柔性薄膜太陽(yáng)電池的正面與背面，圖5b導(dǎo)電襯底柔性薄膜太陽(yáng)電池的正面和背面
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方法，但本發(fā)明并不限于這些具體實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1
[0022]下面將結(jié)合附圖1和附圖2，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]1.在不銹鋼襯底I 一側(cè)表面上蒸鍍銀2，厚度是lOO-lOOOnm，使用的方法是真空熱蒸發(fā)。
[0024]2.在銀薄膜2上制備透明導(dǎo)電薄膜3，厚度約為100_500nm，本實(shí)施例中是鋁摻雜氧化鋅薄膜，電阻率約為1E-4歐姆厘米，所使用的方法為濺射。
[0025]3.在鋁摻雜氧化鋅薄膜3上制備硅薄膜電池4。
[0026]4.在硅薄膜太陽(yáng)電池4的表面制備透明導(dǎo)電膜5，厚度范圍70_200nm，本實(shí)施例中是鋁摻雜的氧化鋅薄膜，所使用的方法磁控濺射。
[0027]5.在不銹鋼襯底I背面和邊緣刷絕緣膠，或者薄的絕緣膠布6，這一層厚度約為0.01 -1mm,寬度為 5_10mm。
[0028]6.將金屬引線7使用高溫膠帶粘貼在電池的透明導(dǎo)電膜5上，同時(shí)金屬線7繞過(guò)電池的邊緣，將金屬帶片8焊接在金屬引線7上。
[0029]7.使用層壓機(jī)，在150度條件下層壓，使得金屬引線7和正面透明導(dǎo)電薄膜5和金屬帶片8有良好接觸，之后揭去高溫膠帶。
[0030]8.制作第二電極9，第二電極為金屬帶片，焊接在不銹鋼I。
[0031]實(shí)施例2
[0032]下面將結(jié)合附圖3和附圖4，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033]1.在不導(dǎo)電襯底I上蒸鍍銀2，厚度是lOO-lOOOnm，使用的方法是熱蒸發(fā)，或者濺射，電鍍(電化學(xué)方法)。
[0034]2.在銀薄膜2上使用層壓機(jī)壓制金屬引線7，繞過(guò)不導(dǎo)電襯底I并與銀片8固定在不導(dǎo)電襯底I上，銀片8寬度為5mm，繞過(guò)引線的長(zhǎng)度為14mm，固定金屬引線所使用的方法為熱壓固化。
[0035]3.在銀薄膜2上制備氧化鋅薄膜3，厚度約為50-1000nm，所使用的方法為真空蒸發(fā)、濺射或電化學(xué)鍍膜方法，或者LPCVD。
[0036]4.在氧化鋅薄膜3上制備薄膜太陽(yáng)電池4，如硅薄膜電池(單結(jié)，多結(jié))，銅銦鎵硒、銅鋅錫硫、碲化鎘、有機(jī)電池、染料敏化電池、量子點(diǎn)電池或以上任何幾種的復(fù)合型電池等。
[0037]5.在薄膜太陽(yáng)電池4的表面制備鋁摻雜的氧化鋅或者ITO正電極5，厚度約為70-200nm,所使用的方法為L(zhǎng)PCVD或者濺射，噴涂。
[0038]6.在不導(dǎo)電襯底I的背面和邊緣刷絕緣膠，或者薄的絕緣膠布6，這一層厚度約為0.0l-1mm0
[0039]7.將金屬引線7使用膠布粘貼在電池的正電極5上，同時(shí)繞過(guò)電池的邊緣，然后將銀片9壓在銀線7上，銀片9的寬度為5mm，銀線7繞過(guò)電池的長(zhǎng)度為8mm。
[0040]8.使用層壓機(jī)層壓，使得銀線7和正電極5和銀片8良好接觸。
[0041]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出的若干替代或變形，且性能相近或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性薄膜太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)，其特征在于: 從下至上依次包括層狀疊合的襯底(I)、銀或者鋁薄膜(2)、氧化鋅(3)、薄膜太陽(yáng)電池(4)、正電極(5)，于襯底四周邊緣制備絕緣膠層或絕緣膠布層(6)，于襯底遠(yuǎn)離銀或者鋁薄膜側(cè)表面形成條帶狀的絕緣膠層或絕緣膠布層(6)，于襯底遠(yuǎn)離銀或者鋁薄膜側(cè)表面條帶狀的絕緣膠層或絕緣膠布層(6)上固接第二電極(9)，于襯底遠(yuǎn)離銀或者鋁薄膜側(cè)表面無(wú)條帶狀的絕緣膠層或絕緣膠布層(6)處固接第一電極(8)，第一電極(8)通過(guò)金屬引線(7)與正電極(5 )相連，第二電極(9 )通過(guò)導(dǎo)電襯底(I)與銀或者鋁薄膜(2 )直接電連通或第二電極(9 )通過(guò)金屬引線(7 )與銀或者鋁薄膜(2 )電連接。
2.按照權(quán)利要求1所述柔性薄膜太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)，其特征在于: 基于柔性襯底的薄膜太陽(yáng)電池的電極全部制在電池的背面，即遠(yuǎn)離銀或者鋁薄膜側(cè)表面；其中柔性襯底可以是:金屬薄膜(如不銹鋼箔或鋁箔)、或高分子材料薄膜； 薄膜太陽(yáng)電池的活性成分包括硅薄膜電池(單結(jié)或多結(jié))、銅銦鎵硒、銅鋅錫硫、碲化鎘、有機(jī)電池、染料敏化電池、量子點(diǎn)電池或以上任何二種以上的復(fù)合型電池。
3.—種權(quán)利要求1所述柔性薄膜太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于:在電池遠(yuǎn)離銀或者鋁薄膜側(cè)的背面和邊緣刷抹絕緣膠或者是絕緣膠帶，于電池遠(yuǎn)離銀或者鋁薄膜側(cè)的背面形成絕緣膠或者是絕緣膠帶的條帶，條帶上鍍銀帶或固定銀片，金屬引線一端和電池表面的正電極粘合，金屬引線繞到電池遠(yuǎn)離銀或者鋁薄膜側(cè)的背面，與背面條帶上鍍銀帶或固定銀片粘合，形成第一個(gè)電極； 導(dǎo)電襯底上鍍銀帶或焊接銀帶作為電池的第二個(gè)電極；或者，若是不導(dǎo)電襯底，則在襯底上鍍銀或固定銀片，金屬引線一端和銀或者鋁薄膜(2)粘合，金屬引線繞到電池遠(yuǎn)離銀或者鋁薄膜側(cè)的背面，與背面條帶上鍍銀帶或固定銀片粘合，作為電池的第二個(gè)電極。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種柔性薄膜太陽(yáng)電池的電池結(jié)構(gòu)以及制備工藝，①在柔性薄膜太陽(yáng)電池襯底上制備銀和氧化鋅薄膜；②在銀和氧化鋅薄膜上制備薄膜電池；③在薄膜電池表面制備透明導(dǎo)電薄膜；④在電池的背面和四圍邊緣上涂絕緣膠或者粘貼絕緣膠布，接著將導(dǎo)電引線鋪設(shè)固定在透明導(dǎo)電薄膜上面，將導(dǎo)電引線延伸連接到電池背面并構(gòu)筑第一個(gè)電極；⑤襯底使用導(dǎo)電襯底，即是第二個(gè)電極，可直接用金屬引線焊接到導(dǎo)電襯底上。如使用非導(dǎo)電性的襯底，需要將金屬引線連接到銀薄膜上，然后引到電池背面，連接到另一根金屬導(dǎo)帶上，形成第二個(gè)電極。進(jìn)而將電池的兩個(gè)電極全部鋪設(shè)在柔性薄膜太陽(yáng)電池背面。本發(fā)明減小了電池入光面的遮擋，提高了電池的轉(zhuǎn)換效率；更有利于電池之間的連接。
【IPC分類】H01L31-0445, H01L31-0224, H01L31-18
【公開(kāi)號(hào)】CN104681644
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310643266
【發(fā)明人】劉生忠, 王書(shū)博, 李 燦, 秦?zé)?
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年12月3日