專利名稱：柔性薄膜太陽電池集成組件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柔性薄膜太陽電池集成組件及其制備方法。
背景技術(shù)：
能源是一個國家能得以發(fā)展的動力，在化石能源日益趨于枯竭的時代，新型可替代能源的研究，將是能使國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的保障和顯示國力的標(biāo)志?，F(xiàn)有的太陽電池光電轉(zhuǎn)化效率低，太陽電池組件存在體積大、質(zhì)地硬的缺點(diǎn)，無法實(shí)現(xiàn)輕便可攜的功效。并且不銹鋼襯底的柔性太陽電池不能形成集成內(nèi)聯(lián)結(jié)構(gòu)，聚脂膜襯底雖然能形成集成內(nèi)聯(lián)結(jié)構(gòu)，但其制作工藝需要激光劃線、絲網(wǎng)印刷，工藝復(fù)雜，難度大。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種柔性薄膜太陽電池集成組件，柔性可卷曲，光電轉(zhuǎn)化效率高，方便攜帶，適用范圍廣，本發(fā)明還提供柔性太陽電池集成組件的制備方法，工藝簡單，容易實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下柔性薄膜太陽電池集成組件，包括柔性襯底、位于所述柔性襯底上多個獨(dú)立的電池單元與電池單元表面的封裝層。所述柔性襯底選用柔性基材，如聚酯膜襯底、聚酰亞胺襯底等，這樣使得太陽電池集成組件柔性繞度更高、可卷曲。所述封裝層采用柔性材料封裝；所述太陽電池單元由上而下依次為透明前電極層、薄膜硅層與背反電極層，所述透明前電極層外是ITO掩膜板。所述多個獨(dú)立的電池單元采用掩模板方法制備在所述柔性襯底上，各個獨(dú)立的電池單元之間采用柔性線材電連接實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)，所述柔性線材埋藏于所述柔性封裝層的封裝材料中。本發(fā)明還涉及上述柔性薄膜太陽電池組件的制備方法，具體通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的(1)選用柔性襯底，并在所述柔性襯底上采用掩模板依次生長背電極、硅薄膜層、 透明前電極，形成大量規(guī)則排列的尺寸統(tǒng)一的小太陽電池單元；(2)上述各小太陽電池單元采用柔性線材串聯(lián)或并聯(lián)式電連接；(3)封裝，將所述柔性線材埋藏于柔性封裝材料中；進(jìn)一步，所述連接各小太陽電池單元的柔性線材可以扁銅線、或交織裸，也可是其它能彎曲的柔性線材。所述各個小太陽電池單元以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)混合的方式連接，達(dá)到太陽電池陣的功率，為外界提供適用的電壓。
本發(fā)明的有益效果是，1、整個太陽電池集成組件制備在柔性襯底上，可提供合適的高電壓與功率；2、電池組件可卷曲，應(yīng)用范圍廣泛，且方便攜帶；3、電池制備工藝完全采用傳統(tǒng)的非晶硅、微晶硅等制備工藝，簡單快捷；4、串并聯(lián)工藝采用柔性線材實(shí)現(xiàn)電連接，工藝簡單，避開了激光劃線等復(fù)雜工藝。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例聚酯膜襯底的太陽電池組件結(jié)構(gòu)圖。圖2為圖1中小電池結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的創(chuàng)作特征、技術(shù)手段與達(dá)成目的易于明白理解，以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例參看圖1，本發(fā)明柔性薄膜太陽電池集成組件，包括聚酯膜襯底1、通過掩模板制備在所述聚酯膜襯底1上的數(shù)個方形小電池2與小電池2表面的封裝層(圖中未標(biāo)出)，所述封裝層采用柔性材料制成。小電池2之間采用柔性線材3電連接，所述柔性線材3埋藏于所述封裝層內(nèi)。參看圖2，小電池2由ITO掩模板21、薄膜硅層22與背反層23構(gòu)成，背反層23底下是柔性襯底對，所述ITO掩模板21與薄膜硅層22之間設(shè)置透明前電極，背反層23上設(shè)置背反電極。其中，背反層23面積大于薄膜硅層22，背反層伸出一側(cè)以方便互聯(lián)；薄膜硅層22 面積大于透明電極ITO 21，以防止透明前電極21與背反層23電極接觸。本發(fā)明還涉及柔性薄膜太陽電池集成組件的制備方法，以下分別以聚酯膜襯底與聚酰亞胺膜襯底詳細(xì)描述該制備過程。實(shí)施例一選用厚度小于50um的聚酰亞胺膜作為柔性襯底，按下列工藝步驟(1)將聚酰亞胺膜裁剪成適當(dāng)大小30CmX30Cm(以適合腔室為準(zhǔn))，清洗；(2)將上述清洗后的聚酰亞胺膜采用夾具夾持，并蓋上背電極掩模板，放入真空腔室生長背電極Ag/ZnO;(3)將形成Ag/ZnO圖案的膜片蓋上硅薄膜掩模板放入PECVD腔室，生長非晶硅或微晶娃；(4)將形成Ag/ZnO、硅薄膜的膜片蓋上ITO掩模板(ΙΤ0的面積比硅薄膜的面積適當(dāng)收縮)，放入真空室，生長ΙΤ0，這樣聚酰亞胺襯底上將形成大量規(guī)則小電池；(5)采用柔性線材電連接上述大量規(guī)則小電池，實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)組合；(6)將步驟(5)中所述的柔性線材埋藏于柔性封裝材料中。實(shí)施例二 選用聚酯膜作為柔性襯底，包括以下工藝流程(1)在聚酯膜襯底上采用掩膜板依次生長背電極、硅薄膜層、透明前電極，在聚酯膜襯底上形成大量規(guī)則排列的尺寸統(tǒng)一的小太陽電池。(2)聚酯膜襯底上各小太陽電池采用柔性線材實(shí)現(xiàn)電連接，此柔性線材可以是扁銅線，或絞織裸，也可其他可彎曲的柔性線材。(3)柔性線材埋設(shè)在柔性封裝材料中。經(jīng)過上述實(shí)施例一與實(shí)施例二制作的柔性薄膜太陽電池集成組件可卷曲，體積小，更方便攜帶。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.柔性薄膜太陽電池集成組件，其特征在于，它由柔性襯底、位于柔性襯底上規(guī)則排列的數(shù)個獨(dú)立的太陽電池單元與太陽電池單元表面的封裝層構(gòu)成；所述封裝層采用柔性材料制成，各個太陽電池單元之間采用柔性線材連接，所述柔性線材埋藏于所述封裝層的柔性材料內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性薄膜太陽電池集成組件，其特征在于，所述太陽電池單元由上而下依次為透明前電極層、薄膜硅層與背反電極層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性薄膜太陽電池集成組件，其特征在于，所述背電極層面積大于所述薄膜硅層，薄膜硅層面積大于ITO透明電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性薄膜太陽電池集成組件，其特征在于，所述數(shù)個獨(dú)立的太陽電池單元之間是串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)混合方式連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性薄膜太陽電池集成組件，其特征在于，所述柔性襯底為聚酯膜襯底或聚酰亞胺膜襯底。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性薄膜太陽電池集成組件，其特征在于，所述連接各個太陽電池單元的柔性線材是扁銅線，或交織裸線，或其它能彎曲的柔性線材。
7.基于權(quán)利要求1所述的柔性薄膜太陽電池集成組件的制備方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)選用柔性襯底，并在所述柔性襯底上采用掩模板依次生長背電極、硅薄膜層、透明前電極，形成大量規(guī)則排列的尺寸統(tǒng)一的小太陽電池單元；(2)上述各小太陽電池單元采用柔性線材電連接；(3)封裝，將所述柔性線材埋藏于柔性封裝材料中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性薄膜太陽電池集成組件及其制備方法，柔性薄膜太陽電池集成組件包括柔性襯底、位于所述柔性襯底上多個獨(dú)立的電池單元與電池單元表面的封裝層，所述各個獨(dú)立的電池單元之間電連接實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)，所述封裝層采用柔性材料制成。本發(fā)明所述的柔性薄膜太陽電池集成組件的制備方法是，采用掩模板的方法在柔性基材上制備大量獨(dú)立的太陽電池單元，然后采用柔性線材將所述太陽電池單元串聯(lián)或并聯(lián)連接，太陽電池表面使用柔性材料封裝。本發(fā)明柔性薄膜太陽電池集成組件柔性且可卷曲，適用范圍廣，方便攜帶；制備方法工藝簡單，比較容易實(shí)現(xiàn)。
文檔編號H01L31/048GK102270683SQ20101019115
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者葉曉軍, 張瑋, 陳亮, 馬寧華 申請人:上?？臻g電源研究所