串聯型薄膜太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種薄膜太陽能電池組件，具體涉及一種串聯型薄膜太陽能電池，該串聯型薄膜太陽能電池包括至少兩個太陽能電池單元以及相對應的粘性導電層，還包括一支撐基板，該太陽能電池單元以及相對應的粘性導電層間隔分散排列設置在支撐基板上，所述粘性導電層設置在支撐基板與太陽能電池單元之間，所述粘性導電層具有比所述太陽能電池單元寬的寬度；所述太陽能電池單元兩側設置絕緣層，相鄰兩個太陽能電池單元中，一個單元的正電極與另一個單元相對應的粘性導電層通過導電聯結層相連接，所述導電聯結層設置于絕緣層的外側。本發(fā)明簡化生產處理工藝、降低生產成本，易實現大范圍的太陽能電池單元的串聯，從而實現大規(guī)模的批量生產。
【專利說明】串聯型薄膜太陽能電池
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種薄膜太陽能電池組件，具體涉及一種串聯型薄膜太陽能電池。
【背景技術】
[0002]目前，太陽能電池技術的發(fā)展主要有兩種不同的路線，一種是通過向單晶硅摻雜硼、磷、銻等物質形成P-N結，在陽光直射下形成空穴電子對，進而形成一個內在電場，該種技術制備的太陽能電池盡管擁有良好的轉化效率及長期可靠性，但由于單晶硅電池原材料價格昂貴且電池串聯工藝復雜，使大面積光伏組件安裝時成本較高。另一種技術是通過沉積多層半導體薄膜材料在基板上來形成太陽能電池，該技術制備的太陽能電池對材料需求少，成本較低，可以滿足大規(guī)模生產。
[0003]隨著技術的不斷革新發(fā)展，上述兩種技術的單體電池轉化效率上都有重大提升，但是，光伏能量應用卻仍受限于光伏電池較低的轉換效率上，而建立大容量能源系統所必須考慮的重要因素之一就是其工藝成本。太陽能電池可以被描述成高電流低電壓設備，通常單個電池電壓低于I伏特，而高效能源收集必須最小化其阻抗損失并充分利用其高電流特性；其中一個最小化阻抗損失的方法就是減小單節(jié)電池的尺寸并把他們串聯起來，電壓隨著電池的串聯逐步增加，從而達到所需電壓，同時電流及阻抗損失達到最小。但是，實現太陽能電池之間高效、耐用的連接成本較高且工藝較為復雜；為了降低成本，需要綜合考慮基板的采用、制程的預設等多方面因素。而由于薄膜太陽能電池可以大面積沉積，因此，在大規(guī)模生產和串聯陣列方面，薄膜太陽能電池技術相對離散的單晶硅電池技術更具有優(yōu)勢。
[0004]鑒于薄膜太陽能電池的技術和成本優(yōu)勢，為實現大規(guī)模的生產，多種薄膜太陽能電池串聯技術被提出。現有技術中，有一種薄膜太陽能電池的串聯方法是將半導體薄膜沉積到玻璃基板上后，劃線分割形成小面積的單個電池，之后將單個電池串聯在一起。雖然該種薄膜太陽能電池的串聯方法在大規(guī)模生產方面相對單晶硅電池容易，但一個前提條件是玻璃基板必須能夠耐受住每個制程的處理，設置不當就可能產生不利影響。美國專利US4965655和US4697041分別公開了一種串聯型薄膜太陽能電池，其制備需要激光劃線和激光加熱，并且還需要在低真空條件下沉積金屬導電層在薄膜上，導致成本相對較高，同時低真空金屬層電阻明顯限制了獨立電池的活動區(qū)域。
[0005]眾所周知，高溫條件下薄膜太陽能電池結構的效率會大大提高，所以選擇耐高溫金屬作為基板，允許連續(xù)轉動的處理成為提高薄膜太陽能電池效率的方案之一。但是，盡管金屬基板可以承受高溫制程，但電池的串聯仍是非常困難的，因為金屬基板具有導電性，相鄰電池單元的金屬基板的接觸會導致短路。針對這一問題，很多解決方案也被提出，美國專利US4746618公開了一種太陽能電池的串聯方法，采用不銹鋼作為基板，實現卷對卷的薄膜沉積和電池串聯；但該方法的制備過程包括多個切割、沉積及加工工序，成本很高；美國專利US5385848也公開了一種太陽能電池的串聯方法，通過機械和化學處理去除基板上的部分半導體材料及頂電極，暴露一部分金屬基板，裸露的金屬基板就作為與相鄰電池的接觸區(qū)域，實現電池的串聯，該種方法允許高溫處理，也可以實現大規(guī)模的生產，但是由于要去除金屬基板上的半導體材料導致成本升高，資源浪費，工藝復雜化且操作精度難以控制。
[0006]鑒于以上問題，亟需一種低成本的、有效的、允許高溫處理且可實現大范圍串聯和大規(guī)模生產的串聯型薄膜太陽能電池。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明目的在于提供一種串聯型薄膜太陽能電池，通過設置粘性導電層和導電聯結層，實現太陽能電池單元間的串聯，克服現有技術中電池串聯成本高、不易實現大范圍串聯和大規(guī)模生產的缺點。
[0008]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現：包括至少兩個太陽能電池單元以及相對應的粘性導電層，所述太陽能電池單元包括依次層疊的正電極、半導體材料層和負電極，該串聯型薄膜太陽能電池還包括一支撐基板，所述太陽能電池單元以及相對應的粘性導電層間隔分散排列設置在支撐基板上，所述粘性導電層設置在支撐基板與太陽能電池單元之間，支撐基板與太陽能電池單元通過粘性導電層粘結在一起，所述粘性導電層具有比所述太陽能電池單元寬的寬度；所述太陽能電池單元兩側設置絕緣層，相鄰兩個太陽能電池單元中，一個單元的正電極與另一個單元相對應的粘性導電層通過導電聯結層相連接，所述導電聯結層設置于絕緣層的外側。
[0009]相鄰兩個所述太陽能電池單元的間距為5-10毫米。
[0010]所述粘性導電層的一個側邊部與所述太陽能電池單元的一個側邊部對齊，所述粘性導電層比所述太陽能電池單元寬2-5毫米。
[0011]所述粘性導電層的兩個側邊部寬度方向上分別比所述太陽能電池單元的兩個側邊部大2-5毫米。
[0012]所述粘性導電層的厚度是40-60微米。
[0013]所述導電聯結層的厚度是40-60微米。
[0014]所述絕緣層的厚度為50-100微米。
[0015]所述支撐基板的材質是聚合物材料，所述聚合物材料是聚對苯二甲酸乙酯（PET)、聚乙烯（PE)、聚氯乙烯（PVC)、聚酰亞胺（PI)或聚甲基丙烯酸酯（PMMA)中的一種。
[0016]所述粘性導電層是導電銅箔膠帶、導電鋁箔膠帶或導電銀漿中的一種。
[0017]所述絕緣層的材質是環(huán)氧樹脂。
[0018]所述導電連接層是導電銅箔膠帶、導電鋁箔膠帶或導電銀漿中的一種。
[0019]所述正電極包括柔性襯底和沉積在柔性襯底上的金屬氧化物，所述負電極是透明導電氧化物，所述半導體材料層是多層薄膜；所述柔性襯底的材質為不銹鋼、銅、鈦或鋁中的一種；所述金屬氧化物是氧化鋅、摻鋁氧化鋅或摻硼氧化鋅中的一種；所述透明導電氧化物是氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化鉻、氧化銦錫或氧化鋅鋁中的一種；所述半導體材料是銅銦鎵硒、碲化鎘、硫化鎘、非晶硅或微晶硅中的一種或幾種。
[0020]與現有技術相比，本發(fā)明的一種串聯型薄膜太陽能電池具有如下優(yōu)點：
I)本發(fā)明使用聚合物材料作為支撐基板，易實現大范圍的太陽能電池單元的串聯。
[0021]2)本發(fā)明通過設置粘性導電層，簡化處理工藝，降低生產成本，且易實現大規(guī)模的批量生產?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的串聯型薄膜太陽能電池的主視圖示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細的說明，但不限于本實施例的內容。
[0024]實施例1
參見圖1，一種串聯型薄膜太陽能電池，包括兩個太陽能電池單元10以及相對應的粘性導電層20，所述太陽能電池單元包括正電極11、半導體材料層12和負電極13 ;該串聯型薄膜太陽能電池還包括一支撐基板30，所述太陽能電池單元10以及相對應的粘性導電層20按相互間距5毫米分散排列設置在支撐基板30上，所述粘性導電層20設置在支撐基板30與太陽能電池單元10之間，支撐基板30與太陽能電池單元10通過粘性導電層20粘結在一起，所述粘性導電層20具有比太陽能電池單元10寬的寬度；所述太陽能電池單元10兩側設置絕緣層40，相鄰兩個太陽能電池單元10中，一個單元的正電極11與另一個單元相對應的粘性導電層20通過導電聯結層50相連接，所述導電聯結層50設置于絕緣層40的外側。
[0025]本實施例中，所述粘性導電層20的一個側邊部與所述太陽能電池單元10的一個側邊部對齊，所述粘性導電層20比所述太陽能電池單元寬3毫米；所述粘性導電層20的厚度是40微米；所述絕緣層40完全覆蓋太陽能電池單元10的正電極11、半導體材料層12和負電極13的兩側邊部以及粘性導電層20的一側邊部，所述絕緣層40的厚度是50微米；所述導電聯結層50的厚度是40微米。
[0026]本實施例中，所述支撐基板30的材質是聚合物材料聚對苯二甲酸乙酯(PET);所述粘性導電層20是導電銅箔膠帶；所述絕緣層40的材質是環(huán)氧樹脂；所述的導電聯結層50是導電銅箔膠帶。
[0027]本實施例中，所述太陽能電池單元10可采用現有技術制備得到，所述正電極11包括柔性襯底和沉積在柔性襯底上的金屬氧化物，所述負電極13是透明導電氧化物；本實施例中，所述柔性襯底的材質為不銹鋼，所述金屬氧化物是摻鋁氧化鋅，所述透明導電氧化物是氧化銦錫，所述半導體材料層是銅銦鎵硒和和硫化鎘的多層薄膜。
[0028]實施例2
本實施例與實施例1中相同或相似的技術內容在本實施例中不再 敘述。
[0029]本實施例中，所述太陽能電池單元10以及相對應的粘性導電層20按相互間距10毫米分散排列設置在支撐基板30上，所述粘性導電層20的一個側邊部與所述太陽能電池單元10的一個側邊部對齊，所述粘性導電層20比所述太陽能電池單元寬5毫米；所述粘性導電層20的厚度是60微米；所述絕緣層40完全覆蓋太陽能電池單元10的正電極11、半導體材料層12和負電極13的兩側邊部以及粘性導電層20的一側邊部，所述絕緣層40的厚度是100微米；所述導電聯結層50的厚度是50微米。
[0030]本實施例中，所述支撐基板30的材質是聚酰亞胺(PI);所述粘性導電層20是導電鋁箔膠帶；所述絕緣層40的材質是環(huán)氧樹脂；所述的導電聯結層50是導電鋁箔膠帶。[0031]實施例3
本實施例與實施例I中相同或相似的技術內容在本實施例中不再 敘述。
[0032]本實施例中，所述太陽能電池單元10以及相對應的粘性導電層20按相互間距7毫米分散排列設置在支撐基板30上，所述粘性導電層20的一個側邊部與所述太陽能電池單元10的一個側邊部對齊，所述粘性導電層20比所述太陽能電池單元寬2毫米；所述粘性導電層20的厚度是50微米；所述絕緣層40完全覆蓋太陽能電池單元10的正電極11、半導體材料層12和負電極13的兩側邊部以及粘性導電層20的一側邊部，所述絕緣層40的厚度是75微米；所述導電聯結層50的厚度是45微米。
[0033]本實施例中，所述支撐基板30的材質是聚甲基丙烯酸酯（PMMA);所述粘性導電層20是導電銀漿；所述絕緣層40的材質是環(huán)氧樹脂；所述的導電聯結層50是導電銅箔膠帶。
[0034]實施例4
本實施例與實施例I中相同或相似的技術內容在本實施例中不再 敘述。
[0035]本實施例中，所述太陽能電池單元10以及相對應的粘性導電層20按相互間距10毫米分散排列設置在支撐基板30上，所述粘性導電層20的兩個側邊部寬度方向上分別比所述太陽能電池單元10的兩個側邊部大3毫米；相鄰的兩個單元相對應的粘性導電層20不能接觸。
[0036]本實施例中，所述支撐基板30的材質是聚對苯二甲酸乙酯（PET);所述粘性導電層20是導電銅箔膠帶；所述絕緣層40的材質是環(huán)氧樹脂；所述的導電聯結層50是導電鋁箔膠帶。
【權利要求】
1.一種串聯型薄膜太陽能電池，包括至少兩個太陽能電池單元以及相對應的粘性導電層，所述太陽能電池單元包括依次層疊的正電極、半導體材料層和負電極，其特征在于，所述串聯型薄膜太陽能電池還包括一支撐基板，所述太陽能電池單元以及相對應的粘性導電層間隔分散排列設置在支撐基板上，所述粘性導電層設置在支撐基板與太陽能電池單元之間，支撐基板與太陽能電池單元通過粘性導電層粘結在一起，所述粘性導電層具有比所述太陽能電池單元寬的寬度；所述太陽能電池單元兩側設置絕緣層，相鄰兩個太陽能電池單元中，一個單元的正電極與另一個單元相對應的粘性導電層通過導電聯結層相連接，所述導電聯結層設置于絕緣層的外側。
2.根據權利要求I所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，相鄰兩個所述太陽能電池單元的間距為5-10毫米。
3.根據權利要求2所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述粘性導電層的一個側邊部與所述太陽能電池單元的一個側邊部對齊，所述粘性導電層比所述太陽能電池單兀寬2-5暈米。
4.根據權利要求2所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述粘性導電層的兩個側邊部寬度方向上分別比所述太陽能電池單元的兩個側邊部大2-5毫米。
5.根據權利要求I所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述粘性導電層的厚度是40-60微米。
6.根據權利要求I所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述導電聯結層的厚度是40-60微米。
7.根據權利要求I所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述絕緣層的厚度為50-100 微米。
8.根據權利要求1-7任意一項所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述支撐基板的材質為聚合物材料，所述聚合物材料是聚對苯二甲酸乙酯（PET)、聚乙烯（PE)、聚氯乙烯（PVC)、聚酰亞胺（PI)或聚甲基丙烯酸酯（PMMA)中的一種。
9.根據權利要求8所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述粘性導電層是導電銅箔膠帶、導電鋁箔膠帶或導電銀漿中的一種。
10.根據權利要求8所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述絕緣層的材質為環(huán)氧樹脂。
11.根據權利要求8所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述導電聯結層是導電銅箔膠帶、導電鋁箔膠帶或導電銀漿中的一種。
12.根據權利要求8所述的串聯型薄膜太陽能電池，其特征在于，所述正電極包括柔性襯底和沉積在柔性襯底上的金屬氧化物，所述負電極是透明導電氧化物，所述半導體材料層是多層薄膜；所述柔性襯底的材質為不銹鋼、銅、鈦或鋁中的一種；所述金屬氧化物是氧化鋅、摻鋁氧化鋅或摻硼氧化鋅中的一種；所述透明導電氧化物是氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化鉻、氧化銦錫或氧化鋅鋁中的一種；所述半導體材料是銅銦鎵硒、碲化鎘、硫化鎘、非晶硅或微晶硅中的一種或幾種。
【文檔編號】H01L31/02GK103840021SQ201210483379
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權日:2012年11月23日
【發(fā)明者】徐劍平, 于大洋, 丁建 申請人:北京漢能創(chuàng)昱科技有限公司