本實(shí)用新型屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于3D打印技術(shù)的儲能式太陽能電池。

背景技術(shù)：

由于人類文明發(fā)展對能源需求的不斷增加，如何開發(fā)利用新能源或者可再生能源已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)問題。太陽能以其清潔性、安全性、資源的廣泛性和充足性等優(yōu)勢，所以對其高效的開發(fā)利用成為能源研究的最主要的方向。目前薄膜太陽電池以其高效的材料利用率，簡單的工藝過程，低能耗成為太陽能電池的發(fā)展趨勢。人們也投入了大量的資源用于提高薄膜太陽能電池效率的研究，但這些研究工作大部分針對太陽能轉(zhuǎn)化效率的提高，實(shí)際應(yīng)用中太陽能轉(zhuǎn)化得到的電能一般不能直接給用電單元供電，而需要將轉(zhuǎn)化能量存儲后以穩(wěn)定的電源方式進(jìn)行供電，所以轉(zhuǎn)化電能存儲損耗也是制約太陽能應(yīng)用一個(gè)不可忽略的因素。

目前，國內(nèi)外普遍使用的太陽能電池的儲電方式有離網(wǎng)儲電和并網(wǎng)供電兩種方式。一般來說，小型太陽能發(fā)電設(shè)施由蓄電池或超級電容器與之配套，在超級電容器儲電系統(tǒng)中，需要將太陽能電池板與超級電容器分別設(shè)置，單獨(dú)占用空間。用于儲電的超級電容器，大多為立體結(jié)構(gòu)，并且組合成超級電容器組使用，占用空間較大，增加系統(tǒng)的重量。這對一些空間狹小、空間利用度受限、空間擴(kuò)展范圍小的場合推廣和應(yīng)用受到限制，而且增加了使用成本，不利于太陽能光電技術(shù)普及和使用，阻礙了綠色可再生能源的應(yīng)用和發(fā)展。另外兩部分之間的連接常會導(dǎo)致額外的損耗，并且兩部分的連接會對整個(gè)系統(tǒng)的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，機(jī)械強(qiáng)度等產(chǎn)生影響，從而降低太陽能利用效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于3D打印技術(shù)的儲能式太陽能電池。將儲電的超級電容器植入到太陽能電池板內(nèi)部，使太陽能電池板與超級電容器組合一體化設(shè)計(jì)，發(fā)揮優(yōu)勢互補(bǔ)，讓發(fā)電儲電有機(jī)結(jié)合成一體，節(jié)約資源材料，增加器件集成度，提高空間利用率，使太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓展。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

這種基于3D打印技術(shù)的儲能式太陽能電池，包括太陽能電池基材，太陽能電池基材的基底上設(shè)置有介電層，介電層上設(shè)置有超級電容器；太陽能電池基材的陰極和陽極分別與超級電容器的兩個(gè)電極連接；其中超級電容器包括超級電容器金屬集流體，超級電容器金屬集流體上設(shè)置有超級電容器電極，超級電容器電極上設(shè)置有超級電容器電解質(zhì)。

更進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于：

其中太陽能電池基材為有機(jī)薄膜電池或者硅基半導(dǎo)體薄膜電池。

其中太陽能電池基材為層結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)置的玻璃襯底、導(dǎo)電層、陽極緩沖層、有機(jī)活性層和金屬Al電極。

其中介電層設(shè)置在金屬Al電極上。

其中導(dǎo)電層和金屬Al電極分別與超級電容器電極的兩極連接。

其中超級電容器金屬集流體為金或銅材料制成的叉指狀金屬結(jié)構(gòu)。

其中叉指狀金屬結(jié)構(gòu)的單指厚度為100-200nm，單指寬度為100-1000μm；相鄰兩指之間的距離為50-500μm。

其中超級電容器電極為層結(jié)構(gòu)。

其中超級電容器電極上還設(shè)置有超級電容器電解質(zhì)。

本實(shí)用新型的有益效果是：將太陽能電池基材與儲電元件超級電容器結(jié)合在一起，節(jié)省了太陽能電池板的占地空間，減小了體積；同時(shí)太陽能電池盒超級電容器的距離減少，降低了傳輸損耗和故障率，提高了太陽能能量儲存的可靠性，發(fā)電儲電有機(jī)結(jié)合成一體，節(jié)約資源材料，增加器件集成度，提高空間利用率，使太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓展。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中介電層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中超級電容器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1為玻璃襯底；2為導(dǎo)電層；3為陽極緩沖層；4為有機(jī)活性層；5為金屬Al電極；6為介電層；7為超級電容器金屬集流體；8為超級電容器電極；9為超級電容器電解質(zhì)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本實(shí)用新型提供了一種基于3D打印技術(shù)的儲能式太陽能電池，如圖1所示，包括太陽能電池基材，太陽能電池基材的背光的一面設(shè)置有介電層6；其中太陽能電池基材為有機(jī)薄膜電池或者硅基半導(dǎo)體薄膜電池，且太陽能電池基材為層結(jié)構(gòu)，且依次設(shè)置為玻璃襯底1、導(dǎo)電層2、陽極緩沖層3、有機(jī)活性層4和金屬Al電極5；其中金屬Al電極5上設(shè)置為介電層6；介電層6上設(shè)置有超級電容器，其中超級電容器包括超級電容器金屬集流體7、超級電容器電極8和超級電容器電解質(zhì)9。

如圖2所示，介電層6上設(shè)置為超級電容器金屬集流體7，超級電容器金屬集流體7為叉指狀金屬結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)為金或者銅，叉指狀的單指的厚度為100-200nm，優(yōu)選為120nm、150nm或180nm；單指的寬度為100-1000μm，優(yōu)選為200μm、400μm、700μm或950μm；相鄰兩指之間的距離為50-500μm，優(yōu)選為100μm、260μm或410μm。

如圖3所示，超級電容器金屬集流體7上設(shè)置有超級電容器電極8，超級電容器電極8也呈叉指狀結(jié)構(gòu)，且超級電容器電極8為層狀結(jié)構(gòu)，超級電容器電極8通過3D打印技術(shù)分層設(shè)置在超級電容器金屬集流體7上，且超級電容器電極8上設(shè)置有超級電容器電解質(zhì)9，超級電容器電解質(zhì)9固化在超級電容器電極8的兩個(gè)電極上。

本實(shí)用新型中，導(dǎo)電層2和金屬Al電極5分別與超級電容器電極8的兩個(gè)電極連接。

本實(shí)用新型中太陽能電池基材在正常工作下會持續(xù)產(chǎn)生電力，然后電力通過太陽能電池基材背光部的金屬Al電極上設(shè)置的超級電容器將電力進(jìn)行儲存，然后再需要使用電力的時(shí)候進(jìn)行放電。使太陽能電池板與超級電容器組合一體化設(shè)計(jì)，發(fā)揮優(yōu)勢互補(bǔ)，讓發(fā)電儲電有機(jī)結(jié)合成一體，節(jié)約資源材料，增加器件集成度，提高空間利用率，使太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓展。