[發明專利]柔性光伏電池及其制造方法

無效

• 申請號: 200610171242.2
• 申請日: 2006-12-21
• 公開（公告）號: CN101207160A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 陶肖明;邢憲生
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04;H01L31/18;H01G9/20;H01M14/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳晨

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種光伏電池，特別涉及一種柔性光伏電池及其制造方法。

背景技術

利用太陽能是當今社會解決能源和環境問題的重要措施。特別地，將太陽光直接轉化為電能的光伏電池，近十五年來在光電轉化率方面取得較大突破，其中以氧化物半導體電極為基礎的光伏電池正被大力推向實用階段。

以氧化物半導體電極為基礎的光伏電池，其構造和原理是：在相向設置的氧化物半導體電極和對電極之間，設置傳遞電子的電解質。當氧化物半導體電極受到太陽光輻射時，作為光電轉化材料的氧化物半導體材料產生電子和空穴的分離，其中電子通過負載傳送到對電極，而電解質將電子輸往空穴，并在對電極得到電子，此循環周而復始，光電流便連續產生。

由于適用的氧化物半導體材料具有寬禁帶，需要太陽光中能量較高的紫外線激發才能產生上述光電轉化過程，因此其陽光利用率很低。瑞士的Gratzel于1991年提出染料敏化太陽電池(Dye-Sensitized?Solar?Cell，DSSC)技術方案，其采用納米微晶介孔氧化鈦材料作為電極的光電轉化材料，并利用在氧化鈦微粒表面上覆蓋有機染料單分子層進行表面處理，大大提高光電轉化材料的活性表面積和陽光利用率，使得所述染料敏化太陽電池的光電轉化率達到10％以上。因此所述染料敏化太陽電池也被稱為Gratzel電池。

典型的染料敏化太陽電池為平板狀結構，它以玻璃或有機高分子薄片作為透光密封材料，在薄片內側表面鍍上一層透光的導電材料膜，比如常用的氧化銦錫(ITO)或含氟氧化錫等，在導電材料膜表面上形成一層光電轉化材料層并進行表面染料敏化等處理，形成透光導電電極；與該電極相平行，設置了鍍在透光或不透光密封薄片內側表面上的導電層(常常再覆上由鉑或碳等材料構成的催化層)作為對電極，在兩個電極之間充滿傳遞電子的電解質，如常用的I₂/I-氧化還原體系。

但是，很難大面積制造所述平板狀結構的染料敏化太陽電池，這是因為：1、由于電池中的透光導電材料膜受透光要求限制而選用了并非良導體的透光導電材料如ITO，若增大電池面積則將提高ITO層電阻并使得電池的光電轉化率降低；2、由于制造平板狀電池有多道工序是在平板上進行，其中包括透光導電材料膜的成型和光電轉化材料層的成型，面積越大電池制造就越困難。另一方面，還很難連續化制造所述平板狀結構的染料敏化太陽能電池，這是因為，在透光密封材料表面鍍上透光導電材料膜通常采用濺射或等離子成型，此工序難于連續化進行，并因此影響下一工序(即形成光電轉化材料層)的連續化進行。由于難于大面積連續化制造，因此使得所述平板狀結構的染料敏化太陽電池難于兼顧提高光電轉化率及降低生產成本。此外，平板狀電池攜帶、運輸和使用都較不方便。

對此已提出一些改進性技術方案。例如，美國專利US?7,022,910?B2公開了一種采用織物電極的光伏電池，其中所述織物電極是指透光度達到60％以上的導電織物(比如，疏織的不銹鋼網)。該采用織物電極的光伏電池的制造方法是：先將所述織物電極半嵌入透光密封片(特別是聚酯片)的內側面形成復合片狀物，必要時可進一步在該復合片狀物中所述織物電極網孔處的透光密封片表面鍍上一層透光的導電材料膜，然后在該復合片狀物內側表面上形成一層光電轉化材料薄層后，再作染料敏化處理，然后依次與電解質層、對電極層和密封底片層合，構成染料敏化太陽電池。

但是，上述美國專利US?7,022,910?B2公開的技術方案存在如下缺點：1、對所述織物電極有透光要求，因此其選材受限；2、所述織物電極較疏，使得覆蓋在該電極上的光電轉化材料較少、而覆蓋在其網孔處透光密封片表面上的光電轉化材料較多，以致不利于改善電極的導電性能，進一步不利于提高電池的光電轉化率；3、若要進一步改善電極的導電性能，雖可采用進一步鍍上透光導電材料膜的方法，卻又將不利于連續化制造，以致不利于生產成本的降低。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的第一個目的是提供一種柔性光伏電池，在提高電極的導電性能和電池的光電轉化率的同時實現大面積連續化制造，以及克服傳統光伏電池平板狀結構使用不便的缺點。

本發明的第二個目的是提供所述柔性光伏電池的制造方法，以幫助大面積連續化制造所述柔性光伏電池。