[發(fā)明專利]陣列串接式太陽能電池模組的結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010156529.4
• 申請(qǐng)日: 2010-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN102214518A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 刁維光;李陸玲;蔡喬盈;吳慧屏;陳建仲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德元太陽能科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01G9/20
• 分類號(hào): H01G9/20;H01M14/00;H01L27/30;H01L51/42;H01L21/82;H01L51/48
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種利用奈米管技術(shù)所制造的陣列串接式太陽能電池模組，尤其是關(guān)于一種利用區(qū)塊化陽極區(qū)與陰極區(qū)的串/并聯(lián)的太陽能電池模組。

背景技術(shù)

面對(duì)日益升高的能源危機(jī)與環(huán)境污染問題，使得各式各樣的再生能源產(chǎn)業(yè)開始蓬勃發(fā)展，例如，太陽能、風(fēng)能與生質(zhì)能等。其中，太陽能電池被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ脑偕茉?，因此，其全球市?chǎng)也正以驚人的速度進(jìn)行成長(zhǎng)。在目前已知的數(shù)種太陽能電池當(dāng)中，第一代太陽能電池是以硅(Si)為主要材質(zhì)的單/復(fù)晶硅太陽能電池，其可達(dá)到12-20％的光電轉(zhuǎn)換效率，為目前太陽能電池市場(chǎng)的主要占有者，其主要用途為應(yīng)用在可攜式電子產(chǎn)品的電源以及建構(gòu)太陽能發(fā)電模組上。第一代太陽能電池的基本構(gòu)造為P/N型半導(dǎo)體的組合，當(dāng)照光時(shí)，電子被激發(fā)而產(chǎn)生電子與電洞的分流，在受到內(nèi)電位的影響下，分別被N型與P型半導(dǎo)體所吸引而聚集在元件的兩端，再經(jīng)由外電路導(dǎo)出形成電流。其優(yōu)點(diǎn)為具有相當(dāng)高的光電轉(zhuǎn)換效率，但缺點(diǎn)為制程條件嚴(yán)格以及制造成本高昂。

第二代太陽能電池為無機(jī)半導(dǎo)體薄膜(thin?film)太陽能電池，其包含非晶硅(a-Si，amorphous?silicon)太陽能電池以及化合物半導(dǎo)體薄膜電池，例如：碲化鎘(CdTe)、砷化鎵(GaAs)與硒化銅銦鎵(CIGS，copper?indium?gallium?selenide)。雖然薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率多較硅晶太陽能電池為低，但是材料成本也相對(duì)低廉，其為目前成本最低的商業(yè)化太陽能電池，多用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品中。此類薄膜太陽能電池的優(yōu)點(diǎn)為光譜吸收范圍廣，且具有較好的熱穩(wěn)定性，但是材料中所使用的重金屬對(duì)環(huán)境會(huì)有嚴(yán)重的傷害，因此仍須積極尋找替代方式。其中，CIGS薄膜太陽能電池是由銅銦鎵硒所組成的一三五族化合物半導(dǎo)體材料加以構(gòu)成，其是利用共蒸鍍技術(shù)來制備一吸收層薄膜，膜厚只需＜3μm，因此在制造成本上較硅晶太陽能電池為低，并可達(dá)成接近20％的光電轉(zhuǎn)換效率。

目前最受矚目的應(yīng)屬第三代新型太陽能電池，其宗旨為導(dǎo)入新穎材料與創(chuàng)新技術(shù)來制備低成本以及高效率的太陽能電池，希望通過新結(jié)構(gòu)的引進(jìn)，而達(dá)成增加光電轉(zhuǎn)換效率的目的。主要可分為有機(jī)導(dǎo)電高分子或是新穎奈米材料的太陽能電池結(jié)構(gòu)。例如，利用有機(jī)高分子作為光能轉(zhuǎn)換媒介的高分子太陽能電池，其轉(zhuǎn)換效率從開始的1％以下，已提升至5～6％，高分子太陽能電池具有質(zhì)量輕、可撓曲特性、制程環(huán)保、低制作成本及高應(yīng)用性等優(yōu)點(diǎn)，是屬于第三代新興太陽能電池中極具潛力的一種。另一種新型太陽能電池則為寬能隙半導(dǎo)體奈米結(jié)構(gòu)的引進(jìn)，結(jié)合光合作用的概念，以透明導(dǎo)電玻璃為基材，于其上披覆一層具奈米結(jié)構(gòu)的多孔性氧化鋅或二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜作為工作電極，由于此多孔性薄膜具有大表面積，可在表面附著一層光敏材料，借以使光敏材料在吸收光能之后可將電子迅速地傳遞至半導(dǎo)體薄膜并導(dǎo)出至外電路。目前最高的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到12％，雖然效率不及硅晶太陽能電池，但具有低成本與制程簡(jiǎn)易的優(yōu)點(diǎn)，并可進(jìn)行大面積以及可撓式電池元件的制備，此種突破性的發(fā)展已受到研究單位與業(yè)界的高度重視，未來將發(fā)展成為新一代太陽能電池技術(shù)的主流。

隨著陽極處理法(Anodization)技術(shù)的提升，奈米管二氧化鈦(NT-TiO2)薄膜的開發(fā)日趨成熟，這也促使奈米管太陽能電池的研究在學(xué)界受到普遍的重視。由于NT-TiO2薄膜制程簡(jiǎn)便的特性，業(yè)界看好NT太陽能電池未來成為連續(xù)式卷對(duì)卷(roll?to?roll)大面積太陽能電池元件的最佳結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)的NT太陽能電池與傳統(tǒng)奈米粒太陽能電池相較之下具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)一維的奈米管陣列可不需散色層即能增加光線的收集效率；(2)電子與電洞在奈米管內(nèi)分流，再結(jié)合機(jī)率低；(3)電解液封裝于奈米管中不易滲漏，元件壽命因而延長(zhǎng)；(4)陽極處理法制程簡(jiǎn)易，可降低太陽能電池的制程成本；(5)奈米管陽極具有可撓曲特性。NT-太陽能電池元件共由三個(gè)主要成分(Ti/TiO₂陽極、電解質(zhì)以及Pt/TCO陰極)所組成，因此元件包含了Ti/TiO₂、Ti/電解質(zhì)、TiO₂/電解質(zhì)、Pt/電解質(zhì)等界面。

發(fā)明內(nèi)容