[發明專利]太陽能發電儲電集成器件

有效

• 申請號: 201210324504.X
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102800734A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 李東棟;徐璟;黃洪濤;魯林峰;王會利;吳慧;徐辰;劉東方;方小紅;陳小源
• 申請（專利權）人: 上海中科高等研究院
• 主分類號: H01L31/058
• 分類號: H01L31/058;H01L31/0224;H01M10/46
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬于半導體領域，涉及光伏發電和能量儲存與釋放，特別是涉及一種太陽能發電儲電集成器件。

背景技術

隨著通訊、電子設備、汽車工業和空間技術等方面迅速發展，國際能源緊缺問題已經日益突出，各國都在加緊對新能源的開發和研究。太陽能憑借其可再生性、豐富性、無污染等優點，在替代傳統能源的進程中扮演著重要角色。薄膜太陽能電池是一種采用薄膜光伏材料為光吸收層的太陽能電池，具有材料消耗少、制造溫度低、能量償還周期短等優勢，得到了產業界和科研領域的廣泛關注。按照薄膜光伏材料的不同可以分為硅基薄膜太陽能電池、碲化鎘太陽能電池、銅基化合物太陽能電池、染料敏化太陽能電池和有機太陽能電池等。

太陽能具有非持續性和不穩定性的特點，因此太陽能發電系統常需要有配套的儲能裝置將電能存儲起來，從而保證發電、供電的連續性、穩定性和可控性。傳統的光伏電站常由相對獨立的大容量儲能裝置與之配套，包括化學電池或物理電池，直流/交流轉換器，逆變器等。子系統之間的連接常會引入更多的無謂損耗，而每個子系統的連接都會對系統的導電性和導熱性，信號噪聲以及機械強度產生影響，從而降低了太陽能利用效率和系統可靠性，同時分離式的設計還增加了系統的重量和占用的空間。因此，設計合適的太陽能發電儲電集成結構是薄膜太陽能電池發電的重要趨勢。

專利US4,740,431公開了兩種采用薄膜技術沉積的光伏/儲能集成器件，一種是在透明絕緣基底從下至上依次沉積薄膜光伏電池和薄膜儲能電池，另一種在導電非透明基底上背靠背沉積薄膜光伏電池和薄膜儲能電池。但是為達到提高電壓的目的，此專利對多個集成器件通過外接導線以及沉積層之間上下層的懸空連接進行了串聯，從而增加了制備的難度，導致成本增加，同時由于此專利中的薄膜儲能電池是用薄膜沉積技術形成，因此薄膜儲能電池的種類受限。

導電散熱體系的設計也是光伏/儲能集成結構的重點之一。專利US?2007/0277876?Al發明了一種頂層為薄膜太陽能電池，中層為導電導熱層,底層為儲能電池的四電極疊層集成裝置。并且采用陣列式分布的納米管或者納米線制成納米級導熱和導電路徑，盡量增大頂部光伏電池到底部的薄膜儲能電池的熱能和電能傳導面積，進而減小集成器件的質量和空間體積以及能量損耗。然而這種中層導電導熱層復雜的分布結構雖然減小了能量損耗，但是微納級的導熱導電層增加了制備工藝的難度與器件成本，更重要的是盡量大的接觸面積體現了由四電極向三電極演化的趨勢。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種太陽能發電儲電集成器件，用于解決現有技術中薄膜儲能器件的種類受限、及制備難度大導致的成本增加的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種太陽能發電儲電集成器件，所述器件至少包括：

共用電極層為一金屬層，設有與其相連的引線；

至少一個薄膜光伏器件，至少包括形成于所述共用電極層上的光吸收層、及形成于所述光吸收層上的第一電極層，其中，所述第一電極層為透明電極層；?

至少一個薄膜儲能器件，至少包括形成于所述共用電極層下表面的材料層、及形成于所述材料層下表面的第二電極層，其中，所述第二電極層為一集流體。

可選地，所述薄膜光伏器件的光吸收層為硅基光伏材料、碲化鎘、銅基化合物、及有機光伏材料中的任意一種，其中，所述硅基光伏材料至少包括非晶硅、微晶硅、或鍺硅合金，所述銅基化合物至少包括銅銦鎵硒或銅鋅錫硫，所述有機光伏材料至少包括聚合物薄膜。

可選地，所述太陽能發電儲電集成器件包括共用電極層、由至少兩個所述薄膜光伏器件串聯的第一器件組、及一個薄膜儲能器件。

可選地，所述太陽能發電儲電集成器件包括共用電極層、由至少兩個所述薄膜光伏器件串聯的第一器件組、及由至少兩個所述薄膜儲能器件串聯的第二器件組。

可選地，所述薄膜光伏器件的光吸收層為第一材料或第二材料，其中，所述第一材料為硅基光伏材料、碲化鎘、銅基化合物、及有機光伏材料中的任意一種，其中，所述硅基光伏材料至少包括非晶硅、微晶硅、或鍺硅合金，所述銅基化合物至少包括銅銦鎵硒或銅鋅錫硫，所述有機光伏材料至少包括聚合物薄膜；所述第二材料為有機染料。