[發明專利]可剪拼式的薄膜太陽能電池

有效

• 申請號: 201510318730.0
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104900737B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 王予山;苗星;黃林浩;許海濤
• 申請（專利權）人: 鄭州塞恩電氣有限公司
• 主分類號: H01L31/0445
• 分類號: H01L31/0445;H01L31/028;H01L31/02;H01L31/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種薄膜太陽能電池，特別涉及一種可剪拼式的薄膜太陽能電池。

背景技術

光伏行業正逐步走向技術多元化，晶硅、薄膜、聚光技術的博弈不再局限于成本的比拼，各技術可以在各自的優勢應用領域上拓展市場空間。

要滿足未來巨大的電力與能源需求，同時使成本足夠低廉，硅基薄膜電池技術無疑是真正有希望的發展方向，而微晶硅、多晶硅薄膜太陽電池的產業化技術尚遠不成熟，因此目前非晶硅薄膜太陽電池是最佳的發展方向，柔性非晶硅薄膜太陽電池無疑也是柔性電池中目前最佳的發展方向。

和單晶硅太陽能電池，薄膜太陽能電池還存在著一些缺點。一是壽命短，在光的不斷照射下會發生所謂Staebler-Wronski效應，光電轉化效率會下降到原來的25％，這本質上正是非晶硅中有太多的以懸鍵為代表的缺陷，致使結構不穩定；二是光電轉化效率比較低，單晶硅太陽能電池，單體效率為15％-20％，而柔性基體非晶硅太陽電池組件(約1000平方厘米)的效率為10-13％，相同的輸出電量所需太陽能電池面積增加。

薄膜太陽能電池對于對太陽能電池占地面積要求不高的場合尤其適用，如農村和西部地區。我國目前尚有約上萬個村莊、上千萬人萬農村人口還沒有用上電，很多有電縣鄉嚴重缺電，薄膜太陽能電池已迎米新的發展機遇。

在未來市場中，薄膜太陽能電池所占的比重將會不斷增加，薄膜太陽能電池的研發將繼續提速。未來光伏建筑一體化(BIPV)的推廣以及國家扶持太陽能電池發展的政策陸續出臺，將推動我國薄膜太陽能電池新一輪的高速發展。

隨著能源問題的日益突出，近年來太陽電池光伏發電技術發展迅猛。聚合物襯底柔性薄膜太陽電池憑借其耗材少、成本低、可卷曲(柔性)、重量比功率高、輕便等特點成為當前太陽電池研究領域的熱點。

發明內容

本發明旨在提供一種可剪拼式的薄膜太陽能電池。

可剪拼式的薄膜太陽能電池采用聚酰亞胺做為柔性襯底材料，聚酰亞胺薄膜耐高溫，不含有機溶劑，難熔，耐燃，還具有極好的耐輻照性、尺寸穩定性以及優良的拉伸斷裂等機械性能。非晶硅薄膜太陽電池的有效電池器件層的厚度在微米數量級，這賦予了非晶硅薄膜層較大的韌性和撓度，不同于體硅材料易碎裂的特點，非晶硅薄膜適度的彎曲并不會給電池性能帶來太大影響。因此將非晶硅薄膜沉積于聚酰亞胺薄膜的襯底材料上，電池就具備了能夠彎曲乃至折疊的優良特性，具有可卷曲、折疊、裁剪的物理特點。

由于電池采用聚酰亞胺做為柔性襯底材料，襯底材料重量輕，大大提高了單位電池質量產生的功率，具有極高的重量比功率。利用這一特性可將電池應用于許多需要輕負載高功率的使用場合。相比之下，體硅電池，玻璃襯底薄膜非晶硅太陽電池雖然目前轉化率較高，但產生單位功率所需要的電池的重量卻大得多。

可剪拼式的薄膜太陽能電池采用了“SCAF”(在薄膜基板上形成穿孔串聯)這一獨創性串聯結構，具有太陽電池單體能按單體自由剪斷的特點。利用這一特點，不僅在尺寸上，而且在輸出電壓從數伏到數百伏的廣范圍內，均能靈活設計。充分發揮這一特點，可以開發出可卷繞特點的攜帶電源。

電池采用串聯結構，電池單體的結構如圖1所示。薄膜基板采用聚酰亞胺做為襯底材料；薄膜基板的一面是由透明電極、非晶硅(α-Si)層、金屬電極形成的薄膜器件；而薄膜基板的另一面則形成背面電極。薄膜基板的兩個面各自由激光制作布線(patterning line)并分離。單體電池的串聯連接，采用了集電孔和串聯孔兩類連接孔。此外，在薄膜器件的表面，全面覆蓋著一層樹脂薄膜，以防止表面受損。

與通常的發電用途相比，在工業和民用產品用途上低照度的發電性能非常重要。這是由于卷繞式和便攜式產品大都是在日照條件相對惡劣的環境下使用的，在陰天時也要求一定程度的發電性能。在1KW/m2照度下薄膜太陽能電池和晶硅太陽能電池發電效率降低，在0.1～0.2KW/m2的照度區薄膜太陽能電池發電性能比晶硅太陽能電池提高10％左右。可剪拼式的薄膜太陽能電池在以電池單體為基本應用并結合客戶的需求，充分發揮重量輕、可卷曲、靈活度高這些特點，開發具有重量輕、可卷繞特點的獨特產品。產品可以用在農村和西部地區對占地面積要求不高而且用電匱乏的區域；同時運用于工業產品領域，如太陽能飛機、太陽能汽車；進一步廣泛地應用于民用場所和民用產品，如太陽能服裝、睡袋、手表、計算器、窗簾，以及建筑物樓頂和墻面。可剪拼式的薄膜太陽能電池因其制備工藝相對簡單，材料相對便宜，具備低成本優勢，可以規模化生產，具有很大的產業化能力。

附圖說明

圖1為電池單體結構圖。