[發明專利]一種半透明太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 201611023935.7
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN106711240B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 高進偉;高修俊;李松茹;鄭明智;韓兵
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/20;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華;尤健雄

本發明公開了一種半透明太陽能電池的制備方法，其通過在龜裂模板上依次沉積薄膜太陽能電池和金屬電極層，以利用龜裂模板的不規則網狀龜裂縫形成網狀薄膜太陽能電池和網狀背電極，再通過去除龜裂模板來清除位于龜裂模板上的薄膜太陽能電池犧牲層和背電極犧牲層，從而在襯底上形成半透明太陽能電池。本發明所制備的半透明太陽能電池在能夠正常透光的同時還能進行太陽能發電，非常適合用于制作光伏玻璃幕墻、智能能窗戶并應用于光伏建筑一體化等智能時尚家居設計，并且，本發明的工藝簡單、流程少、造價低廉容易實現大規模制備。

技術領域

本發明涉及一種半透明太陽能電池的制備方法，屬于薄膜太陽能電池制備技術領域。

背景技術

隨著化石能源的日益消耗，伴隨著的是日益惡化的環境問題，太陽能作為取之不竭，用之不盡的能源在人類生活中扮演著越來越重要的角色。半透明太陽能電池，顧名思義是對光具有良好的透過性，一般來說，目前要實現太陽能電池的半透明主要有三種，一是通過改變電池的吸光材料，改變電池對光的吸收波段，傳統的太陽能電池需要吸收可見光波段，電池呈現不透明狀態，基于有機材料的可設計性，可以通過設計適合的光伏材料和透明導體來替換吸光材料，從而讓可見光透過，然而這種方法比較難以實現，很少找到適合的材料，此法研制出的太陽能電池要么透明度不夠要么光電轉化效率過低。加州大學洛杉磯分校的材料工程學教授楊揚經過研究，發現了一種新的合成近紅外線光敏高分子材料。此外，他還把銀納米絲薄膜作為透明的電極。楊揚和同事們根據這些發現設計出了高分子太陽能電池，可把人眼看不見的紅外線轉化為電流，而可見光受到的影響卻很小。對于人眼來說，這一新型太陽能電池在550nm可見光下的透明度達到了66％。除此之外，研究人員還改進了透明導體的工藝，利用納米銀絲和二氧化鈦納米材料的混合物，可以把光電轉化效率提升4％。由于無機太陽能電池的發展目前出現瓶頸,對電池研究大都集中于有機電池,有機物的可設計性比較強,可用于柔性襯底,制作成本較低,而當前的半透明電池的研究進展也都是基于有機太陽能電池的發展。香港理工大學(PolyU)應用物理系已成功開發了帶有石墨烯電極的高效低成本半透明鈣鈦礦太陽能電池。這項新發明應用底部氟摻雜錫氧化物(FTO)和頂部石墨烯電極，其能量轉換效率在12％左右，而常規半透明太陽能電池具有7％的效率，這將使它在未來能夠得到廣泛的應用。

隨著光伏建筑一體化(BIPV)進程的不斷推進，現代化社會中，人們對舒適的建筑環境的追求越來越高，導致建筑采暖和空調的能耗日益增長。在發達國家，建筑用能已占全國總能耗的30％-40％，對經濟發展形成了一定的制約作用。因此能夠將光伏產品更加有效率地集成到建筑方面是勢在必行的，一來能更有效率的應用能源，又能提高生活的舒適度。雖說現在晶硅電池已經不是主流的研究方向，但是因其成熟穩定的工藝仍然占據著大片市場，薄膜太陽能電池以競爭和互補的關系開始分割太陽能市場，其成本有待降低，效率有待提高。對于太陽能電池的研究，現在仍處于瓶頸期。電池的效率的影響因素有其內因和外因，與其執著于提高電池的效率，不如在現有的基礎上擴展電池的應用也是在變相的提高電池效率，即使效率偏低但如果能夠大面積鋪展，提高太陽光的利用率，整體的效率可以達到很高。擴展電池的應用是當下應該追求的一個重要方向。像智能窗戶、光伏幕墻、光伏天棚等光伏建筑設計應用成為光伏建筑一體化的典型實際應用，成為了光伏行業的一大熱點，且很有潛力做到推廣為人們的生活謀求更多福利。因而半透明太陽能電池將成為光伏建筑一體化(BIPV)中的重要材料。