[发明专利]可涂敷式太阳能电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，特别是涉及一种可直接印刷或涂敷在衣物、房屋墙壁、门窗、广告牌等基底表面的可涂敷式太阳能电池及其制作方法。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要资源。随着全球经济的蓬勃发展以及人类物质文化生活水平的不断提高，能源供需之间存在的矛盾日趋显现。由于石油、煤炭、天然气等自然资源的日益匮乏，以及传统能源利用技术所面临的困境，今后在相当长一段时间内，要实现能源应用技术的突破，很大程度上必须从超越传统理念的思路中寻求可能。在诸多新兴能源利用方案中，太阳能这一亘古以来就以各种形式为人类社会的繁荣昌盛提供动力的能源无疑是最佳选择之一。随着材料科学与微电子生产所带来的新技术的不断涌现，越来越多的研究逐步着手探索通过太阳能解决各类电子设备供电的难题。然而，受光电转化材料高成本、低转化效率这两大瓶颈的制约，太阳能惊人的能量潜力被大大削弱。这是因为，在实际的产业链条甚至政府和消费者的购买决策中，成本往往占据首要地位。价格低廉的太阳能电池材料不仅是商业问题，与之相关的研究水平、生产制造流程乃至应用环节等也都是研究中亟待解决的问题。

当前在太阳能光伏发电产业中，制约其大规模普及应用的障碍之一在于，硅材料由于生产中的高能耗、高污染处理会导致最终用户使用成本过高，因此采用远低于其成本的材料如塑料、染料敏化材料等实现光伏发电，正成为科学界与工业界共同努力的方向，一些纳米材料技术的引入还促成了光电转换效率的大幅提升。特别是，工业界正在尝试在制造环节中降低成本及工艺的复杂性，由此提出了印刷式有机薄膜太阳能电池技术，其中的有机光活性层可以溶液方式涂覆于电极，从而形成的电池较之传统硅基太阳能电池制备大大降低了成本。然而，这种印刷的革新远未达到彻底，最关键的问题之一在于其中的金属背电极乃至透明电极等均仍需要借助传统的蒸镀方式实现，因而仍不能免除由此涉及的一系列复杂工艺过程和设备，在应用面也就受到很大限制，如已有技术很难直接将太阳能电池直接喷涂到房屋墙壁等表面，以实现太阳能发电的家庭化及规模化普及应用。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何将太阳能电池直接印刷或涂敷在衣物、房屋墙壁、门窗、广告牌等基底表面，以实现太阳能发电规模化普及应用。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可涂敷式太阳能电池，包括基底，所述基底上自下而上依次设有金属背电极、太阳能电池薄膜、透光电极和透明衬底，所述金属背电极和透光电极通过导线形成闭合回路，所述闭合回路中接入蓄电设备。

其中，所述金属背电极采用低熔点金属油墨在基底上印刷或涂覆而成。

其中，所述太阳能电池薄膜采用光伏活性液态金属油墨或有机聚合物半导体溶液在所述金属背电极上印刷或涂覆后经蒸发而成。

其中，所述有机聚合物半导体溶液为：含有0.1wt%～80wt%纳米光伏半导体颗粒的有机聚合物溶液，或含有0.1wt%～80wt%铜、铟、镓、硒四种导电性纳米颗粒的CIGS光伏活性油墨，或含有0.1wt%～80wt%硫化镉和碲化镉导电性纳米颗粒的聚合物油墨，或含有0.1wt%～80wt%二氧化钛纳米颗粒的光敏剂染料。

其中，所述透光电极为：采用低熔点金属油墨或导电聚合物以丝网方式在所述太阳能电池薄膜上印刷或涂覆而成的栅格式，或采用低熔点金属油墨在所述太阳能电池薄膜上印刷或涂覆成薄膜后经氧化处理而成。

其中，所述低熔点金属油墨为：采用含有0.1wt%～10wt%氧化物的低熔点金属或合金制成，或采用含有0.1wt%～10wt%氧化物并添加有0.01wt%～80wt%纳米光伏半导体颗粒和/或导电性纳米颗粒的低熔点金属或合金制成。

其中，所述低熔点金属包括镓、锌、钠、钾和汞中的至少一种；所述低熔点合金包括镓锌合金、镓铟合金、镓锡合金、铟锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟锡锌铋合金、铜镓铟合金、铝镓铟合金或钠钾合金中的至少一种。

其中，所述透明衬底采用玻璃或塑料制成。

其中，所述基底用于接受太阳光，可为衣物、屋顶、玻璃、门窗、墙壁、广告牌、车辆外壁、轮船外壁、飞机外壁或路面。