[发明专利]一种柔性太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性太阳能电池领域，具体涉及一种柔性太阳能电池及其制备方法。

背景技术

目前的柔性太阳能电池，大多为薄膜电池，主要为非晶硅（a-Si）电池、碲化镉（CdTe）电池、铜铟镓硒（CIGS）电池、染料敏化（DSSC）电池、有机太阳能（OSC）电池等。这些电池基本上以硅或者玻璃为基底，为了获得更加轻质、更加柔性、更加便宜的太阳能电池，人们开始在金属箔片、有机聚合物基底上制作电池。然而这些电池需要在具有一定刚性的金属材料或者是有机材料上做支撑，影响了柔性太阳能电池的透光性和柔韧性。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种柔性太阳能电池及其制备方法，能够提高柔性太阳能电池的透光性，而且具有任意弯曲、重复折叠的特点。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案： 

一种柔性太阳能电池，包括太阳能电池p-i-n层（1）和金属薄层（3），太阳能电池p-i-n层（1）与金属薄层（3）之间设置金属栅线（2），其特征在于：太阳能电池p-i-n层（1）、金属栅线（2）和金属薄层（3）构成的太阳能电池的主体外周均匀包裹有柔性透明保护材料（6）以为太阳能电池的主体提供有效支撑，同时使太阳能电池具有高透光性、能任意弯曲、重复折叠。

进一步，金属薄层（3）的外侧表面裸露于透明保护材料（6）外。

进一步，透明保护材料（6）的材质主要为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。

一种柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：选择半导体材料薄层（5），在半导体材料薄层（5）的一面加工制作半导体氧化物膜层（4）；

步骤2：在步骤1获得的半导体氧化物薄层（4）表面加工制作导电的金属薄层（3）；

步骤3：在步骤2获得的导电的金属薄层（3）上制作导电的金属栅线（2）； 

步骤4：在步骤3获得的导电的金属栅线（2）上制作太阳能电池p-i-n层（1），最终得到太阳能电池膜层集合体；

步骤5：将步骤4中获得的太阳能电池膜层集合体浸入透明保护材料（6）中，或者通过旋转涂覆等工艺，将透明保护材料（6）完全均匀地包覆在太阳能电池膜层集合体的外周； 

步骤6：通过加热处理与分离工艺，使步骤5中包裹有透明保护材料（6）的太阳能电池膜层集合体的金属薄层（3）与半导体氧化物膜层（4）之间分离，获得由太阳能电池p-i-n层（1）、金属栅线（2）、金属薄层（3）和透明保护材料（6）构成的可以重复弯曲的透明柔性太阳能电池，金属薄层（3）的外侧表面裸露于透明保护材料（6）外。

进一步，所述步骤1中是通过热处理工艺或者化学沉积法或者物理蒸发工艺将半导体氧化物膜层（4）加工在半导体材料薄层（5）上。

进一步，所述步骤1中半导体材料薄层（5）的厚度为0.5-1mm，半导体氧化物膜层（4）的厚度为100-1000nm。

进一步，所述步骤2中是通过蒸镀或者化学浴或者离子蒸发或者电子沉积工艺将金属薄层（3）加工在半导体氧化物膜层（4）上。

进一步，所述步骤3中是通过辊筒印刷或者丝网印刷的方式将导电的金属栅线（2）制作在金属薄层（3）上。

进一步，所述步骤4中是通过PECVD或者沉积或者化学蒸镀或者印刷工艺将太阳能电池p-i-n层（1）制作在金属栅线（2）上。

进一步，所述步骤6中加热处理采用10-50℃条件下，水浴加热10-600s。

该柔性太阳能电池及其制备方法具有以下有益效果：

（1）本发明利用透明保护材料包裹在太阳能电池本体之外，不仅能够为其提供有效支撑，而且由于柔性透明保护材料本身具有很好的柔韧性与透光性，相对于了金属材料或者有机材料的支撑，显著提高了柔性太阳能电池的柔韧性与透光性，使柔性太阳能电池具有高透光性的同时，还具有任意弯曲、重复折叠的优异性能。另外，还可以保护电池本体。

（2）本发明柔性太阳能电池的金属薄层的外侧表面裸露于透明保护材料外部，大大的方便其连接导线，使用效果好。

（3）本发明中，金属薄层和半导体氧化物膜层导热率差异大，便于二者在加热处理与分离工艺过程中分离。

（4）本发明柔性太阳能电池结构简单，柔韧性好；柔性太阳能电池的制备方法，制作工艺简单，利于推广。

附图说明

图1：本发明一种柔性太阳能电池加热分离前的柔性电池层状结构图；