[发明专利]一种半透明太阳能电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种半透明太阳能电池的制备方法，其通过在龟裂模板上依次沉积薄膜太阳能电池和金属电极层，以利用龟裂模板的不规则网状龟裂缝形成网状薄膜太阳能电池和网状背电极，再通过去除龟裂模板来清除位于龟裂模板上的薄膜太阳能电池牺牲层和背电极牺牲层，从而在衬底上形成半透明太阳能电池。本发明所制备的半透明太阳能电池在能够正常透光的同时还能进行太阳能发电，非常适合用于制作光伏玻璃幕墙、智能能窗户并应用于光伏建筑一体化等智能时尚家居设计，并且，本发明的工艺简单、流程少、造价低廉容易实现大规模制备。

技术领域

本发明涉及一种半透明太阳能电池的制备方法，属于薄膜太阳能电池制备技术领域。

背景技术

随着化石能源的日益消耗，伴随着的是日益恶化的环境问题，太阳能作为取之不竭，用之不尽的能源在人类生活中扮演着越来越重要的角色。半透明太阳能电池，顾名思义是对光具有良好的透过性，一般来说，目前要实现太阳能电池的半透明主要有三种，一是通过改变电池的吸光材料，改变电池对光的吸收波段，传统的太阳能电池需要吸收可见光波段，电池呈现不透明状态，基于有机材料的可设计性，可以通过设计适合的光伏材料和透明导体来替换吸光材料，从而让可见光透过，然而这种方法比较难以实现，很少找到适合的材料，此法研制出的太阳能电池要么透明度不够要么光电转化效率过低。加州大学洛杉矶分校的材料工程学教授杨扬经过研究，发现了一种新的合成近红外线光敏高分子材料。此外，他还把银纳米丝薄膜作为透明的电极。杨扬和同事们根据这些发现设计出了高分子太阳能电池，可把人眼看不见的红外线转化为电流，而可见光受到的影响却很小。对于人眼来说，这一新型太阳能电池在550nm可见光下的透明度达到了66％。除此之外，研究人员还改进了透明导体的工艺，利用纳米银丝和二氧化钛纳米材料的混合物，可以把光电转化效率提升4％。由于无机太阳能电池的发展目前出现瓶颈,对电池研究大都集中于有机电池,有机物的可设计性比较强,可用于柔性衬底,制作成本较低,而当前的半透明电池的研究进展也都是基于有机太阳能电池的发展。香港理工大学(PolyU)应用物理系已成功开发了带有石墨烯电极的高效低成本半透明钙钛矿太阳能电池。这项新发明应用底部氟掺杂锡氧化物(FTO)和顶部石墨烯电极，其能量转换效率在12％左右，而常规半透明太阳能电池具有7％的效率，这将使它在未来能够得到广泛的应用。

随着光伏建筑一体化(BIPV)进程的不断推进，现代化社会中，人们对舒适的建筑环境的追求越来越高，导致建筑采暖和空调的能耗日益增长。在发达国家，建筑用能已占全国总能耗的30％-40％，对经济发展形成了一定的制约作用。因此能够将光伏产品更加有效率地集成到建筑方面是势在必行的，一来能更有效率的应用能源，又能提高生活的舒适度。虽说现在晶硅电池已经不是主流的研究方向，但是因其成熟稳定的工艺仍然占据着大片市场，薄膜太阳能电池以竞争和互补的关系开始分割太阳能市场，其成本有待降低，效率有待提高。对于太阳能电池的研究，现在仍处于瓶颈期。电池的效率的影响因素有其内因和外因，与其执着于提高电池的效率，不如在现有的基础上扩展电池的应用也是在变相的提高电池效率，即使效率偏低但如果能够大面积铺展，提高太阳光的利用率，整体的效率可以达到很高。扩展电池的应用是当下应该追求的一个重要方向。像智能窗户、光伏幕墙、光伏天棚等光伏建筑设计应用成为光伏建筑一体化的典型实际应用，成为了光伏行业的一大热点，且很有潜力做到推广为人们的生活谋求更多福利。因而半透明太阳能电池将成为光伏建筑一体化(BIPV)中的重要材料。