[发明专利]光伏装置及其制备方法

说明书

本发明提供一种光伏(PV)装置，包括半透明基板120和至少一个半透明光伏(PV)电池100。所述光伏电池100包括设置在所述基板120上的各层的层叠体110，所述层叠体110包括：前电极层112、背电极层113以及在前电极层112和背电极层113之间的光活性层111，其中，前电极层112和背电极层113之一构成光伏电池100的阳极，另一个构成光伏电池100的阴极。所述层叠体110还包括延伸穿过至少背电极层113和至少一部分光活性层111的孔130。所述孔130包含功能化剂131。

技术领域

本发明涉及一种增强功能的光伏(PV)装置及其制备方法。

背景技术

薄膜光伏装置由于具有吸收系数高、功率转换效率高、重量轻、生产速度快等优点，具有很强的应用前景。

这些装置的理想特性是半透明的(semi-transparency)或半透明性的(translucency)，这与能源消耗的不断增加有关。半透明的和半透明性的光伏装置，特别是重量轻且优选柔性的光伏装置，适用于窗户和其他透明表面。因此，这些类型光伏装置不仅可以覆盖不透明的表面(例如，屋顶或墙壁)，而且还可以采取建筑物的玻璃墙、车窗和车体的贴膜；以及手机、平板电脑、笔记本电脑以及其他电子设备的外壳形式。

已知光伏装置的半透明/半透明性可以通过三种不同的方法来获得。第一种方法涉及使用半透明材料，从而提供该装置的半透明性。第二种方法包括对光伏装置的各层使用不透明(非透明)材料如金属，接着部分去除不透明材料，从而形成能够使光通过该装置的通孔。通常通过机械洗涤或激光烧蚀来完成所述去除。第三种方法是在导电聚合物层上沉积金属网格，以提供半透明性。所述沉积是通过诸如喷墨、丝网印刷等不同的印刷技术来进行。第一种方法获得的光伏装置通常称为半透明的，而第二和第三方法获得的光伏装置称为半透明性的。

已知各种光伏电池和光伏模块包括多个光伏电池，这些光伏电池由于光伏电池材料中形成的透光孔而呈现半透明性的。

例如，美国专利公开US9257592描述了一种包含多个透光孔的光伏装置。该装置包括基板、第一电极层、光导层和第二电极层。第一透光孔形成在第二电极层上，而该光导孔在深度方向上进一步延伸至光导层，以形成与第一透光孔相对应的多个第二透光孔。每个第二透光孔的投影面积小于相应的第一透光孔径的投影面积。第一和第二透光孔的面积大小的差异可消除短路。然而，该方法涉及一种用于分别形成第一和第二透光孔的复杂多步激光法。

由具有多个孔的光伏电池组成的光伏模块进一步由密封材料密封，所述密封材料形成覆盖所述光伏模块的外层的最外层平坦层，从而保护光伏工作层免受环境杂质以及水蒸气和氧气的扩散。最外层的密封层还覆盖了顶部的透光孔，使孔的内部空空如也。

还有许多方法可以改善光伏电池的功能。其中之一是给光伏电池装置着色，以提供用户可见的美观效果。当光伏装置应用于窗户和/或建筑立面时，这点尤其有利。

出版物“用于光催化、光伏、以及光电器件和光学器件的图案化微纳结构阵列的光管理”，王文辉和李明琪，Adv.Funct.Mater.，2019年，1807275，DOI：10.1002/adfm.201807275(“Light Management with Patterned Micro-and NanostructureArrays for Photocatalysis,Photovoltaics,and Optoelectronic and OpticalDevices”,Wenhui Wang and Limin Qi,Adv.Funct.Mater.2019,1807275,DOI:10.1002/adfm.201807275)描述了一种用于制造显示出高效光管理的图案化微纳结构阵列的方法。所描述的方法能够通过调整钙钛矿膜的表面特性(即纳米碗状结构)来获得可调谐光学反射率。该结构可以用于钙钛矿彩色太阳能电池的制备。