一种柔性太阳能电池的制作方法
【专利摘要】一种柔性太阳能电池，它涉及一种太阳能电池。本实用新型为了解决现有的薄膜太阳电池都是以碱性玻璃做衬底材料，玻璃衬底存在着体积大、重量大、易碎等缺点，导致太阳能电池产业化发展受到制约，无法实现太阳能民用化。本实用新型包括衬底层（1）、金属层（2）、吸收层（3）、缓冲层（4）、窗口层（5）、金属电极（6）和透明电极（7），衬底层（1）、金属层（2）、吸收层（3）、缓冲层（4）和窗口层（5）由下至上依次设置，金属电极（6）设置在衬底层（1）上，透明电极（7）设置在窗口层（5）上。本实用新型用于太阳能发电。
【专利说明】—种柔性太阳能电池
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种太阳能电池，具体涉及一种柔性太阳能电池。
【背景技术】
[0002]太阳能发电在航天、通信及微功耗电子产品领域中已占据不可替代的位置，但在社会整体能源构成中占据的份额还非常小。造成这种状况的主要原因是太阳能电池的发电成本远高于常规能源。欲使太阳能发电真正成为能源体系的组成部分，必须大幅度地降低电池的成本，提高光电转换效率。目前商品化的第一代晶体硅太阳能电池的光电转化效率最高，可达20%，但其价格昂贵，而且受材料纯度和制备工艺限制，转化效率也很难再提高。多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右。染料敏化太阳能电池由于敏化剂昂贵，电池成本也较高，而且目前它的能量转换效率也不高，为12%左右，因而仍未进行大规模商业化生产。高成本、低转换效率影响了单晶硅、多晶硅和染料敏化太阳能电池的产业化进程。从20世纪80年代初开始，人们将目光由块体太阳能电池转向薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池是由不同功能和作用的一系列薄膜(微米量级)组成，具有工艺相对简单，用料省，成本低，较高光电转化率，可建筑一体化光伏(BIPV)应用等优点。在众多的半导体材料中，铜铟硒CuInSe2 (简称CIS)薄膜是性能比较优良的太阳光吸收材料。到目前为止，CIS薄膜太阳能电池的转换效率已经达到了 20%。CIS薄膜太阳能电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等显著特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近于晶体硅太阳能电池，而成本只是它的1/2-1/3，被称为下一代非常有前途的新型薄膜太阳能电池，是近几年研究开发的热点。但是，现有的铜铟硒薄膜太阳电池都是以碱性玻璃做衬底材料，玻璃衬底存在着体积大、重量大、易碎等缺点，导致太阳能电池产业化发展受到制约，无法实现太阳能民用化。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是为了解决现有的薄膜太阳电池都是以碱性玻璃做衬底材料，玻璃衬底存在着体积大、重量大、易碎等缺点，导致太阳能电池产业化发展受到制约，无法实现太阳能民用化。进而提供一种柔性太阳能电池。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种柔性太阳能电池，包括衬底层、金属层、吸收层、缓冲层、窗口层、金属电极和透明电极，衬底层、金属层、吸收层、缓冲层和窗口层由下至上依次设置，金属电极设置在衬底层上，透明电极设置在窗口层上。
[0005]所述衬底层为聚酰亚胺层。
[0006]所述金属层为化学镀镍层。
[0007]本实用新型与现有技术相比具有以下效果:
[0008]1.本实用新型采用聚酰亚胺作为衬底取代玻璃衬底，具有减轻重量，体积小，不易碎，降低成本的优点，便于实现太阳能民用化。[0009]2.本实用新型采用化学镀镍层代替Mo作为背电极，能够降低成本，与聚酰亚胺具有良好结合力，减少污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的主剖视图。
【具体实施方式】
[0011]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式包括衬底层1、金属层2、吸收层3、缓冲层4、窗口层5、金属电极6和透明电极7，衬底层1、金属层2、吸收层3、缓冲层4和窗口层5由下至上依次设置，金属电极6设置在衬底层I上，透明电极7设置在窗口层5上。
[0012]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，本实施方式的衬底层I为聚酰亚胺层。如此设置，聚酰亚胺是能够承受温度最高的一种高分子聚合物材料，在真空条件下可承受300°C，短时间400°C沉积薄膜工艺过程。同时还具有耐辐射、不易老化、不吸水、绝缘性能好的优点。其它组成和连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0013]【具体实施方式】三:结合图1说明本实施方式，本实施方式的衬底层I的长度为20mm,宽度为20mm,厚度为0.2mm。如此设置,可折叠、质量轻(其密度为1.4g/cm3),面积为lm2、厚度为0.05mm的PI膜，质量仅为70g。其它组成和连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0014]【具体实施方式】四:结合图1说明本实施方式，本实施方式的金属层2为化学镀镍层。如此设置，使聚酰亚胺表面金属化，以便下一步进行电沉积。其它组成和连接关系与【具体实施方式】三相同。
[0015]【具体实施方式】五:结合图1说明本实施方式，本实施方式的金属层2的长度为20mm,宽度为20mm,厚度为0.02mm。如此设置,使聚酰亚胺表面金属化，以便下一步进行电沉积。其它组成和连接关系与【具体实施方式】四相同。
[0016]【具体实施方式】六:结合图1说明本实施方式，本实施方式的吸收层3为电沉积铜铟硒层。如此设置，铜铟硒是一种直接带隙半导体材料，光吸收率高达105cm-l，是半导体中光吸收系数最高的，吸收层厚度只需要2-3 μ m，降低了昂贵的材料消耗，它抗辐射能力强，池性能稳定，转换效率高，理论上铜铟硒单电池的转换率将达到25%。其它组成和连接关系与【具体实施方式】五相同。
[0017]【具体实施方式】七:结合图1说明本实施方式，本实施方式的吸收层3的长度为18mm，宽度为18mm，厚度为0.005mm。如此设置，材料消耗少，制造能耗低。其它组成和连接关系与【具体实施方式】六相同。
[0018]【具体实施方式】八:结合图1说明本实施方式，本实施方式的缓冲层4为电沉积硫化锌层。如此设置，ZnS由于稳定性好、无毒无害，蓝光响应速度快，与CdS相比有极大的优越性，被用于CIS电池的缓冲层。其它组成和连接关系与【具体实施方式】七相同。
[0019]【具体实施方式】九:结合图1说明本实施方式，本实施方式的缓冲层4的长为15mm，宽为15mm，厚为0.005mm。如此设置，材料消耗少，制造能耗低。其它组成和连接关系与【具体实施方式】八相同。
[0020]【具体实施方式】十:结合图1说明本实施方式，本实施方式的窗口层5的长为10mm，宽为10mm，厚为0.005mm。如此设置，电沉积ZnO ;ZnO薄膜禁带宽度大、易于掺杂，在可见光范围透过率大用于CIS太阳能电池的窗口层。其它组成和连接关系与【具体实施方式】九相同。
[0021]本实用新型是在聚酰亚胺膜上采用化学沉积的方法沉积一层镍，使其表面金属化，并作为太阳电池的背电极，然后利用电沉积技术制备铜铟硒薄膜制备出吸收层，接着依次电沉积硫化锌层和氧化锌层。聚酰亚胺薄膜是可以承受温度最高的一种高分子聚合物材料，在真空条件下可承受300°C，短时间400°C沉积薄膜工艺过程。同时还具有耐辐射、不易老化、不吸水、绝缘性能好等优点，特别是可折叠、质量轻(其密度为1.4g/cm3)，面积为lm2、厚度为0.05mm的PI膜，质量仅为70g，这就成为发展高比功率的轻质柔性太阳电池首选衬底材料。先在聚酰亚胺膜上化学沉积一层金属镀层，然后再在其表面电沉积铜铟镓硒薄膜。化学镀是材料表面改性技术的重要方法之一，可使非金属基体表面金属化，在近20年中化学镀镍的技术发展迅速，它具有成本低、设备简单、镀层均匀，并可用于复杂形状基体的镀覆等优点。电沉积制备铜铟镓硒薄膜是利用阳离子和阴离子在电场作用下发生不同的氧化一还原反应而在基体材料上电沉积出所需的铜铟镓硒薄膜。电沉积制备铜铟硒薄膜的优点有:沉积过程温度低；镀层与基体间不存在残余热应力，界面结合好；可以在各种形状复杂的表面和多孔表面制备均匀的薄膜；镀层的厚度、化学组成、结构及孔隙率能够精确控制；设备简单，投资少，可制得低成本、高效率和性能稳定的铜铟硒薄膜太阳能电池。
[0022]本实用新型的柔性太阳电池，由于用了柔性衬底取代了玻璃衬底，用了化学镀镍层作为背电极，从而使电池轻便、成本降低，可建筑光伏一体化。因此，此种柔性薄膜太阳电池可以在某些空间稳定性较差的环境下使用。
【权利要求】
1.一种柔性太阳能电池，其特征在于:它包括衬底层(I)、金属层(2)、吸收层(3)、缓冲层(4)、窗口层(5)、金属电极(6)和透明电极(7)，衬底层(I)、金属层(2)、吸收层(3)、缓冲层(4)和窗口层(5)由下至上依次设置，金属电极(6)设置在衬底层(I)上，透明电极(7)设置在窗口层(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种柔性太阳能电池，其特征在于:所述衬底层(I)为聚酰亚胺层。
3.根据权利要求2所述的一种柔性太阳能电池，其特征在于:所述衬底层(I)的长度为20mm,宽度为20mm,厚度为0.2mm。
4.根据权利要求3所述的一种柔性太阳能电池，其特征在于:所述金属层(2)为化学镀镍层。
5.根据权利要求4所述的一种柔性太阳能电池，其特征在于:所述金属层(2)的长度为20mm,宽度为20mm,厚度为0.02mm。
6.根据权利要求5所述的一种柔性太阳能电池，其特征在于:所述吸收层(3)为电沉积铜铟硒层。
7.根据权利要求6所述的一种柔性太阳能电池，其特征在于:所述吸收层(3)的长度为18mm,宽度为18mm,厚度为0.005mm。
8.根据权利要求7所述的一种柔性太阳能电池，其特征在于:所述缓冲层(4)为电沉积硫化锌层。
9.根据权利要求8所述的一种柔性太阳能电池，其特征在于:所述缓冲层(4)的长为15mm,宽为 15mm,厚为 0.005mm。
10.根据权利要求9所述的一种柔性太阳能电池，其特征在于:所述窗口层(5)的长为IOmm,宽为 IOmm,厚为 0.005mm。
【文档编号】H01L31/0256GK203503667SQ201320689117
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】李丽波, 王华林, 国绍文, 李琦 申请人:哈尔滨理工大学