一种基于3D打印技术的储能式太阳能电池的制作方法

本实用新型属于太阳能电池技术领域，涉及一种基于3D打印技术的储能式太阳能电池。

背景技术：

由于人类文明发展对能源需求的不断增加，如何开发利用新能源或者可再生能源已经成为现实问题。太阳能以其清洁性、安全性、资源的广泛性和充足性等优势，所以对其高效的开发利用成为能源研究的最主要的方向。目前薄膜太阳电池以其高效的材料利用率，简单的工艺过程，低能耗成为太阳能电池的发展趋势。人们也投入了大量的资源用于提高薄膜太阳能电池效率的研究，但这些研究工作大部分针对太阳能转化效率的提高，实际应用中太阳能转化得到的电能一般不能直接给用电单元供电，而需要将转化能量存储后以稳定的电源方式进行供电，所以转化电能存储损耗也是制约太阳能应用一个不可忽略的因素。

目前，国内外普遍使用的太阳能电池的储电方式有离网储电和并网供电两种方式。一般来说，小型太阳能发电设施由蓄电池或超级电容器与之配套，在超级电容器储电系统中，需要将太阳能电池板与超级电容器分别设置，单独占用空间。用于储电的超级电容器，大多为立体结构，并且组合成超级电容器组使用，占用空间较大，增加系统的重量。这对一些空间狭小、空间利用度受限、空间扩展范围小的场合推广和应用受到限制，而且增加了使用成本，不利于太阳能光电技术普及和使用，阻碍了绿色可再生能源的应用和发展。另外两部分之间的连接常会导致额外的损耗，并且两部分的连接会对整个系统的导电、导热性，机械强度等产生影响，从而降低太阳能利用效率和系统稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于3D打印技术的储能式太阳能电池。将储电的超级电容器植入到太阳能电池板内部，使太阳能电池板与超级电容器组合一体化设计，发挥优势互补，让发电储电有机结合成一体，节约资源材料，增加器件集成度，提高空间利用率，使太阳能发电技术的应用范围进一步拓展。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种基于3D打印技术的储能式太阳能电池，包括太阳能电池基材，太阳能电池基材的基底上设置有介电层，介电层上设置有超级电容器；太阳能电池基材的阴极和阳极分别与超级电容器的两个电极连接；其中超级电容器包括超级电容器金属集流体，超级电容器金属集流体上设置有超级电容器电极，超级电容器电极上设置有超级电容器电解质。

更进一步的，本实用新型的特点还在于：

其中太阳能电池基材为有机薄膜电池或者硅基半导体薄膜电池。

其中太阳能电池基材为层结构，包括依次设置的玻璃衬底、导电层、阳极缓冲层、有机活性层和金属Al电极。

其中介电层设置在金属Al电极上。

其中导电层和金属Al电极分别与超级电容器电极的两极连接。

其中超级电容器金属集流体为金或铜材料制成的叉指状金属结构。

其中叉指状金属结构的单指厚度为100-200nm，单指宽度为100-1000μm；相邻两指之间的距离为50-500μm。

其中超级电容器电极为层结构。

其中超级电容器电极上还设置有超级电容器电解质。

本实用新型的有益效果是：将太阳能电池基材与储电元件超级电容器结合在一起，节省了太阳能电池板的占地空间，减小了体积；同时太阳能电池盒超级电容器的距离减少，降低了传输损耗和故障率，提高了太阳能能量储存的可靠性，发电储电有机结合成一体，节约资源材料，增加器件集成度，提高空间利用率，使太阳能发电技术的应用范围进一步拓展。

附图说明

图1为本实用新型的层结构示意图；

图2为本实用新型中介电层的结构示意图；

图3为本实用新型中超级电容器的结构示意图。

其中：1为玻璃衬底；2为导电层；3为阳极缓冲层；4为有机活性层；5为金属Al电极；6为介电层；7为超级电容器金属集流体；8为超级电容器电极；9为超级电容器电解质。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

本实用新型提供了一种基于3D打印技术的储能式太阳能电池，如图1所示，包括太阳能电池基材，太阳能电池基材的背光的一面设置有介电层6；其中太阳能电池基材为有机薄膜电池或者硅基半导体薄膜电池，且太阳能电池基材为层结构，且依次设置为玻璃衬底1、导电层2、阳极缓冲层3、有机活性层4和金属Al电极5；其中金属Al电极5上设置为介电层6；介电层6上设置有超级电容器，其中超级电容器包括超级电容器金属集流体7、超级电容器电极8和超级电容器电解质9。

如图2所示，介电层6上设置为超级电容器金属集流体7，超级电容器金属集流体7为叉指状金属结构，其材质为金或者铜，叉指状的单指的厚度为100-200nm，优选为120nm、150nm或180nm；单指的宽度为100-1000μm，优选为200μm、400μm、700μm或950μm；相邻两指之间的距离为50-500μm，优选为100μm、260μm或410μm。

如图3所示，超级电容器金属集流体7上设置有超级电容器电极8，超级电容器电极8也呈叉指状结构，且超级电容器电极8为层状结构，超级电容器电极8通过3D打印技术分层设置在超级电容器金属集流体7上，且超级电容器电极8上设置有超级电容器电解质9，超级电容器电解质9固化在超级电容器电极8的两个电极上。

本实用新型中，导电层2和金属Al电极5分别与超级电容器电极8的两个电极连接。

本实用新型中太阳能电池基材在正常工作下会持续产生电力，然后电力通过太阳能电池基材背光部的金属Al电极上设置的超级电容器将电力进行储存，然后再需要使用电力的时候进行放电。使太阳能电池板与超级电容器组合一体化设计，发挥优势互补，让发电储电有机结合成一体，节约资源材料，增加器件集成度，提高空间利用率，使太阳能发电技术的应用范围进一步拓展。