新型柔性太阳能电池组件及其制作方法与流程

本发明涉及清洁能源领域。更具体地说，本发明涉及一种用在太阳能光电转化利用情况下的新型柔性太阳能电池组件及其制作方法。

背景技术：

目前，柔性太阳能电池由于其质量轻、柔软可弯曲、电池薄等特点广泛应用于移动产品领域，如太阳能电池背包、太阳能充电纸、太阳能伞、户外定位供电系统、海洋监测供电系统等。

随着移动领域应用要求的提高，如在小面积上的太阳能电池需要提供较高的电压和一定的电流，这就需要尽可能让更多有效的面积进行发电，柔性太阳能电池具有规格灵活多变的优点使其非常适合应用于不断变化的移动领域应用要求。

但是目前柔性太阳能电池的栅线和串联方式均限制了其应用，例如以下现有的技术对其存在的技术问题虽然做了改进，但其缺点仍然明显：

如图1所示，专利cn107134500a需要在太阳能电池1表面制备正电极2和背电极3，通过导电银胶4连接，受限于正电极2和背电极3的宽度，限制了太阳能电池的最小应用尺寸，同时正电极和背电极的单独加工，使得其加工方法更为复杂，加工效率低下，且多块叠加后的整体厚度增加，不利于封装的小型化要求。

如图2所示，专利cn207474474u在柔性太阳能电池5表面制备了栅线6和接触电极7，通过叠片的方式将各电池片进行串联，受限于栅线的制备工艺、栅线间距、电极宽度，柔性太阳能电池制备过程繁琐，柔性太阳能电池最小尺寸无法小于最小栅线间距和电极宽度，限制了太阳能电池的最小应用尺寸；边缘未进行绝缘处理，当电池片重叠有偏移或产品使用过程中发生一定程度弯曲时，上一个电池片的下表面容易与下一个电池片的下表面接触引起短路，降低产品良率或致使产品失效，给企业和用户带来损失，且采用栅线的方式，在整个加工过程需要2次封装，工艺繁杂，不利于提高生产效率。

如图3所示，专利cn108520908a在太阳能电池8制备顶电极9对电池片进行串联，受限于顶电极的前板10透过率，在进行二次封装的时候会减弱到达太阳能电池表面的光，降低太阳能电池电流；受限于顶电极栅线的间距，限制了太阳能电池的最小应用尺寸；受限于顶电极细小的栅线，当小面积产品制作时，细小的栅线在封装过程中或产品使用过程中发生一定程度弯曲时，容易与接触电极分隔开，造成断路，降低产品良率或致使产品失效，给企业和用户带来损失。

如图4所示，专利cn104412357b将太阳能电池11激光焊接在前板12的u型区域13形成串联，受限于激光焊接区域的u型划线处理，该u型区域为死区，无法进行发电，降低了有效发电面积，降低了整体区域的发电功率；受限于前板透过率，在进行二次封装的时候会减弱到达太阳能电池表面的光，降低太阳能电池电流；受限于栅线间距，限制了太阳能电池的最小应用尺寸。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种新型柔性太阳能电池组件，其能够创新性地将太阳能电池组件中的透明导电薄膜设置为电池芯片的负电极，将柔性导电基材配置为电池芯片的正电极，故无需对各电池芯片做正电极、负电极的额外加工处理，使得其叠加后的整体高度可控，加工工艺简单，产品良率可控，同时导电胶层与搭接的方式相结合，得到一种无栅线、免焊接、接触面积大、边缘绝缘处理的柔性太阳能电池组件。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种新型柔性太阳能电池组件，包括多块柔性太阳能电池芯片；

其中，各块柔性太阳能电池芯片的上表面均被配置为采用透明导电薄膜，下表面均被配置为柔性导电基材；

所述透明导电薄膜被配置为各块柔性太阳能电池芯片的负电极，所述柔性导电基材被配置为各块柔性太阳能电池芯片的正电极；

在各块相邻接的柔性太阳能电池芯片之间，采用搭接并通过相配合的导电胶层，使得相邻电池芯片的正电极、负电极彼此连通串接，进而构成柔性太阳能电池组件。

优选的是，其中，各块柔性太阳能电池芯片在与导电胶层相配合的边缘处，设置有矩形或u型的绝缘介质层；

其中，所述绝缘介质层被配置为采用绝缘油墨或绝缘胶膜以得到。

优选的是，其中，所述绝缘介质层与各块柔性太阳能电池芯片的外边缘对齐，且其宽度被配置小于20mm，厚度被配置为小于在100μm。

优选的是，其中，所述绝缘介质层被配置为包括：

设置在各块柔性太阳能电池芯片待搭接边缘上的第一绝缘部，以及与相邻接柔性太阳能电池芯片负电极相配合的第二绝缘部；

其中，所述第一绝缘部、第二绝缘部的宽度均被配置为小于20mm，厚度均被配置为小于200μm。

优选的是，其中，所述导电胶层以及绝缘介质层所在的搭接区域被配置为各块柔性太阳能电池芯片的连接区；

在各块柔性太阳能电池芯片的上表面，在导电胶层以及绝缘介质层所在搭接区域以外的区域，被配置为各块柔性太阳能电池芯片的有效受光区；

其中，所述连接区的宽度被配置为小于0.8mm的微区连接，或被配置为大于2mm的广区连接。

优选的是，其中，所述有效受光区的面积被配置为0.1-100mm。

优选的是，其中，所述导电胶层被配置为采用导电胶带或掺杂了纳米氧化物、石墨烯、金纳米颗粒、铝纳米颗粒的导电银胶；

其中，各块柔性太阳能电池芯片在包含导电胶层后的整体叠层厚度被配置为60-200μm。

一种制备新型柔性太阳能电池组件的方法，包括：

根据预定安装面积或预定受光面积内，根据其电压输出需要以计算各块柔性太阳能电池芯片的最小受光面积；

根据最小受光面积，在其面积范围内增加导电胶层、绝缘介质层的面积以得到各块柔性太阳能电池芯片的待切割面积；

根据待切割面积的大小对柔性太阳能电池片进行分割，以得到多块柔性太阳能电池芯片；

在各块柔性太阳能电池芯片需要搭接的位置处，分别设置相应的矩形或u型结构的绝缘介质层；

在各块柔性太阳能电池芯片上的绝缘介质层内侧设置相应的导电胶层；

将各块柔性太阳能电池芯片通过搭接方式，配合导电胶层进而实现串接，以得到预定安装面积或预定受光面积内的单列柔性太阳能电池组件。

优选的是，其中，所述绝缘介质层是通过丝网印刷或喷墨打印进而设置在各块柔性太阳能电池芯片外边缘的绝缘油墨，或者是通过手动或自动化设置在各块柔性太阳能电池芯片外边缘的绝缘胶膜；

所述导电胶层是纳米氧化物、石墨烯、金纳米颗粒、铝纳米颗粒掺杂或改性导电银胶以得到，或者是导电胶带。

优选的是，其中，多列所述单列柔性太阳能电池组件通过并联得到组合式的柔性太阳能电池组件；

其中，各单列柔性太阳能电池组件通过1-2块或6块以上的柔性太阳能电池芯片串接以得到。

本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明创新性地将太阳能电池组件中的透明导电薄膜设置为电池芯片的负电极，将导电基材配置为电池芯片的正电极，故无需对各电池芯片做正电极、负电极的额外加工处理，使得其叠加后的整体高度可控，加工工艺简单，产品良率可控；

其二，本发明通过导电胶层与搭接的方式相结合，得到一种无栅线和电极，太阳能电池最小应用尺寸不受栅线和电极限制，有效解决了现有技术中太阳能电池最小应用尺寸受栅线和电极规格限制的技术问题。

其三，本发明通过结构导电胶层与相邻电池芯片搭接处理方式，使得连接接触区域大，不容易发生断路；免焊接，无死区，所有受光面积均能发电，解决了现有技术中接触面积过小引起的断路问题，焊接引起的死区问题；

其四，本发明在导电胶层边缘做绝缘处理防止短路，有效防止现有技术中未做边缘绝缘处理引起的短路问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是专利号为cn107134500a的结构示意图；

图2是专利号为cn207474474u的结构示意图；

图3是专利号为cn108520908a的结构示意图；

图4是专利号为cn104412357b的结构示意图；

图5为本发明的一个实施例中柔性太阳能电池组件的结构示意图；

图6为本发明的另一个实施例中柔性太阳能电池组件的结构示意图；

图7为本发明的另一个实施例中柔性太阳能电池组件的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图5-6示出了根据本发明的一种新型柔性太阳能电池组件的实现形式，其中包括多块柔性太阳能电池芯片14；

其中，各块柔性太阳能电池芯片的上表面均被配置为采用透明导电薄膜，下表面均被配置为柔性导电基材；

所述透明导电薄膜被配置为各块柔性太阳能电池芯片的负电极15，所述柔性导电基材被配置为各块柔性太阳能电池芯片的正电极16，创新性地将太阳能电池组件中的透明导电薄膜设置为电池芯片的负电极，将导电基材配置为电池芯片的正电极，故无需对各电池芯片做正电极、负电极的额外加工处理，使得其叠加后的整体高度可控，加工工艺简单，产品良率可控；

在各块相邻接的柔性太阳能电池芯片之间，采用搭接并通过相配合的导电胶层17，使得相邻电池芯片的正电极、负电极彼此连通串接，进而构成柔性太阳能电池组件，在这种方案中将若干受光面积相同的电池芯片，相邻的电池芯片的上表面与上一个电池芯片的下表面连接，下表面与下一个电池芯片的上表面连接，即通过导电胶层与搭接的方式相结合，得到一种无栅线和电极，太阳能电池最小应用尺寸不受栅线和电极限制，有效解决了现有技术中太阳能电池最小应用尺寸受栅线和电极规格限制的技术问题，同时使得连接接触区域大，不容易发生断路；免焊接，无死区，所有面积均能发电，解决了现有技术中接触面积过小引起的断路问题，焊接引起的死区问题。

如图5-6在另一种实例中，各块柔性太阳能电池芯片在与导电胶层相配合的边缘处，设置有矩形或u型的绝缘介质层18、19，其矩形结构(或称为o型)、u型结构的设计，使得其与不同大小的电池芯片、不同场合对绝缘的需要，以及受光面积需要相配合；

其中，所述绝缘介质层被配置为采用绝缘油墨或绝缘胶膜以得到，在这种方案中，通过在导电胶层边缘做绝缘处理防止短路，有效防止现有技术中未做边缘绝缘处理引起的短路问题，同时通过对其介质的限定，使得其可适应机械自动化作业与手工作业的加工需要，同时绝缘介质层如果采用的是油墨，则其油墨可以设置为透明状结构，也可以设置成不透明，以使其具有更好的适应性和功能性，类似地，绝缘胶膜也可以根据不同的使用需要设置成透明状结构，也可以设置成不透明的。

在另一种实例中，所述绝缘介质层与各块柔性太阳能电池芯片的外边缘对齐，且其宽度被配置小于20mm，厚度被配置为小于在100μm，对绝缘介质的范围设定，使得其符合小块化电池芯片的串接需要，同时为了配合小型封装化的需要，当然其绝缘介质的宽度不能大于电池芯片的有效受光面积，以防止其本末倒置，将绝缘介质层范围扩大，使得电池芯片的有效使用面积受影响。

如图7，在另一种实例中，所述绝缘介质层被配置为包括：

设置在各块柔性太阳能电池芯片待搭接边缘上的第一绝缘部20，以及与相邻接柔性太阳能电池芯片负电极相配合的第二绝缘部21；

其中，所述第一绝缘部、第二绝缘部的宽度均被配置为小于20mm，厚度均被配置为小于200μm，在这种方案中通过对绝缘介质层的宽度进行设定，使得其能适应大面积电池芯片的连接需要，同时通过超出部分的绝缘结构设计，防止大块电池芯片在搭接过程中因其它因素造成的断路现象，且对其整体厚度进行控制，而在种方案中可根据需要将第一绝缘部、第二绝缘部设置成分离式结构，或者设置成一体式的结构。

在另一种实例中，所述导电胶层以及绝缘介质层所在的搭接区域被配置为各块柔性太阳能电池芯片的连接区；

在各块柔性太阳能电池芯片的上表面，在导电胶层以及绝缘介质层所在搭接区域以外的区域，被配置为各块柔性太阳能电池芯片的有效受光区；

其中，所述连接区的宽度被配置为0.8mm以内的微区连接，或被配置为2mm以上的广区连接；

在所述微区连接、广区连接中，额定面积内，如追求最多块数的电池芯片串接时，使得连接区的宽度不超过单块电池芯片的有效受光区宽度，如追求的是多块电池芯片串接，且位于最表面的电池芯片具有最大受光面积，则可使连接区的宽度大于单块电池芯片的有效受光区宽度，进而在叠加后形成空间上逐层递增的受光配置，且最上层具有最大的受光面积，以满足不同场合的对电压输出的使用需要，在这种方案中通过对受光区的控制，使得其在预定的安装环境下，能容纳更多个数的电池芯片，且通过微区连接、广区连接的方式与不同大小电池芯片的连接相配合，同时在连接块数较多时，保证其连接具有更好的稳定性。

在另一种实例中，所述有效受光区的面积被配置为0.1-100mm，其用于通过受光区的大小设置，使得其满足不同安装环境，安装面积，根据大小的限定对其安装块数进行限定，以使其在串接后的电压相较之于现有技术中的可提升一倍以上，满足同样安装面积下对较高电压输出的需要，以及小型化封装的需要。

在另一种实例中，所述导电胶层被配置为采用导电胶带或掺杂了纳米氧化物、石墨烯、金纳米颗粒、铝纳米颗粒的导电银胶，其导电银胶中掺杂这些颗粒，是利用其化学、电力属性，以保证其在较小面积下的导电需要；

其中，各块柔性太阳能电池芯片在包含导电胶层后的整体叠层厚度被配置为60-200μm，其用于通过厚度限定，使得其搭接后的电池组件的整体厚度可控，具体来说，其厚度相对于现有技术来说可减小1/3-1/2，其原因在于，本发明中的电池组件，无需栅线，无需设置封装前板，故在完成搭接后通过热压的方式进行一次封装就得到成品了，其厚度通常只有100-200μm，而现有技术，因栅线和封装前板的原因，需要通过二次封装才能得到成品电池组件，其厚度通常要400μm以上。

一种制备新型柔性太阳能电池组件的方法，包括：

根据预定安装面积或预定受光面积内，根据其电压输出需要以计算各块柔性太阳能电池芯片的最小受光面积，例如银行卡一半大小左右的安装面积为50mm*45mm，需要输出4-5v电压，选用开路电压为600mv的柔性cigs太阳能电池，根据公式：电压＝单片太阳能电池开压*串联片数，8片柔性cigs太阳能电池能够满足电压要求，而无需升压装置，经计算最小受光面积的长宽为50mm*5.6mm；

根据最小受光面积，在其面积范围内增加导电胶层、绝缘介质层的面积以得到各块柔性太阳能电池芯片的待切割面积，在最小受光面积的基础上选择与其相配合的广区连接或微区连接方式，在各块柔性太阳能电池的长或宽一侧加上连接区域宽度的面积，得到待切割面积；

根据待切割面积的大小对柔性太阳能电池片进行分割，以得到多块柔性太阳能电池芯片；

在各块柔性太阳能电池芯片需要搭接的位置处，分别设置相应的矩形或u型结构的绝缘介质层；

在各块柔性太阳能电池芯片上的绝缘介质层内侧设置相应的导电胶层；

将各块柔性太阳能电池芯片通过搭接方式，配合导电胶层进而实现串接，以得到预定安装面积或预定受光面积内的单列柔性太阳能电池组件，其结构如图5，在这种方案中，通过对其制备方法的限定，使得其在同一安装面积内，相对于现有技术中的平铺串连来说，其可实现小范围内的成倍电池芯片搭接，而通过多块电池芯片的设定，使得其在同样安装面积内，其输出电压可显著增加，以满足封装小型化，高压输出对太阳能电池的需要，例如，在长宽为50mm*45mm的安装面积下，现有技术中的电池组件，miasole的栅线间距在3.3mm左右，gse的栅线间距在4mm左右，其采用栅线串接的方式，最多能容纳单列长宽为50mm*3.5mm，共12块电池芯片的串接，而采用本方案可最多容纳单列长宽为50mm*18mm，共24块电池芯片的串接，其输出电压可呈倍增加，当然其个数也可以根据太阳能电池组件的厚度进行适应性减小。而采用这种方案制备得到的柔性太阳能电池组件具有无死区，提高了光电转化比；边缘绝缘处理，避免了电池短路；连接接触区域大，不容易发生断路；电池芯片最小面积不受约束，能够满足移动产品领域对太阳能电池越来越高的要求。

在另一种实例中，所述绝缘介质层是通过丝网印刷或喷墨打印进而设置在各块柔性太阳能电池芯片外边缘的绝缘油墨，或者是通过手动或自动化设置在各块柔性太阳能电池芯片外边缘的绝缘胶膜；

所述导电胶层是纳米氧化物、石墨烯、金纳米颗粒、铝纳米颗粒掺杂或改性导电银胶以得到，或者是导电胶带，采用这种方式是为了适应不同介质的安装方式，以适应不同加工需要。

在另一种实例中，多列所述单列柔性太阳能电池组件通过并联得到组合式的柔性太阳能电池组件，其可以根据需要将多列电池组件进行并联，以使各列之间的电压相同，但电流可增加，以使其不同场合对电流电压的使用需求，其结构布局如图6；

其中，各单列柔性太阳能电池组件通过1-2块或6块以上的柔性太阳能电池芯片串接以得到，在通过串联的方式使得单列电池芯片中的电流相同，但电压可实现叠加，以符合不同场景，不同规格对电压的使用需要。

采用这种方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

本发明公开了一种新型柔性太阳能电池组件，以及上述新型柔性太阳能电池组件的制备方法；所述柔性太阳能电池上表面透明导电薄膜作为负电极；下表面柔性导电衬底作为正电极；正电极直接与相邻柔性太阳能电池的透明导电薄膜直接接触，形成导电连接；所述柔性太阳能电池正电极与负电极接触区域的负电极区域有u型或o型绝缘层。本发明无电池栅线，制备简便；不受栅线规格的限制，可灵活调整电池片规格，无死区，无焊接；绝缘介质层能够避免短路，提高电池可靠性；通过串联在小面积范围内实现电压和电流的灵活调节，满足移动产品领域对柔性太阳能电池的应用需求。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的新型柔性太阳能电池组件及其制备方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。