可剪拼式的薄膜太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种薄膜太阳能电池，特别设及一种可剪拼式的薄膜太阳能电池。
【背景技术】
[0002] 光伏行业正逐步走向技术多元化，晶娃、薄膜、聚光技术的博弈不再局限于成本的 比拼，各技术可W在各自的优势应用领域上拓展市场空间。
[0003] 要满足未来巨大的电力与能源需求，同时使成本足够低廉，娃基薄膜电池技术无 疑是真正有希望的发展方向，而微晶娃、多晶娃薄膜太阳电池的产业化技术尚远不成熟，因 此目前非晶娃薄膜太阳电池是最佳的发展方向，柔性非晶娃薄膜太阳电池无疑也是柔性电 池中目前最佳的发展方向。
[0004] 和单晶娃太阳能电池，薄膜太阳能电池还存在着一些缺点。一是寿命短，在光的不 断照射下会发生所谓Staebler-Wronski效应，光电转化效率会下降到原来的25%，该本质 上正是非晶娃中有太多的W悬键为代表的缺陷，致使结构不稳定；二是光电转化效率比较 低，单晶娃太阳能电池，单体效率为15% -20%，而柔性基体非晶娃太阳电池组件（约1000 平方厘米）的效率为10-13 %，相同的输出电量所需太阳能电池面积增加。
[0005] 薄膜太阳能电池对于对太阳能电池占地面积要求不高的场合尤其适用，如农村和 西部地区。我国目前尚有约上万个村庄、上千万人万农村人口还没有用上电，很多有电县乡 严重缺电，薄膜太阳能电池已迎米新的发展机遇。
[0006] 在未来市场中，薄膜太阳能电池所占的比重将会不断增加，薄膜太阳能电池的研 发将继续提速。未来光伏建筑一体化炬IPV)的推广W及国家扶持太阳能电池发展的政策 陆续出台，将推动我国薄膜太阳能电池新一轮的高速发展。
[0007] 随着能源问题的日益突出，近年来太阳电池光伏发电技术发展迅猛。聚合物衬底 柔性薄膜太阳电池凭借其耗材少、成本低、可卷曲（柔性）、重量比功率高、轻便等特点成为 当前太阳电池研究领域的热点。
【发明内容】
[0008] 本发明旨在提供一种可剪拼式的薄膜太阳能电池。
[0009] 可剪拼式的薄膜太阳能电池采用聚酷亚胺做为柔性衬底材料，聚酷亚胺薄膜耐高 温，不含有机溶剂，难烙，耐燃，还具有极好的耐福照性、尺寸稳定性W及优良的拉伸断裂等 机械性能。非晶娃薄膜太阳电池的有效电池器件层的厚度在微米数量级，该赋予了非晶娃 薄膜层较大的初性和提度，不同于体娃材料易碎裂的特点，非晶娃薄膜适度的弯曲并不会 给电池性能带来太大影响。因此将非晶娃薄膜沉积于聚酷亚胺薄膜的衬底材料上，电池就 具备了可弯曲乃至折叠的优良特性，具有可卷曲、折叠、裁剪的物理特点。
[0010] 由于电池采用聚酷亚胺做为柔性衬底材料，衬底材料重量轻，大大提高了单位电 池质量产生的功率，具有极高的重量比功率。利用该一特性可将电池应用于许多需要轻负 载高功率的使用场合。相比之下，体娃电池，玻璃衬底薄膜非晶娃太阳电池虽然目前转化率 较高，但产生单位功率所需要的电池的重量却大得多。
[0011] 可剪拼式的薄膜太阳能电池采用了 "SCAF"(在薄膜基板上形成穿孔串联）该一 独创性串联结构，具有太阳电池单体能按单元自由切断的特点。利用该一特点，不仅在尺寸 上，而且在输出电压从数伏到数百伏的广范围内，均能灵活设计。充分发挥该一特点，可W 开发出可卷绕特点的携带电源。
[0012] 电池采用串联结构，电池单体的结构如图1所示。薄膜基板采用聚酷亚胺做为衬 底材料；薄膜基板的一面是由透明电极、非晶娃（a-Si)层、金属电极形成的薄膜器件；而 薄膜基板的另一面则形成背面电极。各自由激光制作布线（patterningline)并分离。单 体电池的串联连接，采用了集电孔和串联孔两类连接孔。此外，在薄膜器件的表面，全面覆 盖着一层树脂薄膜，W保护表面受损。
[0013] 与通常的发电用途相比，在工业和民用产品用途上低照度的发电性能非常重要。 该是由于卷绕式和便携式产品大都是在日照条件相对恶劣的环境下使用的，在阴天时也要 求一定程度的发电性能。在IKW/W照度下薄膜太阳能电池和晶娃太阳能电池发电效率降 低，在0. 1~0. 2KW/m2的照度区薄膜太阳能电池发电性能比晶娃太阳能电池提高10%左 右。
[0014] 可剪拼式的薄膜太阳能电池在W电池单体为基本应用并结合客户的需求，充分发 挥重量轻、可卷曲、灵活度高该些特点，开发具有重量轻、可卷绕特点的独特产品。产品可 W用在农村和西部地区对占地面积要求不高而且用电匿乏的区域；同时运用于工业产品领 域，如太阳能飞机、太阳能汽车；进一步广泛地应用于民用场所和民用产品，如太阳能服装、 睡袋、手表、计算器、窗帘，W及建筑物楼顶和墙面。可剪拼式的薄膜太阳能电池因其制备工 艺相对简单，材料相对便宜，具备低成本优势，可W规模化生产，具有很大的产业化能力。
【附图说明】
[0015] 图1为电池单体结构图。
[001引图中；1-单元电池单体；2-透明电极；3-非晶娃层；4-金属电极；5-薄膜基板；6-背面电极；7-制作布线线路；8-集电孔；9-串联连接孔。
[0017]图2为电池模块再构成图。
[001引 图中；1-10W电池单体；2-5W电池单体；3-10W电池模块。
【具体实施方式】
[0019] 太阳能电池可W开发成2. 5W和10W的单体电池，也可W根据需要开发其它规格的 单体电池。
[0020] 表1 ;太阳能电池单体的参数
[0021]
[002引基于W上单体电池设计，太阳能电池具有能够自由的再构成电压该一难能可贵的 特点，可W自由的构成新的模块，组合成大电压或大电流的太阳能电池，而且是一种可剪拼 式太阳能电池单元，组合灵活，剪拼方便，能够满足多种应用场所的的需要。模块再构成如 图2。首先，电池中1个串联单体电池的电压为1. 17V，根据用途的需要，决定太阳电池单体 的串联数。其次，沿着背面电板将电池单体切断，此时切断后的电池单体串联段数为n，背面 电极数为m，则n=m-1。剪断后的电池单体按照需要采用导电性线带并联连接，用树脂密 封，由此形成模块。表2给出10W电池单体与可剪拼式太阳电池单元的10W模块的比较，通 过对比发现，可剪拼式电池模块相对于标准电池单体，是再次构成的低电压、大电流型的电 池组件。
[0023] 表2 ;电池单体与模块结构对比
[0024]
[002引 由于剪断和导电带配线等一连串模块化作业，可从背面电极侧进行，因此，实现模 块化结构具有很强的操作性。
【主权项】
1. 一种可剪拼式的薄膜太阳能电池，包括透明电极、非晶硅层、金属电极、薄膜基板、背 面电极、制作布线线路、集电孔、串联连接孔，其特征在于：薄膜基板采用聚酰亚胺做为衬底 材料；薄膜基板的一面是由透明电极、非晶硅（a-Si)层、金属电极形成的薄膜器件；而薄 膜基板的另一面则形成背面电极。各自由激光制作布线（patterningline)并分离。2. 根据权利要求书1所述的一种可剪拼式的薄膜太阳能电池，其特征在于：聚酰亚胺 薄膜耐高温，不含有机溶剂，难熔，耐燃，还具有极好的耐辐照性、尺寸稳定性以及优良的拉 伸断裂等机械性能。电池具备可弯曲乃至折叠的优良特性，具有可卷曲、折叠、裁剪的物理 特点。3. 根据权利要求书1所述的一种可剪拼式的薄膜太阳能电池，其特征在于：采用了"在 薄膜基板上穿孔串联"这一独创性串联结构，单体电池之间用集电孔和串联孔进行连接，在 薄膜器件的表面，全面覆盖着一层树脂薄膜，以保护表面受损。4. 根据权利要求书1所述的一种可剪拼式的薄膜太阳能电池，其特征在于：电池具有 能够自由的再构成电压这一难能可贵的特点，能按单元自由切断，可以自由的构成新的电 池模块，组合成大电压或大电流的太阳能电池，是一种可剪拼式薄膜太阳能电池。
【专利摘要】本发明公开了一种可剪拼式的薄膜太阳能电池，电池采用聚酰亚胺做为柔性衬底材料，聚酰亚胺薄膜耐高温，不含有机溶剂，难熔，耐燃，还有极好的耐辐照性、尺寸稳定性、优良的拉伸断裂以及重量轻等机械性能，电池具有可卷曲、折叠、裁剪的物理特点，和极高的重量比功率。电池采用了“SCAF”(在薄膜基板上形成穿孔串联)这一独创性串联结构，具有太阳电池单体能按单元自由切断的特点，不仅在尺寸上，而且在输出电压从数伏到数百伏的广范围内，均能灵活设计。充分发挥这些特点，可以开发出具有重量轻、可卷绕特点的可携带电源。
【IPC分类】H01L31/028, H01L31/0445, H01L31/02, H01L31/05
【公开号】CN104900737
【申请号】CN201510318730
【发明人】王予山, 苗星, 黄林浩, 许海涛
【申请人】郑州塞恩电气有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日