专利名称：柔性薄膜太阳电池集成组件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及新能源太阳电池技术领域，特别涉及一种柔性薄膜太阳电池集成组件及其制备方法。
背景技术：
能源是一个国家能得以发展的动力，在化石能源日益趋于枯竭的时代，新型可替代能源的研究，将是能使国民经济持续发展的保障和显示国力的标志。现有的太阳电池光电转化效率低，太阳电池组件存在体积大、质地硬的缺点，无法实现轻便可携的功效。并且不锈钢衬底的柔性太阳电池不能形成集成内联结构，聚脂膜衬底虽然能形成集成内联结构，但其制作工艺需要激光划线、丝网印刷，工艺复杂，难度大。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种柔性薄膜太阳电池集成组件，柔性可卷曲，光电转化效率高，方便携带，适用范围广，本发明还提供柔性太阳电池集成组件的制备方法，工艺简单，容易实现。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下柔性薄膜太阳电池集成组件，包括柔性衬底、位于所述柔性衬底上多个独立的电池单元与电池单元表面的封装层。所述柔性衬底选用柔性基材，如聚酯膜衬底、聚酰亚胺衬底等，这样使得太阳电池集成组件柔性绕度更高、可卷曲。所述封装层采用柔性材料封装；所述太阳电池单元由上而下依次为透明前电极层、薄膜硅层与背反电极层，所述透明前电极层外是ITO掩膜板。所述多个独立的电池单元采用掩模板方法制备在所述柔性衬底上，各个独立的电池单元之间采用柔性线材电连接实现串并联，所述柔性线材埋藏于所述柔性封装层的封装材料中。本发明还涉及上述柔性薄膜太阳电池组件的制备方法，具体通过以下步骤实现的(1)选用柔性衬底，并在所述柔性衬底上采用掩模板依次生长背电极、硅薄膜层、 透明前电极，形成大量规则排列的尺寸统一的小太阳电池单元；(2)上述各小太阳电池单元采用柔性线材串联或并联式电连接；(3)封装，将所述柔性线材埋藏于柔性封装材料中；进一步，所述连接各小太阳电池单元的柔性线材可以扁铜线、或交织裸，也可是其它能弯曲的柔性线材。所述各个小太阳电池单元以串联、并联或串并联混合的方式连接，达到太阳电池阵的功率，为外界提供适用的电压。
本发明的有益效果是，1、整个太阳电池集成组件制备在柔性衬底上，可提供合适的高电压与功率；2、电池组件可卷曲，应用范围广泛，且方便携带；3、电池制备工艺完全采用传统的非晶硅、微晶硅等制备工艺，简单快捷；4、串并联工艺采用柔性线材实现电连接，工艺简单，避开了激光划线等复杂工艺。
图1为本发明实施例聚酯膜衬底的太阳电池组件结构图。图2为图1中小电池结构的示意图。
具体实施例方式为了使本发明的创作特征、技术手段与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本发明。实施例参看图1，本发明柔性薄膜太阳电池集成组件，包括聚酯膜衬底1、通过掩模板制备在所述聚酯膜衬底1上的数个方形小电池2与小电池2表面的封装层(图中未标出)，所述封装层采用柔性材料制成。小电池2之间采用柔性线材3电连接，所述柔性线材3埋藏于所述封装层内。参看图2，小电池2由ITO掩模板21、薄膜硅层22与背反层23构成，背反层23底下是柔性衬底对，所述ITO掩模板21与薄膜硅层22之间设置透明前电极，背反层23上设置背反电极。其中，背反层23面积大于薄膜硅层22，背反层伸出一侧以方便互联；薄膜硅层22 面积大于透明电极ITO 21，以防止透明前电极21与背反层23电极接触。本发明还涉及柔性薄膜太阳电池集成组件的制备方法，以下分别以聚酯膜衬底与聚酰亚胺膜衬底详细描述该制备过程。实施例一选用厚度小于50um的聚酰亚胺膜作为柔性衬底，按下列工艺步骤(1)将聚酰亚胺膜裁剪成适当大小30CmX30Cm(以适合腔室为准)，清洗；(2)将上述清洗后的聚酰亚胺膜采用夹具夹持，并盖上背电极掩模板，放入真空腔室生长背电极Ag/ZnO;(3)将形成Ag/ZnO图案的膜片盖上硅薄膜掩模板放入PECVD腔室，生长非晶硅或微晶娃；(4)将形成Ag/ZnO、硅薄膜的膜片盖上ITO掩模板(ΙΤ0的面积比硅薄膜的面积适当收缩)，放入真空室，生长ΙΤ0，这样聚酰亚胺衬底上将形成大量规则小电池；(5)采用柔性线材电连接上述大量规则小电池，实现串并联组合；(6)将步骤(5)中所述的柔性线材埋藏于柔性封装材料中。实施例二 选用聚酯膜作为柔性衬底，包括以下工艺流程(1)在聚酯膜衬底上采用掩膜板依次生长背电极、硅薄膜层、透明前电极，在聚酯膜衬底上形成大量规则排列的尺寸统一的小太阳电池。(2)聚酯膜衬底上各小太阳电池采用柔性线材实现电连接，此柔性线材可以是扁铜线，或绞织裸，也可其他可弯曲的柔性线材。(3)柔性线材埋设在柔性封装材料中。经过上述实施例一与实施例二制作的柔性薄膜太阳电池集成组件可卷曲，体积小，更方便携带。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.柔性薄膜太阳电池集成组件，其特征在于，它由柔性衬底、位于柔性衬底上规则排列的数个独立的太阳电池单元与太阳电池单元表面的封装层构成；所述封装层采用柔性材料制成，各个太阳电池单元之间采用柔性线材连接，所述柔性线材埋藏于所述封装层的柔性材料内。
2.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳电池集成组件，其特征在于，所述太阳电池单元由上而下依次为透明前电极层、薄膜硅层与背反电极层。
3.根据权利要求2所述的柔性薄膜太阳电池集成组件，其特征在于，所述背电极层面积大于所述薄膜硅层，薄膜硅层面积大于ITO透明电极。
4.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳电池集成组件，其特征在于，所述数个独立的太阳电池单元之间是串联或并联或串并联混合方式连接。
5.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳电池集成组件，其特征在于，所述柔性衬底为聚酯膜衬底或聚酰亚胺膜衬底。
6.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳电池集成组件，其特征在于，所述连接各个太阳电池单元的柔性线材是扁铜线，或交织裸线，或其它能弯曲的柔性线材。
7.基于权利要求1所述的柔性薄膜太阳电池集成组件的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤(1)选用柔性衬底，并在所述柔性衬底上采用掩模板依次生长背电极、硅薄膜层、透明前电极，形成大量规则排列的尺寸统一的小太阳电池单元；(2)上述各小太阳电池单元采用柔性线材电连接；(3)封装，将所述柔性线材埋藏于柔性封装材料中。
全文摘要
本发明公开了一种柔性薄膜太阳电池集成组件及其制备方法，柔性薄膜太阳电池集成组件包括柔性衬底、位于所述柔性衬底上多个独立的电池单元与电池单元表面的封装层，所述各个独立的电池单元之间电连接实现串并联，所述封装层采用柔性材料制成。本发明所述的柔性薄膜太阳电池集成组件的制备方法是，采用掩模板的方法在柔性基材上制备大量独立的太阳电池单元，然后采用柔性线材将所述太阳电池单元串联或并联连接，太阳电池表面使用柔性材料封装。本发明柔性薄膜太阳电池集成组件柔性且可卷曲，适用范围广，方便携带；制备方法工艺简单，比较容易实现。
文档编号H01L31/048GK102270683SQ20101019115
公开日2011年12月7日 申请日期2010年6月3日 优先权日2010年6月3日
发明者叶晓军, 张玮, 陈亮, 马宁华 申请人:上海空间电源研究所