专利名称：用于物联网中的印制柔性薄膜太阳能电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其是一种柔性薄膜太阳能电池。
背景技术：
随着社会的进步与发展，光电技术已经成为热门的学科，同时它与各种学科之间的互相交叉也大大促进了各种新的光电子材料的发展。例如，薄膜技术与光电子学领域的互相渗透使得光电子薄膜技术不断迅速发展，涌现了各种新型的光电薄膜器件，并且这些光电薄膜器件正在以较快的速度不断发展和进步。对光电薄膜材料的研究和开发工作是非常活跃的。在光(包括不可见光)的照射下，物体发射电子的现象或者使物质发生某些电性质的变化，就称为光电效应。光电效应主要有光电导效应、光生伏特效应和光电子发射效应。光电材料中光伏材料一直是研究的热点，利用光伏效应原理不仅可以制作探测光信号的光电转化元件，还可以制造光电池薄膜太阳能电池。随着世界能源的紧缺，薄膜太阳能电池作为一种光电功能薄膜，可以有效地缓解能源短缺问题，而且它无污染，易于大面积推广。薄膜太阳能电池主要有硅基太阳能电池(单晶娃，多晶娃，非晶硅)，砷化镓太阳能电池，CIGS薄膜太阳能电池，有机太阳能薄膜电池。其中硅基太阳能电池虽然转换效率高，但是加工困难，存在记忆效应，成本高，很难应用于物联网领域。而CIGS薄膜太阳能电池虽然性能好，但是由于原材料中金属铟(In)在地壳中的存储量稀少，价格昂贵，也很难广泛的应用于物联网领域中。总之传统的太阳能电池要么不可变形，受到挤压容易损坏，要么不适宜大规模推广，不能满足物联网领域内有些特殊的传感器的需要。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术中存在的不足，提出一种用于物联网中的印制柔性薄膜太阳能电池，虽然转换效率相对较低，但是采用丝网印刷的方法加工简单，成本较低，可便携性，可替换性较大，电极可根据实际需要设计成不同的形状，另外很大的一个优点是具有柔性衬底，该太阳能电池整体上是柔性可弯曲的，能够方便的使用和拆卸，因而能够在物联网的应用中发挥很大的空间。本实用新型采用的技术方案是一种用于物联网中的印制柔性薄膜太阳能电池，包括柔性衬底、在柔性衬底上的透明导电层、在透明导电层上的活性聚合物层、在活性聚合物层上的导电电极层、在导电电极层上完全覆盖整个柔性薄膜太阳能电池表面的封装薄膜层(PET、EVA等)、导电电极；所述柔性衬底、透明导电层、活性聚合物层、导电电极层、封装薄膜层相互间紧密结合；包含上述五层的柔性薄膜太阳能电池是柔性的，能够弯曲。所述导电电极层引出导电电极，导电电极的形状和物联网中使用本柔性薄膜太阳能电池的产品的电极形状相匹配；导电电极在柔性薄膜太阳能电池上的位置和物联网中使用本柔性薄膜太阳能电池的产品的电极位置相对应。所述柔性衬底的厚度为30-100 μ m。所述透明导电层的厚度为15-20 μ m。[0008]所述活性聚合物层完全覆盖透明导电层。所述导电电极层厚度至少20 μ m。所述封装薄膜层的厚度为100-200 μ m。所述透明导电层包括数块平行覆盖在柔性衬底上的导电的氧化物膜。本实用新型的优点柔性薄膜太阳能电池的电极可以依据不同物联网应用的传感器产品改变电极的形状、位置，方便各种场合下的安装，调试。柔性薄膜太阳能电池整体上呈现柔性，可弯曲，在物联网应用的某些传感器需要变形的时候，柔性薄膜太阳能电池的电极依然可以和传感器的电极保持良好接触。本柔性薄膜太阳能电池的成本相对较低。
图1为本实用新型的透明导电层/柔性衬底示意图。图2为本实用新型的活性聚合物层示意图。图3为本实用新型的导电电极层/活性聚合物层示意图示意图。图4为本实用新型的结构示意图。图5为本实用新型的立体示意图。图6为本实用新型的应用一示意图。图7为本实用新型的应用二示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1、图2、图3、图4所示一种用于物联网中的印制柔性薄膜太阳能电池，包括柔性衬底I (聚酯薄膜、聚氨酯薄膜、PET薄膜等)、在柔性衬底I上印刷而成的透明导电层2 (ΙΤ0、FTO等)、在透明导电层2上印刷而成的活性聚合物层3、在活性聚合物层3上印刷而成的导电电极层4、在导电电极层4上完全覆盖整个柔性薄膜太阳能电池表面的封装薄膜层5、导电电极11 ;所述柔性衬底1、透明导电层2、活性聚合物层3、导电电极层4、封装薄膜层5相互间紧密结合；包含上述五层的柔性薄膜太阳能电池是柔性的，能够弯曲。所述导电电极层4引出导电电极11，导电电极11的形状和物联网中使用本柔性薄膜太阳能电池的产品的电极形状相匹配；导电电极11在柔性薄膜太阳能电池上的位置和物联网中使用本柔性薄膜太阳能电池的产品的电极位置相对应。所述柔性衬底I的厚度为30-100 μ m。所述透明导电层2的厚度为15-20 μ m,表面电阻小于70 Ω。所述活性聚合物层3完全覆盖透明导电层2。所述导电电极层4是由铝浆丝网印刷而成的电导率2.7-3. O Ω ·ι 和方阻小于30mΩ的导电电极层，或者用石墨烯或富勒烯(C6tl)做成的电极浆料丝网印刷而成的导电电极层，印刷厚度至少20 μ m。所述封装薄膜层5的厚度为100-200 μ m。所述透明导电层2包括数块平行覆盖在柔性衬底I上的导电的氧化物膜。如图1所示，用于物联网中的印制柔性薄膜太阳能电池，作为其基底的衬底采用柔性衬底I (聚酯薄膜、聚氨酯薄膜、PET薄膜等)，柔性衬底其耐热温度范围为400° C以下，厚度为30-100 μ m。在图1的实施例中采用丝网印刷方式，在柔性衬底I上印刷3块平行的同样大小的长方形的透明导电浆料膜，要求厚度为15-20 μ m，要求透明导电浆料的附着力好，表面电阻小于70Ω，从而形成了透明导电层2。透明导电浆料可以采用导电的ITO(铟锡氧化物)、FTO (掺氟的锡氧化合物)等。如图2所示，在印刷完透明导电层2后印刷活性聚合物层3，活性聚合物层3要求完全覆盖透明导电层2。采用丝网印刷方式在20-25 ° C，湿度30%-60%的条件下印刷活性聚合物浆料，印刷2-3层以保证厚度，并且每次印刷完一层后烘干几分钟再印刷下一层，最后放置30分钟烘干。活性聚合物层3通常为O.1 μ m—3 μ m,活性聚合物浆料包括PEDOT: PSS(聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)油墨，或者LiF纳米涂料。如图3所示，在活性聚合 物层3上面丝网印刷导电电极层4，导电电极层4是由特定电导率2. 7-3.0 Ω ·πι和方阻小于30πιΩ的铝浆印刷而成，也可用石墨烯或者富勒烯(C6tl)做成的电极浆料丝网印刷而成。导电电极层4印刷厚度至少20 μ m，并且和活性聚合物层3有结合，之后引出导电电极11，可以根据物联网产品的电极的需要改变导电电极11的形状、角度和相对位置，达到完全适配的目的。铝浆印刷在20-25° C，湿度30%-60%的条件下进行，印刷后烘干20分钟。随后在上述四层的最上面覆上一层100-200 μ m的封装薄膜层5，封装好整个柔性薄膜太阳能电池。封装薄膜层5是透明的。封装薄膜可采用PET薄膜。最后，如图4、图5所示，形成了用于物联网中的印制柔性薄膜太阳能电池，其包括了柔性衬底1、透明导电层2、活性聚合物层3、导电电极层4、封装薄膜层5、导电电极11。所述的印制柔性薄膜太阳能电池在物联网中有多种应用比如应用于人体信息采集器，RFID识别卡，压敏、热敏、气敏传感器，GPS全球定位系统等等。如图6所示，结合物联网中RFID识别卡8的电池实施例来说明本实用新型的应用，图6是一种应用在物联网RFID识别卡8中的印制柔性薄膜太阳能电池。图中柔性衬底1、透明导电层2、活性聚合物层3均很薄，省略没有画出。导电电极11在RFID识别卡8上方，为了适应RFID识别卡的正电极6和负电极7的形状和相对位置，在设计印制柔性薄膜太阳能电池的时候，导电电极11设计成形状和RFID识别卡8的正电极6和负电极7的形状一致，并且导电电极11相对位置和RFID识别卡8的正电极6和负电极7的相对位置相对应，以能够方便的给RFID识别卡8提供电源输入。图7是和结合物联网应用中的压力传感器10来说明本实用新型的应用。图中柔性衬底1、透明导电层2、活性聚合物层3均很薄，省略没有画出。当压力施加在压力传感器10上时，压力传感器10发生形变，柔性薄膜太阳能电池会随着压力传感器10的形变而产生相似的形变，柔性薄膜太阳能电池始终紧贴压力传感器10。虽然导电电极11和压力传感器电极9会有微小的形变，但是始终还是紧贴着的，因此柔性薄膜太阳能电池对压力传感器10的供电还是正常的。而传统的太阳能电池由于基底不具有柔性，因而不能适用于该传感器领域。其它的气敏传感器，温度传感器，湿度传感器都能够适用本实用新型提出的印制柔性薄膜太阳能电池。
权利要求1.一种用于物联网中的印制柔性薄膜太阳能电池，其特征在于包括柔性衬底(I)、在柔性衬底(I)上的透明导电层(2)、在透明导电层(2)上的活性聚合物层(3)、在活性聚合物层(3)上的导电电极层(4)、在导电电极层(4)上完全覆盖整个柔性薄膜太阳能电池表面的封装薄膜层(5)、导电电极(11);所述柔性衬底(I)、透明导电层(2)、活性聚合物层(3)、 导电电极层(4)、封装薄膜层(5)相互间紧密结合；包含上述五层的柔性薄膜太阳能电池是柔性的，能够弯曲；所述导电电极层(4)引出导电电极(11)，导电电极(11)的形状和使用本柔性薄膜太阳能电池的产品的电极形状相匹配；导电电极(11)在柔性薄膜太阳能电池上的位置和使用本柔性薄膜太阳能电池的产品的电极位置相对应；所述柔性衬底(I)的厚度为30-100μπι ;所述透明导电层⑵的厚度为15-20μπι;所述活性聚合物层(3)完全覆盖透明导电层(2)；所述导电电极层⑷厚度至少20 μ m ;所述封装薄膜层(5)的厚度为100-200 μ m。
2.如权利要求1所述的物联网中的印制柔性薄膜太阳能电池，其特征在于所述透明导电层(2)包括数块平行覆盖在柔性衬底(I)上的导电的氧化物膜。
专利摘要本实用新型提供一种用于物联网中的印制柔性薄膜太阳能电池，包括柔性衬底、在柔性衬底上的透明导电层、在透明导电层上的活性聚合物层、在活性聚合物层上的导电电极层、在导电电极层上完全覆盖整个柔性薄膜太阳能电池表面的封装薄膜层、导电电极；所述柔性衬底、透明导电层、活性聚合物层、导电电极层、封装薄膜层相互间紧密结合；包含上述五层的柔性薄膜太阳能电池是柔性的，能够弯曲。导电电极层引出导电电极，导电电极的形状、位置和物联网中使用本柔性薄膜太阳能电池的产品的电极形状、位置相匹配。本实用新型用于物联网中的产品的太阳能供电。
文档编号H01L31/02GK202888194SQ20122060045
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者彭龙, 王文韬, 黄海琴, 康威, 胡庆庆, 王慰 申请人:江苏物联网研究发展中心