CN107785442A - 太阳能薄膜电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能薄膜电池及其制备方法，该电池包括钼层，其中，所述太阳能薄膜电池还包括：绝缘层，设置在所述钼层的下方；导电层或金属导电丝，设置在所述绝缘层的下方；导电柱，竖直地设置在所述太阳能薄膜电池中，且所述导电柱的底部与所述导电层或所述金属导电丝相接；绝缘套，套设在所述导电柱的外侧。本发明提供的太阳能薄膜电池通过设置钼层作为正极，设置导电层或金属导电丝作为负极，导电柱将电流传到导电层或金属导电丝，从而在正负极之间形成回路。与现有技术相比，导电柱的设置可以较少的遮挡阳光，提高了太阳能的转化率，同时也便于封装，降低了封装的难度。

Description

太阳能薄膜电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种新型结构的太阳能薄膜电池及其制备方法。
背景技术
太阳能薄膜电池具有质量小、厚度极薄和可弯曲等优点，在太阳能技术中有广泛的应用。
图1为现有技术中太阳能薄膜电池的发电原理图，如图1所示，太阳光照射到太阳能薄膜电池10′上，入射光子能够被吸收产生电子-空穴对，电子-空穴对在复合前被分离，分开的电子与空穴能够传输到负载20′。
图2为现有技术中太阳能薄膜电池的断面结构示意图，如图2所示，现有技术中的太阳能薄膜电池由下至上依次包括基板1′、背电极2′、光吸收层3′、缓冲层4′、窗口层5′和增透层6′，其中窗口层5′包括氧化锌层和铝杂氧化锌层，增透层6′上为正面接触电极7′。
图3为现有技术中一种太阳能薄膜电池的俯视图，图4为现有技术中另一种太阳能薄膜电池的俯视图，现有技术中，正面接触电极7′为镍铝或铜丝等金属丝，可以看出，金属丝布满了整个增透层6′的表面，其具有如下缺点：
1、金属丝占用了吸收太阳光的面积，极大地影响了太阳能电池的转化率，同时金属丝会遮挡部分增透层，产生阴影，进一步影响了太阳能电池的转化率；
2、金属丝需要进行表面处理，成本高，且影响后续的封装，给封装过程带来难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能薄膜电池及其制备方法，以解决现有技术中的问题，提高太阳能电池的转化率，降低成本，降低封装难度。
本发明提供了一种太阳能薄膜电池，包括钼层，其中，所述太阳能薄膜电池还包括：
绝缘层，设置在所述钼层的下方；
导电层或金属导电丝，设置在所述绝缘层的下方；
导电柱，竖直地设置在所述太阳能薄膜电池中，且所述导电柱的底部与所述导电层或所述金属导电丝相接；
绝缘套，套设在所述导电柱的外侧。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述钼层上方依次形成有光吸收层、缓冲层和透明导电层；
所述导电柱由下向上依次穿过所述绝缘层、钼层、光吸收层和缓冲层后与所述透明导电层相连。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述绝缘套的底部与所述绝缘层相连，所述绝缘套由下向上依次穿过所述钼层、光吸收层和缓冲层，且所述绝缘套的顶部与所述透明导电层相连。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述导电柱的顶面与所述透明导电层的下表面接触。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述导电柱的顶面插入到所述透明导电层中，且没有穿透所述透明导电层。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述导电柱的顶面插入到所述透明导电层中，并与所述透明导电层的顶面平齐。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述导电柱的顶面插入到所述透明导电层中，并穿透所述透明导电层。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述绝缘套的底部沿向下的方向至少到达所述绝缘层的顶面。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述绝缘套的顶部沿向上的方向至少到达所述透明导电层的下表面。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，还包括：
基板，形成在所述导电层或所述金属导电丝的下方。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述导电柱为多个，多个导电柱呈多行多列平行且均匀地分布。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述导电柱为多个，多个导电柱呈多行多列交错地分布。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述导电柱为圆柱状，所述绝缘套为圆柱筒状。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述导电层由金属材料制成或由金属和其氮化物制成。
如上所述的太阳能薄膜电池，其中，优选的是，所述导电层由钼材料制成或由钼及钼的氮化物制成。
本发明还提供了一种太阳能薄膜电池的制备方法，其中，所述太阳能薄膜电池为本发明提供的太阳能薄膜电池，所述制备方法包括：
制备所述导电柱；
将所述导电柱通过挤压压进所述太阳能薄膜电池中。
本发明提供的太阳能薄膜电池通过设置钼层作为正极，设置导电层或金属导电丝作为负极，导电柱将电流传到导电层或金属导电丝，从而在正负极之间形成回路。与现有技术相比，导电柱的设置可以较少的遮挡阳光，提高了太阳能的转化率，同时也便于封装，降低了封装的难度。
附图说明
图1为现有技术中太阳能薄膜电池的发电原理图；
图2为现有技术中太阳能薄膜电池的断面结构示意图；
图3为现有技术中一种太阳能薄膜电池的俯视图；
图4为现有技术中另一种太阳能薄膜电池的俯视图；
图5为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池的断面结构示意图；
图6为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池中导电柱的一种分布状态示意图；
图7为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池中导电柱的另一种分布状态示意图；
图8为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池中金属导电丝的一种分布状态示意图；
图9为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池中金属导电丝的另一种分布状态示意图。
附图标记说明：
10′-太阳能薄膜电池 20′-负载 1′-基板 2′-背电极 3′-光吸收层 4′-缓冲层5′-窗口层 6′-增透层 7′-正面接触电极
1-基板 2-钼层 3-光吸收层 4-缓冲层 5-透明导电层 6-金属导电丝 7-绝缘层8-导电柱 9-绝缘套
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
图5为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池的断面结构示意图，本发明实施例提供了一种太阳能薄膜电池，其包括钼层2、绝缘层7、金属导电丝6或导电层、导电柱8和绝缘套9。
其中，绝缘层7设置在钼层2的下方，导电层或金属导电丝6设置在绝缘层7的下方，导电柱8竖直地设置在太阳能薄膜电池中，且该导电柱8的底部与导电层或金属导电丝6相接，绝缘套9套设在导电柱8的外侧。
本发明实施例取消了现有技术中在接触阳光的增透层上设置金属丝作为正面接触电极的方案，而是采用钼极作为正极，并在钼层2和绝缘层7的下方设置金属导电丝6。本领域技术人员可以理解的是，金属导电丝6和钼层2分别作为负极和正极，也可以用导电层来替代金属导电丝6，只要能够与钼层2之间形成回路即可。导电层可以是由金属材料制成或由金属和其氮化物制成，例如银、铜、铝、镍、铬、钽等导电材料的氮化物。优选的是，导电层由钼材料制成，或由钼及钼的氮化物制成。
太阳光照射到导电柱8上，导电柱8将电流传送到金属导电丝6(或导电层)，然后再将电流传输出去。在导电柱8与金属导电丝6之间形成回路，将电能传输给负载。绝缘套9套设在导电柱8的外侧，以将导电柱8与太阳能薄膜电池上的其他结构绝缘。
进一步地，钼层2的上方依次形成有光吸收层3、缓冲层4和透明导电层5，导电柱8由下向上依次穿过绝缘层7、钼层2、光吸收层3和缓冲层4后与透明导电层5相连。
本领域技术人员可以理解的是，导电柱8只要能够与透明导电层5实现电传导即可。二者的连接方式可以通过多种形式实现，本实施例中，可以设置导电柱8的顶面与透明导电层5的下表面接触。也可以设置导电柱8的顶面插入到透明导电层5中，且没有穿透透明导电层5。还可以设置导电柱8的顶面插入到透明导电层5中，并与透明导电层5的顶面平齐。
优选的是，导电柱8的顶面插入到透明导电层5中，并穿透透明导电层5，从而可以更好地收集电子以实现电传导。
绝缘套9的底部与绝缘层7的顶部相连，绝缘套9由下向上依次穿过钼层2、光吸收层3和缓冲层4，且绝缘套9的顶部与透明导电层5相连。绝缘套9的作用是将导电柱8与钼层2、光吸收层3和缓冲层4之间隔离。
具体地，可以设置该绝缘套9的底部沿向下的方向至少到达绝缘层7的顶面，即，绝缘套9的底部可以与绝缘层7的顶面抵接，也可以穿入到绝缘层7中。还可以设置绝缘套9的顶部沿向上的方向至少到达透明导电层5的下表面，即，绝缘套9的顶部可以与透明导电层5的下表面抵接，也可以穿入到透明导电层5中。
本领域技术人员还可以理解的是，绝缘套9的高度可以根据导电柱8的高度进行调节，只要能够将导电柱8与钼层2、光吸收层3和缓冲层4之间隔离即可。
需要说明的是，光吸收层3可以是厚度约为2微米的铜铟镓硒层，缓冲层4可以是硫化镉层，其厚度优选为50纳米。
优选的是，本发明实施例提供的太阳能薄膜电池还可以包括基板1，形成在金属导电丝6的下方。其中，基板1可以是1-5毫米厚的钠钙玻璃基底。
为便于加工，可以设置导电柱8为圆柱状，绝缘套9为圆柱筒状。
优选的是，导电柱8可以是多个，其分布状态可以有多种，图6为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池中导电柱的一种分布状态示意图，图7为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池中导电柱的另一种分布状态示意图，导电柱8可以如图6所示呈多行多列平行且均匀地分布，也可以如图7所示呈多行多列交错地分布。
金属导电丝6纵横交错地分布在基板1的上方，连接各个导电柱8。图8为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池中金属导电丝的一种分布状态示意图，图9为本发明实施例提供的太阳能薄膜电池中金属导电丝的另一种分布状态示意图。金属导电丝6的连接方式可以如图8所示，该种连接方式对应图6所示的导电柱分布状态。当导电柱8如图7所示分布时，金属导电丝6为图9所示的分布状态。本领域技术人员可以理解的是，图9仅为示意图，其中将导电柱8省略而没有示出。
本领域技术人员还可以理解的是，为了清楚地示出导电柱8远离透明导电层5的一端的分布状态，图6至图9均隐去了基板1。
本发明实施例还提供了一种太阳能薄膜电池的制备方法，其中，该太阳能薄膜电池为本发明任意实施例提供的太阳能薄膜电池，该方法包括如下步骤：
步骤一、制备导电柱8；
步骤二、将该导电柱8通过挤压压进太阳能薄膜电池中。
本发明实施例提供的太阳能薄膜电池的制备方法通过先制备导电柱，再将导电柱挤压进入到太阳能薄膜电池中，导电柱将电流传到导电层或金属导电丝，从而在正负极之间形成回路。与现有技术相比，导电柱的设置可以较少的遮挡阳光，提高了太阳能的转化率。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种太阳能薄膜电池，包括钼层，其特征在于，所述太阳能薄膜电池还包括：
绝缘层，设置在所述钼层的下方；
导电层或金属导电丝，设置在所述绝缘层的下方；
导电柱，竖直地设置在所述太阳能薄膜电池中，且所述导电柱的底部与所述导电层或所述金属导电丝相接；
绝缘套，套设在所述导电柱的外侧。
2.根据权利要求1所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述钼层上方依次形成有光吸收层、缓冲层和透明导电层；
所述导电柱由下向上依次穿过所述绝缘层、钼层、光吸收层和缓冲层后与所述透明导电层相连。
3.根据权利要求2所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述绝缘套的底部与所述绝缘层相连，所述绝缘套由下向上依次穿过所述钼层、光吸收层和缓冲层，且所述绝缘套的顶部与所述透明导电层相连。
4.根据权利要求2或3所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述导电柱的顶面与所述透明导电层的下表面接触。
5.根据权利要求2或3所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述导电柱的顶面插入到所述透明导电层中，且没有穿透所述透明导电层。
6.根据权利要求2或3所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述导电柱的顶面插入到所述透明导电层中，并与所述透明导电层的顶面平齐。
7.根据权利要求2或3所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述导电柱的顶面插入到所述透明导电层中，并穿透所述透明导电层。
8.根据权利要求3所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述绝缘套的底部沿向下的方向至少到达所述绝缘层的顶面。
9.根据权利要求3所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述绝缘套的顶部沿向上的方向至少到达所述透明导电层的下表面。
10.根据权利要求1所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，还包括：
基板，形成在所述导电层或所述金属导电丝的下方。
11.根据权利要求1所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述导电柱为多个，多个导电柱呈多行多列平行且均匀地分布。
12.根据权利要求1所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述导电柱为多个，多个导电柱呈多行多列交错地分布。
13.根据权利要求1所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述导电柱为圆柱状，所述绝缘套为圆柱筒状。
14.根据权利要求1所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述导电层由金属材料制成或由金属和其氮化物制成。
15.根据权利要求14所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述导电层由钼材料制成或由钼及钼的氮化物制成。
16.一种太阳能薄膜电池的制备方法，其特征在于，所述太阳能薄膜电池为权利要求1-15任一项所述的太阳能薄膜电池，所述制备方法包括：
制备所述导电柱；
将所述导电柱通过挤压压进所述太阳能薄膜电池中。
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