CN109950351A - 一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法 - Google Patents

一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109950351A
CN109950351A CN201910209960.1A CN201910209960A CN109950351A CN 109950351 A CN109950351 A CN 109950351A CN 201910209960 A CN201910209960 A CN 201910209960A CN 109950351 A CN109950351 A CN 109950351A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
battery
flexible solar
bent flexible
battery subelement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910209960.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109950351B (zh
Inventor
宋明辉
张蕾
李明阳
刘冠洲
何贵杰
陈文浚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Sanan Optoelectronics Co Ltd
Original Assignee
Tianjin Sanan Optoelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Sanan Optoelectronics Co Ltd filed Critical Tianjin Sanan Optoelectronics Co Ltd
Priority to CN201910209960.1A priority Critical patent/CN109950351B/zh
Publication of CN109950351A publication Critical patent/CN109950351A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109950351B publication Critical patent/CN109950351B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法，其中结构至少包括：一柔性基板；在柔性基板上一分离式太阳电池，分离式太阳电池包括多个电池子单元，其中分离式太阳电池中的电池子单元的两侧包括金属电极进行连接，其中至少一侧的电池子单元之间的金属电极是弯曲的。本发明所涉及的柔性太阳电池是可以弯折的，具有极小的曲率半径，非常适合应用于可穿戴式装备等领域。

Description

一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法
技术领域
本发明属于柔性太阳电池领域，具体涉及一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法。
背景技术
近年来，随着人们生活方式的不断改变，人们对于电能的需求却不断提高。目前由于高比能量蓄电池材料研究进展缓慢，导致蓄电池重量和蓄电容量成为一个矛盾，即较重的蓄电池才具有较大的蓄电量，这显然不是人们所要追求的。随着光伏技术的不断提高，穿戴式太阳能项目被多国科学家所提出，即将柔性太阳电池集成到随身装备（如服装、背包、士兵头盔等）上，使用太阳电池将太阳能转换为电能，进而实现为随身电子设备供电的目的。由于不需要携带笨重的蓄电池，穿戴式太阳能显著地减轻人们的载荷重量，使人们行动更为舒适方便，尤其在单兵装备上，这也显著提高了士兵在战场上的适应性和灵活性。
目前，穿戴式太阳能项目还处于产品开发阶段，尚未出现大规模应用。非晶硅太阳电池具有极小的曲率半径，在舒适度和可靠性方面较为适用于穿戴式太阳能装备，但其光电转换效率和输出功率较低，难以满足主流市场需求。单晶硅电池或砷化镓电池具有较高的转换效率，然而极大的弯曲曲率半径使其具有较脆易碎的特点，因此在舒适度和可靠性方面存在较大问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可弯折柔性太阳电池，至少包括：一柔性基板；在柔性基板上一分离式太阳电池，分离式太阳电池包括多个电池子单元，其中分离式太阳电池中的电池子单元的两侧包括金属电极进行连接，其中至少一侧的电池子单元之间的金属电极是弯曲的。
更优选的，所述的多个电池子单元的相同极性在同一侧，彼此通过两侧金属电极并联的电性连接。
更优选的，所述的电池子单元之间是间隔开的。
更优选的，所述柔性基板可以为金属薄膜或导电聚合物薄膜或芳纶纸，导电聚合物薄膜可以是聚酰亚胺薄膜。
更优选的，所述太阳电池可以为单结或双结或多结电池。
更优选的，所述太阳电池可以为单晶Si电池或GaAs单结电池或多结电池。
更优选的，所述电池子单元的形状可以是长方形或正方形或圆形。
更优选的，所述电池子单元的单边尺寸≤500µm。
更优选的，所述电池子单元间的距离≥5µm。
更优选的，所述电池子单元之间的金属电极的弯曲可以是规则形状的或不规则形状的。
其中所述的多个电池子单元为至少两个。
本发明的目的在于提供一种可弯折柔性太阳电池制备方法，包括步骤：（1）使用半导体转移技术，将太阳电池活性层转移至柔性基板上；（2）使用半导体蚀刻技术，在柔性基板上将太阳电池活性层分割成多个电池子单元；（3）在电池子单元和电池子单元之间制作隔离物，隔离物厚度大于电池子单元的厚度；（4）通过半导体光刻和隔离物蚀刻工艺，去除电池子单元表面的隔离物；（5）通过半导体光刻和金属电极沉积工艺，在电池子单元表面和电池子单元之间的隔离物表面沉积金属电极，电池子单元通过金属电极彼此连接；（6）通过隔离物蚀刻工艺去除电池子单元之间的隔离物，并保留电池子单元之间的金属电极，从而获得可弯折柔性太阳电池。
更优选的，所述隔离物的沉积方式可以是旋涂或热蒸发或电子束蒸发或化学气象沉积等方式。
更优选的，所述的隔离物是绝缘物，具体可以是硅橡胶或硅胶等。
更优选的，所述金属电极的沉积方式可以是丝网印刷或电镀或化学镀或电子束蒸发或磁控溅射等方式。
更优选的，所述金属电极可以由单层金属或多层金属组成。
其中所述的多个电池子单元为至少两个。
本发明的优点在于，在芯片端显著地减小了太阳电池，尤其是半导体太阳电池的弯曲曲率半径，获得了一种可弯折柔性太阳电池，非常适合应用于穿戴式太阳能装备中。
附图说明
图1是GaAs衬底上GaInP/GaAs倒装双结太阳电池侧视图。
图2是Cu柔性基板上GaInP/GaAs倒装双结太阳电池侧视图。
图3是电池单元分离光刻图形的俯视图。
图4是GaInP/GaAs倒装双结太阳电池单元侧视图。
图5是GaInP/GaAs倒装双结太阳电池单元表面旋涂SOG胶后的侧视图。
图6是保留GaInP/GaAs倒装双结太阳电池单元之间SOG的侧视图。
图7是金属电极光刻图形的俯视图。
图8是沉积金属电极后的侧视图。
图9~11是几种金属电极光刻图形的俯视图。
图12是根据本发明所实施的可弯折GaInP/GaAs柔性双结太阳电池侧视图。
具体实施方式
下面结合制作方法对根据本发明实施的一种可弯折的柔性太阳电池及其制备方法做详细说明。
一种可弯折柔性太阳电池，包括下面步骤：
1、使用MOCVD外延生长工艺，在GaAs衬底100上生长GaInP/GaAs倒装双结太阳电池110，其中GaInP/GaAs倒装双结太阳电池110厚度约为5µm，如图1所示。GaInP/GaAs倒装双结太阳电池110即是光电转换活性层。
2、使用电子束蒸镀工艺，在GaInP/GaAs倒装双结太阳电池110表面沉积一欧姆接触金属层120，其由50nm厚的Ti和50nm厚的Au组成，然后使用电镀工艺，在欧姆接触金属层120表面沉积一Cu柔性基板200，厚度为30µm，最后使用氨水：过氧水：水=2：5：5 (体积比)选择性蚀刻液去除GaAs衬底100，从而完成GaInP/GaAs倒装双结太阳电池110到Cu柔性基板200上的外延层转移，如图2所示。
3、使用光刻工艺将如图3所示的电池单元分离用的光刻图形转移到GaInP/GaAs倒装双结太阳电池110上，需要保留的电池部分有光刻胶保护，不需要保留的电池部分无光刻胶保护，接着使用ICP刻蚀工艺将不需要保留的电池部分去除，继而将GaInP/GaAs倒装双结太阳电池110分离成许多电池单元，最后去除光刻胶。电池单元为正方形，边长为500µm，电池单元间距离为20µm，如图4所示。
4、将SOG胶300旋涂到GaInP/GaAs倒装双结太阳电池110电池单元表面，厚度10µm，然后150℃，30min烤干，如图5所示。
5、在SOG胶300表面制作光刻图形，使用BOE溶液去除电池单元表面的SOG，保留电池单元之间的SOG，此时SOG较电池高约5µm，如图6所示。
6、使用光刻工艺将金属电极光刻图形（如图7所示）转移到GaInP/GaAs倒装双结太阳电池110上，接着在电池子单元和SOG表面沉积金属电极130，如图8所示，具体步骤如下：首先使用磁控溅射工艺沉积一欧姆接触金属层AuGeNi，厚度200nm，去除光刻胶，去离子水冲洗电池，吹干，然后使用丝网印刷工艺在欧姆接触金属层AuGeNi表面沉积一加厚金属层Ag，厚度20µm，最后在300℃条件下熔合5min。图9~11为几种金属电极光刻图形俯视图。
使用BOE溶液浸泡2min，去除欧姆接触金属AuGeNi下面的SOG，从而获得可弯折GaInP/GaAs柔性双结太阳电池，如图12所示。

Claims (14)

1.一种可弯折柔性太阳电池，至少包括：一柔性基板；在柔性基板上一分离式太阳电池，分离式太阳电池包括多个电池子单元，其中分离式太阳电池中的电池子单元的两侧包括金属电极进行连接，其中至少一侧的电池子单元之间的金属电极是弯曲的。
2.根据权利要求1所述的一种可弯折柔性太阳电池，其特征在于：所述的多个电池子单元的相同极性在同一侧，彼此通过两侧金属电极并联的电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种可弯折柔性太阳电池，其特征在于：所述的电池子单元之间是间隔开的。
4.根据权利要求1所述的一种可弯折柔性太阳电池，其特征在于：所述柔性基板可以为金属薄膜或导电聚合物薄膜或芳纶纸。
5.根据权利要求1所述的一种可弯折柔性太阳电池，其特征在于：所述太阳电池可以为单结或双结或多结电池。
6.根据权利要求1所述的一种可弯折柔性太阳电池，其特征在于：所述太阳电池可以为单晶Si电池或GaAs单结电池或多结电池。
7.根据权利要求1所述的一种可弯折柔性太阳电池，其特征在于：所述电池子单元的形状可以是长方形或正方形或圆形。
8.根据权利要求1所述的一种可弯折柔性太阳电池，其特征在于：所述电池子单元的单边尺寸≤500µm。
9.根据权利要求1所述的一种可弯折柔性太阳电池，其特征在于：所述电池子单元间的距离≥5µm。
10.根据权利要求1所述的一种可弯折柔性太阳电池，其特征在于：所述电池子单元之间的金属电极的弯曲可以是规则形状的或不规则形状的。
11.一种可弯折柔性太阳电池制备方法，包括步骤：
（1）使用半导体转移技术，将太阳电池活性层转移至柔性基板上；
（2）使用半导体蚀刻技术，在柔性基板上将太阳电池活性层分割成多个电池子单元；
（3）在电池子单元和电池子单元之间制作隔离物，隔离物厚度大于电池子单元的厚度；
（4）通过半导体光刻和隔离物蚀刻工艺，去除电池子单元表面的隔离物；
（5）通过半导体光刻和金属电极沉积工艺，在电池子单元表面和电池子单元之间的隔离物表面沉积金属电极，电池子单元通过金属电极彼此连接；
（6）通过隔离物蚀刻工艺去除电池子单元之间的隔离物，并保留电池子单元之间的金属电极，从而获得可弯折柔性太阳电池。
12.根据权利要求11所述的一种可弯折柔性太阳电池制备方法，其特征在于：所述隔离物的沉积方式可以是旋涂或热蒸发或电子束蒸发或化学气象沉积方式。
13.根据权利要求11所述的一种可弯折柔性太阳电池制备方法，其特征在于：所述金属电极的沉积方式可以是丝网印刷或电镀或化学镀或电子束蒸发或磁控溅射方式。
14.根据权利要求11所述的一种可弯折柔性太阳电池制备方法，其特征在于：所述金属电极可以由单层金属或多层金属组成。
CN201910209960.1A 2019-03-19 2019-03-19 一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法 Active CN109950351B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910209960.1A CN109950351B (zh) 2019-03-19 2019-03-19 一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910209960.1A CN109950351B (zh) 2019-03-19 2019-03-19 一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109950351A true CN109950351A (zh) 2019-06-28
CN109950351B CN109950351B (zh) 2021-04-09

Family

ID=67010338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910209960.1A Active CN109950351B (zh) 2019-03-19 2019-03-19 一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109950351B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5538902A (en) * 1993-06-29 1996-07-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of fabricating a photovoltaic device having a three-dimensional shape
WO2011095485A2 (de) * 2010-02-05 2011-08-11 Reinhausen Plasma Gmbh Solarzellenstring und verfahren zu dessen herstellung
CN102804405A (zh) * 2009-11-30 2012-11-28 Imec公司 包括背接触电池的光伏模块的制造方法
CN102945873A (zh) * 2012-11-19 2013-02-27 深圳市创益科技发展有限公司 一种多维折叠的柔性太阳能电池组件及其制造方法
CN104538497A (zh) * 2014-12-29 2015-04-22 苏州强明光电有限公司 一种薄膜太阳能电池及其制备方法
US20160099366A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-07 Korea Institute Of Energy Research Solar cell module and method for manufacturing the same
CN208315574U (zh) * 2018-08-29 2019-01-01 浙江清华柔性电子技术研究院 焊带、柔性太阳能电池组件
US10483908B2 (en) * 2017-05-24 2019-11-19 Shenzhen Dansha Technology Co., Ltd. Wearable power management system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5538902A (en) * 1993-06-29 1996-07-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of fabricating a photovoltaic device having a three-dimensional shape
CN102804405A (zh) * 2009-11-30 2012-11-28 Imec公司 包括背接触电池的光伏模块的制造方法
WO2011095485A2 (de) * 2010-02-05 2011-08-11 Reinhausen Plasma Gmbh Solarzellenstring und verfahren zu dessen herstellung
CN102945873A (zh) * 2012-11-19 2013-02-27 深圳市创益科技发展有限公司 一种多维折叠的柔性太阳能电池组件及其制造方法
US20160099366A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-07 Korea Institute Of Energy Research Solar cell module and method for manufacturing the same
CN105514194A (zh) * 2014-10-07 2016-04-20 韩国能源研究技术研究所 太阳电池模块及其制备方法
CN104538497A (zh) * 2014-12-29 2015-04-22 苏州强明光电有限公司 一种薄膜太阳能电池及其制备方法
US10483908B2 (en) * 2017-05-24 2019-11-19 Shenzhen Dansha Technology Co., Ltd. Wearable power management system
CN208315574U (zh) * 2018-08-29 2019-01-01 浙江清华柔性电子技术研究院 焊带、柔性太阳能电池组件

Also Published As

Publication number Publication date
CN109950351B (zh) 2021-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101785115B (zh) 薄膜ⅲ-ⅴ族化合物太阳能电池
KR101865644B1 (ko) 통합된 구조물 내에서 다중 전기화학물질 및 에너지 수집 소자의 제조 및 구조화 방법
CN100452503C (zh) 用于微电池的结构化电解质
CN107086306A (zh) 一种采用石墨烯薄膜作为负极的微型薄膜锂电池
CN102770973A (zh) 背面场型异质结太阳能电池及其制造方法
CN102157622A (zh) 一种串联式单片集成多结薄膜太阳能电池的制造方法
US20110089402A1 (en) Composite Nanorod-Based Structures for Generating Electricity
CN113130671A (zh) 硅异质结太阳电池及其制备方法
CN102800726B (zh) 一种倒装太阳能电池芯片及其制备方法
TW202130031A (zh) 固態電池層結構及其製造方法
CN103296123A (zh) P-型碳量子点/n-型硅纳米线阵列异质结太阳能电池及其制备方法
CN113823701A (zh) 双面发电的异质结太阳电池的电极设计及电池互联方法
CN115274882A (zh) 异质结太阳电池及其制备方法
KR20100138703A (ko) 기판의 재사용이 가능한 태양 전지 및 그 제조 방법
CN214203777U (zh) 全固态石墨烯基薄膜锂电池
US11908958B2 (en) Metallization structures for solar cells
CN111725331B (zh) 正负电极同侧的多结砷化镓太阳电池芯片及其制备方法
CN109950351A (zh) 一种可弯折柔性太阳电池及其制备方法
US8859310B2 (en) Methods of fabricating optoelectronic devices using semiconductor-particle monolayers and devices made thereby
CN107546293B (zh) 双结太阳能电池及其制备方法、太阳能电池外延结构
CN111354804B (zh) 基于Si锥/CuO异质结的自驱动光电探测器及其制备方法
CN110634992B (zh) 用于薄膜砷化镓太阳电池复合结构材料衬底的制备方法
CN105280745A (zh) GaInP/GaAs/InGaAs/Ge四结级联太阳电池及其制作方法
CN102569474A (zh) 硅纳米线阵列或硅纳米孔阵列肖特基结型太阳能电池及其制备方法
CN111726076A (zh) 基于太阳能的发电储能一体化器件及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant