CN110931592A - 一种用于bipv的铜铟镓硒太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，包括玻璃衬底，玻璃衬底顶面由下至上依次层叠有CIGS功能层、胶膜层、阻隔膜层、盖板玻璃、彩色功能层与减反膜层，所述彩色功能层为单光学膜层或复合光学膜层；舍弃化学着色的传统方法，引入彩色功能层，结合盖板玻璃下表面的绒面结构，并协同本身呈黑色的CIGS功能层，使电池具有彩色外观；改变膜系材料的组成和厚度即可以使反射光产生干涉的波长不同，从而获得不同色彩反射的铜铟镓硒太阳能电池，实现了铜铟镓硒太阳能电池具有与建筑外观匹配的多种颜色，与建筑完美融合，且保持较高发电效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，具体是一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池。
背景技术
近年来由于我国城市化进程的加快，建筑能耗逐年增长，因此加快可再生能源在建筑领域中规模化应用，是降低建筑能耗、调整建筑用能结构的关键措施之一。太阳能系统建筑一体化技术（BIPV）是将太阳能系统产品有机结合到建筑领域，既可以使太阳能系统具有建筑功能，同时又利用建筑表面产生的能量，实现提供清洁能源和降低建筑能耗的双重效果。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池具有良好的弱光（散射）效应、较低的温度系数，长期不衰减等特性，因而发电性能好、发电稳定。同时，它还具有生产工艺简单、无污染等优势，被业界评为“太阳能能源的未来”。因此，CIGS太阳能电池的优点非常符合“光伏建筑一体化”的应用实施。
CIGS电池通常是将电池功能层以多层薄膜的形式涂镀在玻璃基板上，然后与EVA胶片、光伏盖板玻璃层压合片，以组件的形式投入应用，由于电池功能层为黑色，而EVA胶片和光伏盖板玻璃都是无色透明的，所以CIGS电池的颜色显示为黑色。常规太阳能电池在建筑物上的应用受到一个根本性制约，因为建筑作为环境和城市景观，对外观色彩的要求非常高，而CIGS单一的黑色难以满足建筑设计的要求。
目前，国内外已有多家机构和厂家研究将单一颜色的太阳能电池做成彩色电池组件，也有小批量生产与应用，但都存在各种各样的问题。现阶段，得到彩色CIGS太阳能电池的方法主要有两种：一是通过使光伏盖板玻璃着色，从而使CIGS电池组件着色；二是通过使EVA胶片着色，从而使CIGS电池组件着色。上述两种方法都是化学生色，都是由光伏盖板玻璃、胶片中的色素（有色金属或金属化合物离子、染料等）产生颜色，是对光产生选择吸收作用的结果。因此，无一例外都使得透光率大幅下降（透光率只有40%～50%），直接导致太阳能电池转换效率急剧降低，下降幅度达20%以上。这使得CIGS电池在BIPV上的应用面临一个两难的选择：要么牺牲建筑物的色彩美观，要么牺牲CIGS电池的发电效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，该电池在保证透光率的前提下，能够具有彩色的外观，适于应用在BIPV中。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，包括玻璃衬底，玻璃衬底顶面由下至上依次层叠有CIGS功能层、胶膜层、阻隔膜层、盖板玻璃、彩色功能层与减反膜层，所述彩色功能层为单光学膜层或复合光学膜层；
所述单光学膜层为氧化锆或氧化铌或氧化钽或氧化钛或氮化硅或氮氧化硅膜层；
所述复合光学膜层由若干第一折射膜层与第二折射膜层交替叠加构成，复合光学膜层包含两层及两层以上，第一折射膜层的折射率大于第二折射膜层。
进一步的，第一折射膜层为氧化锆或氧化铌或氧化钽或氧化钛或氮化硅或氮氧化硅膜层，第二折射膜层为氧化硅或氮氧化硅或氟化镁膜层。
进一步的，所述盖板玻璃为超白玻璃。
进一步的，所述盖板玻璃的下表面为凹凸的绒面结构。
进一步的，所述胶膜层为PVB或PO或EVA聚合物膜层。
进一步的，所述阻隔膜层为氧化铝或氧化硅或氧化铝与氧化硅混合膜层。
进一步的，所述减反膜层为氧化硅或氮氧化硅或氟化镁膜层。
进一步的，所述CIGS功能层包含由下至上层叠的钼电极层、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层、铝掺杂氧化锌电极层与金属栅电极层。
进一步的，所述彩色功能层的厚度为20～800nm、阻隔膜层的厚度为20～200nm、减反膜层的厚度为0～200nm。
本发明的有益效果是，舍弃化学着色的传统方法，引入彩色功能层，结合盖板玻璃下表面的绒面结构，并协同本身呈黑色的CIGS功能层，使电池具有彩色外观；改变膜系材料的组成和厚度即可以使反射光产生干涉的波长不同，从而获得不同色彩反射的铜铟镓硒太阳能电池；同时，盖板玻璃的绒面结构以及减反膜层均可以显著提高玻璃的透光率，从而有效地补偿彩色功能层对透光率造成的损失；本发明解决了现有铜铟镓硒太阳能电池颜色单一的问题，实现了铜铟镓硒太阳能电池具有与建筑外观匹配的多种颜色，与建筑完美融合，且保持较高发电效率的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明彩色功能层的示意图；
图3是本发明盖板玻璃的放大结构示意图；
图4是本发明CIGS功能层的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，包括玻璃衬底1，玻璃衬底1顶面由下至上依次层叠有CIGS功能层2、胶膜层3、阻隔膜层4、盖板玻璃5、彩色功能层6与减反膜层7。所述彩色功能层6为单光学膜层或复合光学膜层。
所述单光学膜层为氧化锆或氧化铌或氧化钽或氧化钛或氮化硅或氮氧化硅；
结合图2所示，所述复合光学膜层由若干第一折射膜层6a与第二折射膜层6b交替叠加构成，复合光学膜层包含两层及两层以上，第一折射膜层的折射率大于第二折射膜层。本实施例复合光学膜层为三层结构，由下至上依次为第一折射膜层、第二折射膜层与第一折射膜层。
作为优选的，第一折射膜层6a为氧化锆或氧化铌或氧化钽或氧化钛或氮化硅或氮氧化硅膜层，第二折射膜层6b为氧化硅或氮氧化硅或氟化镁膜层。
结合图3所示，盖板玻璃5为超白玻璃，盖板玻璃5的下表面为凹凸的绒面结构，凸起部分优选为梯形柱。
胶膜层3为PVB或PO或EVA聚合物膜层。阻隔膜层4为氧化铝或氧化硅膜层，也可为任意比例的氧化铝与氧化硅混合膜层。阻隔膜层可以很好地阻挡外界水氧或环境气体对盖板玻璃内刻蚀面的侵蚀。减反膜层7为氧化硅或氮氧化硅或氟化镁膜层。
结合图4所示，CIGS功能层2采用常规结构，包含由下至上层叠的钼电极层2a、CIGS吸收层2b、缓冲层2c、窗口层2d、铝掺杂氧化锌电极层2e与金属栅电极层2f。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，包括玻璃衬底，玻璃衬底顶面由下至上依次层叠有CIGS功能层、胶膜层、阻隔膜层、盖板玻璃、彩色功能层与减反膜层，所述彩色功能层为单光学膜层或复合光学膜层；
所述单光学膜层为氧化锆或氧化铌或氧化钽或氧化钛或氮化硅或氮氧化硅膜层；
所述复合光学膜层由若干第一折射膜层与第二折射膜层交替叠加构成，复合光学膜层包含两层以上，第一折射膜层的折射率大于第二折射膜层。
2.根据权利要求1所述的一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，第一折射膜层为氧化锆或氧化铌或氧化钽或氧化钛或氮化硅或氮氧化硅膜层，第二折射膜层为氧化硅或氮氧化硅或氟化镁膜层。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，所述盖板玻璃为超白玻璃。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，所述盖板玻璃的下表面为凹凸的绒面结构。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，所述胶膜层为PVB或PO或EVA聚合物膜层。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，所述阻隔膜层为氧化铝或氧化硅或氧化铝与氧化硅混合膜层。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，所述减反膜层为氧化硅、氮氧化硅或氟化镁膜层。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，所述CIGS功能层包含由下至上层叠的钼电极层、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层、铝掺杂氧化锌电极层与金属栅电极层。
9.根据权利要求1或2所述的一种用于BIPV的铜铟镓硒太阳能电池，其特征在于，所述彩色功能层的厚度为20～800nm、阻隔膜层的厚度为20～200nm、减反膜层的厚度为0～200nm。
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