CN111354808A - 一种太阳能芯片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种太阳能芯片及其制备方法，该太阳能芯片包括第一电极、第二电极和导电连接层，所述第一电极包括依次层叠设置的第一基材层、第一导电层和光电转换层；所述第二电极包括层叠设置的第二基材层和第二导电层；所述光电转换层和所述第二基材层通过所述导电连接层连接。本发明所提供的这种太阳能芯片无需再次封装，制备工序相对简单，生产效率相对较高。

Description

一种太阳能芯片及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能芯片技术领域，具体涉及一种太阳能芯片及其制备方法。
背景技术
随着节能环保意识的增强，太阳能等清洁能源的普及率越来越高，太阳能芯片是太阳能发电装置中重要的部分。目前的太阳能芯片通常由两个电极连接形成，从而在太阳能芯片在制备完成后，必须对太阳能芯片整体进行重新封装，这使得太阳能芯片的制备工序较为繁琐，不利于提升太阳能芯片的生产效率。
发明内容
(一)本发明要解决的技术问题是：太阳能芯片在制备完成之后仍需重新封装，制备工序较为繁琐，生产效率相对较低。
(二)技术方案
为了实现上述技术问题，本发明第一方面提供了一种太阳能芯片，其包括：第一电极，所述第一电极包括依次层叠设置的第一基材层、第一导电层和光电转换层；
第二电极，所述第二电极包括层叠设置的第二基材层和第二导电层；
导电连接层，所述光电转换层和所述第二基材层通过所述导电连接层连接。
可选地，所述第一基材层和所述第二基材层中的至少一者由透水系数不大于10﹣ 2cm/s的阻水材料制成。
可选地，本发明所提供的太阳能芯片还包括定位层，所述第一基材层和所述第一导电层之间设置有所述定位层，所述第二导电层和所述第二基材层之间设置有所述定位层，所述定位层具有定位凹槽，所述第一导电层和所述第二导电层均设置于对应的所述定位凹槽内。
可选地，所述第一电极还包括吸光层，所述吸光层设置于所述第一基材层和所述第一导电层之间。
可选地，所述第一电极还包括散热层，所述散热层设置于所述第一基材层与所述吸光层之间。
本发明第二方面还提供一种太阳能芯片的制备方法，以制备上述任一项所提供的太阳能芯片，该制备方法包括：
制备由第一基材层、第一导电层和光电转换层依次层叠形成的第一电极；
制备由第二基材层和第二导电层层叠形成的第二电极；
所述第二基材层的第一表面通过导电连接层与所述光电转换层的第一表面连接。
可选地，本发明所提供的制备方法还包括：
在所述第一基材层的第一表面设置具有定位凹槽的定位层；
在所述定位凹槽内设置所述第一导电层。
所述定位凹槽内设置所述第一导电层。
可选地，本发明所提供的制备方法还包括：
在所述第一导电层的第一表面设置吸光层；
在所述吸光层的第一表面设置所述第一基槽层。
可选地，本发明所提供的制备方法还包括：
在所述吸光层的第一表面设置散热层；
在所述散热层的第一表面设置第一基材层。
可选地，本发明所提供的制备方法还包括：
在所述第二基材层的第一表面设置具有定位凹槽的定位层；
在所述定位凹槽内设置所述第二导电层。
有益效果
本发明所提供的太阳能芯片中，第一电极和第二电极分别包括第一基材层和第二基材层，进而在该太阳能芯片制备完成之后，第一基材层和第二基材层可以为第一电极和第二电极提供保护作用，从而该太阳能芯片无需再次封装，且第一电极和第二电极直接通过导电连接层连接即可，简化太阳能芯片的制备工序，制备过程简单，这可以提升太阳能芯片的生产效率。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例所提供的太阳能芯片中第一电极的截面示意图；
图2是本发明实施例所提供的太阳能芯片中第二电极的截面示意图；
图3是本发明实施例所提供的太阳能芯片的截面示意图；
图4是本发明实施例所提供的太阳能芯片中部分结构的示意图；
图5是本发明实施例所提供的太阳能芯片的制备方法的一种流程图；
图6是本发明实施例所提供的太阳能芯片的制备方法的另一种流程图；
图7是本发明实施例所提供的太阳能芯片的制备方法的再一种流程图；
图8是本发明实施例所提供的太阳能芯片的制备方法的又一种流程图；
图9是本发明实施例所提供的太阳能芯片的制备方法的又一种流程图。
附图标记
1-定位层；
2-导电层；
3-基材层；
4-散热层；
5-吸光层；
6-光电转换层；
7-导电连接层。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1-3所示，本发明提供一种太阳能芯片，其制备工序相对简单，生产效率较高。该太阳能芯片包括第一电极和第二电极，第一电极包括第一基材层、第一导电层和光电转换层，第二电极包括第二基材层和第二导电层，可选地，第一基材层和第二基材层均可以由同种材料制成，因而为了便于对本发明所提供的太阳能芯片进行描述，以及便于对下述描写的理解，下文统一通过基材层替代第一基材层和第二基材层，相应地，通过导电层代替第一导电层和第二导电层。第一电极和第二电极均设置有基材层3，从而在完成整个光伏组件的封装过程之后，无需再次对光伏组件进行额外封装，这可以减少光伏组件的加工工序，从而达到提升生产效率的目的。其中，第一电极中的光电转换层6可以通过导电连接层7与第二电极中的基材层3连接。导电连接层7可以由OCA(Optically Clear Adhesive，光学胶)等形成，这种粘接剂的粘接效果较好，从而保证第一电极和第二电极之间基本不会出现分离情况，且光学胶无色透明，光透过率在90％以上，对提升太阳能芯片的发电效率有较大帮助；这种粘接剂能在室温左右的温度下完成固化，且具有固化收缩小的特点，从而对太阳能芯片的加工环境的要求不高，有利于进一步降低太阳能芯片的生产成本。
为了进一步保证本发明所提供的太阳能芯片的防水效果，第一电极和第二电极中，至少一者的基材层3可以由透水系数不大于10﹣2cm/s的阻水材料制成。优选地，本发明所提供的太阳能芯片的第一电极和第二电极的基材层3均可以由前述阻水材料制成，从而进一步提升整个太阳能芯片的防水性能。具体地，基材层3可以由设定厚度的阻水膜制成，这还可以提升太阳能芯片的变形能力，从而使得该太阳能芯片可以根据安装位置的不同，灵活改变自身的结构及形状，以基本打破太阳能芯片对使用地域及安装地形等条件的限制；同时，由阻水膜制成的基材层3在一定程度上还可以降低整个太阳能芯片的重量，从而提升太阳能芯片的产品性能及竞争力。更具体地，基材层3的厚度可以根据实际情况确定，此处不作限定。
当然，如图3所示，本发明所提供的太阳能芯片的第一电极和第二电极上，除基材层3之外，还包括导电层2等。导电层2与基材层3连接，为了提升导电层2与基材层3之间的连接可靠性，可选地，本发明所提供的太阳能芯片中还包括定位层1，第一基材层和第一导电层之间可以设置有定位层1，第二基材层和第二导电层之间也可以设置有定位层1，且定位层1上设置有定位凹槽(图中未示出)，从而使第一电极和第二电极的导电层2均可以设置于对应的前述定位凹槽内，进而保证第一导电层与第一基材层之间，以及第二导电层和第二基材层之间均具有较高的连接可靠性，进而提升整个光伏组件的整体性能。
为了缩减太阳能芯片的整体加工时间，进一步地，用于承载导电层2的定位层1可以由光敏胶制成，在太阳能芯片的制备过程中，液态的光敏胶在紫外线的照射下，可以迅速固化，以起到固定及承载导电层2的作用，这可以极大地缩减太阳能芯片的整体加工时间，进而提升太阳能芯片的生产效率。
优选地，如图1所示，太阳能芯片的第一电极中，基材层3的一侧表面叠设有吸光层5，吸光层5可以提升整个光伏组件的发电性能。为了提升导电层2与吸光层5之间的贴合程度，导电层2可以通过热熔胶等材料与吸光层5连接；或者，吸光层5还可以通过其他方式与导电层2连接，此处不作限定。为了防止整个太阳能芯片的温度过高，而对发电效率产生不利影响，优选地，第一电极的基材层3与吸光层5之间还可以设置有散热层4，以借助散热层4的散热降温作用，提升太阳能芯片的发电效率；可选地，吸光层5可以采用深色，优选为黑色的高分子材料制成，以提升吸光层5的吸光效率，达到提升太阳能芯片的发电效率的目的。具体地，散热层4、吸光层5和光电转换层6均可以采用共蒸发法或者溅射法等方式形成于第一电极的基材层3上，且为了保证上述三者具有更优的工作性能，可以在真空环境下制备散热层4、吸光层5和光电转换层6，且在形成吸光层5的过程中，可以控制成型环境的温度在250℃-400℃之间，压力为20兆帕，从而进一步提升吸光层5的性能。如图2所示，太阳能芯片的第二电极中，导电层2可以形成于基材层3的表面，导电层2可以为铜线，为了提升其与基材层3的贴合程度，导电层2可以通过热熔胶等与基材层3连接，或者，第二电极中的导电层2也可以通过定位层1与基材层3连接。另外，为了保证太阳能芯片能正常且高效地进行发电工作，散热层4、吸光层5和光电转换层6均可以设置成完全覆盖各自的成型基础上。
为了提升太阳能芯片的发电效率，还可以降低电能在太阳能芯片内，尤其是导电层2内的损耗。优选地，本发明所提供的太阳能芯片的第一电极和第二电极中，至少一者的导电层2可以包括金属银，金属银的电阻率较小，从而减小电流在导电层内传递时的损耗，达到提升发电效率的目的。优选地，第一电极和第二电极的导电层2均可以包括金属银，更优选地，第一电极和第二电极的导电层2可以仅由金属银制成，从而使电能在太阳能芯片内的损耗降到最低，进而使该太阳能芯片在其他条件不变的情况下，发电效率达到最高。具体地，导电层2可以为金属银丝形成，且其还可以借助热熔胶等提升与基材层3等的贴合程度；或者，导电层2还可以随太阳能芯片的加工过程的进行而形成，如其可以由液态的金属银经一定工序固化形成，对此，可以根据实际情况确定，此处不作限定。
基于上述任一实施例所提供的太阳能芯片，本发明还提供一种太阳能芯片的制备方法，如图5所示，本发明提供一种该制备方法的具体实施例：
步骤S1、制备由第一基材层、第一导电层和光电转换层依次层叠形成的第一电极；
步骤S2、制备由第二基材层和第二导电层层叠形成的第二电极；
步骤S3、第二基材层的第一表面通过导电连接层与光电转换层的第一表面连接。
具体地，第一电极和第二电极的基材层均可以由阻水材料制成，相应地，导电层可以由金属材料制成，如金属铜或金属银等，光电转换层可以由CI GS(CuInxGa(-x)Se)材料制成，且光电转换层可以通过共蒸发法或溅射法等方式形成于第一电极的导电层上，从而形成第一基材层、第一导电层和光电转换层依次层叠的第一电极；相应地，在第二基材层上形成第二导电层即可形成第二电极，然后可以通过在光电转换层和/或第二基材层的上涂抹用于形成导电连接层的胶水，如OCA(Optically Clear Adhesive，光学胶)，然后通过连接光电转换层和第二基材层，即可完成整个光伏组件的封装过程，且所制备出的光伏组件具备防水性能，基本无需再次封装，工作效率较高。
需要说明的是，上述实施例中步骤S1和步骤S2之间不存在绝对的时间顺序，本领域技术人员在实际操作过程中，可以根据实际情况确定步骤S1和步骤S2之间的先后顺序，本文不作进一步限定。
为了提升第一导电层和第一基材层之间的连接可靠性，可选地，如图6所示，本发明提供另一种封装方法的具体实施例，其中，上述实施例中步骤S1还可以包括：S11、在第一基材层的第一表面设置具有定位凹槽的定位层，以及S12、在定位凹槽内设置第一导电层。
具体地，定位层可以由光敏胶制成，使用特定模具可以形成具有定位凹槽的定位层，然后可以在前述定位凹槽内形成第一导电层，相应地，在制备第一电极的制备过程中，可以使第一定位层设置于第一基材层和光电转换层之间，且使定位凹槽朝向光电转换层，从而保证整个光伏组件的正常工作，在这种情况下，第一电极的制备过程还包括S13、制备由第一基材层、定位层、第一导电层和光电转换层依次层叠设置的第一电极。相应地，第一基材层、定位层和光电转换层的制备顺序也可以根据实际情况确定，本文对此不作具体限定。
为了进一步提升整个光伏组件的发电性能，优选地，本发明所提供的光伏组件还可以包括吸光层，进而，如图7所示，本发明提供该制备方法的再一种具体实施例，其包括，S14、在第一导电层的第一表面设置吸光层，以及S15、在吸光层的第一表面设置第一基材层。
具体地，吸光层可以由深色，优选由黑色的高分子材料制成，以为光电转换层提供优良的光能，在第一电极的制备过程中，可以通过共蒸发法或溅射法等方式，在第一基材层上形成吸光层，并且在吸光层的表面形成第一导电层，第一导电层的表面还形成有光电转换层。相应地，在这种情况下，第一电极的制备过程还包括S16、制备由第一基材层、吸光层、第一导电层和光电转换层依次层叠的第一电极。
基于上述实施例所提供的制备方法，如图8所示，该实施例对上一实施例作出进一步改进，即在第一电极内增设散热层，散热层设置于吸光层和第一基材层之间，进而，本发明所提供的制备方法还包括：S17、在吸光层的第一表面设置散热层，以及S18、在散热层的第一表面设置第一基材层。
具体地，散热层也可以采用共蒸发法或溅射法等方式形成于第一基材层和散热层之间，从而提升本发明所提供的光伏组件的散热性能，以进一步提升该光伏组件的发电性能。相应地，第一电极的制备过程还可以包括：S19、形成第一基材层、散热层、吸光层、第一导电层和光电转换层依次层叠的第一电极。
同样地，为了保证第二基材层和第二导电层之间具有可靠的连接关系，本发明针对第一实施例作出进一步改进，且如图9所示，本发明提供该制备方法的又一种具体实施例，步骤S2还可以包括：S21、在第二基材层的第一表面设置具有定位凹槽的定位层，以及S22、在定位凹槽内设置第二导电层。
具体地，该定位层也可以采用光敏胶制成，其具体结构和尺寸均可以根据第二基材层的实际尺寸确定。在这种情况下，第二电极的制备过程还可以包括S23、形成第二基材层、定位层和第二导电层依次层叠的第二电极。
需要说明的是，本发明上述多个实施例可以根据实际需求在保证光伏组件能正常工作的情况下自由组合，对此，本文不作限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能芯片，其特征在于，包括：
第一电极，所述第一电极包括依次层叠设置的第一基材层、第一导电层和光电转换层；
第二电极，所述第二电极包括层叠设置的第二基材层和第二导电层；
导电连接层，所述光电转换层和所述第二基材层通过所述导电连接层连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能芯片，其特征在于，所述第一基材层和所述第二基材层中的至少一者由透水系数不大于10﹣2cm/s的阻水材料制成。
3.根据权利要求1所述的太阳能芯片，其特征在于，还包括定位层，所述第一基材层和所述第一导电层之间设置有所述定位层，所述第二导电层和所述第二基材层之间设置有所述定位层，所述定位层具有定位凹槽，所述第一导电层和所述第二导电层均设置于对应的所述定位凹槽内。
4.根据权利要求1所述的太阳能芯片，其特征在于，所述第一电极还包括吸光层，所述吸光层设置于所述第一基材层和所述第一导电层之间。
5.根据权利要求4所述的太阳能芯片，其特征在于，所述第一电极还包括散热层，所述散热层设置于所述第一基材层与所述吸光层之间。
6.一种太阳能芯片的制备方法，用于形成权利要求1-5中任意一项所述的太阳能芯片，其特征在于，包括：
制备由第一基材层、第一导电层和光电转换层依次层叠形成的第一电极；
制备由第二基材层和第二导电层层叠形成的第二电极；
所述第二基材层的第一表面通过导电连接层与所述光电转换层的第一表面连接。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：
在所述第一基材层的第一表面设置具有定位凹槽的定位层；
在所述定位凹槽内设置所述第一导电层。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：
在所述第一导电层的第一表面设置吸光层；
在所述吸光层的第一表面设置所述第一基材层。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，还包括：
在所述吸光层的第一表面设置散热层；
在所述散热层的第一表面设置第一基材层。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：
在所述第二基材层的第一表面设置具有定位凹槽的定位层；
在所述定位凹槽内设置所述第二导电层。
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