CN112103271A - 一种双面受光的叠层太阳电池组件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种双面受光的叠层太阳电池及其制备方法。在透明基底上分别制备宽带隙和窄带隙太阳电池，使用垂直导电胶膜直接粘合形成可双面受光的叠层太阳电池，特别的，所述导电胶膜具有纵向导电，横向绝缘功能。避免了连接层导致的漏电问题。所述叠层太阳电池组件具体制备包括如下步骤：S1.刻蚀导电玻璃；S2.在刻蚀过的导电玻璃上分别制备宽带隙和窄带隙薄膜电池；S3.刻蚀形成子电池；S4.蒸发连接电极；S5.通过垂直导电胶膜粘合直接形成叠层太阳电池组件。

Description

一种双面受光的叠层太阳电池组件及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种双面受光的叠层太阳电池及其制备方法。
背景技术
叠层太阳能电池可以充分的利用不同波段的太阳光，突破肖特基限制，得到更高的转化效率。目前，叠层电池如非晶硅/纳米晶硅叠层，钙钛矿/晶体硅叠层都是要顺序的沉积到基底上，对于完全不同的材质如钙钛矿/晶体硅叠层，连续的顺序沉积需要能够完全覆盖晶体硅的绒面，工艺上实现起来比较困难，而对于全溶液法制备的叠层电池，例如钙钛矿/钙钛矿叠层，有机/有机叠层来说，即使做了充分的保护，顶电池的制备往往会损伤底电池。因此，突破顺序制备限制，实现顶结和底结电池的良好连接，能够扩展各种不同工艺所制备的电池，进而形成叠层电池。
发明内容
本发明的目的在于，突破现有叠层电池顺序制备工艺，通过垂直导电胶膜粘连两个电池。通过设计两个子电池的图案，实现叠层太阳电池自封装。
叠层太阳电池组件由窄带隙薄膜电池和宽带隙薄膜电池通过垂直导电胶膜连接层连接构成双面组件，其结构由下至上依次为导电玻璃、宽带隙薄膜电池、透明导电氧化物、垂直导电胶膜、透明导电氧化物、窄带隙薄膜电池、导电玻璃。
垂直导电胶膜纵向导电、横向绝缘，其由透明热熔胶，并结合垂直分布的微米级银线构成。
垂直导电胶膜的制备方法为：
S1.在50μm厚的环氧树脂热熔胶膜上使用532激光打孔；激光打孔的孔径为50μm-100μm，间距500μm-1mm。
S2.使用532激光在孔洞边缘预留出两条引流槽；所述引流槽的槽深10μm，宽10μm；
S3.使用纳米打印机在薄膜孔洞中注入银浆；银浆厚度50μm；
S4.在制备好的导电胶膜正反面覆盖一层环氧树脂背膜。
双面受光的叠层太阳电池组件的制备方法步骤如下：
S1.在10cm×10cm的FTO基底上使用532激光划线L1，特别的刻蚀后的FTO衬底绝缘电阻大于2Mohm。
S2.在刻蚀过的导电玻璃上分别制备宽带隙和窄带隙薄膜电池；
制备宽带隙薄膜电池
制备窄带隙薄膜电池。
S3.使用532激光划线L2形成子电池；
S4.蒸发连接电极；电极厚度约100nm。
S5.使用空压机将两个子电池通过垂直导电胶膜粘合，形成叠层电池组件，特别的热压温度为150℃，压力为0.1Mpa。
具体制备过程如图1所示，顶电池和子电池按照图1所示刻蚀形成条装图案，然后通过导电胶膜直接粘合，垂直导电胶膜具有纵向导电功能，而横向绝缘，避免了漏电问题。此种方案，一步实现了叠层电池的构建及电池的封装。
本发明具有以下有益效果：
使用垂直导电胶膜连接两个子电池，实现两种电池的叠层与自封装。此发明解决了叠层电池制备过程中，顺序沉积带来的困难。
附图说明
图1为本发明制备自封装叠层钙钛矿太阳电池的工艺流程图。
图2为发明制备的自封装叠层钙钛矿太阳电池横截面结构示意图。
图3为本发明导电胶膜的微结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述，但不限于此。
实施例1钙钛矿/钙钛矿叠层组件
钙钛矿/钙钛矿叠层组件
S1.在10cm×10cm的FTO基底上使用532激光划线L1，特别的刻蚀后的FTO衬底绝缘电阻大于2Mohm。
S2.制备钙钛矿太阳电池
制备宽带隙钙钛矿太阳电池，钙钛矿组分为Cs0.1FA0.9PbI2.1Br0.9，带隙约1.7eV，特别的电池结构为导电玻璃/空穴传输层/宽带隙钙钛矿/电子传输层/透明电极，特别的透明电极厚度不超过20nm。
制备窄带隙钙钛矿太阳电池，钙钛矿组分为FA0.95MA0.05Pb0.5Sn0.5I3，带隙约1.2eV，特别的电池结构为导电玻璃/电子传输层/窄带隙钙钛矿/空穴传输层/透明电极，特别的透明电极厚度不超过20nm。
S3.使用532激光划线L2，在图中所示位置利用掩膜板蒸镀一层金属电极，厚度约100nm。
S4.制备垂直导电胶膜
在50μm厚的环氧树脂热熔胶膜上使用532激光打出孔洞和引流槽，特别的孔径约100μm，间距约1mm，槽长约20μm宽约10μm。使用纳米打印机在薄膜孔洞中注入银浆，特别的银浆厚度约50μm。
S5.使用空压机将两个子电池通过制备的垂直导电胶膜粘合，形成钙钛矿/钙钛矿叠层电池组件，特别的热压温度为150℃，压力为0.1Mpa。
实施例2有机/有机叠层太阳电池组件
S1.在10cm×10cm的FTO基底上使用532激光划线L1，特别的刻蚀后的FTO衬底绝缘电阻大于2Mohm。
S2.制备有机太阳电池
制备宽带隙有机太阳电池，吸光层材料为聚合物PBDB-T，特别的电池结构为导电玻璃/空穴传输层/PBDB-T/电子传输层/透明电极，特别的透明电极厚度不超过20nm。
制备窄带隙有机太阳电池，吸光层材料为聚合物PTB7-Th，特别的电池结构为导电玻璃/电子传输层/PTB7-Th/空穴传输层/透明电极，特别的透明电极厚度不超过20nm。
S3.使用532激光划线L2，在图中所示位置利用掩膜板蒸镀一层金电极，厚度约100nm。
S4.制备垂直导电胶膜
在50μm厚的环氧树脂热熔胶膜上使用532激光打出孔洞和引流槽，特别的孔径约100μm，间距约1mm，槽长约20μm宽约10μm。使用纳米打印机在薄膜孔洞中注入银浆，特别的银浆厚度约50μm。
S5.使用空压机将两个子电池通过制备的垂直导电胶膜粘合，形成有机/有机叠层太阳电池组件，特别的热压温度为150℃，压力为0.1Mpa。
上述实施例制备的电池性能见表1。
表1
Voc(V) FF(％) PCE(％) Jsc(mA/cm<sup>2</sup>)
实施例1 1.7654 59.84 16.2102 15.3445
实施例2 1.6659 53.89 12.9787 14.4569
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，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种双面受光的叠层太阳电池组件，其特征在于：所述叠层太阳电池组件由窄带隙薄膜电池和宽带隙薄膜电池通过垂直导电胶膜连接层连接构成双面组件，其结构由下至上依次为导电玻璃、宽带隙薄膜电池、透明导电氧化物、垂直导电胶膜、透明导电氧化物、窄带隙薄膜电池、导电玻璃。
2.根据权利要求1所述的双面受光的叠层太阳电池组件，其特征在于：所述的垂直导电胶膜纵向导电、横向绝缘，其由透明热熔胶，并结合垂直分布的微米级银线构成。
3.根据权利要求1所述的双面受光的叠层太阳电池组件，其特征在于：所述的垂直导电胶膜的制备方法为：
S1.50μm厚的环氧树脂热熔胶膜使用532激光打孔；
S2.使用532激光在孔洞边缘预留出两条引流槽；
S3.使用纳米打印机在薄膜孔洞中注入银浆；
S4.在制备好的导电胶膜正反面覆盖一层环氧树脂背膜。
4.根据权利要求3所述的双面受光的叠层太阳电池组件，其特征在于：所述激光打孔的孔径为50μm-100μm，间距500μm-1mm。
5.根据权利要求3所述的双面受光的叠层太阳电池组件，其特征在于：所述引流槽的槽深10μm，宽10μm；银浆厚度50μm。
6.一种根据权利要求1所述的双面受光的叠层太阳电池组件的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
S1.刻蚀导电玻璃；
S2.在刻蚀过的导电玻璃上分别制备宽带隙薄膜电池和窄带隙薄膜电池；
S3.刻蚀形成子电池；
S4.蒸发连接电极；
S5.通过垂直导电胶膜热压粘合形成叠层太阳电池组件。
7.根据权利要求6所述的双面受光的叠层太阳电池组件制备方法，其特征在于：所述导电玻璃尺寸10cm×10cm，采用532激光刻蚀，刻蚀后导电玻璃绝缘电阻大于2Mohm；所述电极厚度100nm。
8.根据权利要求6所述的双面受光的叠层太阳电池组件制备方法，其特征在于：窄带隙薄膜电池和宽带隙薄膜电池通过电极刻蚀形成子电池，并通过垂直导电胶膜连接形成串联结构。
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