CN115719769B - 一种薄膜光伏电池、电池组及其制作方法 - Google Patents

一种薄膜光伏电池、电池组及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄膜光伏电池、电池组及其制作方法，薄膜光伏电池膜层结构依次贴附设置为透明基板、透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层、绝缘层、第二金属电极层及保护层；薄膜光伏电池包括发电区域、正电极及负电极，正电极、负电极分别设置在发电区域的两端；通过薄膜光伏电池的发电区域设置多个第一过孔结构图案，利用第一过孔结构图案将透明电极连接在第二金属电极层上，从而降低了透明电极的电阻，与传统的薄膜光伏电池结构相比，可以免去额外的辅助电极走线，通过将正电极、负电极中的各膜层与发电区域的各膜层对应连接，从而使薄膜光伏电池的正负电极也能够正常参与发电，从而提升了薄膜光伏电池的有效发电面积和转换效率。

Description

一种薄膜光伏电池、电池组及其制作方法
技术领域
本发明涉及光伏电池技术领域，特别涉及一种薄膜光伏电池、电池组及其制作方法。
背景技术
随着人们对能源的需求越来越高及薄膜光伏电池技术的不断发展，将薄膜光伏电池应用在显示模组(例如可穿戴电子产品)上，利用光转换电的原理给显示模组供电的技术得到越来越广泛的应用。
但是由于目前的薄膜光伏技术光电转换效率低，且制造工艺复杂繁琐，使得其在可穿戴、低功率等耗电量低产品方向的应用较少。
在现有技术中，薄膜光伏电池的前电极通常是由透明的金属氧化物制成，它金属膜层相比电阻偏大，为了防止过大的电阻影响转换效率，传统的薄膜光伏电池会用金属膜层制备总栅电极并将前电极引到总栅电极上，如图1和图2，通过总栅电极将电流引出到正负电极上，虽然起到了降低电阻的作用，但是总栅电极和正负电极无法产生电能，还占用了薄膜光伏电池的一部分面积。
在中国专利申请CN2019104715896中将薄膜光伏层与后金属电极包裹在绝缘层中，利用第二金属层对前透明电极进行相引接，但是其外围的总栅电极是无法用于发电，导致薄膜光伏电池可以发电的有效面积减小，薄膜光伏电池的转换效率和发电功率降低。
发明内容
现有的薄膜光伏电池单位面积内的有效发电面积较少，导致转换效率和发电功率低。
针对上述问题，提出一种薄膜光伏电池、电池组及其制作方法，通过薄膜光伏电池的发电区域设置多个第一过孔结构图案，利用第一过孔结构图案将透明电极连接在第二金属电极层上，从而降低了透明电极的电阻，与传统的薄膜光伏电池结构相比，可以免去额外的辅助电极走线，通过将正电极、负电极中的各膜层与发电区域的各膜层对应连接，从而使薄膜光伏电池的正负电极也能够正常参与发电，从而提升了薄膜光伏电池的有效发电面积和转换效率。
第一方面，提出一种薄膜光伏电池，其膜层结构依次贴附设置为：
透明基板；
透明电极；
薄膜光伏层；
第一金属电极层；
绝缘层；
第二金属电极层；
保护层；
所述薄膜光伏电池包括发电区域、正电极及负电极，所述正电极、负电极分别设置在所述发电区域的两端；
且：
所述发电区域包括第一过孔结构图案，通过所述第一过孔结构图案将发电区域中的透明电极层与第二金属电极层搭接，且将所述第二金属电极层与穿过的第一金属电极层、薄膜光伏层绝缘；
所述正电极中的透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层、绝缘层、第二金属电极层与发电区域中的各膜层对应连接，所述负电极中的透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层与发电区域中的各膜层对应连接；
所述负电极包括第一开口结构及开设在绝缘层上的第二过孔结构图案，通过所述第一开口结构将负电极与发电区域中的第二金属电极层分割，通过所述第二过孔结构图案将负电极中的第一金属电极层与第二金属电极层搭接。
结合本发明第一方面所述的薄膜光伏电池，第一种可能的实施方式中，所述发电区域包括多个第一过孔结构图案；
所述多个第一过孔结构图案排布在所述发电区域，用于将发电区域中的多个点的所述透明电极与所述第二金属电极层搭接导通。
结合本发明第一方面第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述第一过孔结构图案包括：
先在第一金属电极层、薄膜电极层上开设中心重合的第一孔图案
及
然后再在绝缘层上开设略小于所述第一孔图案但中心重合且覆盖周围的第一金属电极层、薄膜电极层的第二孔图案。
结合本发明第一方面第二种可能的实施方式，第三种可能的实施方式中，所述薄膜光伏电池为弧形形状。
第二方面，一种薄膜光伏电池组，包括：
多个第一方面所述的薄膜光伏电池；
多个所述薄膜光伏电池串联构成薄膜光伏电池组。
结合本发明第二方面所述的薄膜光伏电池组，第一种可能的实施方式中，所述薄膜光伏电池组为环形电池组形状。
第三方面，一种薄膜光伏电池制作方法，包括：
步骤100、将透明基板、透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层、绝缘层、第二金属电极层及保护层依次贴附设置，获取光伏电池主体；
步骤200、制作第一过孔结构图案，将发电区域中的透明电极层与第二金属电极层搭接；
步骤300、将正电极中的透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层、绝缘层、第二金属电极层与发电区域中的各膜层对应连接，将负电极中的透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层与发电区域中的各膜层对应连接；
步骤400、制作第二过孔结构图案及第一开口结构，通过所述第一开口结构将负电极中与发电区域中的第二金属电极层分割，通过所述第二过孔结构图案将负电极中的第一金属电极层与第二金属电极层搭接。
结合第三方面所述的薄膜光伏电池制作方法，第一种可能的实施方式中，所述工艺还包括：
步骤500、将多个所述薄膜光伏电池串联构成薄膜光伏电池组。
结合本发明第三方面第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述步骤200包括：
步骤210、先在第一金属电极层、薄膜电极层上开设中心重合的第一孔图案；
步骤220、在绝缘层上开设略小于所述第一孔图案但中心重合且覆盖周围第一金属电极层、薄膜电极层的第二孔图案；
步骤230、利用所述第一孔图案、第二孔图案制作所述第一过孔结构图案。
结合本发明第三方面第二种可能的实施方式，第三种可能的实施方式中，所述步骤薄膜光伏电池为弧形形状，所述薄膜光伏电池组为环形形状。
实施本发明所述的一种薄膜光伏电池、电池组及其制作方法，通过薄膜光伏电池的发电区域设置多个第一过孔结构图案，利用第一过孔结构图案将透明电极连接在第二金属电极层上，从而降低了透明电极的电阻，与传统的薄膜光伏电池结构相比，可以免去额外的辅助电极走线，通过将正电极、负电极中的各膜层与发电区域的各膜层对应连接，从而使薄膜光伏电池的正负电极也能够正常参与发电，从而提升了薄膜光伏电池的有效发电面积和转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中薄膜光伏电池示意图；
图2是现有技术中薄膜光伏电池横截面截面示意图；
图3是本发明中一种薄膜光伏电池示意图；
图4是本发明中一种薄膜光伏电池第一横截面示意图；
图5是本发明中一种薄膜光伏电池第二横截面示意图；
图6是本发明中一种薄膜光伏电池第三横截面示意图；
图7是本发明中一种薄膜光伏电池组示意图；
图8是本发明中一种薄膜光伏电池组第一横截面示意图；
图9是本发明中一种薄膜光伏电池制作方法第一示意图；
图10是本发明中一种薄膜光伏电池制作方法第二示意图；
具体实施方式
下面将结合发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
现有的薄膜光伏电池单位面积内的有效发电面积较少，导致转换效率和发电功率低。
针对上述问题，提出一种薄膜光伏电池、电池组及其制作方法。
实施例1
如图3，图3是本发明中一种薄膜光伏电池示意图；一种薄膜光伏电池，其膜层结构依次贴附设置为透明基板10、透明电极20、薄膜光伏层30、第一金属电极层40、绝缘层50、第二金属电极层60及保护层70；薄膜光伏电池包括发电区域13、正电极11及负电极12，正电极11、负电极12分别设置在发电区域13的两端。
如图4，图4是本发明中一种薄膜光伏电池第一横截面示意图；其中的膜层结构可以从下向上依次为透明基板10、透明电极20、薄膜光伏层30、第一金属电极层40、绝缘层50、第二金属电极层60及保护层70。在表面结构可以将本实施例中的薄膜光伏电池分为发电区域13、正电极11、负电极12三个区域。正电极11、负电极12分别用于输出空穴和电子。
本实施例中的发电区域13包括第一过孔结构图案131，通过第一过孔结构图案131将发电区域13中的透明电极20层与第二金属电极层60搭接，且将第二金属电极层60与穿过的第一金属电极层40、薄膜光伏层30绝缘。
在薄膜光伏电池的发电区域13分布着多个第一过孔结构图案131，发电区域13包括多个第一过孔结构图案131；多个第一过孔结构图案131排布在发电区域13，用于将发电区域13中的多个点的透明电极20与第二金属电极层60搭接导通。其中的第一过孔结构图案131包括：先在第一金属电极层40、薄膜电极层上开设中心重合的第一孔图案及然后再在绝缘层50上开设略小于第一孔图案但中心重合且覆盖周围的第一金属电极层40、薄膜电极层的第二孔图案。
该第一过孔结构图案131可以通过对薄膜光伏层30、第二金属电极层60和绝缘层50制作孔图案来实现，其具体实现方式为：
先是在薄膜光伏层30和第一金属电极层40制作出第一孔图案，然后制作绝缘层50的第二孔图案，绝缘层50的第二孔图案的中心与薄膜光伏层30和第一金属电极层40的第一孔图案的中心重合，且绝缘层50的第二孔图案的尺寸略小于薄膜光伏层30和后金属电极层的第一孔图案的尺寸，使得绝缘层50的第二孔图案能够完全覆盖住薄膜光伏层30和第一金属电极层40的侧面，使得第二金属电极层60与薄膜光伏层30、第一金属电极层40完全隔离绝缘，从而形成了第一过孔结构图案131。透明阳极通过第一过孔结构图案131和第二金属电极层60导通，从而大幅的降低了电阻。
一个优选实施例中，薄膜光伏电池为弧形形状，其弧度可以在(0-360°)中选取。
在本实施例中，如图5，图5是本发明中一种薄膜光伏电池第二横截面示意图；正电极11中的透明电极20、薄膜光伏层30、第一金属电极层40、绝缘层50、第二金属电极层60与发电区域13中的各膜层对应连接，负电极12中的透明电极20、薄膜光伏层30、第一金属电极层40与发电区域13中的各膜层对应连接。
如图6，图6是本发明中一种薄膜光伏电池第三横截面示意图；负电极12包括第一开口结构122及开设在绝缘层50上的第二过孔结构图案121，通过第一开口结构122将负电极12与发电区域13中的第二金属电极层60分割，通过第二过孔结构图案121将负电极12中的第一金属电极层40与第二金属电极层60搭接。
透明电极20通过第一过孔结构图案131将薄膜光伏层30产生的空穴传递到第二金属电极层60上，空穴包括发电区域13和正电极11产生的空穴，第二金属电极层60将空穴传导到没有被保护层70覆盖的区域(也即是正极的输出端/连接端)，通过此区域将空穴传递出薄膜光伏电池。
负电极12的第二金属电极层60与发电区域13的第二金属电极层60分割，因此正极产生的空穴不会传递到负电极12的第二金属电极层60。负电极12区域的第二金属电极层60与第一金属电极层40相连，而第一金属电极层40由于发电区域13的第一金属电极层40对应相连，因此，薄膜光伏层30产生的电子会通过第一金属电极层40传递到负电极12的第二金属电极层60，负电极12的第二金属电极层60的部分区域(也即是负极的输出端/连接端)没有被保护层70覆盖，通过此区域将电子传递出薄膜光伏电池。通过薄膜光伏电池的发电区域13设置多个第一过孔结构图案131，利用第一过孔结构图案131将透明电极20连接在第二金属电极层60上，从而降低了透明电极20的电阻，与传统的薄膜光伏电池结构相比，可以免去额外的辅助电极走线，通过将正电极11、负电极12中的各膜层与发电区域13的各膜层对应连接，从而使薄膜光伏电池的正负电极12也能够正常参与发电，从而提升了薄膜光伏电池的有效发电面积和转换效率。
实施例2
一种薄膜光伏电池组，如图7，图7是本发明中一种薄膜光伏电池组示意图；包括：多个第一方面的薄膜光伏电池；多个薄膜光伏电池串联构成薄膜光伏电池组。
在本实施例中薄膜光伏电池组的结构中，发电区域13由多个电池节串联形成，薄膜光伏电池节与薄膜光伏电池节之间通过第二金属电极层60连接导通。薄膜光伏电池组的具体实现方式可以为：
如图8，图8是本发明中一种薄膜光伏电池组第一横截面示意图；在第一薄膜光伏电池节靠近第二薄膜光伏电池节的区域，后金属电极与第二金属层之间的绝缘层50具有一定尺寸的开口，位于开口上方的第二金属电极层60与第一薄膜光伏电池节的其它第二金属电极层60分割，且通过开口与第一薄膜光伏电池节的第一金属电极层40相连，并与第二薄膜光伏电池节的第二金属电极层60相连，而第二薄膜光伏电池节的第二金属电极层60通过第一过孔结构图案131与透明电极20相连，因此达到了第一薄膜光伏电池节的负极与第二薄膜光伏电池节的正极相连，实现了薄膜光伏电池节的串联，最为关键的是第一薄膜光伏电池节与第二薄膜光伏电池节的发电区域13均没有被破坏，可以正常发电。
在一个优选实施例中，薄膜光伏电池组为环形电池组形状。
实施例3
优选地，如图9，图9是本发明中一种薄膜光伏电池制作方法第一示意图；一种薄膜光伏电池制作方法，包括：步骤100、将透明基板10、透明电极20、薄膜光伏层30、第一金属电极层40、绝缘层50、第二金属电极层60及保护层70依次贴附设置，获取光伏电池主体。
步骤200、制作第一过孔结构图案131，将发电区域13中的透明电极20层与第二金属电极层60搭接；优选地，如图10，图10是本发明中一种薄膜光伏电池制作方法第二示意图；步骤200包括：
步骤210、先在第一金属电极层40、薄膜电极层上开设中心重合的第一孔图案；步骤220、在绝缘层50上开设略小于第一孔图案但中心重合且覆盖周围第一金属电极层40、薄膜电极层的第二孔图案；步骤230、利用第一孔图案、第二孔图案制作第一过孔结构图案131。
步骤300、将正电极11中的透明电极20、薄膜光伏层30、第一金属电极层40、绝缘层50、第二金属电极层60与发电区域13中的各膜层对应连接，将负电极12中的透明电极20、薄膜光伏层30、第一金属电极层40与发电区域13中的各膜层对应连接；步骤400、制作第二过孔结构图案121及第一开口结构122，通过第一开口结构122将负电极12中与发电区域13中的第二金属电极层60分割，通过第二过孔结构图案121将负电极12中的第一金属电极层40与第二金属电极层60搭接。
实施例4
本实施例4中将实施例1中的薄膜光伏电池串联构成电池组。
优选地，包括步骤500、将多个薄膜光伏电池串联构成薄膜光伏电池组。在第一薄膜光伏电池节靠近第二薄膜光伏电池节的区域，后金属电极与第二金属层之间的绝缘层50具有一定尺寸的开口，位于开口上方的第二金属电极层60与第一薄膜光伏电池节的其它第二金属电极层60分割，且通过开口与第一薄膜光伏电池节的第一金属电极层40相连，并与第二薄膜光伏电池节的第二金属电极层60相连，而第二薄膜光伏电池节的第二金属电极层60通过第一过孔结构图案131与透明电极20相连，因此达到了第一薄膜光伏电池节的负极与第二薄膜光伏电池节的正极相连，实现了薄膜光伏电池节的串联。
在一个优选实施例中，薄膜光伏电池为弧形形状，薄膜光伏电池组为环形形状。
实施本发明的一种薄膜光伏电池、电池组及其制作方法，通过薄膜光伏电池的发电区域13设置多个第一过孔结构图案131，利用第一过孔结构图案131将透明电极20连接在第二金属电极层60上，从而降低了透明电极20的电阻，与传统的薄膜光伏电池结构相比，可以免去额外的辅助电极走线，通过将正电极11、负电极12中的各膜层与发电区域13的各膜层对应连接，从而使薄膜光伏电池的正负电极12也能够正常参与发电，从而提升了薄膜光伏电池的有效发电面积和转换效率。
以上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)

1.一种薄膜光伏电池，其特征在于，其膜层结构依次贴附设置为：
透明基板；
透明电极；
薄膜光伏层；
第一金属电极层；
绝缘层；
第二金属电极层；
保护层；
所述薄膜光伏电池包括发电区域、正电极及负电极，所述正电极、负电极分别设置在所述发电区域的两端；
所述发电区域包括第一过孔结构图案，通过所述第一过孔结构图案将发电区域中的透明电极层与第二金属电极层搭接，且将所述第二金属电极层与穿过的第一金属电极层、薄膜光伏层绝缘；
所述正电极中的透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层、绝缘层、第二金属电极层与发电区域中的各膜层对应连接，所述负电极中的透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层与发电区域中的各膜层对应连接；
所述负电极包括第一开口结构及开设在绝缘层上的第二过孔结构图案，通过所述第一开口结构将负电极中的第二金属电极层与发电区域中的第二金属电极层分割，通过所述第二过孔结构图案将负电极中的第一金属电极层与第二金属电极层搭接。
2.根据权利要求1所述的薄膜光伏电池，其特征在于，所述发电区域包括多个第一过孔结构图案；
所述多个第一过孔结构图案排布在所述发电区域，用于将发电区域中的多个点的所述透明电极与所述第二金属电极层搭接导通。
3.根据权利要求2所述的薄膜光伏电池，其特征在于，所述第一过孔结构图案包括：
先在第一金属电极层、薄膜光伏层上开设中心重合的第一孔图案，然后再在绝缘层上开设略小于所述第一孔图案但中心重合且覆盖周围第一金属电极层、薄膜光伏层的第二孔图案。
4.根据权利要求3所述的薄膜光伏电池，其特征在于，所述薄膜光伏电池为弧形形状。
5.一种薄膜光伏电池组，其特征在于，包括：
多个权利要求4所述的薄膜光伏电池；
多个所述薄膜光伏电池串联构成薄膜光伏电池组。
6.根据权利要求5所述的薄膜光伏电池组，其特征在于，所述薄膜光伏电池组为环形电池组形状。
7.一种薄膜光伏电池制作工艺，其特征在于，包括：
步骤100、将透明基板、透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层、绝缘层、第二金属电极层及保护层依次贴附设置，获取光伏电池主体；
步骤200、制作第一过孔结构图案，将发电区域中的透明电极层与第二金属电极层搭接；
步骤300、将正电极中的透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层、绝缘层、第二金属电极层与发电区域中的各膜层对应连接，将负电极中的透明电极、薄膜光伏层、第一金属电极层与发电区域中的各膜层对应连接；
步骤400、制作第二过孔结构图案及第一开口结构，通过所述第一开口结构将负电极中与发电区域中的第二金属电极层分割，通过所述第二过孔结构图案将负电极中的第一金属电极层与第二金属电极层搭接。
8.根据权利要求7所述的薄膜光伏电池制作工艺，其特征在于，所述工艺还包括：
步骤500、将多个所述薄膜光伏电池串联构成薄膜光伏电池组。
9.根据权利要求8所述的薄膜光伏电池制作工艺，其特征在于，所述步骤200包括：
步骤210、先在第一金属电极层、薄膜光伏层上开设中心重合的第一孔图案；
步骤220、在绝缘层上开设略小于所述第一孔图案但中心重合且覆盖周围第一金属电极层、薄膜光伏层的第二孔图案；
步骤230、利用所述第一孔图案、第二孔图案制作所述第一过孔结构图案。
10.根据权利要求9所述的薄膜光伏电池制作工艺，其特征在于，所述薄膜光伏电池为弧形形状，所述薄膜光伏电池组为环形形状。
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