CN117690985A - 一种薄膜太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池领域，公开了一种薄膜太阳能电池，包括：基板、透光层、第一EVA层、电池片和第二EVA层；电池片包括：正极、负极和光电转换薄膜，光电转换薄膜设置在正极和负极之间；第一EVA层设置在电池片的上方，第二EVA层设置在电池片的下方，基板设置在第二EVA层的下方，透光层设置在第一EVA层的上方；光电转换薄膜的制备原料包括：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇和乙二醇单乙醚。本发明通过改变电池片中的光电转换薄膜的组分，从而实现构造出新的光电转换薄膜，以提高整个薄膜太阳能电池的整体工作效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种薄膜太阳能电池。
背景技术
太阳能电池是一种充足的清洁能源，是将太阳能转化为电能的一种电池。目前，太阳能电池发展迅速，但是现有的薄膜太阳能电池整体对太阳的光电转换效率不高。对于如何提高太阳能光电转换薄膜电池的光电转换效率，主要可以通过增加光照或者改变光电转换薄膜来实现。因此，如何提高薄膜太阳能电池的光电转换效率，是行业内亟需研究的课题。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种薄膜太阳能电池。
本发明提供一种薄膜太阳能电池，包括：基板、透光层、第一EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)层、电池片和第二EVA层；所述电池片包括：正极、负极和光电转换薄膜，所述光电转换薄膜设置在正极和负极之间；所述第一EVA层设置在电池片的上方，所述第二EVA层设置在电池片的下方，所述基板设置在第二EVA层的下方，所述透光层设置在第一EVA层的上方；所述光电转换薄膜的制备原料包括：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇和乙二醇单乙醚。
优选的，所述光电转换薄膜的制备方法为：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚混合，得到混合物，然后将所述混合物涂覆在基底表面，然后第一次加热，再通入氢气，进行第二次加热，制得所述光电转换薄膜。
优选的，所述硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚的摩尔比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(0.05-0.3)：(1-5)：(5-15)：(3-5)，进一步优选为1：(0.2-0.4)：(0.3-0.5)：(0.1-0.3)：(2-5)：(6-15)：(3-5)。
优选的，所述内嵌金属富勒烯选自ScN3@C80、Sc3C2@C80中的任一种。
优选的，涂覆时，按照10-45mg/cm2的量进行涂覆，进一步优选为按照15-40mg/cm2的量进行涂覆。
优选的，所述第一次加热的温度为100-150℃，进一步优选为110-130℃。
优选的，所述第一次加热的时间为0.5-2小时，进一步优选为1-2小时。
优选的，所述第二次加热的温度为450-500℃，进一步优选为480-490℃。
优选的，所述第二次加热的时间为0.5-3小时，进一步优选为1-2小时。
优选的，所述氢气通入的流速为0.5-8L/分钟，进一步优选为1.5-5.5L/分钟。
优选的，所述第一次加热，再通入氢气，进行第二次加热是在管式炉中进行。
优选的，将所述混合物涂覆在基底表面前，先用乙醇对基底进行超声清洗20-50分钟。
优选的，所述光电转换薄膜的制备方法为：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚混合，所述硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚的摩尔比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(0.05-0.3)：(1-5)：(5-15)：(3-5)，得到混合物，然后将所述混合物按照10-45mg/cm2的量在基底表面进行涂覆，然后第一次加热，第一次加热的温度为100-150℃，第一次加热的时间为0.5-2小时，再通入氢气，氢气通入的流速为0.5-8L/分钟，进行第二次加热，第二次加热的温度为450-500℃，第二次加热的时间为0.5-3小时，制得所述光电转换薄膜。
优选的，本薄膜太阳能电池还包括第一气体通道管，所述第一气体通道管分别与基板的左侧壁、透光层的左侧壁、第一EVA层的左侧壁、电池片的左侧壁和第二EVA层的左侧壁连接；所述第一气体通道管的出气口朝向透光层上表面，所述第一气体通道管的进气口用于与外部的气体分配器连接。
优选的，本薄膜太阳能电池还包括第二气体通道管，所述第二气体通道管分别与基板的右侧壁、透光层的右侧壁、第一EVA层的右侧壁、电池片的右侧壁和第二EVA层的右侧壁连接；所述第二气体通道管的出气口朝向透光层上表面，所述第二气体通道管的进气口与外部的气体分配器连接。
优选的，所述第一气体通道管为PVC材质。
优选的，所述第二气体通道管为PVC材质。
本发明通过改变电池片中的光电转换薄膜的组分，从而实现构造出新的光电转换薄膜，以提高整个薄膜太阳能电池的整体工作效率。本发明所述薄膜太阳能电池十分适合大量工业生产应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明新型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说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。
图1是薄膜太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
参考图1，图1是薄膜太阳能电池的结构示意图。本发明的薄膜太阳能电池的主要目标是提升光电转换效率，以提高薄膜太阳能电池的整体工作效率。
为了实现这个技术目标，本申请通过提供一种薄膜太阳能电池，包括：基板105、透光层101、第一EVA层102、电池片103和第二EVA层104；所述电池片103包括：正极、负极和光电转换薄膜，所述光电转换薄膜设置在正极和负极之间；所述第一EVA层102设置在电池片103的上方，所述第二EVA层104设置在电池片103的下方，所述基板105设置在第二EVA层104的下方，所述透光层101设置在第一EVA层102的上方；所述光电转换薄膜的制备原料包括：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇和乙二醇单乙醚。
在本申请中，基板105作为支撑部分，起到对透光层101、第一EVA层102、电池片103和第二EVA层104的支撑作用。由于电池片103较薄而且比较脆弱，为了避免电池片103直接与透光层101连接，故通过设置第一EVA层102来作为粘连作用。为了避免电池片103直接与基板105连接，故通过设置第二EVA层104来作为粘连作用。透光层101一般采用钢化玻璃材质，透光层101主要是对电池片103起到保护作用。为了提高薄膜太阳能电池的光电转换效率，本发明通过改变电池片103中的光电转换薄膜的组分，从而实现构造出新的光电转换薄膜，以提高整个薄膜太阳能电池的整体工作效率。
为了便于说明本光电转换薄膜的组分，现在以制备方式的角度来对本光电转换薄膜进行进一步说明。
实施例1
其中，光电转换薄膜由如下工艺进行制备得到：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯(ScN3@C80)、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚混合，硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚的摩尔比为1：0.2：0.2：0.1：2：10：4，得到混合物，然后将混合物按照30mg/cm2的量在基底(用乙醇对基底进行超声清洗30分钟)表面进行涂覆，然后第一次加热，第一次加热的温度为120℃，第一次加热的时间1小时，再通入氢气，氢气通入的流速为0.8L/分钟，进行第二次加热，第二次加热的温度为490℃，第二次加热的时间为1.5小时，制得光电转换薄膜。
实施例2
一种光电转换薄膜的制备方法为：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯(ScN3@C80)、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚混合，硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚的摩尔比为1：0.4：0.4：0.15：4：12：3，得到混合物，然后将混合物按照35mg/cm2的量在基底(用乙醇对基底进行超声清洗30分钟)表面进行涂覆，然后第一次加热，第一次加热的温度为110℃，第一次加热的时间为2小时再通入氢气，氢气通入的流速为1.5L/分钟，进行第二次加热，第二次加热的温度为500℃，第二次加热的时间为2小时，制得光电转换薄膜。
实施例3
一种光电转换薄膜的制备方法为：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯(Sc3C2@C80中的任一种)、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚混合，硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚的摩尔比为1：0.5：0.2：0.1：2：9：5，得到混合物，然后将混合物按照36mg/cm2的量在基底(用乙醇对基底进行超声清洗30分钟)表面进行涂覆，然后第一次加热，第一次加热的温度为120℃，第一次加热的时间为2小时再通入氢气，氢气通入的流速为1.8L/分钟，进行第二次加热，第二次加热的温度为480℃，第二次加热的时间为1.8小时，制得光电转换薄膜。
对比例1
与实施例1相比，对比例1的区别仅在于用等量的氧化石墨烯代替实施例1中的内嵌金属富勒烯，其余过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例2的区别仅在于用等量的硝酸铟代替实施例1中的内嵌金属富勒烯，其余过程与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，对比例3的区别仅在于用等量的硝酸铟代替实施例1中的氯化锑，其余过程与实施例1相同。
产品效果测试
取实施例1-3以及对比例1-3制备的光电转换薄膜，采用紫外-可见/近红外分光光度计对光电转换薄膜进行有效光谱区检测；参照《GBT34160-2017地面用光伏组件光电转换效率检测方法》进行光电转换效率的检测；结果如表1所示。
表1
| 有效光谱区(nm) | 光电转换效率(％) | |
| 实施例1 | 220-1710 | 33.8 |
| 实施例2 | 229-1705 | 32.9 |
| 实施例3 | 239-1618 | 31.5 |
| 对比例1 | 420-1317 | 23.2 |
| 对比例2 | 451-1235 | 20.1 |
| 对比例3 | 398-1420 | 25.8 |
从表1可以看出，本发明实施例制备的光电转换薄膜对应的有效光谱区和光电转化效率都明显超过对比例1-3。从实施例1和对比例1-3的结果可以看出，本发明使用的原料不宜直接用其他的半导体材料代替。原因可能在于，本发明采用的酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯原料制备的光电转换薄膜存在组分电子间的强烈相互作用，特别是内嵌金属富勒烯不仅具有良好的空间电子对称性以及得失电子特点，而且在太阳光的激发下，内嵌金属富勒烯与锌、镓、锑元素之间存在强烈的电子相互作用，从而使得光电转换薄膜具有很高的光电转化效率。
本发明所述薄膜太阳能电池中的光电转换薄膜制备工艺相对简单，且对应的光电转化效率高，可超过31.5％，甚至高达33.8％。
为了提高光电转换效率，除了对光电转换薄膜进行改进外，还需要提高电池片103的受光效率。但是，在实际的应用中，由于环境存在灰尘，这些灰尘落入到透光层101的上表面的时候，会对光进行阻挡，以影响到电池片103的光电转换效率。
为此，本薄膜太阳能电池还包括第一气体通道管201，所述第一气体通道管201分别与基板105的左侧壁、透光层101的左侧壁、第一EVA层102的左侧壁、电池片103的左侧壁和第二EVA层104的左侧壁连接；所述第一气体通道管201的出气口朝向透光层101上表面，所述第一气体通道管201的进气口用于与外部的气体分配器连接。其中，第一气体通道管201为PVC材质。
在实际工作中，第一气体通道管201的进气口与外部的气体分配器连接。气体分配器通过定期输出分配清洁气体的方式，使得清洁气体可以进入到第一气体通道管201。然后从第一气体通道管201的出气口朝向透光层101的上表面喷出，从而吹掉附着在透光层101的上表面的灰尘。实现对透光层101的上表面清洁的功能。
当然，为了提高对透光层101的上表面进行清洁的效率，故在一些进一步的具体实施例中，本薄膜太阳能电池还包括第二气体通道管202，所述第二气体通道管202分别与基板105的右侧壁、透光层101的右侧壁、第一EVA层102的右侧壁、电池片103的右侧壁和第二EVA层104的右侧壁连接；所述第二气体通道管202的出气口朝向透光层101上表面，所述第二气体通道管202的进气口与外部的气体分配器连接。其中，第二气体通道管202为PVC材质。
在实际工作中，第二气体通道管202的进气口与外部的气体分配器连接。气体分配器通过定期输出分配清洁气体的方式，使得清洁气体可以进入到第二气体通道管202。然后从第二气体通道管202的出气口朝向透光层101的上表面喷出，从而吹掉附着在透光层101的上表面的灰尘。实现对透光层101的上表面清洁的功能。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种薄膜太阳能电池，其特征在于，包括：基板、透光层、第一EVA层、电池片和第二EVA层；所述电池片包括：正极、负极和光电转换薄膜，所述光电转换薄膜设置在正极和负极之间；所述第一EVA层设置在电池片的上方，所述第二EVA层设置在电池片的下方，所述基板设置在第二EVA层的下方，所述透光层设置在第一EVA层的上方；所述光电转换薄膜的制备原料包括：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇和乙二醇单乙醚。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池，其特征在于，所述光电转换薄膜的制备方法为：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚混合，得到混合物，然后将所述混合物涂覆在基底表面，然后第一次加热，再通入氢气，进行第二次加热，制得所述光电转换薄膜。
3.根据权利要求2所述的一种薄膜太阳能电池，其特征在于，所述硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚的摩尔比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(0.05-0.3)：(1-5)：(5-15)：(3-5)。
4.根据权利要求2所述的一种薄膜太阳能电池，其特征在于，所述内嵌金属富勒烯选自ScN3@C80、Sc3C2@C80中的任一种。
5.根据权利要求2所述的一种薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一次加热的温度为100-150℃；和/或，所述第一次加热的时间为0.5-2小时；和/或，所述第二次加热的温度为450-500℃；和/或，所述第二次加热的时间为0.5-3小时。
6.根据权利要求2所述的一种薄膜太阳能电池，其特征在于，所述光电转换薄膜的制备方法为：将硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚混合，所述硝酸锌、硝酸镓、氯化锑、内嵌金属富勒烯、十二烷基磺酸钠、乙醇、乙二醇单乙醚的摩尔比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(0.05-0.3)：(1-5)：(5-15)：(3-5)，得到混合物，然后将所述混合物按照10-45mg/cm2的量在基底表面进行涂覆，然后第一次加热，第一次加热的温度为100-150℃，第一次加热的时间为0.5-2小时，再通入氢气，氢气通入的流速为0.5-8L/分钟，进行第二次加热，第二次加热的温度为450-500℃，第二次加热的时间为0.5-3小时，制得所述光电转换薄膜。
7.根据权利要求1所述的一种薄膜太阳能电池，其特征在于，还包括第一气体通道管，所述第一气体通道管分别与基板的左侧壁、透光层的左侧壁、第一EVA层的左侧壁、电池片的左侧壁和第二EVA层的左侧壁连接；所述第一气体通道管的出气口朝向透光层上表面，所述第一气体通道管的进气口用于与外部的气体分配器连接。
8.根据权利要求7所述的一种薄膜太阳能电池，其特征在于，还包括第二气体通道管，所述第二气体通道管分别与基板的右侧壁、透光层的右侧壁、第一EVA层的右侧壁、电池片的右侧壁和第二EVA层的右侧壁连接；所述第二气体通道管的出气口朝向透光层上表面，所述第二气体通道管的进气口与外部的气体分配器连接。
9.根据权利要求7所述的一种薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一气体通道管为PVC材质。
10.根据权利要求8所述的一种薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第二气体通道管为PVC材质。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006265089A (ja) * | 2005-02-22 | 2006-10-05 | Tama Tlo Kk | 複合フラーレン粒子の製造方法、その製造装置及び複合フラーレン粒子 |
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2023
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