CN202025803U - 一种太阳能电池 - Google Patents

Abstract

一种太阳能电池，涉及一种电池。由上至下设有9层，依次为保护层、上封装层、透明电极层、缓冲层、有机电子给体层、有机电子受体层、金属背电极层、下封装层和电池衬底层。是一种有机可溶性小分子太阳能电池，其受光界面的厚度仅有100～200nm，为传统的硅太阳能电池的千分之一，而且较无机半导体材料廉价得多，大大降低太阳能电池成本。制备过程中无需依赖高温、真空、渣洗、酸洗等高耗能、高排放的工序，不仅完全清洁环保，而且工序环节十分简单，提高生产效率。透明电极可采用柔性制材，将产品制成轻便的柔性薄膜形态；可制备出不同色彩的太阳能电池产品，是继硅电池、薄膜电池后的第三代太阳能电池技术。

Description

一种太阳能电池

技术领域

本实用新型涉及一种电池，尤其是涉及一种太阳能电池。

背景技术

太阳能光伏(发电)作为一个朝阳产业，是全球各国均所大力推动的。但众所周知的是，过高的成本极大地阻碍了太阳能电池的发展，传统的硅电池与薄膜电池(前两代技术，包括所衍生的HIT、聚光太阳能电池等)，由于原材料提纯不易、生产设备昂贵等原因，成本居高不下，导致太阳能产业并未实现大规模发展。有机太阳能电池作为新一代太阳能技术，他最大的优势就在于成本的低廉，仅为传统太阳能电池的1/4左右，量产后，更完全可具备与火力发电竞争的实力；而且生产过程中完全环保，无污染、无排放；产品可制成柔性薄膜形态，应用更加广阔。因此，有机太阳能电池的出现是太阳能产业革命性的跨越。

传统太阳能电池的核心部分都是无机半导体材料。例如第一代的晶体硅太阳能电池，第二代的铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)太阳能电池，它们的核心部分都是无机半导体PN结。有机太阳能电池之所谓称为“有机”，则是因为其核心部分是有机半导体材料，由于有机半导体中的物理过程远比无机半导体复杂，因此其科学理论的发展也不如无机半导体充分，它在有机太阳能电池中起到吸光、分离电荷、传输电荷的作用。

有机半导体材料主要分为高分子型和小分子型两种。其中，高分子材料通常称作“导电高分子”，而小分子材料则称为“共轭小分子”。这些材料的共通之处是，它们的分子中都有一个比较大的共轭结构，这是它们吸收光子、传输电子或者空穴的关键。通常高分子半导体材料更易溶于普通溶剂，而小分子通常无法溶解，这就导致在小分子型半导体材料的制备中，必须使用高耗低效的真空蒸镀工艺；而小分子的提纯则大大易于高分子，这意味着小分子型半导体材料无需依赖较厚的薄膜，也提高了它的稳定性，也就提高了光电转化效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能电池。

本实用新型由上至下设有9层，依次为保护层、上封装层、透明电极层、缓冲层、有机电子给体层、有机电子受体层、金属背电极层、下封装层和电池衬底层。

所述保护层可采用氟塑料层等，所述氟塑料层可采用乙烯-四氟乙烯共聚物层等，所述保护层的厚度可为0.02～0.5mm。

所述上封装层可采用树脂材料层等，所述树脂材料层可采用乙烯-醋酸乙烯共聚物层等，所述上封装层的厚度可为0.1～1mm。

所述透明电极层可采用导电薄膜层或玻璃层等，所述玻璃层可采用ITO玻璃层等，所述透明电极层的厚度可为0.5～2mm。

所述缓冲层可采用有机小分子材料层等，所述有机小分子材料层可采用聚苯胺层等，所述缓冲层的厚度可为10～100nm。

所述有机电子给体层可采用有机小分子材料层等，所述有机小分子材料层可采用花菁层等，所述有机电子给体层的厚度可为10～100nm。

有机电子受体层可采用有机小分子材料层等，所述有机小分子材料层可采用富勒烯层等，所述有机电子受体层的厚度可为10～100nm。

所述金属背电极层采用导电银浆层或导电铝浆层等，所述金属背电极层的厚度可为0.1～2mm。

所述下封装层可采用树脂材料层等，所述树脂材料层可采用乙烯-醋酸乙烯共聚物层等，所述下封装层的厚度可为0.1～1mm。

所述电池衬底层可采用氟塑料层等，所述氟塑料层可采用泰德拉层等，所述电池衬底层的厚度可为0.1～2mm。

本实用新型所制备的有机可溶性小分子太阳能电池，其受光界面(有机半导体薄膜)的厚度仅有100～200nm，为传统的硅太阳能电池的千分之一，而且有机半导体材料较无机半导体材料廉价得多，因此大大降低了太阳能电池的成本。

另外，在制备有机太阳能电池的过程中，无需依赖高温、真空、渣洗、酸洗等高耗能、高排放的工序，不仅完全清洁环保，而且工序环节十分简单，提高生产效率。

同时，透明电极可采用柔性制材(如导电PET)，将产品制成轻便的柔性薄膜形态；通过调节不同有机分子的吸光间隙，可以制备出不同色彩的太阳能电池产品，是继硅电池、薄膜电池后的第三代太阳能电池技术，适用于便携式电子消费类产品与建筑一体化领域，与原有负载进行集成设计，提高产品的观赏性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。

图2为本实用新型实施例的光电转化过程示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型实施例由上至下设有9层，依次为保护层1、上封装层2、透明电极层3、缓冲层4、有机电子给体层5、有机电子受体层6、金属背电极层7、下封装层8和电池衬底层9。

所述保护层1采用乙烯-四氟乙烯共聚物层等，所述保护层1的厚度为0.02～0.5mm。

所述上封装层2采用乙烯-醋酸乙烯共聚物层等，所述上封装层2的厚度为0.1～1mm。

所述透明电极层3可采用导电薄膜层或ITO玻璃层等，所述透明电极层3的厚度为0.5～2mm。

所述缓冲层4采用聚苯胺层等，所述缓冲层4的厚度为10～100nm。

所述有机电子给体层5采用花菁层等，所述有机电子给体层5的厚度为10～100nm。

有机电子受体层6采用富勒烯层等，所述有机电子受体层6的厚度为10～100nm。

所述金属背电极层7采用导电银浆层或导电铝浆层等，所述金属背电极层7的厚度为0.1～2mm。

所述下封装层8采用乙烯-醋酸乙烯共聚物层等，所述下封装层8的厚度为0.1～1mm。

所述电池衬底层9采用泰德拉层等，所述电池衬底层9的厚度为0.1～2mm。

在图1中，标记A表示入射光方向。

本实用新型是一种有机太阳能电池，属于可溶性小分子型，它既集成了高分子的可溶解性，又具有小分子的高稳定性，无需采用易解体的混合异质结结构，取代的是双层膜结构。本实用新型可利用蒸镀、旋涂、印刷等工艺将多层有机半导体材料制备在透明的导电基材上，如TCO等，再进行隔氧隔水封装，制成太阳能电池产品。其工作原理是电子给体吸收太阳光中的光子，形成激子；激子扩散到电子给体与受体的连接界面上；在界面上激子分离为带负电荷的自由电子，并留下一个带正电荷的空穴，在内建电场的作用下，分别移动到上下两个电极(透明电极和背电极)上，产生了电势能，如果此时将两个电极导通，便会有电流通过。光电转化过程示意图请参见图2。在图2中，各标记与图1相同。

以下给出本实用新型的制备工艺：首先合成具有光电响应效能的有机半导体材料，同时制备透明电极；再将有机半导体材料根据层结构次序依次采用旋涂、蒸镀或印刷的工艺附着在透明电极之上，形成太阳能电池器件；最后将太阳能电池器件与保护膜进行封装，得到本实用新型所述的太阳能电池。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于由上至下设有9层，依次为保护层、上封装层、透明电极层、缓冲层、有机电子给体层、有机电子受体层、金属背电极层、下封装层和电池衬底层。

2.如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于所述保护层的厚度为0.02～0.5mm。

3.如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于所述上封装层的厚度为0.1～1mm。

4.如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于所述透明电极层的厚度为0.5～2mm。

5.如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于所述缓冲层的厚度为10～100nm。

6.如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于所述有机电子给体层的厚度为10～100nm。

7.如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于所述有机电子受体层的厚度为10～100nm。

8.如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于所述金属背电极层的厚度为0.1～2mm。

9.如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于所述下封装层的厚度为0.1～1mm。

10.如权利要求1所述的一种太阳能电池，其特征在于所述电池衬底层的厚度为0.1～2mm。

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