CN208368524U - 光伏电池结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭露一种光伏电池结构，为一种配置有绝缘层结构的光伏电池；本实用新型包括有一基板、一缓冲层、一下导电层、一绝缘层、一光伏层，以及一上导电层；藉此，本实用新型的光伏电池结构藉由在下导电层的蚀刻区域中设置绝缘层并邻接光伏层的硬体设计，于上导电层与下导电层对应夹和的光伏层的电子电洞传递以达到光电转换的效用下，有效藉由绝缘层阻绝上导电层与光伏层的侧边，以及光伏层与下导电层之间的短路现象，确实达到提升光电转换效率与电子传递效果等主要优势。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种光伏电池结构，特别是有关于一种配置有绝缘层结构的光伏电池。
背景技术
按，太阳能电池的研究已是再生能源发展中最受众人期待的一个部分，虽然现行已商业化的产品中多数以硅为主要材料，然而，使用高分子材料所开发的有机太阳能电池因制程简单、造价便宜、材质轻盈，以及可挠曲等特性而受到业界与学术界的瞩目。目前制备有机太阳能电池的方法中，多是透过涂布(coating)等方式制备太阳能电池薄膜，其优点在于能够使得薄膜具有较佳的平整性与均匀性，是一种具有潜力以制备大面积有机太阳能电池的技术，并可在较低成本下生产具有可塑性、重量轻，以及耐冲击等优点的太阳能电池。
太阳能电池的光电转换装置有许多种态样，其中之一就是光伏电池的光电转换装置，例如有机光伏电池或钙钛矿太阳能电池等，如图1所示，为传统光伏电池结构的结构组成侧视图，其中传统光伏电池结构主要是利用电子传递层、主动层、电洞传递层，以及电极导线等的结合以达成光电转换与电子传递的效果，其中主动层为OPV中的吸光层，称为BHJlayer (bulk-heterojunction layer)，而在Perovskite solar cell中就称为Perovskitelayer；传统光伏电池结构为提升光电转换效率与发光效率，在相邻每个发电单元间会藉一堆叠于电洞传递层上的导电层与相邻发电单元的电子传递层下端部的导电层电性连接串联，以提升电压的效果；然而，在传统光伏电池结构上，虽然光伏层的各层侧边可以小于1微米(um)，不过对于该区域的主动层与电子传递层侧边与上导电层有邻接短路的风险；此外，下导电层在蚀刻后往往在周边会有突起的现象，而使得在结构上容易穿透极薄的光伏层而与上导电层产生漏电、短路的现象；因此，如何有效藉由创新的硬体设计，有效达到提升光电转换效率与电子传递效果，仍是光伏电池结构的制作与贩卖等相关产业的开发业者与相关研究人员需持续努力克服与解决的课题。
实用新型内容
有鉴于此，并藉由其丰富的专业知识及多年的实务经验所辅佐，而加以改良一种光伏电池结构，本实用新型所解决的技术问题即在于提供一种配置有绝缘层结构的光伏电池，主要藉由在下导电层的蚀刻区域中设置绝缘层并邻接光伏层的硬体设计，于上导电层与下导电层对应夹和的光伏层的电子电洞传递以达到光电转换的效用下，有效藉由绝缘层阻绝上导电层与光伏层的侧边，以及光伏层与下导电层之间的短路现象，确实达到提升光电转换效率与电子传递效果等主要优势。
本实用新型所采用的技术手段如下所述。
提出一种光伏电池结构，至少包括有一基板、一缓冲层、一下导电层、一绝缘层、一光伏层，以及一上导电层；缓冲层形成于基板的一侧部；下导电层相对于基板而形成于缓冲层的另一侧部；绝缘层相对于缓冲层而形成于下导电层的另一侧部；光伏层相对于缓冲层而形成于下导电层的另一侧部，且光伏层与绝缘层接触，光伏层系包括有一电子传递层、一电洞传递层，以及一由电子传递层与电洞传递层对应夹合之主动层；上导电层相对于下导电层而形成于光伏层的另一端部，其中上导电层与缓冲层接触并包覆绝缘层。
在本实用新型的一个实施例中，基板的厚度介于10微米~2000微米之间。
在本实用新型的一个实施例中，基板由透光塑料或透光玻璃等其中的一种材质所制备而成。
在本实用新型的一个实施例中，透光塑料为PET、PE、PN、PI、PA、PU或压克力塑料等其中的一种材质。
在本实用新型的一个实施例中，缓冲层由二氧化硅所制备而成。
在本实用新型的一个实施例中，下导电层为金属或金属氧化物等其中的一种材质或两者的组合。
在本实用新型的一个实施例中，下导电层以溅镀、蒸镀等其中的一种方式所形成后经干式或湿式蚀刻而成。
在本实用新型的一个实施例中，两两下导电层之间可进一步形成有一第一蚀刻槽。
在本实用新型的一个实施例中，第一蚀刻槽由复数个第一纵向蚀刻槽与复数个第一横向蚀刻槽交错组合而成。
在本实用新型的一个实施例中，下导电层的宽度介于10微米~100微米之间。
在本实用新型的一个实施例中，下导电层的透光率介于70%~95%之间。
在本实用新型的一个实施例中，下导电层的厚度介于100奈米~10微米之间。
在本实用新型的一个实施例中，下导电层藉由一引线电性连接一外部电源。
在本实用新型的一个实施例中，引线由一印刷方式所制备而成。
在本实用新型的一个实施例中，绝缘层由印刷或涂覆等其中的一种方式所制备而成。
在本实用新型的一个实施例中，绝缘层可进一步形成于第一纵向蚀刻槽的一侧部。
在本实用新型的一个实施例中，绝缘层由UV胶、环氧树脂或蓝胶等其中的一种材质涂覆于第一纵向蚀刻槽的一侧部。
在本实用新型的一个实施例中，光伏层由涂布、喷涂、印刷、溅镀或蒸镀等其中的一种方式所制备而成。
在本实用新型的一个实施例中，两两光伏层之间可进一步形成有一第二蚀刻槽。
在本实用新型的一个实施例中，第二蚀刻槽由复数个第二纵向蚀刻槽与复数个第二横向蚀刻槽交错组合而成。
在本实用新型的一个实施例中，上导电层藉由引线电性连接外部电源。
在本实用新型的一个实施例中，光伏电池结构分别于上、下端部贴附一封装材料，以构成一光伏电池元件。
在本实用新型的一个实施例中，封装材料由透明塑料或透明基板等其中的一种材质所制备而成。
在本实用新型的一个实施例中，封装材料的厚度介于50微米~2000微米之间。
藉此，本实用新型所产生的技术效果：光伏电池结构主要藉由在下导电层的蚀刻区域中设置绝缘层并邻接光伏层的硬体设计，于上导电层与下导电层对应夹和的光伏层的电子电洞传递以达到光电转换的效用下，有效藉由绝缘层阻绝上导电层与光伏层的侧边，以及光伏层与下导电层之间的短路现象，确实达到提升光电转换效率与电子传递效果等主要优势。
附图说明
图1：本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的结构组成剖视图。
图2：本实用新型光伏电池结构其二较佳实施例的结构组成剖视图。
图3：本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的下导电层形成示意图。
图4：本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的绝缘层形成示意图。
图5：本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的光伏层堆叠示意图。
图6：本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的光伏层形成示意图。
图7：本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的上导电层形成示意图。
图号说明：
1 光伏电池结构 11 基板
12 缓冲层 13 下导电层
131 第一蚀刻槽 1311 第一纵向蚀刻槽
1312 第一横向蚀刻槽 132 突起
14 绝缘层 15 光伏层
151 第二蚀刻槽 1511 第二纵向蚀刻槽
1512 第二横向蚀刻槽 16 上导电层。
具体实施方式
首先，请参阅图1与图2所示，为本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的结构组成剖视图，以及其二较佳实施例的结构组成剖视图，本实用新型的光伏电池结构1至少包括有：一基板11、一缓冲层12、至少一下导电层13、至少一绝缘层14、至少一光伏层15及至少一上导电层16。
该基板11的厚度介于10微米~2000微米之间，该基板(11)由透光塑料或透光玻璃等其中的一种材质所制备而成。其中，该透光塑料为PET、PE、PN、PI、PA、PU或压克力塑料等其中的一种材质。在本实用新型其一较佳实施例中，该基板11由压克力塑料态样呈现的透光塑料所制备而成，且厚度介于10微米~2000微米之间。
该缓冲层12形成于该基板11的一侧部，该缓冲层(12)由二氧化硅所制备而成。在本实用新型其一较佳实施例中，以二氧化硅态样呈现的该缓冲层12形成于该基板11的上端部。
该下导电层13相对于该基板11而形成于该缓冲层12的另一侧部，该下导电层13为金属或金属氧化物等其中的一种材质或两者的组合，该下导电层13以溅镀或蒸镀等其中的一种方式所形成。于具有复数个该下导电层(13)的实施态样中，相邻的二个该下导电层13彼此相间隔而不接触，相邻的二个该下导电层13之间可进一步以干式或湿式进行蚀刻构成线路，形成有一第一蚀刻槽131，请一并参阅图3。其中，该第一蚀刻槽131由复数个第一纵向蚀刻槽1311与复数个第一横向蚀刻槽1312交错组合而成。该下导电层13的宽度介于10微米~100微米之间，该下导电层13的透光率介于70%~95%之间，该下导电层13的厚度介于100奈米~10微米之间。该下导电层13藉由一引线(图式未标示)电性连接一外部电源(图式未标示)，其中该引线由一印刷方式所制备而成。请一并参阅图3所示，为本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的下导电层形成示意图，首先，由金属材质所制备而成的该下导电层13对应该基板11而形成于该缓冲层12的上端部；接着，以不破坏该基板11的雷射蚀刻方式于该金属材质上形成由复数条该第一纵向蚀刻槽1311与复数条该第一横向蚀刻槽1312交错组成的该第一蚀刻槽131，并形成复数个下导电层13，其中该下导电层13的宽度介于10微米~100微米之间，且透光率介于70%~95%之间，而厚度介于100奈米~10微米之间。此外，该下导电层13藉由该引线电性连接该外部电源，以由该外部电源经由该下导电层13提供该光伏电池结构1所需的电力，其中该引线由印刷方式所制备而成。
该绝缘层14，相对于该缓冲层12而形成于该下导电层13的另一侧部，该绝缘层14由印刷或涂覆等其中的一种方式所制备而成。该绝缘层14可进一步形成于该等第一纵向蚀刻槽1311的一侧部，该绝缘层14由照射光线可硬化的UV(紫外线)胶、环氧树脂或蓝胶等其中的一种材质涂覆于该第一纵向蚀刻槽1311的一侧部。请一并参阅图4所示，为本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的绝缘层形成示意图，其中以UV胶态样呈现的该绝缘层14相对于该缓冲层12而形成于该下导电层13的另一侧部，且该绝缘层14以涂覆方式形成于该第一纵向蚀刻槽1311的一侧部；请再参阅图2所示，当该下导电层13的侧边在制备时存在有一突起132而导致漏电、短路等效率降低时，该绝缘层14可进而包覆该光伏层15的侧边而防止短路现象以提升光伏电池结构1的效率。
该光伏层15相对于该缓冲层12而形成于该下导电层13的另一侧部，且该光伏层15与该绝缘层14接触；该光伏层15包括有一电子传递层(图式未标示)、一电洞传递层(图式未标示)，以及一由该电子传递层与该电洞传递层对应夹合的主动层(图式未标示)。此外，该光伏层15由涂布、喷涂、印刷、溅镀或蒸镀等其中的一种方式所制备而成。于具有复数个该光伏层15的实施态样中，相邻的二个该光伏层15彼此相间隔而不接触，相邻的二个该光伏层15之间可进一步形成有一第二蚀刻槽151，请一并参阅图6。其中该第二蚀刻槽151由复数个第二纵向蚀刻槽1511与复数个第二横向蚀刻槽1512交错组合而成。请一并参阅图5与图6所示，为本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的光伏层堆叠示意图，以及光伏层形成示意图，首先，该光伏层15以涂布方式于该下导电层13的上端部依序形成该电子传递层、该主动层与该电洞传递层(如图5所示)；接着，以蚀刻方式于两两该光伏层15之间形成有该第二蚀刻槽151，其中该第二蚀刻槽151由复数个第二纵向蚀刻槽1511与复数个第二横向蚀刻槽1512交错组合而成，并形成复数个光伏层15。
该上导电层16相对于该下导电层13而形成于该光伏层15的另一端部，其中该上导电层16与该缓冲层12接触并包覆该绝缘层14。此外，该上导电层16藉由该引线电性连接该外部电源。请一并参阅图7所示，为本实用新型光伏电池结构其一较佳实施例的上导电层形成示意图，其中该上导电层16形成于该光伏层15的上端部，且以该缓冲层12接触并包覆该绝缘层14，而与该下导电层13相同，该上导电层16藉由该引线电性连接该外部电源，以提供该光伏电池结构1所需的电力，其中该引线由印刷方式所制备而成。
此外，该光伏电池结构1分别于上、下端部贴附一封装材料(图式未标示)，以构成一光伏电池元件(图式未标示)，其中该封装材料由透明塑料或透明基板等其中的一种材质所制备而成，而该封装材料的厚度介于50微米~500微米之间；在本实用新型另一较佳实施例中，该光伏电池结构1的上、下端部分别贴附该封装材料，其中该封装材料由透明塑料所构成，且厚度介于50微米~2000微米之间，该封装材料于该光伏电池结构1构成该光伏电池元件时，用以保护该光伏电池结构1而不至于受到损害。
由上述的实施说明可知，本实用新型与现有技术与产品相较之下，本实用新型具有以下优点：本实用新型的光伏电池结构主要藉由在下导电层的蚀刻区域中设置绝缘层并邻接光伏层的硬体设计，于上导电层与下导电层对应夹和的光伏层的电子电洞传递以达到光电转换的效用下，有效藉由绝缘层阻绝上导电层与光伏层的侧边，以及光伏层与下导电层之间的短路现象，确实达到提升光电转换效率与电子传递效果等主要优势。
Claims (10)
1.一种光伏电池结构，其特征在于，至少包括有：
一基板(11)；
一缓冲层(12)，形成于该基板(11)的一侧部；
至少一下导电层(13)，相对于该基板(11)而形成于该缓冲层(12)的另一侧部；
至少一绝缘层(14)，相对于该缓冲层(12)而形成于该下导电层(13)的另一侧部；
至少一光伏层(15)，相对于该缓冲层(12)而形成于该下导电层(13)的另一侧部，且该光伏层(15)与该绝缘层(14)接触；以及
至少一上导电层(16)，相对于该下导电层(13)而形成于该光伏层(15)的另一端部，其中该上导电层(16)与该缓冲层(12)接触并包覆该绝缘层(14)。
2.如权利要求1所述的光伏电池结构，其特征在于，该光伏电池结构(1)具有复数个该下导电层(13)，相邻的二个该下导电层(13)彼此相间隔而不接触，相邻的二个该下导电层(13)之间形成有一第一蚀刻槽(131)。
3.如权利要求2所述的光伏电池结构，其特征在于，该第一蚀刻槽(131)由复数个第一纵向蚀刻槽(1311)与复数个第一横向蚀刻槽(1312)交错组合而成。
4.如权利要求3所述的光伏电池结构，其特征在于，该绝缘层(14)形成于复数该第一纵向蚀刻槽(1311)的一侧部。
5.如权利要求1所述的光伏电池结构，其特征在于，该下导电层(13)藉由一引线电性连接一外部电源。
6.如权利要求1所述的光伏电池结构，其特征在于，该光伏电池结构(1)具有复数个该光伏层(15)，相邻的二个该光伏层(15)彼此相间隔而不接触，相邻的二个该光伏层(15)之间形成有一第二蚀刻槽(151)。
7.如权利要求6所述的光伏电池结构，其特征在于，该第二蚀刻槽(151)由复数个第二纵向蚀刻槽(1511)与复数个第二横向蚀刻槽(1512)交错组合而成。
8.如权利要求1所述的光伏电池结构，其特征在于，该上导电层(16)藉由一引线电性连接一外部电源。
9.如权利要求1所述的光伏电池结构，其特征在于，该光伏电池结构(1)分别于上、下端部贴附一封装材料。
10.如权利要求1所述的光伏电池结构，其特征在于，该光伏层(15)包括有一电子传递层、一电洞传递层，以及一由该电子传递层与该电洞传递层对应夹合的主动层。
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