CN220368983U - 结构改良的光伏电池 - Google Patents
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Abstract
一种结构改良的光伏电池，包含：一透明导电基材、复数条的第一蚀刻槽、复数条的第一绝缘层、复数条的第二绝缘层、一光伏层、一上导电层、复数条的第二蚀刻槽、复数条的第三蚀刻槽及复数条的第四蚀刻槽。以该些第一、第二、第三及第四蚀刻槽及该些第一、第二绝缘层，使该光伏层区隔为复数个光伏单元。其中，以第一个的光伏单元的上导电层通过以该些第三蚀刻槽及该些第四蚀刻槽之间构成光伏单元的电性连通通道，连接第二个的光伏单元的该下导电层，构成横向的该些光伏单元的电性串联关系，纵向的该些光伏单元以并联型态电性连接。
Description
技术领域
本实用新型有关一种光伏电池结构，尤指一种关于电极结构改良的光伏电池结构。
背景技术
太阳能电池的研究是再生能源中受众人期待的一个方向。虽然现今已商业化的多数产品是以硅为其主要材料，不过使用高分子材料所开发的有机太阳能电池因其制程简单、造价便宜、材质轻盈、可挠曲等特性而受到业界与学术界的瞩目。
目前在制备有机太阳能电池时，其都是透过涂布(Coating)为制备太阳能电池薄膜的技术手段，其优点在于能够使得该薄膜具有较佳的平整性与均匀性。而进一步可以R2R制程即是一种具有潜力用以大面积制备有机太阳能电池的技术，得以在较低成本之下生产这些具有可塑性、重量轻、耐冲击等优点的太阳能电池。
太阳能电池的光电转换装置在结构上有很多种，其中一种称为光伏电池的光电转换装置，如有机光伏电池(Organic PhotoVoltaics，OPV)或者是钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cell)，主要可以利用电子传递层ETL、主动层(在有机光伏电池(Organic PhotoVoltaics，OPV)中吸光层称为BHJ layer(bulk-heterojunction layer)，在钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cell中就称为Perovskite layer)、电洞传递层HTL及电极导线ITO的结合达成光电转换及电子传递的效果，其结构如图1、2所示的有机光伏电池，该光伏电池100a(如图1)包含有一基材101a，该基材101a上具有一下导电层102a，该下导电层102a上具有一光伏层103a提供光电转换机制，经由上导电层104a、下导电层102a构成电性回路，其中所谓的光伏层103a由电子传递层1031a、主动层1032a、电洞传递层1033a所构成，或者如图2的电洞传递层1033a、主动层1032a、电子传递层1031a所构成。
如何提升R2R光伏电池的加工便利性，提升光伏电池结构制作加工的利用，乃是本实用新型所要解决的课题。
实用新型内容
因此，本实用新型主要目的，在于以光伏层的结构结合蚀刻槽与绝缘层技术的加工设计，可以简化光伏电池结构制程，使光伏电池结构制作的量产性提升。
为了达到上述目的，本实用新型提供一种结构改良的光伏电池，包含：一透明导电基材、复数条的第一蚀刻槽、复数条的第一绝缘层、复数条的第二绝缘层、一光伏层、一上导电层、复数条的第二蚀刻槽、复数条的第三蚀刻槽及复数条的第四蚀刻槽。该透明导电基材包含有一透明基材及一下导电层，该下导电层设于该透明基材一侧面上。该些第一蚀刻槽贯穿该下导电层。该些第一绝缘层设于该些第一蚀刻槽的槽口上。该些第二绝缘层设于该下导电层上，且位于该些第一绝缘层一侧。该光伏层设于该下导电层、该些第一绝缘层及该些第二绝缘层的一侧面上。该上导电层设于该光伏层的一侧面上。该些第二蚀刻槽贯穿部份的该光伏层至该些第一绝缘层的一侧面上。该些第三蚀刻槽，贯穿部份的该光伏层，且位于该些第一绝缘层及该些第二绝缘层之间。该些第四蚀刻槽贯穿该上导电层及该光伏层至该些第二绝缘层的一侧面上，以形成复数个光伏单元。其中，以第一个的光伏单元的上导电层通过以该些第三蚀刻槽及该些第四蚀刻槽之间构成光伏单元的电性连通通道，连接第二个的光伏单元的该下导电层，构成横向的该些光伏单元的电性串联关系，纵向的该些光伏单元以并联型态电性连接。
优先地，该光伏层依序包含有一电子传递层、一主动层及一电洞传递层或该光伏层依序包含有一电洞传递层、一主动层及一电子传递层。
优先地，该透明基材任一侧或两侧更可设置一缓冲层。
优先地，该透明基材的厚度为10um～500um。
优先地，该下导电层透光率为70％～95％。
优先地，该下导电层的厚度为100nm～10um。
优先地，该上导电层及该下导电层设有一引线与外部电性连接，该引线为排线接线区。
优先地，该些第一蚀刻槽以纵向及横向贯穿该下导电层。
优先地，该些第二蚀刻槽以纵向及横向的贯穿该光伏层的电子传递层及该主动层，或该些第二蚀刻槽以纵向及横向的贯穿该光伏层的电洞传递层及该主动层。
优先地，该些第三蚀刻槽以纵向及横向的贯穿该电子传递层及该主动层，且该些第三蚀刻槽位于该些第一绝缘层及该些第二绝缘层之间，或该些第三蚀刻槽以纵向及横向的贯穿该电洞传递层及该主动层，且该些第三蚀刻槽位于该些第一绝缘层及该些第二绝缘层之间。
优先地，该些第四蚀刻槽以纵向及横向贯穿该上导电层及该光伏层，且至该些第二绝缘层的一侧面上。
优先地，该些第一绝缘层以纵向及横向设于该些第一蚀刻槽上。
优先地，该些第二绝缘层以纵向及横向设于该下导电层上。
优先地，该些第一绝缘层及该些第二绝缘层的厚度为0.5um～25um。
优先地，对应该些第二绝缘层位置的该下导电层表面上设有一辅助电极层。
优先地，该辅助电极层表面电阻阻抗低于1Ω/□。
优先地，该辅助电极层厚度为1～5um。
优先地，该些第一蚀刻槽、该些第二蚀刻槽、该些第三蚀刻槽及该些第四蚀刻槽的宽距为5um～500um。
优先地，该光伏电池结构的上下设有一阻水阻气材料层，该阻水阻气材料层包含有一透明阻水阻气层与一阻水阻气胶。
优先地，该透明阻水阻气层厚度为10um-800um。
本实用新型提供的结构改良的光伏电池，以光伏层的结构结合蚀刻槽与绝缘层技术的加工设计，可以简化光伏电池结构制程，使光伏电池结构制作的量产性提升。
附图说明
通过附图中所示的本实用新型优选实施例的具体说明，本实用新型上述及其它目的特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
图1，为传统的光伏电池结构示意图；
图2，为传统的另一光伏电池结构示意图﹔
图3a，本实用新型光伏电池结构的透明导电基材示意图；
图3b，为图3a俯视示意图﹔
图4a，为图3a的下导电层进行第一蚀刻槽切割侧视示意图﹔
图4b，为图4a的俯视示意图﹔
图5a，为图4a的第一蚀刻槽的槽口上制作第一绝缘层及在第一蚀刻槽的一侧(右边)位置上制作第二绝缘层的侧视示意图﹔
图5b，为图5a的俯视示意图﹔
图6a，为图5a的第一绝缘层、第二绝缘层及下导电层表面上制作电子传递层及主动层示意图﹔
图6b，为图6a的俯视示意图﹔
图7a，为图6a的光伏层的电子传递层及主动层上进行第二蚀刻槽切割侧视示意图﹔
图7b，为图7a的俯视示意图﹔
图8a，为图7a的光伏层的电子传递层及主动层上进行第三蚀刻槽切割侧视示意图﹔
图8b，为图8a的俯视示意图﹔
图9a，为图8a的光伏层上制作电洞传递层及上导电层的侧视示意图﹔
图9b，为图9a的俯视示意图﹔
图10a，为图9a的光伏层及上导电层进行第四蚀刻槽切割侧视示意图﹔
图10b，为图10a的俯视示意图﹔
图10c，为图10a的局部放大示意图；
图11，本实用新型另一光伏电池结构的实施例示意图。
附图标记：
传统的光伏电池结构：
光伏电池改良结构100a
基材101a
下导电层102a
光伏层103a
电子传递层1031a
主动层1032a
电洞传递1033a
上导电层104a本实用新型：
光伏层10透明导电基材1透明基材11下导电层12电子传递层2主动层3电洞传递层4上导电层5
第一绝缘层6
第二绝缘层61阻水阻气材料层7透明阻水阻气层71阻水阻气胶72第一蚀刻槽20第二蚀刻槽30第三蚀刻槽40第四蚀刻槽50光伏单元101、102
具体实施方式
在本说明书当中，提供了许多特定的细节，以提供对本实用新型具体实施例的彻底了解；然而，本领域技术人员应当知晓，在没有一个或更多个该些特定的细节的情况下，依然能实现本实用新型的目的；在其他情况下，则未显示或描述众所周知的细节以避免模糊了本实用新型的主要技术特征。
有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
请参阅图3a、3b，本实用新型光伏电池结构的下导电层及图3a的俯视示意图。如图所示：本实用新型结构改良的光伏电池，在制作光伏电池结构时，首先制作透明导电基材1，该透明导电基材1包含有一透明基材11及一设于该透明基材11一侧面的下导电层12。其中该透明基材11任一侧或两侧更可设置一缓冲层(图中未示)以增加该透明基材11的强度或与该下导电层12的附着力﹔该缓冲层为压克力、环氧树脂、二氧化硅或以上两种材料的组合。在本图式中，该透明导电基材1为透明导电基板或透明导电卷材；该透明基材11为透明卷材。
此外，该透明基材11为透光塑料或透光玻璃基材，其中该透光塑料为酚醛树脂(phenol novolac，PN)、聚酰胺(Polyamide，PA)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚氨酯(Polyurethanes，PU)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)、压克力塑料等。在本图式中，该透明基材11的厚度为10um～500um。
另外，该下导电层12可经涂布、溅镀或蒸镀制成，该下导电层12为金属或金属氧化物，或是导电高分子、金属氧化物、金属和金属氧化物的多层组合，且该下导电层12透光率可以是70％-95％，该下导电层12的厚度为100nm～10um。
请参阅图4a、4b，在图3a的下导电层进行第一蚀刻槽的切割侧视及图4a的俯视示意图。如图所示﹕本实用新型以一特定雷射能量不破坏透明基材(透明卷材)11方式，进行复数条的第一蚀刻槽(线)20的雷射蚀刻，以纵向及横向蚀刻该下导电层12，该些第一蚀刻槽20宽距为5um～500um。在本图式中，该下导电层12以利用一引线与外部电性连接，该引线可经印刷制作为一排线接线区(图中未示)而成。
请参阅图5a、5b，在图4a的第一蚀刻槽的槽口上制作第一绝缘层及在第一蚀刻槽的一侧(右边)位置上制作第二绝缘层的侧视及图5a的俯视示意图。如图所示﹕本实用新型于该些第一蚀刻槽20的槽口上各铺设有复数条第一绝缘层6及在第一蚀刻槽20的一侧(右边)位置上的该下导电层12铺设复数条第二绝缘层61。
此外，该些第一绝缘层6、第二绝缘层61为UV胶、环氧树脂或蓝胶经涂布后覆盖纵向及横向于该些第一蚀刻槽20及该第一蚀刻槽20一侧(右边)的下导电层12位置上。在本图式中，该些第一绝缘层6及该些第二绝缘层61的厚度为0.5um～25um。
另外，进一步地可以是需要的再将对应第二绝缘层61位置的该下导电层12表面上以溅镀、蒸镀、喷墨或印刷等方式涂覆制作一辅助电极层(图中未示)。该辅助电极层表面电阻阻抗低于1Ω/□，该辅助电极层厚度为1～5um。
请参阅图6a、6b，在图5a的第一绝缘层、第二绝缘层及下导电层表面上制作电子传递层及主动层与在图6a的俯视示意图。如图所示：本实用新型于该下导电层12、该些第一绝缘层6及该些第二绝缘层61上进一步依序涂覆制作该光伏层10的电子传递层(或电洞传递层)2与主动层3。
请参阅图7a、7b，在图6a的电子传递层及主动层上进行第二蚀刻槽切割侧视及图7a的俯视示意图。如图所示：本实用新型再以一特定雷射能量在对应该些第一绝缘层6位置，且在不破坏该些第一绝缘层6及该下导电层12的方式，以纵向及横向的进行复数条的第二蚀刻槽(线)30的蚀刻，以蚀刻该光伏层10的电子传递层(电洞传递层)2及该主动层3。在本图式中，该些第二蚀刻槽30的宽距为5um～500um。
请参阅图8a、8b，在图7a的光伏层的电子传递层及主动层上进行第三蚀刻槽切割侧视及在图8a的俯视示意图。如图所示：本实用新型再以一特定雷射能量不破坏该下导电层12的方式，以纵向及横向的进行复数条的第三蚀刻槽(线)40蚀刻，以蚀刻该电子传递层(或电洞传递层)2及该主动层3，该些第三蚀刻槽40位于该些第一绝缘层6及该些第二绝缘层61之间。在本图式中，该第三蚀刻槽40宽距为5um-500um。
请参阅图9a、9b，在图8a的光伏层上制作电洞传递层及上导电层的侧视及在图9a的俯视示意图。如图所示﹕本实用新型接着在该光伏层10的主动层3的表面上涂覆一电洞传递层(或电子传递层)4。再接着于该电洞传递层(电子传递层)4表面上制作有一上导电层5。本图式中，该上导电层5为金属或金属氧化物，或是导电高分子、金属氧化物、金属和金属氧化物的多层组合，以蒸镀、溅镀、喷墨或印刷涂覆方式制作。
请参阅图10a、10b、10c，在图9a的电洞传递层及上导电层进行第四蚀刻槽切割侧视、在图10a的俯视及在图10a的局部放大示意图。如图所示：本实用新型以一特定雷射能量不破坏下导电层12及该第二绝缘层61的方式，以纵向及横向的进行复数条的第四蚀刻槽(线)50的雷射蚀刻，该第四蚀刻槽50的宽距为5um-500um。在本图式中，该上导电层5经蚀刻后可以利用一引线(图中未示)与外部电性连接，该引线可经印刷制作为一排线接线区(图中未示)而成。
如此完成串接的光伏电池结构(如图10c)，第一个的光伏单元101的上导电层5通过以该第三蚀刻槽40及该第四蚀刻槽50之间构成该些光伏单元的电性连通通道，连接第二个的光伏单元102的该下导电层12，构成横向的该些光伏单元的电性串联关系，纵向的该些光伏单元以并联型态电性连接。
而该第一绝缘层6可以提供阻隔避免于涂覆或蒸镀过程可能有部分的电洞传递层4与上导电层5的部分材质通过第二蚀刻槽30，而与下导电层12电性连接造成短路。其中该第二绝缘层61可以提供避免第四蚀刻槽50作业时破坏绝缘层下的下导电层12而断路。
此外，在前述提及于对应第二绝缘层61下与该下导电层12间设置辅助电极层(图中未示)，可以增益辅助该位置光电转换后的下导电层的电子传递效率。
另外，串接的光伏电池结构可依各该产品元件需求再进一步裁切使用。据此本实用新型可以减少在制作光伏电池结构的相关制程的繁复，使制程更为简易，大大降低生产成本，利于量产的应用。
请参阅图11，本实用新型另一光伏电池结构的实施例示意图。如图所示﹕本实用新型于该光伏电池结构的上下贴附有阻水阻气材料层7，该阻水阻气材料层7包含有一透明阻水阻气层71与一阻水阻气胶72，该透明阻水阻气层71有10um-800um，进行封装，以构成光伏电池结构。在本图式中，该透明阻水阻气层71为透明塑料或玻璃基材。
然以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，当不能限定本实用新型的实施范围，即凡依本实用新型权利要求所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本实用新型的专利涵盖范围意图保护的范畴。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。
Claims (20)
1.一种结构改良的光伏电池，其特征在于，包含：
一透明导电基材，包含有一透明基材及一下导电层，所述下导电层设于所述透明基材一侧面上﹔
复数条的第一蚀刻槽，贯穿所述下导电层；
复数条的第一绝缘层，设于所述第一蚀刻槽的槽口上；
复数条的第二绝缘层，设于所述下导电层上，且位于所述第一绝缘层一侧；
一光伏层，设于所述下导电层、所述第一绝缘层及所述第二绝缘层的一侧面上﹔
一上导电层，设于所述光伏层的一侧面上；
复数条的第二蚀刻槽，贯穿部份的所述光伏层至所述第一绝缘层的一侧面上﹔
复数条的第三蚀刻槽，贯穿部份的所述光伏层，且位于所述第一绝缘层及所述第二绝缘层之间﹔
复数条的第四蚀刻槽，贯穿所述上导电层及所述光伏层至所述第二绝缘层的一侧面上，以形成复数个光伏单元﹔
其中，以第一个的所述光伏单元的所述上导电层通过以所述第三蚀刻槽及所述第四蚀刻槽之间构成所述光伏单元的电性连通通道，连接第二个的所述光伏单元的所述下导电层，构成横向的所述光伏单元的电性串联关系，纵向的所述光伏单元以并联型态电性连接。
2.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述光伏层依序包含有一电子传递层、一主动层及一电洞传递层或所述光伏层依序包含有一电洞传递层、一主动层及一电子传递层。
3.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述透明基材任一侧或两侧设置一缓冲层。
4.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述透明基材的厚度为10um～500um。
5.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述下导电层透光率为70％～95％。
6.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述下导电层的厚度为100nm～10um。
7.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述上导电层及所述下导电层设有一引线与外部电性连接，所述引线为排线接线区。
8.如权利要求2所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述第一蚀刻槽以纵向及横向贯穿所述下导电层。
9.如权利要求2所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述第二蚀刻槽以纵向及横向的贯穿所述光伏层的电子传递层及所述主动层，或所述第二蚀刻槽以纵向及横向的贯穿所述光伏层的所述电洞传递层及所述主动层。
10.如权利要求2所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述第三蚀刻槽以纵向及横向的贯穿所述电子传递层及所述主动层，且所述第三蚀刻槽位于所述第一绝缘层及所述第二绝缘层之间，或所述第三蚀刻槽以纵向及横向的贯穿所述电洞传递层及所述主动层，且所述第三蚀刻槽位于所述第一绝缘层及所述第二绝缘层之间。
11.如权利要求2所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述第四蚀刻槽以纵向及横向贯穿所述上导电层及所述光伏层，且至所述第二绝缘层的一侧面上。
12.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述第一绝缘层以纵向及横向设于所述第一蚀刻槽上。
13.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述第二绝缘层以纵向及横向设于所述下导电层上。
14.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述第一绝缘层及所述第二绝缘层的厚度为0.5um～25um。
15.如权利要求2所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，对应所述第二绝缘层位置的所述下导电层表面上设有一辅助电极层。
16.如权利要求15所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述辅助电极层表面电阻阻抗低于1Ω/□。
17.如权利要求15所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述辅助电极层厚度为1～5um。
18.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述第一蚀刻槽、所述第二蚀刻槽、所述第三蚀刻槽及所述第四蚀刻槽的宽距为5um～500um。
19.如权利要求1所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述结构改良的光伏电池的上下设有一阻水阻气材料层，所述阻水阻气材料层包含有一透明阻水阻气层与一阻水阻气胶。
20.如权利要求19所述的结构改良的光伏电池，其特征在于，其中，所述透明阻水阻气层厚度为10um-800um。
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