一種納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池的製作方法

2023-10-06 08:26:24

專利名稱：一種納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池的製作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池，屬於太陽電池和新能源領域。
背景技術：
上世紀70年代的能源危機，使各國更加重視尋找可替代能源，這為薄膜太陽能電池的開發奠定了基礎。最早開發的主要是非晶矽薄膜電池，但非晶矽薄膜電池轉換效率低， 一股只有5% _8%，並且氫化非晶矽還有光致衰退問題，但是由於其製造工藝簡單、成本低、不需要高溫過程、襯底選擇餘地大、適於大面積生產等特點，在上世紀80代中後期，非晶矽太陽能電池產量份額曾一度達到20%。但由於其受本徵及非本徵衰減大等問題累加的困擾，加之市場規模很小，發展受到限制。科學家們開始研究開發轉換效率高的化合物薄膜電池，一股在10%以上，甚至達到20%，但因成本高、部分元素有汙染等問題，使推廣受到限制。多晶矽薄膜電池效率達到15%以上，但由於工藝複雜等，大面積電池尚存在諸多問題。基於非晶矽及多晶化合物半導體(包括納米氧化鈦染料及多晶矽薄膜)的薄膜太陽能電池的市場份額雖然現在佔整個光伏市場的不足20%，但隨著非晶矽太陽能電池的衰減降低、CIGS和CdTe太陽能電池製造技術的突破，薄膜太陽能電池更具備競爭性。圍繞薄膜太陽能電池研究的熱點是，開發高效、低成本、長壽命的光伏太陽能電池。它們應具有如下特徵低成本、高效、長壽命、材料來源豐富、無毒，科學家們比較看好非晶矽薄膜太陽能電池。目前，較成熟且已經大批量生產的薄膜太陽能電池是基於非晶矽系的薄膜太陽能電池，具有以下突出優點高溫下的光伏輸出特性好，比晶體矽太陽能電池有更大的實際功率輸出，環境友好，更少的能量償還時間。薄膜太陽能電池還有一個重要優點是適合作與建築結合的光伏發電組件(BIPV) 雙層玻璃封裝剛性的薄膜太陽能電池組件，可以根據需要，製作成不同的透光率，可以部分代替玻璃幕牆，而不鏽鋼和聚合物襯底的柔性薄膜太陽能電池適用於建築屋頂等需要造型的部分。一方面它具有漂亮的外觀，能夠發電；另一方面，用於薄膜太陽能電池的透明導電薄膜(TCO)又能很好地阻擋外部紅外射線的進入和內部熱能的散失，雙層玻璃中間的 PVB或EVA，能夠有效隔斷能量的傳導，起到LOW-E玻璃的功能。由於城市用地的稀缺性，大規模佔用耕地建設地面太陽能光伏發電站幾乎不可能，但是，城市大量的既有和待開發的建築外立面和屋頂面積，是城市利用光伏發電最好的平臺它們避免了現有玻璃幕牆的光汙染問題，又能代替建材，同時發電又節能，將成為未來城市利用光伏發電的主要方向。目前佔最大份額的薄膜太陽能電池是非晶矽太陽能電池，通常為pin結構電池， 窗口層為摻硼的P型非晶矽，接著沉積一層未摻雜的i層，再沉積一層摻磷的N型非晶矽， 並鍍電極。非晶矽電池一股採用PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporD印osition-等離子增強型化學氣相沉積)方法使高純矽烷等氣體分解沉積而成的。此種製作工藝，可以在生產中連續在多個真空沉積室完成，以實現大批量生產。由於沉積分解溫度低，可在玻璃、不鏽鋼板、陶瓷板、柔性塑料片上沉積薄膜，易於大面積化生產，成本較低。在玻璃襯底上製備的非晶矽基太陽能電池的結構為Glass/TCO/p-a-SiC H/i-a-Si H/n-a-Si H/A1， 在不鏽鋼襯底上製備的非晶矽基太陽能電池的結構為SS/aiO/n-a-Si: H/i-a-Si (Ge): H/ p-na-Si:H/IT0/Al。

實用新型內容本實用新型的目的是為了克服目前非晶體矽薄膜太陽電池的缺點，提供一種納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池。本實用新型採用如下技術方案一種納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池，包括有Pin型非晶矽薄膜太陽電池，其特徵在於在太陽電池的受光面上封上一層矽膠，所述的矽膠層中分布有納米碳管。所述的納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池，其特徵在於所述的納米碳管的長度在5微米以內，直徑在10納米以內。所述的納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池，其特徵在於所述的矽膠與納米碳管的重量比為4-8 1。所述的納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池，其特徵在於所述的矽膠層採用包括502系列的快速膠水在內的高分子膠粘層替代。本實用新型的有益效果在太陽電池上封上一層帶納米碳管的矽膠，既保護了薄膜電池，又由於納米碳管的摻入，影響了表面態密度和帶電狀態，使得開路電壓有較大的提升，提高了電池的輸出功率和效率；採用矽膠或其他高分子膠體作封裝，可對電池做防溼度和汙染的保護。
圖1為本實用新型結構示意圖。圖2為測試結果比較實線為帶有CNT的矽膠塗敷的非晶矽太陽電池樣品所測試出的光照I-V曲線；虛線為不帶有任何矽膠塗敷的非晶矽太陽電池樣品所測試出的光照 I-V曲線。
具體實施方式
實施例1 如圖1所述，用矽片做基底1，在其上製備出薄膜太陽電池，其結構如圖1所示，電池背面導電層2可為金屬薄膜層，如鋁薄膜或銀薄膜，電池為非晶矽pin結構，正面金屬電極3採用銦材料焊接到正面的透明導電薄膜6上，矽膠4和納米碳管5混合均後塗在電池受光面。正面透明導電薄膜6常常用摻鋁的氧化鋅部門，即ZAO薄膜，但不限於僅僅採用ZAO 薄膜，正面非晶矽薄膜7為ρ型導電，8為本徵非晶矽薄膜，9為背面的η型非晶矽薄膜，背面的銦金屬電極10也是採用電烙鐵焊接方法直徑焊接到金屬薄膜上。實施例2 帶有納米碳管膠體封裝和不帶有納米碳管膠體封裝的電池樣品的測試結果比較，如圖2所示，帶有納米碳管矽膠塗敷的電池開路電壓超過了沒有封裝的樣品的開路電壓9%，填充因子提高了四％，效率提高了 36%。
權利要求1.一種納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池，包括有pin型非晶矽薄膜太陽電池，其特徵在於在太陽電池的受光面上封上一層矽膠，所述的矽膠層中分布有納米碳管。
2.根據權利要求1所述的納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池，其特徵在於所述的納米碳管的長度在5微米以內，直徑在10納米以內。
3.根據權利要求1所述的納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池，其特徵在於所述的矽膠與納米碳管的重量比為4-8 1。
專利摘要本實用新型公開了一種納米碳管矽膠封裝的非晶矽薄膜太陽電池，屬於太陽電池和新能源領域，尤其可用於pin型非晶矽薄膜太陽電池，襯底在下面的非晶矽薄膜太陽電池迎光面是用透明導電薄膜作為電極的，在其上封上一層帶納米碳管的矽膠，既保護了薄膜電池，又提高了電池的效率。
文檔編號H01L31/075GK202178283SQ20112004426
公開日2012年3月28日 申請日期2011年2月22日 優先權日2011年2月22日
發明者呂寅, 周之斌, 周金蓮, 喻龍, 方超, 楊健, 童朝俊, 馬玉鋒 申請人:蕪湖明遠新能源科技有限公司