[发明专利]一种用软基片制备的柔性太阳能电池光伏组件

说明书

技术领域

本发明专利涉及由改性基片制备高透光率的太阳能光伏组件，属于薄膜太阳能电池技术领域。

背景技术

目前，商业化应用太阳能电池光伏组件分为两大类，一类是块状晶体硅太阳能电池、多晶硅，另一类是以薄膜太阳能电池硅基系列、铜铟镓硒系列、碲化镉系列等太阳能电池。薄膜太阳能电池基片类型，又可分为硬基底和软基。薄膜太阳能电池市场，主要以玻璃为基底，属于硬基底电池，产品占有份额最大，软基片薄膜太阳能电池市场较小。软基还包括导电类的不锈钢带和铜带等,绝缘类的聚酰亚胺。美国专利US6858461和US4795500分别提出了在透明TCO玻璃基材上采用激光刻蚀光吸收层和背金属电极层薄膜制成一种具有不同光透率的太阳能电池组件。日本专利JP2003003956及中国专利CN200480001786.3在上述美国专利的基础上通过控制激光开断频率和激光与基板之间的相对扫描速度实现开孔大小（直径30~500μm）、孔间距（1.01~2倍于直径距离）和点阵的有序控制。这类专利的共同特征在于采用激光刻蚀光吸收层和背金属电极层薄膜实现光透。其缺陷在于激光刻蚀产生的高能等离子体熔化背金属直接导致在刻蚀区域的界面上形成前后电极的直接短路和非晶硅颗粒的晶化，增大了漏电流，降低了填充因子，因而破坏了电池电性能。中国专利200710073014.6公开了柔性太阳能电池使用改性聚酰亚胺基片，利用其聚酰亚胺膜重量轻，成本低，和改性后完全透明，透光率达93%，提高了光电转换效率。但仍需改进汇流技术,如电池基片与封装材料之间的亲和力，提高透光率，降低产品成本，以满足市场多方面要求，尤其在绿色环保光伏伏建筑一体化领域。

发明内容

如以上所说本发明目的在于提供一种柔性电池及其制备方法的解决方案。本发明利用不锈钢模板成模改性聚酰亚胺PI基片（简称PI基片），其上的透光通孔包括引流孔和汇流孔，分布在前电极图形区域内。PI基片上引流孔、汇流孔等透光通孔，贯通、分布于PI基片上沉积的导电膜层及光电转换层各叠层膜面上。预制通孔减少了后序激光刻划导电膜层对光电层加工界面晶化所造成的短路和漏电，使工序减少，生产成本降低。

本发明目的还在利用柔性电池任意弯曲，形状多变，透光通孔可调节，易封装的特性，制成抗风荷力，美观、符合建筑标准要求透光的柔性电池组件和电池光伏建筑组件，可融于绿色节能、BIPV光伏建筑中。  

本发明结合以上所提出的技术问题和实现的任务，技术解决方案是：以聚酰亚胺为基片的柔性薄膜太阳能电池及其封装组件，包括单结或多结硅基系列柔性薄膜太阳能电池芯片（以下简称电池芯片或电池），通常本行业对没有封装的电池称电池芯片或芯片，封装过的电池称电池组件。本发明柔性电池的技术特征由完全透明，透光度90%-95%以上的改性聚酰亚胺PI做基片，该PI基片上前电极图形区域内分布的透光通孔，包括电流导引孔（或简称引流孔）和汇流孔，是复制于0.45mm至0.65mm厚的不锈钢模板图形（或简称模板），并与模板前电极图形区域内分布的透光通孔一一对应。通孔贯通分布于透明导电膜TCO和PIN型硅基各膜层上，形成透光型，有透光图案柔性电池芯片，该芯片放于有亲和力材料透明前板和背板之间，通过层压或高压釜制成透光型太阳能电池组件或光伏建筑组件。柔性封装则要求封装的前板透明材料和背板材料皆为柔性聚合物材料。如果是刚性透光BIPV光伏组件，前板和背板均是透明玻璃或封装所用的前板透明材料和背板材料中至少一种为刚性。将前板透明材料、胶黏剂、电池芯片、胶黏剂、背板材料在层压机或高压釜中热压封装。

所说的柔性电池或称电池芯片，包括单结薄膜非晶硅电池，是以柔性透明的PI基片为衬底，在PI基片的透明导电膜TCO层上，依序沉积：P型非晶硅P⁺ a-Si、本征非晶硅 I a-Si、N型非晶硅N⁺ a-Si和金属膜Al。多结电池包括双结或三结叠层电池，可以是同质结或异质结。以双结的异质结电池为例，改性聚酰亚胺PI透明基片，其上依顺序沉积形成的薄膜层：由复合透明导电膜TCO；P型非晶硅P⁺ a-Si；本征非晶硅I a-Si；N型微晶硅；P型微晶硅；本征非晶硅I a-Si；N型非晶硅N⁺ a-Si；金属膜Al所组成。

 不锈钢模板是0.45mm至0.65mm厚的不锈钢片或带，其上设有本发明前电极图形及分布图形区域内的透光通孔包括电流收集和汇流孔，在该不锈钢片上用丝网印刷或喷涂制备PI基片，加温固化而成的PI基片与不锈钢模板具有相应图形和透光通孔。透光型电池光伏组件，还包括导线引出口焊线、安装接线盒及灌胶。