[发明专利]太阳能发电储电集成器件

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，涉及光伏发电和能量储存与释放，特别是涉及一种太阳能发电储电集成器件。

背景技术

随着通讯、电子设备、汽车工业和空间技术等方面迅速发展，国际能源紧缺问题已经日益突出，各国都在加紧对新能源的开发和研究。太阳能凭借其可再生性、丰富性、无污染等优点，在替代传统能源的进程中扮演着重要角色。薄膜太阳能电池是一种采用薄膜光伏材料为光吸收层的太阳能电池，具有材料消耗少、制造温度低、能量偿还周期短等优势，得到了产业界和科研领域的广泛关注。按照薄膜光伏材料的不同可以分为硅基薄膜太阳能电池、碲化镉太阳能电池、铜基化合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池等。

太阳能具有非持续性和不稳定性的特点，因此太阳能发电系统常需要有配套的储能装置将电能存储起来，从而保证发电、供电的连续性、稳定性和可控性。传统的光伏电站常由相对独立的大容量储能装置与之配套，包括化学电池或物理电池，直流/交流转换器，逆变器等。子系统之间的连接常会引入更多的无谓损耗，而每个子系统的连接都会对系统的导电性和导热性，信号噪声以及机械强度产生影响，从而降低了太阳能利用效率和系统可靠性，同时分离式的设计还增加了系统的重量和占用的空间。因此，设计合适的太阳能发电储电集成结构是薄膜太阳能电池发电的重要趋势。

专利US4,740,431公开了两种采用薄膜技术沉积的光伏/储能集成器件，一种是在透明绝缘基底从下至上依次沉积薄膜光伏电池和薄膜储能电池，另一种在导电非透明基底上背靠背沉积薄膜光伏电池和薄膜储能电池。但是为达到提高电压的目的，此专利对多个集成器件通过外接导线以及沉积层之间上下层的悬空连接进行了串联，从而增加了制备的难度，导致成本增加，同时由于此专利中的薄膜储能电池是用薄膜沉积技术形成，因此薄膜储能电池的种类受限。

导电散热体系的设计也是光伏/储能集成结构的重点之一。专利US 2007/0277876 Al发明了一种顶层为薄膜太阳能电池，中层为导电导热层,底层为储能电池的四电极叠层集成装置。并且采用阵列式分布的纳米管或者纳米线制成纳米级导热和导电路径，尽量增大顶部光伏电池到底部的薄膜储能电池的热能和电能传导面积，进而减小集成器件的质量和空间体积以及能量损耗。然而这种中层导电导热层复杂的分布结构虽然减小了能量损耗，但是微纳级的导热导电层增加了制备工艺的难度与器件成本，更重要的是尽量大的接触面积体现了由四电极向三电极演化的趋势。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太阳能发电储电集成器件，用于解决现有技术中薄膜储能器件的种类受限、及制备难度大导致的成本增加的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太阳能发电储电集成器件，所述器件至少包括：

共用电极层为一金属层，设有与其相连的引线；

至少一个薄膜光伏器件，至少包括形成于所述共用电极层上的光吸收层、及形成于所述光吸收层上的第一电极层，其中，所述第一电极层为透明电极层； 

至少一个薄膜储能器件，至少包括形成于所述共用电极层下表面的材料层、及形成于所述材料层下表面的第二电极层，其中，所述第二电极层为一集流体。

可选地，所述薄膜光伏器件的光吸收层为硅基光伏材料、碲化镉、铜基化合物、及有机光伏材料中的任意一种，其中，所述硅基光伏材料至少包括非晶硅、微晶硅、或锗硅合金，所述铜基化合物至少包括铜铟镓硒或铜锌锡硫，所述有机光伏材料至少包括聚合物薄膜。

可选地，所述太阳能发电储电集成器件包括共用电极层、由至少两个所述薄膜光伏器件串联的第一器件组、及一个薄膜储能器件。

可选地，所述太阳能发电储电集成器件包括共用电极层、由至少两个所述薄膜光伏器件串联的第一器件组、及由至少两个所述薄膜储能器件串联的第二器件组。

可选地，所述薄膜光伏器件的光吸收层为第一材料或第二材料，其中，所述第一材料为硅基光伏材料、碲化镉、铜基化合物、及有机光伏材料中的任意一种，其中，所述硅基光伏材料至少包括非晶硅、微晶硅、或锗硅合金，所述铜基化合物至少包括铜铟镓硒或铜锌锡硫，所述有机光伏材料至少包括聚合物薄膜；所述第二材料为有机染料。