[发明专利]一种基于铜锌锡硫太阳电池的光伏储能一体化电源

说明书

本发明公开了一种光伏储能一体化电源，包括光电转换器件、可充电储能系统，二者使用探针和导线直接连接；光电转换器件包括多片铜锌锡硫(硒)薄膜太阳电池和玻璃板；铜锌锡硫(硒)薄膜太阳电池为依次复合的钼电极、光吸收层、缓冲层、窗口层、银电极，多片铜锌锡硫(硒)薄膜太阳电池集成并串联在一片玻璃板上，集成采用激光刻蚀的方法，串联通过设计L型掩膜板和蒸镀银电极的过程实现；可充电储能系统采用固体电极储能电池。本发明采用集成串联的方式减小了一体化电源的体积、质量、材耗和结构复杂度，且该一体化电源可以实现充电前期大倍率快充、充电后期小倍率缓冲的功能，有利于可充电储能系统充入更多能量、减小充电时间和防止过充电。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域和储能技术领域，具体涉及一种光伏储能一体化电源。

背景技术

随着科学技术的发展，能源短缺的问题日益凸显。太阳能取之不尽，用之不竭，是理想的可再生能源，但存在分散性、间歇性和随机性等缺点。为了有效地利用太阳能，有学者开发了采用光电转换技术和储能技术相结合的光伏储能一体化电源制备方法。一般的，光伏储能一体化电源以直流电源为核心，根据不同的应用场景与直流电源、电力用交流不间断电源(UPS)、电力用逆变电源(INV)、通信用直流变换电源(DC/DC)等相结合，通过控制电路将太阳电池和储能电池简单地连接起来。这种传统的光伏储能一体化电源集成水平低，需要长距离布线和复杂的电路，往往耗材、体积大、不灵活，且光电转换器件和电能储存系统电压、电流、功率、能量、寿命不匹配，因此整体系统效率低、能量损失严重，多应用于无需考虑重量和体积的离网发电系统，不能满足生活中便携式电源的需求。

目前，光伏储能一体化电源使用的光电转换器件主要是：硅基太阳电池和有机太阳电池。硅基太阳电池发展最为成熟，具有效率高、稳定性好等一系列优点，在太阳电池产业中占据主导地位，但是在一体化电源中，受限于储能器件的寿命，硅基太阳电池超长的寿命优势无法发挥，同时其成本高、耗材等缺点在一体化电源便携性的要求下被进一步放大，因此不适合用作一体化电源的光电转换器件。有机太阳电池发展迅速，具有省材、成本低等优点，但稳定性和性能衰减的问题尚未解决，这限制了其在一体化电源中的应用。

铜锌锡硫太阳电池作为最具有潜力的新型无机薄膜太阳电池，在一体化电源领域具有巨大的研究价值，目前为止，尚没有基于铜锌锡硫一体化电源的相关报道和文章。

发明内容

本发明的第一个目的在于构筑基于铜锌锡硫太阳电池的一体化电源，以克服现有的硅基太阳电池的一体化电源技术耗材昂贵和有机太阳电池一体化电源技术的稳定性差的不足，该电源具有集成度高、流程简单、稳定性好、效率高、可工业化生产的特点。

本发明技术方案如下：

一种基于铜锌锡硫太阳电池的光伏储能一体化电源，包括光电转换器件、可充电储能系统，二者使用探针和导线直接连接；

所述光电转换器件包括多片铜锌锡硫(硒)薄膜太阳电池和玻璃板；其中，铜锌锡硫(硒)薄膜太阳电池为依次复合的钼电极、光吸收层、缓冲层、窗口层、银电极，所述多片铜锌锡硫(硒)薄膜太阳电池集成并串联在一片所述玻璃板上，所述集成采用激光刻蚀的方法，所述串联通过设计L型掩膜板和蒸镀银电极的过程实现；

所述可充电储能系统采用固体电极储能电池。

优选的，所述固体电极储能电池包括依次复合的负极集流体、负极材料层、电解质层、正极材料层和正极集流体。

优选的，所述的正极集流体与银电极导电连接，所述的负极集流体与钼电极导电连接。

优选的，所述固体电极储能电池为锂离子电池和钠离子电池中的至少一种。