本实用新型涉及光伏发电产品领域,具体涉及一种太阳能电池。
背景技术:
随着太阳能电池发电技术的成熟和太阳能电池产品应用的普及,太阳能电池作为一种清洁发电产品越来越多地受到大家的认可。目前制约太阳能电池进一步发展应用的因素不仅包括光伏产品的效率和成本,还有非常有限的屋顶面积同样制约着太阳能电池产品最终走进千家万户。
为了提高单位面积的太阳能电池安装量,国内外研究学者开发出了一种基于圆柱形的太阳能电池产品,这种产品相对于常规的平面结构的太阳能电池板具有更大的表面积,能够提高单位面积上的太阳能电池的安装量。但是目前关于柱状太阳能电池的制备均是采用柱形衬底,直接在柱形衬底上沉积制备薄膜太阳能电池,再进行串联和封装。这种基于柱形衬底的镀膜和电池制备工艺,对设备和工艺要求极高,加大了产品生产难度,这也是目前市场上很少有类似柱状产品的原因。
技术实现要素:
本实用新型解决的技术问题在于提供一种太阳能电池,相比现有柱状太阳能电池降低了生成难度和成本。
为了解决上述问题,本实用新型采用了如下技术方案:
一种太阳能电池,包括至少一组太阳能电池单元,每组太阳能电池单元包括:
第一衬底,该第一衬底为柔性衬底;
依次沉积于所述第一衬底上的背电极层、电池层、前电极层,以及分别连接背电极层和前电极层的电极引线;
所述太阳能电池还包括柱形第二衬底,所述第一衬底的未沉积面通过粘结剂粘附于所述柱形第二衬底上。
可选的,所述电池层材料包括铜铟镓硒、碲化镉、钙钛矿、硅薄膜或有机染敏薄膜。
可选的,所述第一衬底的材料包括不锈钢、铝、PET或有机塑料。
可选的,所述粘结剂为绝缘材料,包括硅胶或聚烯烃。
进一步的,所述太阳能电池单元设置为一组以上时,各太阳能电池单元之间通过金属带或金属线串联。
进一步的,一组以上的太阳能电池单元粘附于柱形第二衬底上时,各单元的串联连接方向与柱形第二衬底长度方向一致。
进一步的,所述太阳能电池单元粘附于柱形第二衬底上时,完全或部分包裹柱形第二衬底的表面。
进一步的,所述柱形第二衬底为绝缘材料或不锈钢导电材料制成的实心或空心柱体,且当柱形第二衬底为不锈钢导电材料制成时,所述第一衬底和柱形第二衬底之间还设有一绝缘层。
进一步的,所述太阳能电池还包括封装结构,所述封装结构包括对所述太阳能电池单元采用透明防水膜和粘合剂进行的层压封装,和/或对整个太阳能电池进行的真空封装结构。
可选的,所述真空封装结构包括采用柱状玻璃或透明混凝土真空容器进行的真空密封,所述真空容器内还设有吸湿剂。
本实用新型的有益的效果是:
本实用新型的太阳能电池,相比现有的柱状太阳能电池,制备简单易行、对工艺和设备要求低,生产制造成本明显降低,可实现产业化生产,对太阳能电池的应用有十分重要的促进作用。
附图说明
图1为本实用新型的太阳能电池较佳实施例的结构示意图。
图2 为现有的柱状太阳能电池的制备工艺流程示意图。
图3 为本实用新型的太阳能电池第一种实施例的制备工艺流程示意图。
图4 为本实用新型的太阳能电池第二种实施例的制备工艺流程示意图。
图5为本实用新型的太阳能电池第三种实施例的制备工艺流程示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本实用新型,下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点,而不是对本实用新型权利要求的限制。
如图1所示为本实用新型的太阳能电池的一种实施例,其包括粘附于柱形衬底1上的多组太阳能电池单元,其中每组太阳能电池单元包括:第一衬底3,该第一衬底3为柔性衬底;依次沉积于所述第一衬底上的背电极层4、电池层5、前电极层6,通过粘结剂2将太阳能电池组粘附在衬底1上。整个电池组通过正电极引线8和负电极引线9,以及分别连接两个电池组背电极层和前电极层的金属带7将电力引出,太阳能电池外表面通过封装材料10进行封装。。
其中,上述的电池层材料可选为铜铟镓硒、碲化镉、钙钛矿、硅薄膜或有机染敏薄膜。第一衬底由柔性材料衬底制成,可选为不锈钢或铝,PET或有机塑料等材料。粘结剂为绝缘材料,包括硅胶或聚烯烃。柱形衬底由绝缘材料或不锈钢导电材料制成,为空心或实心柱体,其截面周长为10~30cm。
作为优选实施方案,当柱形衬底为不锈钢导电材料时,所述的第一衬底和柱形衬底之间还设有一绝缘层。
作为优选实施方案,在本实用新型的一种或几种实施例中,上述的单组太阳能电池单元的长度为10~30cm,宽度为1~20cm。多组太阳能电池单元之间通过金属带或金属线串联,所述的金属线或金属带包括外表面的一层透明绝缘材料。并且,多组太阳能电池单元粘附于柱形衬底上时,各单元的串联连接方向与柱形衬底长度方向一致。多组太阳能电池单元完全或部分包裹柱形第二衬底的表面。
为了保证电池的长期稳定性,本实用新型的太阳能电池还包括封装结构,所述的封装结构包括对太阳能电池单元采用透明防水膜和粘合剂进行的层压封装,以及对整个太阳能电池进行的真空封装结构。
作为优选实施方案,上述真空封装结构包括采用柱状玻璃或透明混凝土真空容器进行的真空密封,真空容器内还设有吸湿剂。
下面通过介绍现有柱状太阳能电池和本实用新型的太阳能电池几种实施例的制备工艺,进一步说明本实用新型的太阳能电池的制备方法及其相比现有技术的优势。
如图2所示是现有的基于柱状衬底成膜制备太阳能电池的产品的制备工艺流程图。电池生产时,以柱状材料为衬底,在柱状衬底上成膜和制备太阳能电池,然后对柱状的太阳能电池进行封装。很显然,目前在柱状衬底进行成膜和制备太阳能电池对设备和工艺都是非常大的挑战,即使是能够制备出电池产品,电池性能和产品良率都会受到影响,并存在非常大的成本挑战。这种生产工艺方面,美国的Solydra公司进行了生产尝试,于2012年申请破产,宣告了这种生产工艺流程的失败。美国Solydra在管状太阳能电池制备时,采取单管即单个子电池的工艺,还尚未涉及到单管上多个子电池的内联,这将使得工艺更加复杂化。
如图3所示是本实用新型的太阳能电池第一种实施例的制备工艺流程示意图。以柔性衬底如50um的不锈钢进行成膜和电池制备,制备的电池单元尺寸为5cm x 20cm,或将大面积的柔性电池裁切成5cm x 20cm的电池单元。电池单元正极通过不锈钢引出,负极采用金属栅线引出,金属栅线宽度40um,高度60um,栅线与栅线之间距离120um。电池单元之间通过镀锌铜带进行串联连接,铜带的一边与不锈钢焊接,一边与金属栅线的主栅线焊接,铜带表面敷有一层绝缘材料,以防止电池短路。5-20个串联的电池单元,采用透明防水膜/EVA/电池/EVA/柔性背板进行层压封装。最后将封装好的柔性电池组件通过粘结剂粘附到柱状衬底上形成柱状太阳能电池产品。
如图4所示是本实用新型的太阳能电池第二种实施例的制备工艺流程示意图。以柔性衬底如50um的PET进行成膜和电池制备,制备的电池单元尺寸为5cm x 20cm,或将大面积的柔性电池裁切成5cm x 20cm的电池单元。电池单元正极和负极采用金属栅线引出,金属栅线宽度40um,高度60um,栅线与栅线之间距离120um。电池单元之间通过镀锌铜带进行串联连接,铜带的一边与不锈钢焊接,一边与金属栅线的主栅线焊接,铜带表面敷有一层绝缘材料,以防止电池短路。5-20个串联的电池单元,通过粘结剂粘附在表面设有绝缘层的柱状衬底上,电池单元和柱状衬底之间保持好的绝缘性能。然后在电池单元表面敷设EVA、透明防水膜,用胶带或夹具大致固定形状,采用辊压工艺进行组件封装。
如图5所示是本实用新型的太阳能电池第三种实施例的制备工艺流程示意图。以柔性衬底如50um的有机塑料进行成膜和电池制备,制备的电池单元尺寸为5cm x 20cm,或将大面积的柔性电池裁切成5cm x 20cm的电池单元。电池正极和负极采用金属栅线引出,金属栅线宽度40um,高度60um,栅线与栅线之间距离120um。电池单元之间通过镀锌铜带进行串联连接,铜带的一边与不锈钢焊接,一边与金属栅线的主栅线焊接,铜带表面敷有一层绝缘材料,以防止电池短路。5-20个串联的电池单元,通过粘结剂粘附在柱状玻璃衬底上。然后在柱状电池外部再套一个相似形状但内径更大的空心玻璃管,空心玻璃管和柱状玻璃衬底之间通过玻璃焊接真空密封,使电池单元处于真空环境。真空环境中同时设有吸湿剂,保证管内的真空性能。同时,在电池单元粘附到柱状衬底时,一端电极引线从电池背面引到另一端,保证正负电极从相同位置引出,电极引出位置同样采用玻璃焊接真空密封。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以对本实用新型进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。