薄膜太阳能电池板及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种薄膜太阳能电池板，包括对合封装的光阳极组件和对电极组件，光阳极组件与对电极组件对应形成多个电池单元，电池单元中填充有凝胶电解质，光阳极组件和对电极组件分别上设有主导电极，主导电极上梳状分布有多个副导电极。与现有技术相比，本发明专利技术提供了一种薄膜太阳能电池板及其制备方法，通过设置主、副导电极能高效收集和传导电池中的电子，提升电池效率，通过在主导电极上设置硬质绝缘层以及粘结剂作为间隔层封装，避免光阳极和对电极上的导电电极因高温和压力下变形而导致短路，提高电池的使用寿命和稳定性；凝胶电解质能显著提高电池的短路电流和开路电压，提高电池的光电转换效率，工艺简单，使用寿命长，具有广阔的应用前景。

Thin film solar panels and their preparation methods

The present invention discloses a thin film solar panel, which includes a pair of photo anode components and an opposite electrode assembly. The photo anode component is formed with a plurality of cell units corresponding to the electrode assembly. The battery unit is filled with a gel electrolyte, the photo anode component and the electrode assembly are provided with a leading electrode respectively, and the comb shape on the electrode is dominant. A number of secondary conductance electrodes are distributed. Compared with the existing technology, the present invention provides a thin film solar panel and a preparation method. By setting the main and secondary guide electrodes, the electrons in the battery can be collected and conducted efficiently, the efficiency of the battery is enhanced, and the hard insulating layer and the binder are set on the leading electrode to be encapsulated as the interlayer, so as to avoid the photo anode and the electricity. The short circuit of the electrode caused by the deformation of high temperature and pressure can improve the service life and stability of the battery. The gel electrolyte can significantly improve the short circuit current and open circuit voltage of the battery, and improve the photoelectric conversion efficiency of the battery. The process is simple and the service life is long, and it has a broad application prospect.

【技术实现步骤摘要】
薄膜太阳能电池板及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种薄膜太阳能电池板及其制备方法。
技术介绍
随着资源短缺和环境污染问题的日益突出，太阳能作为一种清洁可再生能源越来越受到世人的关注。当前，通过太阳能电池进行光电转换是人类利用太阳能的主要途径之一。在太阳能电池中，硅太阳能电池因其转换率高和技术成熟占据了太阳能电池90％的份额，然而硅系太阳能电池因其工艺复杂，价格昂贵，材料要求苛刻而难以普及。如何提高太阳能电池的光电转换效率并有效的降低其制造成本，成为诸多太阳能电池工作者不断追求的目标。染料敏化太阳电池(DSSC)是模仿光合作用研制出来的新型太阳能电池，具有低成本，易于制造和高效率等优点，极有可能取代传统固态光伏器件，如硅太阳能电池、锑化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池等，成为未来太阳能电池的主导。小尺寸的染料敏化太阳能电池通常是由透明导电玻璃、TiO2多孔纳米膜、敏化染料、电解质溶液以及镀Pt对电极构成的“三明治”式结构电池，其性能己接近非晶硅太阳电池；但在研制大面积DSSC中发现，在同样结构下，如果把小面积DSSC简单放大为大面积电池时，电池具有很大的内阻，使电池的填充因子迅速减小，电池的光电转换效率也大幅度降低，从而影响了DSSC的电池性能，达不到实用化要求。为得到较高光电转换效率的大面积DSSC，通常将大尺寸染料敏化太阳能电池分隔成一定数量的条状子电池模块，并每个条状子电池模块边缘制作一条直线型的栅电极，以缩短电子的传输距离，但在电池面积增大的情况下，条状子单元电池模组宽度也变大，简单的制作一条栅电极不能够完全解决电子传输路径长导致效率降低的问题。由于DSC内部复杂的物理和化学环境，电子在电解液的传递过程中伴随着复杂的反应过程，这些都对密封材料的提出了更高要求，而且要有足够的强度以防止电解液的泄露和挥发，目前采用Surlyn1702热封薄膜的、存在稳定性和耐溶剂性差、难自动化、成本高等缺点；采用用玻璃浆料的、存在难以保证封装的均一性，部分上下封装点不能良好接触等缺点，从而导致电解液泄露，采用特制粘合剂存在封装时易短路的缺点，因为粘合剂在高温和压力下易变形，从而使粘合层变薄，导致光阳极和对电极上的导电电极有接触点，从而导致短路。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种薄膜太阳能电池板及其制备方法，以解决具有较高的电导率和电化学稳定性，能够高效收集电池内部各区域电子，提高电池封装的稳定性，封装的均一性等问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种薄膜太阳能电池板，包括对合封装的光阳极组件和对电极组件，所述光阳极组件包括至少两个光阳极单元，所述对电极组件包括至少两个对电极单元，相邻的光阳极单元和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有凝胶电解质，所述光阳极组件和所述对电极组件分别上设有主导电极，所述主导电极的长度方向与所述光阳极组件和所述对电极组件的长度方向一致，所述主导电极上梳状分布有多个副导电极；所述凝胶电解质包括双离子液体电解质、凝胶剂、TiO2纳米粒子；所述双离子液体电解质包括摩尔比为1：(0.5～1.5)的锍阳离子液体和二乙基甲基锍碘离子液体、碘化锂、碘、4-叔丁基吡啶和碳酸丙二酯。优选的，所述锍阳离子液体中的阳离子为[(CH3)2SC4H9]+，阴离子为[N(SO2CF3)2]-、[C(SO2CF3)3]-，[PF6]-、[(C2F5)3PF3]-中的一种或两种以上。优选的，所述凝胶剂采用以下方法获得：依次将摩尔比为1：1.16的乙烯基苄氯和二乙烯基苯，三氟化硼和正庚万投入反应器中，在25℃下，边搅拌边进行阳离子聚合反应，反应时间15min，之后加入乙醇中止反应，将反应物过滤，所得沉淀用乙醇冲洗，然后在60℃下真空干燥24h，得到所述凝胶剂。优选的，所述TiO2纳米粒子采用以下方法获得：将质量比为1:1的甲基咪唑和TiO2投入DMF中，超声5min，然后在25℃下，剧烈搅拌24h，所得产物离心分离，将分离的粗产物用乙醇清洗，最后在60℃下真空干燥24h，得到所述TiO2纳米粒子。优选的，所述光阳极单元包括第一基底，所述第一基底上等距平行开设有多个第一条形凹槽，所述第一基底上涂覆有第一导电层，所述第一条形凹槽中设有副导电极，多个所述副导电极上连接有同一个主导电极，所述主导电极上覆盖有硬质绝缘层，所述第一导电层上设有光电转换层。优选的，所述对电极单元包括第二基底，所述第二基底上开设有与所述第一条形凹槽相对应的第二条形凹槽，所述第二基底上涂覆有第一导电层(1c)，所述第二条形凹槽中设有副导电极，多个所述副导电极上连接有同一个主导电极，所述主导电极上覆盖有硬质绝缘层，所述第一导电层上设有第二导电层。优选的，所述第一条形凹槽的长度方向与第一基底的宽度方向一致，所述第二条形凹槽的长度方向与所述第二基底的宽度方向一致，设置在所述第一基底上的副导电极与光电转换层之间设有电极保护层，设置在所述第二基底上的副导电极与第二导电层之间设有电极保护层。优选的，所述主导电极和副导电极的电阻率小于第一导电层和第二导电层的电阻率。优选的，所述第一基底和所述第二基底均为透明玻璃衬底，所述第一导电层为FTO膜，所述第二导电层为Pt膜，所述主导电极和所述副导电极均为银电极，硬质绝缘层和电极保护层均为耐腐蚀玻璃，所述间隔层为热性粘结剂或UV固化胶，所述光电转换层为吸附N719染料的TiO2层。一种薄膜太阳能电池板的制备方法，关键在于包括以下步骤：步骤一、制备光电极组件：将开设有多个第一条形凹槽的第一基底上覆盖第一导电层，通过激光将第一导电层刻蚀成多个条状第一导电层，将把银浆料印刷至第一条形凹槽中并干燥，形成副导电极，所述副导电极的厚度大于所述第一条形凹槽的高度，接着在所述副导电极上印刷银浆料，形成主导电极，然后并在副导电极上方印刷电极保护层后干燥，副导电极除与主导电极连通端外都需被电极保护层覆盖，电极保护层厚度为5～12μm，接着在主导电电极上方印刷硬质绝缘层，硬质绝缘层厚度为8～15μm；采用丝网印刷的方式将TiO2浆料TiO2-18NR-T涂覆到第一导电层上方，厚度为8～15μm，将已完成结构物加工的第一基底放入烧结炉进行烧结，烧结温度为450-500度，保温15-30min，并将第一基底放入被乙腈和叔丁醇稀释的N719溶液中浸泡，从而得到光电转换层；最后将热性粘结剂或UV固化胶印刷至各个条状光电转换层四周，形成间隔层，所述间隔层将光电极组件分隔成多个光阳极单元；步骤二、制备对电极组件：将开设有多个第二条形凹槽的第二基底上覆盖第一导电层，通过激光将第一导电层刻蚀成条状第一导电层，将把银浆料印刷至第二条形凹槽中并干燥，形成副导电极，所述副导电极的厚度大于所述第二条形凹槽的高度，接着在所述副导电极上印刷银浆料，形成主导电极，然后并在副导电极上方印刷电极保护层后干燥，副导电极除与主导电极连通端外都需被电极保护层覆盖，电极保护层厚度为5～12μm，接着在主导电电极上方印刷硬质绝缘层，硬质绝缘层厚度为8～15μm；采用丝网印刷的方式将铂浆料OPV-Pt-5涂覆到第一导电层上方，形成第二导电层，厚度为0.05～0.2μm，最后将将热性粘结剂或U本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜太阳能电池板，其特征在于：包括对合封装的光阳极组件(1)和对电极组件(2)，所述光阳极组件(1)包括至少两个光阳极单元，所述对电极组件(2)包括至少两个对电极单元，相邻的光阳极单元之间和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层(7)，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有凝胶电解质(3)，所述光阳极组件(1)和所述对电极组件(2)分别上设有主导电极(4)，所述主导电极(4)的长度方向与所述光阳极组件(1)和所述对电极组件(2)的长度方向一致，所述主导电极(4)上梳状分布有多个副导电极(5)；所述凝胶电解质包括双离子液体电解质、凝胶剂、TiO2纳米粒子；所述双离子液体电解质包括摩尔比为1：(0.5～1.5)的锍阳离子液体和二乙基甲基锍碘离子液体、碘化锂、碘、4‑叔丁基吡啶和碳酸丙二酯。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜太阳能电池板，其特征在于：包括对合封装的光阳极组件(1)和对电极组件(2)，所述光阳极组件(1)包括至少两个光阳极单元，所述对电极组件(2)包括至少两个对电极单元，相邻的光阳极单元之间和相邻的对电极单元之间分别设有间隔层(7)，所述光阳极单元与所述对电极单元一一对应形成电池单元，所述电池单元中填充有凝胶电解质(3)，所述光阳极组件(1)和所述对电极组件(2)分别上设有主导电极(4)，所述主导电极(4)的长度方向与所述光阳极组件(1)和所述对电极组件(2)的长度方向一致，所述主导电极(4)上梳状分布有多个副导电极(5)；所述凝胶电解质包括双离子液体电解质、凝胶剂、TiO2纳米粒子；所述双离子液体电解质包括摩尔比为1：(0.5～1.5)的锍阳离子液体和二乙基甲基锍碘离子液体、碘化锂、碘、4-叔丁基吡啶和碳酸丙二酯。2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池板，其特征在于：所述锍阳离子液体中的阳离子为[(CH3)2SC4H9]+，阴离子为[N(SO2CF3)2]-、[C(SO2CF3)3]-，[PF6]-、[(C2F5)3PF3]-中的一种或两种以上。3.根据权利要求1或2所述的薄膜太阳能电池板，其特征在于：所述凝胶剂采用以下方法获得：依次将摩尔比为1：1.16的乙烯基苄氯和二乙烯基苯，三氟化硼和正庚万投入反应器中，在25℃下，边搅拌边进行阳离子聚合反应，反应时间15min，之后加入乙醇中止反应，将反应物过滤，所得沉淀用乙醇冲洗，然后在60℃下真空干燥24h，得到所述凝胶剂。4.根据权利要求3所述的薄膜太阳能电池板，其特征在于：所述TiO2纳米粒子采用以下方法获得：将质量比为1:1的甲基咪唑和TiO2投入DMF中，超声5min，然后在25℃下，剧烈搅拌24h，所得产物离心分离，将分离的粗产物用乙醇清洗，最后在60℃下真空干燥24h，得到所述TiO2纳米粒子。5.根据权利要求1或4所述的薄膜太阳能电池板，其特征在于：所述光阳极单元包括第一基底(1a)，所述第一基底(1a)上等距平行开设有多个第一条形凹槽(1b)，所述第一基底(1a)上涂覆有第一导电层(1c)，所述第一条形凹槽(1b)中设有副导电极(5)，多个所述副导电极(5)上连接有同一个主导电极(4)，所述主导电极(4)上覆盖有硬质绝缘层(8)，所述第一导电层(1c)上设有光电转换层(1e)。6.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池板，其特征在于：所述对电极单元包括第二基底(2a)，所述第二基底(2a)上开设有与所述第一条形凹槽(1b)相对应的第二条形凹槽(2b)，所述第二基底(2a)上涂覆有第一导电层(1c)，所述第二条形凹槽(2b)中设有副导电极(5)，多个所述副导电极(5)上连接有同一个主导电极(4)，所述主导电极(4)上覆盖有硬质绝缘层(8)，所述第一导电层(1c)上设有第二导电层(2c)。7.根据权利要求6所述的薄膜太阳能电池板，其特征在于：所述第一条形凹槽(1b)的长度方向与第一基底(1a)的宽度方向一致，所述第二条形凹槽(2b)的长度方向与所述第二基底(2a)的宽度方向一致，设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈荣存，
申请(专利权)人：南京楚卿电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32