双面有机薄膜太阳能电池制造技术

一种内含有机光活性半导体功能薄膜的双面有机薄膜太阳能电池。它包括ＵＶ保护层、增透光层、玻璃基板或透明塑料板、透明上电极、有机光活性层、金属下电极、绝缘隔离壁、有机和无机材料复合覆盖保护层、引出电极等部件。本实用新型专利技术可以利用双面采光、多部件、多种结构的组合来优化和增加光吸收率、光电转化率以及增加电压和电流的输出特性，其优点是：成本低、重量轻、适宜大面积生产、吸收光谱宽、可柔性化及光转化效率明显并具有发掘潜力。本实用新型专利技术发明专利技术适合应用于野外、边远地区自然村落、游牧民生活、军事、地质、林业、矿山、旅游、航海等诸多领域。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太阳能电池，特别涉及一种内含有机光活性半导体功能薄膜层的双面有机薄膜太阳能电池及其2种实施组装结构。
技术介绍
目前的太阳能光伏电池技术主要是基于硅半导体的单晶硅、多晶硅和非 晶硅等光伏电池，虽然技术较为成熟，但硅材料制造能耗大、生产成本居高 不下，因而不能大规模地推广和应用，特别在发展中国家。因此，要从根本 上解决人类目前面临的能源危机，开发利用巨大的取之不尽的太阳能能源， 就必须设法降低太阳能电池成本，寻找和开发新一代更廉价和经济的太阳能 电池材料和技术。目前国际上正兴起一股研究和开发有机导电材料的热潮，新发现的一些 有机分子材料，特别是某些高分子聚合物材料具有良好的半导体特性，与无 机半导体相比，这类有机半导体材料具有成本低、吸收光谱宽，制作工艺简 单等特点，可以通过真空热蒸镀、旋转涂覆及喷膜印刷等多种方法制作成耗 料极少的薄膜。因此，可以制作出大面积、低成本、轻薄、可卷曲以及可以 方便携带的有机薄膜太阳能电池并开发出多方面的用途。但目前有机薄膜太阳能电池的光电转换率还不如无机硅太阳能电池，需 要进一步的提高。有机太阳能电池的光电转化过程主要包括光子吸收、激 子或称电子-空穴对扩散、电荷传输、电荷收集等四个步骤，其中对总光电转 化率影响较大的是光的吸收率和激子的扩散率。
技术实现思路
为克服有机薄膜太阳能电池目前光电转化率偏低的缺点，本技术通 过釆用双面采光和对有机太阳能电池的多个部件结构的多种结构设计以及多种结构的组合形成的优化方案，可以明显提高有机太阳能电池的光电转化效 率以及提高光伏电池实用性的电流输出和电压输出。大大拓展了有机太阳能 电池在户外、野外等无电力条件下的使用，并可以更广泛地应用到农业、林 业、牧业、煤矿、地质、石油、海洋、军事等特殊领域。本技术解决其技术问题所釆用的技术实施方案及双面有机薄膜太阳 能电池的多种组装方案如下技术实施方案A:所提供的双面有机薄膜太阳能电池包括UV保护层、增 透光层、有机和无机材料复合封装覆盖层、透明上电极、有机光活性材料层、 金属下电极、绝缘隔挡壁和玻璃或透明塑料基板等部件，其特征是在玻璃 或透明塑料基板的上表面和下表面上各设有一个共用基板结构的有机薄膜太 阳能电池件，两个有机薄膜太阳能电池件均由自内向外依次层叠设置的金属 下电极、有机光活性材料层和透明上电极组成，透明上电极和金属下电极间 通过绝缘隔挡壁相阻隔，引出电极分别由透明上电极和金属下电极引出，在 基板两边的两个有机薄膜太阳能电池件外各包设有一个有机和无机材料复合 封装覆盖层，在复合封装覆盖层外依次叠层设置有一层增透光层和一层UV保 护层。实际制作中，在玻璃或透明塑料基板上表面依次层叠制作出金属下电 极、有机光活性材料层、透明上电极、有机和无机材料复合封装覆盖层、增 透光层和UV保护层制作成上表面有机薄膜太阳能电池，然后再按同样方式在玻璃或透明塑料基板下表面依次层叠制作出金属下电极、有机光活性材料层、 透明上电极、有机和无机材料复合封装覆盖层、增透光层和UV保护层制作成 下表面有机薄膜太阳能电池就形成一种共用基板结构的新型双面有机薄膜太 阳能电池。参见图2。本使用新型的有机效果是成本低，结构紧凑，可靠性高，重量轻，厚 度薄，根据其不同部件的不同形状和结构，它又可以构成多种不同组装结构 组合的双面有机薄膜太阳能电池优化和最大化光电转化率，两面电极并联可 成倍提高输出电流。技术实施方案B:所提供的双面有机薄膜太阳能电池包括UV保护层、增 透光层、有机和无机材料复合封装覆盖层、透明上电极、有机光活性材料层、 金属下电极、绝缘隔挡壁和玻璃或透明塑料基板等部件，其特征是在玻璃 或透明塑料基板的上表面和下表面上各设有一个共用基板结构的有机薄膜太 阳能电池件，两个有机薄膜太阳能电池件对称均由多个串联连接的有机薄膜 太阳能电池单元组成，各电池单元自内向外依次均由层叠设置的透明上电极、 有机光活性材料层和金属下电极构成，各电池单元的透明上电极和金属下电 极间通过绝缘隔挡壁相阻隔，在水平方向各电池单元的正、负电极首尾相接 串联，在两有机薄膜太阳能电池件外各包设有一层有机和无机材料复合封装 覆盖层，在复合封装覆盖层外依次叠层设置有一层增透光层和一层UV保护层。实际制作中，在玻璃或透明塑料基板上表面依次层叠制作出金属下电极、有机光活性材料层、透明上电极、上、下电极和光活性有机材料层与引出电极 之间设有绝缘隔挡壁，先制成多个有机薄膜太阳能电池单元，各太阳能电池 单元在水平方向上正、负电极首尾相接实现太阳能电池单元的串联，最后覆盖有机和无机材料复合封装覆盖层、增透光层和uv保护层制作成上表面有机薄膜太阳能电池，然后再按同样方式在玻璃或透明塑料基板下表面依次层叠 制作出金属下电极、有机光活性材料层、透明上电极、上、下电极和光活性 有机材料层与引出电极之间设有绝缘隔挡壁，先制成多个有机薄膜太阳能电 池单元，各太阳能电池单元在水平方向上正、负电极首尾相接实现太阳能电 池单元的串联，最后覆盖有机和无机材料复合封装覆盖层、增透光层和uv保 护层制作成下表面有机薄膜太阳能电池就形成一种共用基板结构的新型双面 有机薄膜太阳能电池。参见图3。本使用新型的有机效果是结构紧凑，成本低，可靠性高，重量轻，厚度薄，根据其不同部件的不同形状和结构，它又可以构成多种不同组装结构 组合的双面有机薄膜太阳能电池优化和最大化光电转化率，单面薄膜电池可 成倍提高输出电压，两面并联又可成倍提高输出电流。附图说明图1是无机硅太阳能电池的典型结构图。图2是本技术组装结构1，即基本组装结构图。 图3是本技术组装结构2，是基本组装结构在水平方向正、负电极 首尾相接而形成的串联结构图。图4是本技术的增透光层的结构图。图5是本技术的透明上电极的一维、二维和三维结构图。图6是本技术的光活性有机材料层的三种结构图。图7是本技术的有机和无机材料覆盖保护层的结构图。图8是本技术的UV保护层的聚光特性表面结构图。01 玻璃基板02 透明电极03 P型半导体04 N型半导体05 金属电极1 增透光层2 玻璃或透明塑料基板3 透明上电极4 -光活性有机材料层5 金属下电极6 有机和无机材料复合封装覆盖层7 绝缘隔挡壁8 引出电极9 _ UV保护层11 低折射率光密媒质12 中折射率光密媒质13 髙折射率光密媒质31 —维结构透明上电极32 - 二维结构透明上电极33 -三维结构透明上电极41 电子受体型和电子给体型混合一体结构光活性有机材料层42 电子受体型型光活性有机材料层43 -电子给体型光活性有机材料层61 有机材料覆盖层62 无机材料覆盖层具体实施方式以下结合附图进一步说明本技术的各实施例。双面有机薄膜太阳能电池组装结构1实施例在图2中，在玻璃或透明塑料基板2的上表面依次层叠制作出金属下电 极5、有机光活性材料层4、透明上电极3、绝缘隔挡壁7、引出电极8、有机 和无机材料复合封装覆盖层6、增透光层1和UV保护层9制作成上表面有机 薄膜太阳能电池，然后再在共用的玻璃或透明塑料基板2的下表面依次层叠 制作出金属下电极5、有机光活性材料层4、透明上电极3、绝缘隔挡壁7、 引出电极8、有机和无机材料复合封装覆盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双面有机薄膜太阳能电池，包括ＵＶ保护层（９）、增透光层（１）、有机和无机材料复合封装覆盖层（６）、透明上电极（３）、有机光活性材料层（４）、金属下电极（５）、绝缘隔挡壁（７）和玻璃或透明塑料基板（２）等部件，其特征是：在玻璃或透明塑料基板（２）的上表面和下表面上各设有一个共用基板结构的有机薄膜太阳能电池件，两个有机薄膜太阳能电池件均由自内向外依次层叠设置的金属下电极（５）、有机光活性材料层（４）和透明上电极（３）组成，透明上电极（３）和金属下电极（５）间通过绝缘隔挡壁（７）相阻隔，引出电极（８）分别由透明上电极（３）和金属下电极（５）引出，在基板（２）两边的两个有机薄膜太阳能电池件外各包设有一个有机和无机材料复合封装覆盖层（６），在复合封装覆盖层（６）外依次叠层设置有一层增透光层（１）和一层ＵＶ保护层（９）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜辉，郭晓冰，袁旭东，杜明，
申请(专利权)人：西安海晶光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]