太阳能发电储电集成器件制造技术

本发明专利技术提供一种太阳能发电储电集成器件，至少包括共用电极层、至少一个薄膜光伏器件、及至少一个薄膜储能器件。本发明专利技术具有减少太阳能发电系统能量损耗、降低成本、提高系统可靠性、提高太阳能利用效率的特点；扩大了太阳能发电储电集成器件中薄膜储能器件的适用范围，以利于太阳能发电储电集成器件对不同薄膜储能器件的需求；三电极结构的提出，降低制作工艺的难度，从而进一步降低太阳能发电储电集成器件的成本；适用于便携式发电储电器件的设计，有助于促进新一代能源转换与存储技术的发展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体领域，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。
技术介绍
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坐寸ο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US2007/0277876 Al专利技术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。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术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，本专利技术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。可选地，所述第一器件组由位于其首端的第一类薄膜光伏器件以及与其串联的至少一个第二类薄膜光伏器件组成，所述第一类薄膜光伏器件还包括形成于所述共用电极层上表面的第三电极层；所述第二类薄膜光伏器件还包括形成于所述共用电极层上的绝缘层、形成于所述绝缘层上的第三电极层，其中，所述第二类薄膜光伏器件的绝缘层相互连接。可选地，所述第一器件组的光吸收层的材料为第一材料；所述第一器件组中每两个相邻的薄膜光伏器件之间具有电学隔离；所述第一器件组中薄膜光伏器件中的第一电极层形成于其光吸收层的上表面及一侧面，位于该光吸收层侧面的第一电极层与其相邻的另一薄膜光伏器件上第三电极层连接以供串联结构实现电连接，且所述第一器件组中位于其末端的第二类薄膜光伏器件的第一电极层上连接有引线。可选地，所述第一器件组的光吸收层的材料为第二材料，所述第一器件组还包括形成于各第一电极层上表面的一透明衬底，所述第一器件组中薄膜光伏器件中的第一电极层与其相邻的另一薄膜光伏器件上的第三电极层藉由填充有导电浆料的凹槽作为串联电极，以供串联结构实现电连接，且所述第一器件组中位于其末端的第二类薄膜光伏器件的第一电极层上连接有引线。可选地，所述薄膜储能器件至少包括锂离子电池、锂空气电池、铝电解电容器、电化学超级电容器、或聚合物薄膜电容器。可选地，所述的薄膜储能器件为储存薄膜光伏器件能量的终端器件。可选地，所述的薄膜储能器件为薄膜光伏器件向终端器件传输能量的辅助器件。可选地，所述的锂离子电池、锂空气电池或电化学超级电容器中，所述材料层至少包括经封装的且填充有电解液的第一活性材料层、隔层、及第二活性材料层，其中，所述第一活性材料层形成于所述共用电极下表面且与所述共用电极极性相同，所述隔层形成于所述第一活性材料层下表面，所述第二活性材料层形成于所述隔层和所述第二电极层之间，且所述第二活性材料层的极性与所述第二电极层的极性相同，所述电解液至少包括水系电解液、有机电解液、离子液体电解液。可选地，所述铝电解电容器的材料层至少包括浸有电解液的电容器隔膜纸；所述聚合物薄膜电容器的材料层为塑料薄膜，至少包括聚乙酯、聚丙烯、聚苯乙烯、或聚碳酸酯。可选地，所述薄膜储能器件下方还设有循环水冷装置或风冷装置对所述太阳能发电储电集成器件进行降温，以防止所述太阳能发电储电集成器件受光照时温度升高而降低性能。可选地，所述共用电极层材料至少包括不锈钢、铝、铜、金、银、钼、钯、或钛。 可选地，所述第二电极层为片状、薄膜状的集流体、及多孔结构、或织物结构的可负载活性电极材料的集流体，其中，所述多孔结构至少包括网状结构、泡沫状结构，所述织物结构至少包括编织物或纺织物。可选地，所述第二电极层的材料至少包括导电物质、及附有所述导电物质的聚合物，其中，所述导电物质为不锈钢、招、铜、金、银、钼、钮、钛、镍、或碳。可选地，所述薄膜光伏器件的光吸收层为碲化镉或者铜基化合物，所述太阳能发电储电集成器件的共用电极层的极性为正极。可选地，所述薄膜光伏器件的光吸收层为硅基光伏材料，所述太阳能发电储电集成器件的共用电极层的极性为负极。可选地，所述薄膜光伏器件的光吸收层为聚合物薄膜或有机染料，所述太阳能发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能发电储电集成器件，其特征在于，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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李东栋，徐璟，黄洪涛，鲁林峰，王会利，吴慧，徐辰，刘东方，方小红，陈小源，
申请(专利权)人：上海中科高等研究院，
类型：发明
国别省市：