專利名稱：用于物聯(lián)網(wǎng)中的印制柔性薄膜太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能電池，尤其是一種柔性薄膜太陽能電池。
背景技術(shù)：
隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，光電技術(shù)已經(jīng)成為熱門的學(xué)科，同時(shí)它與各種學(xué)科之間的互相交叉也大大促進(jìn)了各種新的光電子材料的發(fā)展。例如，薄膜技術(shù)與光電子學(xué)領(lǐng)域的互相滲透使得光電子薄膜技術(shù)不斷迅速發(fā)展，涌現(xiàn)了各種新型的光電薄膜器件，并且這些光電薄膜器件正在以較快的速度不斷發(fā)展和進(jìn)步。對光電薄膜材料的研究和開發(fā)工作是非?；钴S的。在光(包括不可見光)的照射下，物體發(fā)射電子的現(xiàn)象或者使物質(zhì)發(fā)生某些電性質(zhì)的變化，就稱為光電效應(yīng)。光電效應(yīng)主要有光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)和光電子發(fā)射效應(yīng)。光電材料中光伏材料一直是研究的熱點(diǎn)，利用光伏效應(yīng)原理不僅可以制作探測光信號的光電轉(zhuǎn)化元件，還可以制造光電池薄膜太陽能電池。隨著世界能源的緊缺，薄膜太陽能電池作為一種光電功能薄膜，可以有效地緩解能源短缺問題，而且它無污染，易于大面積推廣。薄膜太陽能電池主要有硅基太陽能電池(單晶娃，多晶娃，非晶硅)，砷化鎵太陽能電池，CIGS薄膜太陽能電池，有機(jī)太陽能薄膜電池。其中硅基太陽能電池雖然轉(zhuǎn)換效率高，但是加工困難，存在記憶效應(yīng)，成本高，很難應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。而CIGS薄膜太陽能電池雖然性能好，但是由于原材料中金屬銦(In)在地殼中的存儲量稀少，價(jià)格昂貴，也很難廣泛的應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中?？傊畟鹘y(tǒng)的太陽能電池要么不可變形，受到擠壓容易損壞，要么不適宜大規(guī)模推廣，不能滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)有些特殊的傳感器的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的印制柔性薄膜太陽能電池，雖然轉(zhuǎn)換效率相對較低，但是采用絲網(wǎng)印刷的方法加工簡單，成本較低，可便攜性，可替換性較大，電極可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)成不同的形狀，另外很大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有柔性襯底，該太陽能電池整體上是柔性可彎曲的，能夠方便的使用和拆卸，因而能夠在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中發(fā)揮很大的空間。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的印制柔性薄膜太陽能電池，包括柔性襯底、在柔性襯底上的透明導(dǎo)電層、在透明導(dǎo)電層上的活性聚合物層、在活性聚合物層上的導(dǎo)電電極層、在導(dǎo)電電極層上完全覆蓋整個(gè)柔性薄膜太陽能電池表面的封裝薄膜層(PET、EVA等)、導(dǎo)電電極；所述柔性襯底、透明導(dǎo)電層、活性聚合物層、導(dǎo)電電極層、封裝薄膜層相互間緊密結(jié)合；包含上述五層的柔性薄膜太陽能電池是柔性的，能夠彎曲。所述導(dǎo)電電極層引出導(dǎo)電電極，導(dǎo)電電極的形狀和物聯(lián)網(wǎng)中使用本柔性薄膜太陽能電池的產(chǎn)品的電極形狀相匹配；導(dǎo)電電極在柔性薄膜太陽能電池上的位置和物聯(lián)網(wǎng)中使用本柔性薄膜太陽能電池的產(chǎn)品的電極位置相對應(yīng)。所述柔性襯底的厚度為30-100 μ m。所述透明導(dǎo)電層的厚度為15-20 μ m。[0008]所述活性聚合物層完全覆蓋透明導(dǎo)電層。所述導(dǎo)電電極層厚度至少20 μ m。所述封裝薄膜層的厚度為100-200 μ m。所述透明導(dǎo)電層包括數(shù)塊平行覆蓋在柔性襯底上的導(dǎo)電的氧化物膜。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)柔性薄膜太陽能電池的電極可以依據(jù)不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的傳感器產(chǎn)品改變電極的形狀、位置，方便各種場合下的安裝，調(diào)試。柔性薄膜太陽能電池整體上呈現(xiàn)柔性，可彎曲，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的某些傳感器需要變形的時(shí)候，柔性薄膜太陽能電池的電極依然可以和傳感器的電極保持良好接觸。本柔性薄膜太陽能電池的成本相對較低。

圖1為本實(shí)用新型的透明導(dǎo)電層/柔性襯底示意圖。圖2為本實(shí)用新型的活性聚合物層示意圖。圖3為本實(shí)用新型的導(dǎo)電電極層/活性聚合物層示意圖示意圖。圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型的立體示意圖。圖6為本實(shí)用新型的應(yīng)用一示意圖。圖7為本實(shí)用新型的應(yīng)用二示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1、圖2、圖3、圖4所示一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的印制柔性薄膜太陽能電池，包括柔性襯底I (聚酯薄膜、聚氨酯薄膜、PET薄膜等)、在柔性襯底I上印刷而成的透明導(dǎo)電層2 (ΙΤ0、FTO等)、在透明導(dǎo)電層2上印刷而成的活性聚合物層3、在活性聚合物層3上印刷而成的導(dǎo)電電極層4、在導(dǎo)電電極層4上完全覆蓋整個(gè)柔性薄膜太陽能電池表面的封裝薄膜層5、導(dǎo)電電極11 ;所述柔性襯底1、透明導(dǎo)電層2、活性聚合物層3、導(dǎo)電電極層4、封裝薄膜層5相互間緊密結(jié)合；包含上述五層的柔性薄膜太陽能電池是柔性的，能夠彎曲。所述導(dǎo)電電極層4引出導(dǎo)電電極11，導(dǎo)電電極11的形狀和物聯(lián)網(wǎng)中使用本柔性薄膜太陽能電池的產(chǎn)品的電極形狀相匹配；導(dǎo)電電極11在柔性薄膜太陽能電池上的位置和物聯(lián)網(wǎng)中使用本柔性薄膜太陽能電池的產(chǎn)品的電極位置相對應(yīng)。所述柔性襯底I的厚度為30-100 μ m。所述透明導(dǎo)電層2的厚度為15-20 μ m,表面電阻小于70 Ω。所述活性聚合物層3完全覆蓋透明導(dǎo)電層2。所述導(dǎo)電電極層4是由鋁漿絲網(wǎng)印刷而成的電導(dǎo)率2.7-3. O Ω ·ι 和方阻小于30mΩ的導(dǎo)電電極層，或者用石墨烯或富勒烯(C6tl)做成的電極漿料絲網(wǎng)印刷而成的導(dǎo)電電極層，印刷厚度至少20 μ m。所述封裝薄膜層5的厚度為100-200 μ m。所述透明導(dǎo)電層2包括數(shù)塊平行覆蓋在柔性襯底I上的導(dǎo)電的氧化物膜。如圖1所示，用于物聯(lián)網(wǎng)中的印制柔性薄膜太陽能電池，作為其基底的襯底采用柔性襯底I (聚酯薄膜、聚氨酯薄膜、PET薄膜等)，柔性襯底其耐熱溫度范圍為400° C以下，厚度為30-100 μ m。在圖1的實(shí)施例中采用絲網(wǎng)印刷方式，在柔性襯底I上印刷3塊平行的同樣大小的長方形的透明導(dǎo)電漿料膜，要求厚度為15-20 μ m，要求透明導(dǎo)電漿料的附著力好，表面電阻小于70Ω，從而形成了透明導(dǎo)電層2。透明導(dǎo)電漿料可以采用導(dǎo)電的ITO(銦錫氧化物)、FTO (摻氟的錫氧化合物)等。如圖2所示，在印刷完透明導(dǎo)電層2后印刷活性聚合物層3，活性聚合物層3要求完全覆蓋透明導(dǎo)電層2。采用絲網(wǎng)印刷方式在20-25 ° C，濕度30%-60%的條件下印刷活性聚合物漿料，印刷2-3層以保證厚度，并且每次印刷完一層后烘干幾分鐘再印刷下一層，最后放置30分鐘烘干?；钚跃酆衔飳?通常為O.1 μ m—3 μ m,活性聚合物漿料包括PEDOT: PSS(聚3，4-乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽)油墨，或者LiF納米涂料。如圖3所示，在活性聚合 物層3上面絲網(wǎng)印刷導(dǎo)電電極層4，導(dǎo)電電極層4是由特定電導(dǎo)率2. 7-3.0 Ω ·πι和方阻小于30πιΩ的鋁漿印刷而成，也可用石墨烯或者富勒烯(C6tl)做成的電極漿料絲網(wǎng)印刷而成。導(dǎo)電電極層4印刷厚度至少20 μ m，并且和活性聚合物層3有結(jié)合，之后引出導(dǎo)電電極11，可以根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的電極的需要改變導(dǎo)電電極11的形狀、角度和相對位置，達(dá)到完全適配的目的。鋁漿印刷在20-25° C，濕度30%-60%的條件下進(jìn)行，印刷后烘干20分鐘。隨后在上述四層的最上面覆上一層100-200 μ m的封裝薄膜層5，封裝好整個(gè)柔性薄膜太陽能電池。封裝薄膜層5是透明的。封裝薄膜可采用PET薄膜。最后，如圖4、圖5所示，形成了用于物聯(lián)網(wǎng)中的印制柔性薄膜太陽能電池，其包括了柔性襯底1、透明導(dǎo)電層2、活性聚合物層3、導(dǎo)電電極層4、封裝薄膜層5、導(dǎo)電電極11。所述的印制柔性薄膜太陽能電池在物聯(lián)網(wǎng)中有多種應(yīng)用比如應(yīng)用于人體信息采集器，RFID識別卡，壓敏、熱敏、氣敏傳感器，GPS全球定位系統(tǒng)等等。如圖6所示，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)中RFID識別卡8的電池實(shí)施例來說明本實(shí)用新型的應(yīng)用，圖6是一種應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)RFID識別卡8中的印制柔性薄膜太陽能電池。圖中柔性襯底1、透明導(dǎo)電層2、活性聚合物層3均很薄，省略沒有畫出。導(dǎo)電電極11在RFID識別卡8上方，為了適應(yīng)RFID識別卡的正電極6和負(fù)電極7的形狀和相對位置，在設(shè)計(jì)印制柔性薄膜太陽能電池的時(shí)候，導(dǎo)電電極11設(shè)計(jì)成形狀和RFID識別卡8的正電極6和負(fù)電極7的形狀一致，并且導(dǎo)電電極11相對位置和RFID識別卡8的正電極6和負(fù)電極7的相對位置相對應(yīng)，以能夠方便的給RFID識別卡8提供電源輸入。圖7是和結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的壓力傳感器10來說明本實(shí)用新型的應(yīng)用。圖中柔性襯底1、透明導(dǎo)電層2、活性聚合物層3均很薄，省略沒有畫出。當(dāng)壓力施加在壓力傳感器10上時(shí)，壓力傳感器10發(fā)生形變，柔性薄膜太陽能電池會隨著壓力傳感器10的形變而產(chǎn)生相似的形變，柔性薄膜太陽能電池始終緊貼壓力傳感器10。雖然導(dǎo)電電極11和壓力傳感器電極9會有微小的形變，但是始終還是緊貼著的，因此柔性薄膜太陽能電池對壓力傳感器10的供電還是正常的。而傳統(tǒng)的太陽能電池由于基底不具有柔性，因而不能適用于該傳感器領(lǐng)域。其它的氣敏傳感器，溫度傳感器，濕度傳感器都能夠適用本實(shí)用新型提出的印制柔性薄膜太陽能電池。
權(quán)利要求1.一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的印制柔性薄膜太陽能電池，其特征在于包括柔性襯底(I)、在柔性襯底(I)上的透明導(dǎo)電層(2)、在透明導(dǎo)電層(2)上的活性聚合物層(3)、在活性聚合物層(3)上的導(dǎo)電電極層(4)、在導(dǎo)電電極層(4)上完全覆蓋整個(gè)柔性薄膜太陽能電池表面的封裝薄膜層(5)、導(dǎo)電電極(11);所述柔性襯底(I)、透明導(dǎo)電層(2)、活性聚合物層(3)、 導(dǎo)電電極層(4)、封裝薄膜層(5)相互間緊密結(jié)合；包含上述五層的柔性薄膜太陽能電池是柔性的，能夠彎曲；所述導(dǎo)電電極層(4)引出導(dǎo)電電極(11)，導(dǎo)電電極(11)的形狀和使用本柔性薄膜太陽能電池的產(chǎn)品的電極形狀相匹配；導(dǎo)電電極(11)在柔性薄膜太陽能電池上的位置和使用本柔性薄膜太陽能電池的產(chǎn)品的電極位置相對應(yīng)；所述柔性襯底(I)的厚度為30-100μπι ;所述透明導(dǎo)電層⑵的厚度為15-20μπι;所述活性聚合物層(3)完全覆蓋透明導(dǎo)電層(2)；所述導(dǎo)電電極層⑷厚度至少20 μ m ;所述封裝薄膜層(5)的厚度為100-200 μ m。
2.如權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)中的印制柔性薄膜太陽能電池，其特征在于所述透明導(dǎo)電層(2)包括數(shù)塊平行覆蓋在柔性襯底(I)上的導(dǎo)電的氧化物膜。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的印制柔性薄膜太陽能電池，包括柔性襯底、在柔性襯底上的透明導(dǎo)電層、在透明導(dǎo)電層上的活性聚合物層、在活性聚合物層上的導(dǎo)電電極層、在導(dǎo)電電極層上完全覆蓋整個(gè)柔性薄膜太陽能電池表面的封裝薄膜層、導(dǎo)電電極；所述柔性襯底、透明導(dǎo)電層、活性聚合物層、導(dǎo)電電極層、封裝薄膜層相互間緊密結(jié)合；包含上述五層的柔性薄膜太陽能電池是柔性的，能夠彎曲。導(dǎo)電電極層引出導(dǎo)電電極，導(dǎo)電電極的形狀、位置和物聯(lián)網(wǎng)中使用本柔性薄膜太陽能電池的產(chǎn)品的電極形狀、位置相匹配。本實(shí)用新型用于物聯(lián)網(wǎng)中的產(chǎn)品的太陽能供電。
文檔編號H01L31/02GK202888194SQ20122060045
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者彭龍, 王文韜, 黃海琴, 康威, 胡慶慶, 王慰 申請人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心