[发明专利]柔性光伏电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种光伏电池，特别涉及一种柔性光伏电池及其制造方法。

背景技术

利用太阳能是当今社会解决能源和环境问题的重要措施。特别地，将太阳光直接转化为电能的光伏电池，近十五年来在光电转化率方面取得较大突破，其中以氧化物半导体电极为基础的光伏电池正被大力推向实用阶段。

以氧化物半导体电极为基础的光伏电池，其构造和原理是：在相向设置的氧化物半导体电极和对电极之间，设置传递电子的电解质。当氧化物半导体电极受到太阳光辐射时，作为光电转化材料的氧化物半导体材料产生电子和空穴的分离，其中电子通过负载传送到对电极，而电解质将电子输往空穴，并在对电极得到电子，此循环周而复始，光电流便连续产生。

由于适用的氧化物半导体材料具有宽禁带，需要太阳光中能量较高的紫外线激发才能产生上述光电转化过程，因此其阳光利用率很低。瑞士的Gratzel于1991年提出染料敏化太阳电池(Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC)技术方案，其采用纳米微晶介孔氧化钛材料作为电极的光电转化材料，并利用在氧化钛微粒表面上覆盖有机染料单分子层进行表面处理，大大提高光电转化材料的活性表面积和阳光利用率，使得所述染料敏化太阳电池的光电转化率达到10％以上。因此所述染料敏化太阳电池也被称为Gratzel电池。

典型的染料敏化太阳电池为平板状结构，它以玻璃或有机高分子薄片作为透光密封材料，在薄片内侧表面镀上一层透光的导电材料膜，比如常用的氧化铟锡(ITO)或含氟氧化锡等，在导电材料膜表面上形成一层光电转化材料层并进行表面染料敏化等处理，形成透光导电电极；与该电极相平行，设置了镀在透光或不透光密封薄片内侧表面上的导电层(常常再覆上由铂或碳等材料构成的催化层)作为对电极，在两个电极之间充满传递电子的电解质，如常用的I₂/I-氧化还原体系。

但是，很难大面积制造所述平板状结构的染料敏化太阳电池，这是因为：1、由于电池中的透光导电材料膜受透光要求限制而选用了并非良导体的透光导电材料如ITO，若增大电池面积则将提高ITO层电阻并使得电池的光电转化率降低；2、由于制造平板状电池有多道工序是在平板上进行，其中包括透光导电材料膜的成型和光电转化材料层的成型，面积越大电池制造就越困难。另一方面，还很难连续化制造所述平板状结构的染料敏化太阳能电池，这是因为，在透光密封材料表面镀上透光导电材料膜通常采用溅射或等离子成型，此工序难于连续化进行，并因此影响下一工序(即形成光电转化材料层)的连续化进行。由于难于大面积连续化制造，因此使得所述平板状结构的染料敏化太阳电池难于兼顾提高光电转化率及降低生产成本。此外，平板状电池携带、运输和使用都较不方便。

对此已提出一些改进性技术方案。例如，美国专利US 7,022,910 B2公开了一种采用织物电极的光伏电池，其中所述织物电极是指透光度达到60％以上的导电织物(比如，疏织的不锈钢网)。该采用织物电极的光伏电池的制造方法是：先将所述织物电极半嵌入透光密封片(特别是聚酯片)的内侧面形成复合片状物，必要时可进一步在该复合片状物中所述织物电极网孔处的透光密封片表面镀上一层透光的导电材料膜，然后在该复合片状物内侧表面上形成一层光电转化材料薄层后，再作染料敏化处理，然后依次与电解质层、对电极层和密封底片层合，构成染料敏化太阳电池。

但是，上述美国专利US 7,022,910 B2公开的技术方案存在如下缺点：1、对所述织物电极有透光要求，因此其选材受限；2、所述织物电极较疏，使得覆盖在该电极上的光电转化材料较少、而覆盖在其网孔处透光密封片表面上的光电转化材料较多，以致不利于改善电极的导电性能，进一步不利于提高电池的光电转化率；3、若要进一步改善电极的导电性能，虽可采用进一步镀上透光导电材料膜的方法，却又将不利于连续化制造，以致不利于生产成本的降低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的第一个目的是提供一种柔性光伏电池，在提高电极的导电性能和电池的光电转化率的同时实现大面积连续化制造，以及克服传统光伏电池平板状结构使用不便的缺点。

本发明的第二个目的是提供所述柔性光伏电池的制造方法，以帮助大面积连续化制造所述柔性光伏电池。