[实用新型]太阳能电池与高能量密度存储器的集成

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池与高能量密度存储器的集成及其制造方法。

背景技术

目前电能贮存用的最多的是蓄电池。铅酸蓄电池的发明已有100多年的历史，它利用化学能和电能的可逆转换，实现充电和放电，铅酸蓄电池价格较低，但使用寿命短，重量大，需要经常维护。近年来以锂电池、燃料电池为代表的新型电池是发展能源技术的主力军，但这些电池存在着使用寿命短，对环境有污染等缺点。除了环境有害方面的缺点以外，体积庞大也是大容量的超级电容器存在的主要问题之一，如近年来多层陶瓷电容器(MLC)技术目前虽然有许多进展，但目前仍无法做到足够小体积和足够大的电容值来满足日益发展的电子线路高密度需求。

能量存储器可用于与太阳能电池配套来储存电能，现有技术中太阳能电池装置除了太阳能电池以外，还需要另外配备能量存储器来存储太阳能电池转化的电能，能量存储器与太阳能电池是分离的，这样的结构增大了太阳能电池装置的体积，不方便运输和安装；同时太阳能电池与能量存储器之间的连接不够可靠。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能电池与高能量密度存储器的集成及其制造方法，其将太阳能电池与高能量密度存储器高度集成，一方面减小了太阳能电池装置的体积，方便运输和安装；另一方面太阳能电池与能量存储器之间结合紧密，结构更加牢固可靠。

本实用新型的技术方案是：

一种太阳能电池与高能量密度存储器的集成，包括太阳能电池和供太阳能电池储存电能的高能量密度存储器，所述高能量密度存储器包括镀设于太阳能电池的背光侧表面的绝缘衬底、所述衬底表面设有若干向内凹陷的小槽，所述衬底表面还设有若干电极层、以及分别间隔设置于每相邻两电极层之间的若干高介电常数介质层，所述电极层和介质层与小槽位置对应的部分填充于小槽内。

本实用新型进一步的技术方案是：一种太阳能电池与高能量密度存储器的集成，包括太阳能电池和供太阳能电池储存电能的高能量密度存储器，所述高能量密度存储器包括镀设于太阳能电池的背光侧表面的绝缘氧化物衬底、所述衬底表面设有若干向内凹陷的小槽，所述衬底表面还设有若干电极层、以及分别间隔设置于每相邻两电极层之间的若干高介电常数介质层，所述电极层和介质层与小槽位置对应的部分填充于小槽内：上述的小槽可以通过光刻加工，小槽的直径可以达到0.1微米左右，相邻小槽之间的间距也可设置为0.1微米，使得其在衬底表面的分布密度可以达到上亿个/平方厘米。若小槽的直径更小时，则其分布密度更高；当小槽直径较大时，也可采取模具等其它方法加工小槽，此时其分布密度就会较低。这样高密度分布的小槽加大了衬底表面的表面积，使之可以达到原来所占面积的几百倍甚至上千倍，从而使得形成的存储器具有超大密度的能量存储性能。上述电极层可以是铜、白金、铅或其它金属材料，可以为厚度仅300埃米-2000埃米的金属薄膜。上述介质层可以是任何具有高介电常数的电介质，可以为厚度100埃米-1000埃米的薄膜。当然，如果小槽比较大，而且对存储器的能量存储要求不同，和在需要较高的工作电压和电流情况下，也可根据需要将电极层和介质层做地厚一点，层数少一点。

所述太阳能电池包括透光基板、依次设于基板上的透明向光导电膜、发电层以及背光导电膜，所述高能量密度存储器的衬底设于背光导电膜的背光一侧；所述太阳能电池包括基板、依次设于基板上的背光导电膜、发电层以及透明向光导电膜，所述高能量密度存储器的衬底设于基板的背光一侧。

根据小槽的大小以及电极层和介质层的薄厚，上述电极层/介质层/电极层的三明治结构层在衬底上可以从一层到几千层不等，这样每相邻两个电极层以及其间的介质层形成一个电容。当上述的三明治结构层大于一层时，所述衬底一端为所有偶数层电极层于该端相互电连接的第一极端，所述衬底另一端为所有奇数层电极层于该端相互电连接的第二极端。这样，若干个电容之间就成并联连接，增大了整个存储器的电容容量。其并联连接的方式具体为：所述第一极端除最外层的电极层的其它奇数层电极层以及与这些奇数层电极层相邻的介质层的端部都短于衬底，其中这些奇数层电极层于该端的外端部被其相邻的介质层包覆，第一极端的偶数层电极层外端包覆于其内侧的介质层外且与其前后的偶数层电极层外端相接；所述第二极端所有偶数层电极层以及所有介质层都短于该端的衬底，其中这些偶数层电极层外端被其相邻的介质层包覆，该端奇数层电极层外端包覆于其内侧的介质层外且与其前后奇数层电极层外端相接。所述小槽为圆柱形或矩形柱体形状，小槽在衬底表面成阵列分布。

所述太阳能电池为薄膜太阳能电池、单晶太阳能电池或多晶太阳能电池。