[发明专利]光伏器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏器件。

本发明进一步涉及一种制造光伏器件的方法。

背景技术

多数有机光伏（OPV）器件被制造成电串联组件（series）结构。以这种方式，在弱导电的透明电极和其他电流导体中的欧姆损耗被减少。然而，按这种串联排列的电池中的一个或多个的局部遮光（由于树木和烟囱的遮光，粘附在光伏器件的表面上的鸟粪便和树叶，等等）导致严重的功率损耗。被遮蔽的电池不能很好地传导电流。另外，被遮蔽的一个或多个电池可能会由于未被遮蔽的电池生成的电压而变为反向偏置。电池的反向偏置可引起电池性能的退化，甚至使电池完全失效。克服这种问题的一种方法是使用旁路元件，例如旁路二极管或更加复杂的旁路电路系统。US2007089779A公开了一种包括光伏电池和二极管的系统。所述光伏电池包括第一空穴载流子层、第一空穴阻挡层以及光活性层，所述光活性层在所述第一空穴载流子层和所述第一空穴阻挡层之间。所述二极管包括第二空穴载流子层和第二空穴阻挡层。其中，所述第一空穴载流子层与所述第二空穴阻挡层电连接，并且所述第二空穴载流子层与所述第一空穴阻挡层电连接。该已知系统的缺点在于其被限制为将旁路二极管作为旁路元件。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种光伏器件，所述光伏器件包括叠层，所述叠层包括：第一电极层、第二电极层，以及光活性层，所述光活性层被布置在所述第一电极层和所述第二电极层之间。所述第一电极层包括电支撑层。所述电支撑层包括导电电极线的第一结构。所述电支撑层包括导电集流线的第二结构，所述导电集流线比电极线宽。更加具体的是，所述电极线的宽度通常在15到150微米的范围内，集流线的宽度通常至少为150微米，例如为500微米。所述电极线与所述集流线被布置在所述电支撑层的平面内。所述光伏器件具有多个光伏模块，每个所述光伏模块包括所述叠层的相应横向部分。每个横向部分包括所述第一电极的第一电极层部分、第二电极层的第二电极层部分以及光活性层的光活性层部分。每个第一电极层部分包括所述电支撑层的相应电支撑层部分。所述光伏模块被布置为串联连接，其中，彼此邻接的光伏模块通过电连接进行耦合，所述电连接为从所述彼此邻接的光伏模块中的第一光伏模块的第一电极层部分的集流线（44A）到所述彼此邻接的光伏模块中的第二光伏模块的第二电极层部分的电连接。至少一个条件电旁路元件被紧靠所述电支撑层进行安装。所述条件电旁路元件具有第一和第二端子，所述第一和第二端子分别与彼此不同的、相邻的电支撑层部分的相应集流线相连接，所述条件电旁路元件具有在所述第一端子和所述第二端子之间的条件导电沟道。所述至少一个条件电旁路元件形成用于所述光伏模块中的至少一个模块或一组模块的分流器。优选地，每个光伏模块具有各自的条件电旁路元件。

在根据本发明的第一方面的光伏器件中，所述电支撑层同时用作电极和用于从电极收集电流的集流器。所述电支撑层的集流线又用作连接设施，用于将所述条件电旁路元件进行电连接和机械连接。因此，根据本发明的第一方面的光伏器件可被经济地划分为较小的颗粒度。例如，每个光伏模块可具有几平方厘米的尺寸。这样有利于避免在仅光伏器件的小部分不正常工作时必须绕过大片区域的光伏器件。

电极线在所述电支撑层的平面内的布置可形成为栅格或网格，或者可以包括多条互相平行的线。所述布置一方面使得从环境到所述光活性层的光可不受阻碍地在电极线之间通过，因而提供了良好的透明度。因此，所述电极线自身不需要是透明的，因而可首选具有相对较高的电导率的材料，例如，诸如铝或铜之类的金属。如果需要，可在该电支撑层与光活性层之间施加一附加透明电极层。当所述电支撑层已经提供了良好的横向导电性时，对于该附加透明电极层的电导率的要求是较低的，从而可首选具有良好透明度的材料。无机层，例如氧化铟锡（ITO）层可被用于该目的，或者，可使用诸如PEDOT层之类的有机层。优选地，针对光伏器件所设计的波长范围（通常为可见辐射的波长范围），所述附加透明电极层具有至少50%的透明度。更优选地，透明度为至少90%。所述旁路元件可在单独的工艺中进行制造，并且如果需要，可根据另一技术进行制造。例如，这些旁路元件可用一种紧凑的、硅基工艺来制造。