[发明专利]印刷光伏模块的制造方法和相关光伏模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏模块的制造方法，该光伏模块包括电连接的至少两个光伏电池，每个光伏电池都具有沉积在具有网络顺延方向和网络横跨方向的衬底上的多层结构。本发明还涉及一种相关的光伏模块。

本发明属于光伏模块的制造领域。

背景技术

光伏电池是当其暴露于光(光子)下时会通过作为产生电力现象的起源的光伏效应而产生电力的一种电子部件。所获得的电流与入射光功率相关。光伏电池传送DC(直流)电压。

对于光伏电池而言，光伏效应是通过半导体材料的性质来获得的。

表述“半导体”是指一种具有绝缘体的电特性的材料，但是对于该材料而言，尽管电子对电流作出贡献的概率较低，但是这也是不可忽略的。换句话说，半导体的电导率介于金属的电导率和绝缘体的电导率之间。

本发明更具体地涉及有机光伏电池和模块的领域，该有机光伏领域通常由以“有机光伏”(organic photovoltaic)的首字母缩略词OPV来表示。

有机光伏电池是一种特殊的光伏电池，其形成为多层结构，该多层结构具有第一导电材料制成的第一电极层或底部电极、至少一个有源层，以及第二导电材料制成的第二电极层或顶部电极，其中，所述有源层由形成光敏半导体材料的有机分子或聚合物制成。

只要半导体包括作为由以下项形成的基团的一部分的至少一个键：碳原子和氢原子之间的共价键、碳原子和氮原子之间的共价键，又或者碳原子和氧原子之间的键，则认为半导体是有机的。

有机半导体材料具有禁带，该禁带的宽度界定了被提供给电子以使该电子从基态转变到激发态的最小能量。该能量例如被提供为光能。

当单个OPV电池暴露于光时，其会生成给定电压和给定电流。

为了增大由太阳能产生的DC电压，已知将多个光伏电池串联连接。例如，通过将多个有机光伏电池电连接，以形成有机光伏模块。

制造由电连接的有机光伏电池组成的有机光伏模块可以通过“辊对辊”(roll-to-roll，R2R)方法实现，该方法发表在2009年4月的“太阳能材料和太阳能电池”中的“Polymer solar cell modules prepared using roll-to-roll methods:Knife-over-edge coating，slot-die coating and screen printing(使用辊对辊方法制备聚合物太阳能电池模块：边缘刀涂布，狭缝模具涂布以及丝网印刷)”。这些方法允许进行连续和有效的制造，因为衬底呈现为按照纵向方向缠绕的数十或数百米的一大卷，并且在解绕衬底的同时，几乎连续地在衬底上对层施加涂布工艺。

已知为倒置结构的有机光伏电池在具有网络顺延方向或纵向方向，网络横跨方向或横向方向的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)衬底上形成为五层的多层结构。通过按照纵向方向进行图案化或涂布来形成层，以沿着纵向方向产生多个基本上平行的光伏电池。电池具有给定的宽度，并且施加横向位移以将电池的底部电极层电连接到纵向方向上的后续电池的顶部电极层。

为了实现光伏电池之间的电连接而施加的横向位移同样被专利申请WO 2013/152952 A1所公开。为了根据该方法进行电连接，需要高精度地执行横向位移，这使得制造工艺变得复杂。

现有技术所包括的其它方法提出使用图案化技术(例如，阴影掩模)来降低精确对准的必要性。然而，这样的方法阻碍了通过连续制造方法(例如，R2R方法)获得的经改良的工艺的优点。

发明内容

本发明旨在弥补现有技术的缺点。

为此，根据第一方面，本发明提出一种光伏模块的制造方法，所述光伏模块包括电连接的至少两个光伏电池，每个光伏电池为沉积在具有网络顺延方向和网络横跨方向的衬底上的多层结构。

该方法包括以下步骤：

-a)在所述衬底上设置间隔开的第一导电材料制成的多个第一电极带，每个第一电极带沿所述网络横跨方向延伸以形成第一导电材料层，

-b)在所述第一导电材料层上沿所述网络顺延方向设置绝缘材料制成的至少一个绝缘带，每个绝缘带限定连接区域和活性区域，

-c)在所述第一导电材料层上、所述活性区域内设置包括功能叠层，该功能叠层包括光敏半导体材料制成的全网涂层，