[发明专利]基于水平排布纳米线薄膜的柔性异质结太阳能电池阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种基于水平排布纳米线薄膜的柔性异质结太阳能电池阵列，其特征在于：包括一层柔性衬底(1)、太阳能电池阵列、一层柔性封装层(8)，所述太阳能电池阵列设置于柔性衬底(1)和柔性封装层(8)之间，所述太阳能电池阵列包括矩阵排列的太阳能电池结构单元和铜连接线(7)，所述矩阵排列的太阳能电池结构单元的数量大于等于每行每列各2个。

2.根据权利要求书1所述的一种基于水平排布纳米线薄膜的柔性异质结太阳能电池阵列，其特征在于：所述柔性衬底(1)和柔性封装层(8)为PDMS，所述柔性衬底(1)厚度为1000-3000μm，所述柔性封装层(8)厚度为500-1000μm。

3.根据权利要求书1所述的一种基于水平排布纳米线薄膜的柔性异质结太阳能电池阵列，其特征在于：所述矩阵排列的太阳能电池结构单元的间距为100μm-1000μm，所述铜连接线(7)的厚度为50-200nm，宽度为5-20μm，所述铜连接线(7)包含铜连接线(7-1)、铜连接线(7-2)、铜连接线(7-3)三种类型。

4.根据权利要求书1所述的一种基于水平排布纳米线薄膜的柔性异质结太阳能电池阵列，其特征在于：所述太阳能电池结构单元为基于水平排布纳米线薄膜的异质结太阳能电池，包括第一层金电极(2)，所述第一层金电极(2)上设有水平排布p型纳米线薄膜(3)，所述水平排布p型纳米线薄膜(3)的一侧覆盖第一层金电极(2)，且该侧之上设有第二层金电极(4)，所述水平排布p型纳米线薄膜(3)的另一侧之下设有n型半导体薄膜(5)，所述n型半导体薄膜(5)一端之上设有钛电极(6)。

5.根据权利要求书1所述的一种基于水平排布纳米线薄膜的柔性异质结太阳能电池阵列，其特征在于：所述矩阵排列的太阳能电池结构单元之间由所述铜连接线(7)按照特定的连接方式组成所述太阳能电池阵列，所述特定的连接方式为每一列上部的太阳能电池结构单元的n型半导体薄膜(5)通过铜连接线(7-1)连接下部的太阳能电池结构单元的钛电极(6)，每一列上部的太阳能电池结构单元的第一层金电极(2)通过铜连接线(7-2)连接下部的太阳能电池结构单元的第一层金电极(2)，所述阵列排布的太阳能电池结构单元中最顶端一行左部的太阳能电池结构单元的第一层金电极(2)通过铜连接线(7-3)连接右部的太阳能电池结构单元的钛电极(6)。

6.根据权利要求书4所述的太阳能电池结构单元，其特征在于：所述第一层金电极(2)和所述第二层金电极(4)位置完全重合，所述第一层金电极(2)的厚度为30-50nm，所述第二层金电极(4)厚度为50-100nm。

7.根据权利要求书4所述的太阳能电池结构单元，其特征在于：所述水平排布p型纳米线薄膜(3)厚度为200-1000nm，所述p型纳米线为p型CdTe纳米线。

8.根据权利要求书4所述的太阳能电池结构单元，其特征在于：所述n型半导体薄膜(5)为n型ZnO薄膜，所述n型半导体薄膜(5)厚度为150-500nm，所述n型半导体薄膜(5)与所述第一层金电极(2)的间距为5-20μm。

9.一种基于水平排布纳米线薄膜的柔性异质结太阳能电池阵列的制备方法，包括如下顺序步骤：

1)利用磁控溅射法在覆盖有二氧化硅层的硅衬底上制备钛电极阵列和厚度为30-50nm金电极阵列；

2)在衬底表面涂抹光刻胶，通过紫外曝光和显影在衬底表面刻出矩形窗口阵列，矩形窗口内部无光刻胶覆盖且二氧化硅层裸露，矩形窗口外部有光刻胶覆盖，矩形窗口内部包含金电极且不包含钛电极；

3)将p型纳米线转移至步骤2)所述的窗口区域内，使之形成水平排布的p型纳米线薄膜，并且使p型纳米线薄膜的一侧覆盖金电极；

4)两次或多次重复步骤3)，使得所形成水平排布的p型纳米线薄膜达到200-1000nm；

5)去除矩形窗口外部的光刻胶；

6)利用磁控溅射法在步骤1)中所述的金电极的相同位置上制备形状尺寸与步骤1)中所述的金电极相同且厚度为50-100nm的金电极，使得p型纳米线薄膜的一侧与两层金电极形成三明治结构；

7)利用脉冲激光沉积法制备厚度为150-500nm的n型半导体薄膜，使得所制备n型半导体薄膜的覆盖部分p型纳米线薄膜且覆盖部分钛电极，所制备n型半导体薄膜与其右侧的金电极间距为5-20μm；

8)利用磁控溅射法制备厚度为50-200nm，宽度为5-20μm的铜连接线；

9)利用旋涂法在衬底表面旋涂厚度为1000-3000μm的柔性衬底层，使之覆盖全部太阳能电池阵列和铜连接线；

10)利用牺牲层刻蚀法将柔性衬底层和太阳能电池阵列从覆盖有二氧化硅层的硅衬底上剥离下来；

11)利用旋涂法在柔性衬底层上旋涂厚度为500-1000μm柔性封装层，使得全部太阳能电池阵列包覆在柔性衬底层和柔性封装层之间。