[发明专利]铜氨纤维基四元复合太阳能电池的制备方法

说明书

本发明属于可穿戴电子技术领域，具体为一种铜氨纤维基四元复合太阳能电池的制备方法。本发明提出的方法是将镀银铜氨纤维表面改性、包覆聚噻吩层、原位掺杂、涂布铜钴锡镧四元复合物、丝网印刷银电极，制备得到铜氨纤维基四元复合太阳能电池。该太阳能电池的初始光电转换效率高于17.6%，反复折叠一千次后的光电转换效率高于17.3%。

技术领域

本发明属于可穿戴电子技术领域，具体为一种铜氨纤维基四元复合太阳能电池的制备方法。

背景技术

在过去的十多年里，染料敏化太阳能电池、超级电容器、镧离子电池、燃料电池等能源器件得到了广泛研究，然而随着便携式设备的发展，传统的能源器件结构已经无法满足人们对微型化、便携化、集成化的可穿戴设备需求。与传统的平面状能源器件相比，纤维状能源器件质量更轻、柔性更好、集成度更高，同时可以像高分子纤维一样，通过纺织技术进行大规模应用，从而满足可穿戴设备和各种便携式电子设备的应用需求。

刘一锋发明了一种新型柔性太阳能电池板，提高了柔性太阳能电池板的发电效率，降低了生产成本。其中，透明的氧化锡导电薄膜代替了原有的栅线电机作为太阳能电池板的上部电极，降低了太阳能电池板由于栅线阴影遮挡造成的光学损失，减小了太阳能电池板栅线造成的接触电阻；其中，单晶硅片采用化学腐蚀工艺，将单晶硅片表面制绒，降低了单晶硅片的反射率，提高单晶硅片对太阳光的吸收率；其中，太阳能电池板下表面经过了钝化处理，降低了柔性太阳能电池板的电学损失；其中，单晶硅厚度为100微米，采用EVA塑料封装，使太阳能电池板具有了柔性（CN106340555A）。

无锡迈福光学科技有限公司对柔性太阳能电池板改进，其特征是将切割最大宽度不大于设计最小弯曲曲率半径的电池面元，粘贴在柔性软基底，特别是弯折后具有完全恢复能力的柔性材料。能够制造所要求最小弯曲半径的柔性太阳能电池板，并在不小于要求弯曲曲率半径范围内可以任意无定向弯曲，且可折叠，达到真正意义上的柔性。所得柔性太阳能电池板，既具有高转换效率，可以达到或接近同类高温生长在硬质基底或晶硅基底太阳能电池高转换效率，而整个电池面板又具有很好柔软弯曲性，最小弯曲、弯折可以做到在毫米级量纲范围内，可以满足小曲率半径弯曲，并且可以适应机械化粘贴生产，具有很高的生产效率（CN102044580A）。

阴悦等为了研究不同乙烯-四氟乙烯（ethylene tetrafluoroethylene，ETFE）薄膜光伏一体化形式的电-热-力性能，在日照辐射强度为1000 W/m²的光照条件下，分别对ETFE衬底的柔性薄膜太阳能电池（S1试件）及双层ETFE覆膜的单条柔性薄膜太阳能电池试件（S2试件）进行单轴拉伸试验。得到了应力-应变曲线、温度及电压变化曲线并分析了电-热-力性能之间的相互作用现象。试验结果表明：S1试件的屈服应力为20.2 MPa，弹性模量为1110 MPa，开路电压存在明显的下降突变点，试件S1的破坏原因是膜材断裂;S2试件在试验过程中电池条出现滑移现象，屈服应力为6.6 MPa，弹性模量为715 MPa。当拉伸至应变为10%时，电压波动较大直至降为0 V，与试件S1相比，试件S2电-热-力性能之间的相互影响较为显著（载人航天，2018，1：73-78）。

张晓琴等设计了一种可以通过刮涂方法制备的基于银纳米线（AgNWs）的柔性复合透明电极，并以此为基础实现了高性能柔性聚合物太阳能电池的制备。基于银纳米线的柔性复合薄膜（APA）由银纳米线（AgNWs），聚乙烯醇缩丁醛（PVB）和铝掺杂氧化锡（AZO）纳米粒子在低温下通过多层刮涂的方法制备。APA透明复合薄膜在550nm处透光率达到90．90％，面电阻低至13.01Ω/sq，在柔性基底上具有很高的粘附性。在透明的APA／聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底上制备的柔性聚合物太阳能电池（PSCs），能量转换效率达到5．47％。而且以5mm为曲率半径，经过1000次循环弯曲实验，电池的能量转换效率仅下降了14％（应用化学，2018，1：109-115）。