本發(fā)明涉及一種柔性薄膜太陽能電池組件及其制作方法。屬于光伏發(fā)電技術領域。

背景技術：
太陽能資源豐富、分布廣泛，是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源。隨著全球能源的短缺和環(huán)境污染等問題日益突出，太陽能光伏發(fā)電因其清潔、便利、安全、高效等特點，已成為世界各國普遍關注和重點發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。太陽能電池提供了一種以最小的環(huán)境影響來產(chǎn)生電力的光電轉換裝置，具有環(huán)境友好無污染等特點，越來越受到人們的關注。高光電轉化效率、低成本、耐用、易安裝、輕質(zhì)化以及避免造成其他的環(huán)境影響問題是目前太陽能組件研究的主要方向，薄膜太陽能電池因光吸收層用料少，僅需幾個微米就可以將太陽光能有效地轉換成電能，具有廣闊的發(fā)展前景。非晶形/微晶硅(Si)、碲化鎘(CdTe)和銅銦鎵硒化物(CIGS)是薄膜太陽能電池中使用的三種最重要的材料，而柔性薄膜太陽能電池具有質(zhì)量輕、易附形、光電轉換效率高等特點，逐漸成為近年來太陽能應用方面的重點。目前，采用絲網(wǎng)印刷的方法在受光面前擋膜上制備柵型電極，并將電池單元設置于柵型電極上，在電池串聯(lián)方法上，通過在刻蝕掉電池單元近鄰邊緣的電池層露出柔性導電襯底，然后采用激光焊接工藝將柵型電極引出端焊接于柔性襯底上，但此種制作方式浪費了電池單元部分發(fā)電區(qū)域，且激光焊接工藝要求精度高，高能量的激光焊接產(chǎn)生的熱量對焊點周圍的材料層具有一定的破壞性。現(xiàn)有技術中公開號為201220053112的專利文獻公開了一種柔性薄膜太陽能電池組件，一次包括上膠層、電池片層和底膠層，上膠層是一種對太陽光透明的長條狀柔性材料，電池片層有若干電池片以串聯(lián)或并聯(lián)方式通過連接導線連接到兩個主導線上，兩個主導線與上膠層的長度一致，底膠層是一種柔性材料。每個電池的電極采用單獨的電極線連接，在生產(chǎn)制造過程中對電極線與電池片的定位精度要求很高，且每個電池片之間用電極線連接的工藝非常復雜；電極線為獨立的連接線，彼此緊鄰的電池片的電極線之間不存在連接，電極線一旦發(fā)生斷裂，那么電極線斷裂的電池片產(chǎn)生的電流無法導出，可靠性差；電極連線與電池片側面預留足夠大的間距防止緊鄰的電池片接觸造成短路，減小了電池組件的受光面的面積，同時在卷去或彎折時容易造成電極線、電池襯底及電池片側面接觸，造成短路現(xiàn)象，安全性差。

技術實現(xiàn)要素：
為此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于生產(chǎn)工藝復雜，不便于生產(chǎn)制造，受光面積小，可靠性和安全性差，從而提出一種生產(chǎn)工藝簡單，受光面積大，可靠性和安全性高的柔性薄膜太陽能電池組件及其制作方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：一種柔性薄膜太陽能電池組件，包括受光面阻擋膜，在所述受光面阻擋膜上設置有若干間隔排列的第一印刷電極層，每個所述第一印刷電極層上設置有一個電池單元，所述電池單元在所述第一印刷電極層上依次設置第一電極層、緩沖層、光吸收層、第二電極層以及柔性導電基底層，在每個所述電池單元的兩側面設置有絕緣層，相鄰的兩個所述電池單元之間存在間隔區(qū)域，前一所述電池單元底部的所述第一印刷電極層從所述電池單元的底部延伸至所述間隔區(qū)域，在所述間隔區(qū)域內(nèi)設置有彎折的第二印刷電極，所述第二印刷電極的豎向連接端與前后的所述電池單元的絕緣層連接，且其底部與所述第一印刷電極層在所述間隔區(qū)域內(nèi)的延伸部分連接，所述第二印刷電極的橫向延伸端與后一所述電池單元的所述柔性導電基底層電連接。位于所述電池單元底部的所述第一印刷電極層為鋸齒狀、梳狀或柱狀。所述第一印刷電極層設置在所述受光面阻擋膜的內(nèi)側。所述受光面阻擋膜的外側設置有抗紫外線涂層。所述受光面阻擋膜內(nèi)側設置有熱熔型粘結材料。一種適用于上述柔性薄膜太陽能電池組件制作方法，包括如下步驟：制備所述電池單元；在所述受光面阻擋膜內(nèi)側制備所述第一印刷電極層；在電池單元的兩側面配置絕緣材料層；將所述電池單元設置在所述第一印刷電極層上，相鄰的兩個所述電池單元之間存在間隔區(qū)域，前一所述電池單元底部的所述第一印刷電極層從所述電池單元的底部延伸至所述間隔區(qū)域；在相鄰所述電池單元間制備所述第二印刷電極，所述第二印刷電極的豎向連接端與前后的所述電池單元的絕緣層連接，且其底部與所述第一印刷電極層在所述間隔區(qū)域內(nèi)的延伸部分連接，所述第二印刷電極的橫向延伸端與后一所述電池單元的所述柔性導電基底層電連接。所述制備所述電池單元的過程包括：在所述柔性導電襯底上采用分子束外延的方法制備所述第二電極層，然后采用濺射的方法依次制備所述光吸收層、所述緩沖層及所述第一電極層。所述將所述電池單元設置在所述第一印刷電極層上的方法為：將所述電池單元的所述第一電極層與所述第一印刷電極層通過熱壓合的方式緊密連接。所述在所述受光面阻擋膜內(nèi)側制備所述第一印刷電極層的方法為：采用絲網(wǎng)印刷方法將所述第一印刷電極層設置在所述受光面阻擋膜的內(nèi)側。所述在相鄰所述電池單元間制備所述第二印刷電極的方法為：采用絲網(wǎng)印刷方法將所述第二印刷電極配置在所述間隔區(qū)域。本發(fā)明的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：（1）本發(fā)明提供一種柔性薄膜太陽能電池組件，包括受光面阻擋膜，在受光面阻擋膜上設置有若干間隔排列的第一印刷電極層，每個第一印刷電極層上設置有一個電池單元，在每個電池單元的兩側面設置有絕緣層，相鄰的兩個電池單元之間存在間隔區(qū)域，在間隔區(qū)域內(nèi)設置有彎折的第二印刷電極，電池單元的第一電極層與第一印刷電極層連接，第二印刷電極豎向連接端與第一印刷電極層在間隔區(qū)域延伸部分連接，第二印刷電極的橫向延伸端與電池單元的柔性導電基底連接，將電池單元串聯(lián)，無需導線通過激光焊接技術將各個電池單元串聯(lián)，安全性和可靠性高，各個電池單元之間采用絕緣層進行絕緣隔離，絕緣性能良好，第二印刷電極設置在受光面的背側，同時也增大了受光面積。（2）本發(fā)明提供一種柔性薄膜太陽能電池組件，位于所述電池單元底部的所述第一印刷電極層為鋸齒狀、梳狀或柱狀。節(jié)省電極材料，同時也減小了電極材料對吸收太陽光的影響。（3）本發(fā)明提供一種柔性薄膜太陽能電池組件，所述受光面阻擋膜的受光面阻擋膜外側設置有抗紫外線涂層，有效減緩受光面阻擋膜的老化，同時也防止紫外線對電池的輻射，減速了電池的老化速度。（4）本發(fā)明提供一種柔性薄膜太陽能電池組件，所述受光面阻擋膜內(nèi)側設置有熱熔型粘結材料，便于所述電池單元和所述受光面阻擋膜的壓合組裝。（5）本發(fā)明提供一種柔性薄膜太陽能電池組件制備方法，包括步驟：制備所述電池單元；在電池單元的兩側面配置絕緣材料層；在所述受光面阻擋膜內(nèi)側制備所述第一印刷電極層；將所述電池單元設置在所述第一印刷電極層上，相鄰的兩個所述電池單元之間存在間隔區(qū)域，前一所述電池單元底部的所述第一印刷電極層從所述電池單元的底部延伸至所述間隔區(qū)域；在相鄰所述電池單元間制備所述第二印刷電極，所述第二印刷電極的豎向連接端與前后的所述電池單元的絕緣層連接，且其底部與所述第一印刷電極層在所述間隔區(qū)域內(nèi)的延伸部分連接，所述第二印刷電極的橫向延伸端與后一所述電池單元的所述柔性導電基底層電連接。各個電池單元之間采用絕緣層進行絕緣隔離，第二印刷電極將電池單元在受光面的內(nèi)側連接在一起，無需導線通過激光焊接技術將各個電池單元連接在一起，安全性和可靠性高，同時也增大了受光面積，生產(chǎn)工藝簡單，便于生產(chǎn)制造。（6）本發(fā)明提供一種柔性薄膜太陽能電池組件制備方法，所述制備所述電池單元的過程包括：在所述柔性導電襯底上采用分子束外延的方法制備所述第二電極層，然后采用濺射的方法依次制備所述光吸收層、所述緩沖層及所述第一電極層，所述分子束外延的方法可以對源和襯底分別進行加熱和控制；可以利用快門精密的控制摻雜、組合和厚度，是一種原子級的生長技術，有利于生長多層異質(zhì)結構；不是在熱平衡條件下進行的，是一個動力學過程，因此可以生長一般熱平衡生長難以得到的晶體；生長過程中，表面處于真空中，利用附設的設備可以進行原位（即時）觀測，分析、研究生長過程、組分、表面狀態(tài)等，使得所述第二電極層的分布更加均勻，導電性能好。所述濺射的方法利用帶電粒子轟擊固體表面時，發(fā)生表面原子碰撞并發(fā)生能量和動量的轉移，使固體表面的原子從表面可以靈活的制備各種化學成分的薄膜，使得所述光吸收層、所述緩沖層及第一電極層能夠均勻分布，性能良好。（7）本發(fā)明提供一種柔性薄膜太陽能電池組件制備方法，所述第一印刷電極層和所述第二印刷電極采用絲網(wǎng)印刷技術，技術成熟，使得所述第一印刷電極層和所述第二印刷電極均勻分布，導電性能良好。附圖說明為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中圖1a-1d是本發(fā)明一個實施例的一種柔性薄膜太陽能電池組件結構俯視圖、剖視圖、局部放大圖、整體封裝立體圖；圖2a-2c是本發(fā)明一個實施例的一種柔性薄膜太陽能電池組件的電池單元俯視圖、剖視圖、局部放大圖；圖3a-3b是本發(fā)明一個實施例的一種柔性薄膜太陽能電池組件的受光面阻擋膜俯視圖、剖視圖；圖4a-4c是本發(fā)明一個實施例的一種柔性薄膜太陽能電池組件的第一印刷電極層俯視圖、剖視圖、局部放大圖；圖5a-5c是本發(fā)明一個實施例的一種柔性薄膜太陽能電池組件的電池單元與受光面阻擋膜貼合后俯視圖、剖視圖、局部放大圖；圖6a-6c是本發(fā)明一個實施例的一種柔性薄膜太陽能電池組件的電池單元組裝后設置絕緣材料層后俯視圖、剖視圖、局部放大圖；圖7a-7d是本發(fā)明一個實施例的一種柔性薄膜太陽能電池組件的電池單元設置絕緣材料層后俯視圖、剖視圖、局部放大圖、整體封裝立體圖。圖中附圖標記表示為：100-電池單元，101-第一電極層，102-緩沖層，103-光吸收層，104-第二電極層，105-柔性導電基底層，201-受光面阻擋膜，202-受光面阻擋膜的內(nèi)側，203-受光面阻擋膜的外側，301-第一印刷電極層，302-第一印刷電極層在間隔區(qū)域內(nèi)的延伸部分，303-位于電池單元底部的第一印刷電極層，304-第一印刷電極層間隔區(qū)，401-電池單元隔離區(qū)，501-絕緣層，502-間隔區(qū)域，600-第二印刷電極，601-第二印刷電極的豎向連接端，602-第二印刷電極的橫向延伸端。具體實施方式實施例一本實施例提供一種柔性薄膜太陽能電池組件，其結構參見圖1a至圖6c所示，包括受光面阻擋膜201，在所述受光面阻擋膜201上設置有若干間隔排列的第一印刷電極層301，每個所述第一印刷電極層301上設置有一個電池單元100。參見圖2a-2c，所述電池單元100在所述第一印刷電極層301上依次設置第一電極層101、緩沖層102、光吸收層103、第二電極層104以及柔性導電基底層105，在每個所述電池單元100的兩側面設置有絕緣層501，相鄰的兩個所述電池單元100之間存在間隔區(qū)域502，前一所述電池單元100底部的所述第一印刷電極層301從所述電池單元100的底部延伸至所述間隔區(qū)域502，在所述間隔區(qū)域502內(nèi)設置有彎折的第二印刷電極600，所述第二印刷電極600的豎向連接端601與前后的所述電池單元100的絕緣層501連接，且其底部與所述第一印刷電極層301在所述間隔區(qū)域502內(nèi)的延伸部分連接，所述第二印刷電極600的橫向延伸端602與后一所述電池單元100的所述柔性導電基底層105電連接。本實施例提供的柔性薄膜太陽能電池組件，各個相鄰的所述電池單元之間采用隔離絕緣層進行絕緣隔離，防止相鄰電池單元間短路；所述第二印刷電極在所述受光面的內(nèi)側將所述電池單元串聯(lián)在一起，無需導線通過激光焊接技術將各個所述電池單元連接在一起，所述第二印刷電極大面積和所述電池單元連接，避免了單個電池單元有單根電極線連接時，電極線斷裂后該電池單元的電量無法傳輸出去的問題，安全性和可靠性高，同時也增大了受光面積。實施例二本實施例提供一種柔性薄膜太陽能電池組件的具體結構，具體如下：如圖3a-3b所示的受光面阻擋膜201，其包括內(nèi)側202和外側203，所述受光面阻擋膜201的受光面阻擋膜外側203設置有抗紫外線涂層，有效減緩受光面阻擋膜的老化，同時也防止紫外線對電池的輻射，減速了電池的老化速度。所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202設置有熱熔型粘結材料，便于所述電池單元和所述受光面阻擋膜的壓合組裝。如圖4a-4c所示，在所述受光面阻擋膜201上設置有若干間隔排列的第一印刷電極層301，所述第一印刷電極層301設置在所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202，所述第一印刷電極層301包括位于電池單元底部的第一印刷電極層302和第一印刷電極層在間隔區(qū)域內(nèi)的延伸部分303，所述第一印刷電極層間存在間隔隔區(qū)304，其中，位于所述電池單元100底部的所述第一印刷電極層301為鋸齒狀、梳狀或柱狀。節(jié)省電極材料，同時也減小了電極材料對吸收太陽光的影響。如圖5a-5c所示，每個所述第一印刷電極層301上設置有一個電池單元100。如圖2a-2c所示，所述電池單元100在所述第一印刷電極層301上依次設置第一電極層101、緩沖層102、光吸收層103、第二電極層104以及柔性導電基底層105。如圖5c所示，相鄰的電池單元100間設置有電池單元隔離區(qū)401。如圖6a-6c所示，在每個所述電池單元100的兩側面設置有絕緣層501后，相鄰的兩個所述電池單元100之間存在間隔區(qū)域502，前一所述電池單元100底部的所述第一印刷電極層301從所述電池單元100的底部延伸至所述間隔區(qū)域502。在所述間隔區(qū)域502內(nèi)設置有彎折的第二印刷電極600，所述第二印刷電極600的豎向連接端601與前后的所述電池單元100的絕緣層501連接，且其底部與所述第一印刷電極層301在所述間隔區(qū)域502內(nèi)的延伸部分連接，所述第二印刷電極600的橫向延伸端602與后一所述電池單元100的所述柔性導電基底層105電連接，參見圖1c。實施例三本實施例提供一種柔性薄膜太陽能電池組件制作方法，包括如下步驟：首先制備所述電池單元100，如圖2a-2c所示，所述制備所述電池單元100的過程包括：在所述柔性導電襯底105上采用分子束外延的方法制備所述第二電極層104，然后采用濺射的方法依次制備所述光吸收層103、所述緩沖層102及所述第一電極層101。所述分子束外延的方法可以對源和襯底分別進行加熱和控制；可以利用快門精密的控制摻雜、組合和厚度，是一種原子級的生長技術，有利于生長多層異質(zhì)結構；不是在熱平衡條件下進行的，是一個動力學過程，因此可以生長一般熱平衡生長難以得到的晶體；生長過程中，表面處于真空中，利用附設的設備可以進行原位（即時）觀測，分析、研究生長過程、組分、表面狀態(tài)等，使得所述第二電極層的分布更加均勻，導電性能好。所述濺射的方法利用帶電粒子轟擊固體表面時，發(fā)生表面原子碰撞并發(fā)生能量和動量的轉移，使固體表面的原子從表面可以靈活的制備各種化學成分的薄膜，使得所述光吸收層、所述緩沖層及第一電極層能夠均勻分布，性能良好。第二，如圖7a-7d所示，在電池單元100的兩側面配置絕緣材料層501。使相鄰的電池單元之間絕緣隔離，也保證第二印刷電極與電池單元之間絕緣性能良好。第三，如圖4a-4c所示，在所述受光面阻擋膜內(nèi)側202制備所述第一印刷電極層301，采用絲網(wǎng)印刷方法將所述第一印刷電極層301設置在所述受光面阻擋膜的內(nèi)側202。采用絲網(wǎng)印刷技術，技術成熟，使得所述第一印刷電極層301和所述第二印刷電極均勻分布，導電性能良好。第四，參見圖4b以及圖6a-6c，將所述電池單元100設置在所述第一印刷電極層301上，其方法為將所述電池單元100的所述第一電極層101與所述第一印刷電極層301通過熱壓合的方式緊密連接。相鄰的兩個所述電池單元100之間存在間隔區(qū)域502，前一所述電池單元100底部的所述第一印刷電極層301從所述電池單元100的底部延伸至所述間隔區(qū)域502。所述間隔區(qū)域用于設置第二印刷電極。最后，參見圖1a-1d以及圖4a-4c，在相鄰所述電池單元100間制備所述第二印刷電極600，所述第二印刷電極600的豎向連接端601與前后的所述電池單元100的絕緣層501連接，且其底部與所述第一印刷電極層301在所述間隔區(qū)域502內(nèi)的延伸部分連接，所述第二印刷電極600的橫向延伸端602與后一所述電池單元100的所述柔性導電基底層105電連接。本實施例提供的柔性薄膜太陽電池組件制備方法，各個電池單元之間采用絕緣層進行絕緣隔離，第二印刷電極將電池單元在受光面的內(nèi)側連接在一起，無需導線通過激光焊接技術將各個電池單元連接在一起，安全性和可靠性高，同時也增大了受光面積，生產(chǎn)工藝簡單，便于生產(chǎn)制造。實施例四本實施例提供一種柔性薄膜太陽能電池組件的另一種制備方法，步驟如下：步驟1：制備電池單元100，如圖2a-2c所示，制備方法為在所述柔性導電基底層105上采用分子束外延（MBE）的方法制備所述第二電極層104，然后采用濺射（Sputter）的方法依次制備所述光吸收層103，所述緩沖層102及所述第一電極層101；步驟2：第一印刷電極層301的制備，參見圖3a-3b，所示受光面阻擋膜201為復合材料，所示受光面阻擋膜201兩個表面分別為所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202及所述受光面阻擋膜201的外側203，其中所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202為熱熔型粘接材料，所述受光面阻擋膜201的外側203為抗紫外線材料，在所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202進行所述第一印刷電極層301的制備，如圖4a-4c，采用絲網(wǎng)印刷方法將所述第一印刷電極層301設置在所述受光面阻擋膜的內(nèi)側202；步驟3：所述電池單元100組裝，如圖5a-5c所示，將所述電池單元100通過熱壓合的方式與所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202結合，從而使第一印刷電極層301與所述電池單元100的所述第一電極層101緊密接觸；步驟4：絕緣材料501的配置，如圖6a-6c所示，在與所述受光面阻擋膜201壓合后的所述電池單元100隔離區(qū)401將絕緣材料501的配置在所述電池單元100間的側面，并保留絕緣材料隔離區(qū)502；步驟5：第二印刷電極600的制備，參見圖1a-1d，采用絲網(wǎng)印刷的方法進行所述第二印刷電極600的制備，其中所述第二印刷電極600由第二印刷電極600的豎向連接端601，所述第二印刷電極的橫向延伸端602構成，其中所述第二電極600的豎向連接端601配置于間隔區(qū)域502內(nèi)并與所述第一印刷電極層在間隔區(qū)域內(nèi)的延伸部分302連接，所述第二印刷電極橫向延伸端602與所述電池單元100的所述柔性導電基底層105連接，由此實現(xiàn)所述電池單元100的串聯(lián)連接。實施例五本實施例提供一種柔性薄膜太陽能電池組件的另一種制備方法，步驟如下：步驟1：制備電池單元100，如圖2a-2c所示，制備方法為在所示柔性導電基底層105上采用分子束外延（MBE）的方法制備所示第二電極層104，然后采用濺射（Sputter）的方法依次所示制備光吸收層103，所示緩沖層102及所述第一電極層101；步驟2：第一印刷電極層301的制備，參見圖3a-3b，所述受光面阻擋膜201為復合材料，所述受光面阻擋膜201兩個表面分別為所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202及所述受光面阻擋膜201的外側203，其中所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202為熱熔型粘接材料，所述受光面阻擋膜201的外側203為抗紫外線材料，在所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202進行所述第一印刷電極層301的制備，如圖4a-4c；步驟3：絕緣材料501的配置：如圖7a-7d所示，將所述絕緣層501配置于所述電池單元100兩個側面；步驟4：所述電池單元100組裝，如圖5a-5c所示，將所述電池單元100通過熱壓合的方式與所述受光面阻擋膜201的內(nèi)側202結合，從而使第一印刷電極層301與所述電池單元100的所述第一電極層101緊密接觸；步驟5：第二印刷電極600的制備，參見圖1a-1d，采用絲網(wǎng)印刷的方法進行所述第二印刷電極600的制備，其中所述第二印刷電極600由第二印刷電極600的豎向連接端601，所述第二印刷電極的橫向延伸端602構成，其中所述第二電極600的豎向連接端601配置于間隔區(qū)域502內(nèi)并與所述第一印刷電極層在間隔區(qū)域內(nèi)的延伸部分302連接，所述第二印刷電極橫向延伸端602與所述電池單元100的所述柔性導電基底層105連接，由此實現(xiàn)所述電池單元100的串聯(lián)連接。由此，采用電池單元背面印刷電極的方式，將電池單元的第一電極層與柔性導電基底實現(xiàn)電氣連接，通過兩次的絲網(wǎng)印刷工藝，由此避免了在柔性電池單元兩端刻蝕電池材料層以作為串聯(lián)連接端，有效增加了柔性電池單元的受光面積，從而提高組件的輸出功率，且精度要求低且無激光焊接產(chǎn)生的熱影響。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。