太阳能发电储电集成器件.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102800734 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102800734 A *CN102800734A* (21)申请号 201210324504.X (22)申请日 2012.09.04 H01L 31/058(2006.01) H01L 31/0224(2006.01) H01M 10/46(2006.01) (71)申请人 上海中科高等研究院 地址 201210 上海市浦东新区海科路 99 号 (72)发明人 李东栋 徐璟 黄洪涛 鲁林峰 王会利 吴慧 徐辰 刘东方 方小红 陈小源 (74)专利代理机构 上海光华专利事务所 31219 代理人

2、 李仪萍 (54) 发明名称 太阳能发电储电集成器件 (57) 摘要 本发明提供一种太阳能发电储电集成器件， 至少包括共用电极层、 至少一个薄膜光伏器件、 及 至少一个薄膜储能器件。本发明具有减少太阳能 发电系统能量损耗、 降低成本、 提高系统可靠性、 提高太阳能利用效率的特点 ； 扩大了太阳能发电 储电集成器件中薄膜储能器件的适用范围， 以利 于太阳能发电储电集成器件对不同薄膜储能器件 的需求 ； 三电极结构的提出， 降低制作工艺的难 度， 从而进一步降低太阳能发电储电集成器件的 成本 ； 适用于便携式发电储电器件的设计， 有助 于促进新一代能源转换与存储技术的发展。 (51)Int.Cl.

3、 权利要求书 2 页 说明书 18 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 18 页 附图 3 页 1/2 页 2 1. 一种太阳能发电储电集成器件， 其特征在于， 所述器件至少包括 ： 共用电极层为一金属层， 设有与其相连的引线 ； 至少一个薄膜光伏器件， 至少包括形成于所述共用电极层上的光吸收层、 及形成于所 述光吸收层上的第一电极层， 其中， 所述第一电极层为透明电极层 ； 至少一个薄膜储能器件， 至少包括形成于所述共用电极层下表面的材料层、 及形成于 所述材料层下表面的第二电极层， 其中， 所述第二电极层为一集流体。 2

4、. 根据权利要求 1 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述薄膜光伏器件 的光吸收层为硅基光伏材料、 碲化镉、 铜基化合物、 及有机光伏材料中的任意一种， 其中， 所 述硅基光伏材料至少包括非晶硅、 微晶硅、 或锗硅合金， 所述铜基化合物至少包括铜铟镓硒 或铜锌锡硫， 所述有机光伏材料至少包括聚合物薄膜。 3. 根据权利要求 1 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述太阳能发电储 电集成器件包括共用电极层、 由至少两个所述薄膜光伏器件串联的第一器件组、 及一个薄 膜储能器件。 4. 根据权利要求 1 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述太阳能发电储

5、电集成器件包括共用电极层、 由至少两个所述薄膜光伏器件串联的第一器件组、 及由至少 两个所述薄膜储能器件串联的第二器件组。 5. 根据权利要求 3 或 4 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述薄膜光伏 器件的光吸收层为第一材料或第二材料， 其中， 所述第一材料为硅基光伏材料、 碲化镉、 铜 基化合物、 及有机光伏材料中的任意一种， 其中， 所述硅基光伏材料至少包括非晶硅、 微晶 硅、 或锗硅合金， 所述铜基化合物至少包括铜铟镓硒或铜锌锡硫， 所述有机光伏材料至少包 括聚合物薄膜 ； 所述第二材料为有机染料。 6. 根据权利要求 5 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ：

6、 所述第一器件组由 位于其首端的第一类薄膜光伏器件以及与其串联的至少一个第二类薄膜光伏器件组成， 所 述第一类薄膜光伏器件还包括形成于所述共用电极层上表面的第三电极层 ； 所述第二类 薄膜光伏器件还包括形成于所述共用电极层上的绝缘层、 形成于所述绝缘层上的第三电极 层， 其中， 所述第二类薄膜光伏器件的绝缘层相互连接。 7. 根据权利要求 6 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述第一器件组的 光吸收层的材料为第一材料 ； 所述第一器件组中每两个相邻的薄膜光伏器件之间具有电学 隔离 ； 所述第一器件组中薄膜光伏器件中的第一电极层形成于其光吸收层的上表面及一侧 面， 位于该光吸收层

7、侧面的第一电极层与其相邻的另一薄膜光伏器件上第三电极层连接以 供串联结构实现电连接， 且所述第一器件组中位于其末端的第二类薄膜光伏器件的第一电 极层上连接有引线。 8. 根据权利要求 6 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述第一器件组的 光吸收层的材料为第二材料， 所述第一器件组还包括形成于各第一电极层上表面的一透明 衬底， 所述第一器件组中薄膜光伏器件中的第一电极层与其相邻的另一薄膜光伏器件上的 第三电极层藉由填充有导电浆料的凹槽作为串联电极， 以供串联结构实现电连接， 且所述 第一器件组中位于其末端的第二类薄膜光伏器件的第一电极层上连接有引线。 9. 根据权利要求 1 所述

8、的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述薄膜储能器件 至少包括锂离子电池、 锂空气电池、 铝电解电容器、 电化学超级电容器、 或聚合物薄膜电容 权 利 要 求 书 CN 102800734 A 2 2/2 页 3 器。 10. 根据权利要求 9 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述的薄膜储能器 件为储存薄膜光伏器件能量的终端器件。 11. 根据权利要求 9 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述的薄膜储能器 件为薄膜光伏器件向终端器件传输能量的辅助器件。 12. 根据权利要求 9 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述的锂离子电 池、 锂空气

9、电池或电化学超级电容器中， 所述材料层至少包括经封装的且填充有电解液的 第一活性材料层、 隔层、 及第二活性材料层， 其中， 所述第一活性材料层形成于所述共用电 极下表面且与所述共用电极极性相同， 所述隔层形成于所述第一活性材料层下表面， 所述 第二活性材料层形成于所述隔层和所述第二电极层之间， 且所述第二活性材料层的极性与 所述第二电极层的极性相同， 所述电解液至少包括水系电解液、 有机电解液、 离子液体电解 液。 13. 根据权利要求 9 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述铝电解电容器 的材料层至少包括浸有电解液的电容器隔膜纸 ； 所述聚合物薄膜电容器的材料层为塑料薄 膜

10、， 至少包括聚乙酯、 聚丙烯、 聚苯乙烯、 或聚碳酸酯。 14. 根据权利要求 1 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述薄膜储能器件 下方还设有循环水冷装置或风冷装置对所述太阳能发电储电集成器件进行降温， 以防止所 述太阳能发电储电集成器件受光照时温度升高而降低性能。 15. 根据权利要求 1 所述的完整的主题名称， 其特征在于 ： 所述共用电极层材料至少包 括不锈钢、 铝、 铜、 金、 银、 铂、 钯、 或钛。 16. 根据权利要求 1 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述第二电极层为 片状、 薄膜状的集流体、 及多孔结构、 或织物结构的可负载活性电极材料的集

11、流体， 其中， 所 述多孔结构至少包括网状结构、 泡沫状结构， 所述织物结构至少包括编织物或纺织物。 17. 根据权利要求 1 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述第二电极层的 材料至少包括导电物质、 及附有所述导电物质的聚合物， 其中， 所述导电物质为不锈钢、 铝、 铜、 金、 银、 铂、 钯、 钛、 镍、 或碳。 18. 根据权利要求 1 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述薄膜光伏器件 的光吸收层为碲化镉或者铜基化合物， 所述太阳能发电储电集成器件的共用电极层的极性 为正极。 19. 根据权利要求 1 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述薄

12、膜光伏器件 的光吸收层为硅基光伏材料， 所述太阳能发电储电集成器件的共用电极层的极性为负极。 20. 根据权利要求 1 所述的太阳能发电储电集成器件， 其特征在于 ： 所述薄膜光伏器件 的光吸收层为聚合物薄膜或有机染料， 所述太阳能发电储电集成器件的共用电极层的极性 为正极或负极。 权 利 要 求 书 CN 102800734 A 3 1/18 页 4 太阳能发电储电集成器件 技术领域 0001 本发明属于半导体领域， 涉及光伏发电和能量储存与释放， 特别是涉及一种太阳 能发电储电集成器件。 背景技术 0002 随着通讯、 电子设备、 汽车工业和空间技术等方面迅速发展， 国际能源紧缺问题已 经

13、日益突出， 各国都在加紧对新能源的开发和研究。太阳能凭借其可再生性、 丰富性、 无污 染等优点， 在替代传统能源的进程中扮演着重要角色。薄膜太阳能电池是一种采用薄膜光 伏材料为光吸收层的太阳能电池， 具有材料消耗少、 制造温度低、 能量偿还周期短等优势， 得到了产业界和科研领域的广泛关注。 按照薄膜光伏材料的不同可以分为硅基薄膜太阳能 电池、 碲化镉太阳能电池、 铜基化合物太阳能电池、 染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池 等。 0003 太阳能具有非持续性和不稳定性的特点， 因此太阳能发电系统常需要有配套的储 能装置将电能存储起来， 从而保证发电、 供电的连续性、 稳定性和可控性。传统的光伏电

14、站 常由相对独立的大容量储能装置与之配套， 包括化学电池或物理电池， 直流 / 交流转换器， 逆变器等。子系统之间的连接常会引入更多的无谓损耗， 而每个子系统的连接都会对系统 的导电性和导热性， 信号噪声以及机械强度产生影响， 从而降低了太阳能利用效率和系统 可靠性， 同时分离式的设计还增加了系统的重量和占用的空间。 因此， 设计合适的太阳能发 电储电集成结构是薄膜太阳能电池发电的重要趋势。 0004 专利 US4,740,431 公开了两种采用薄膜技术沉积的光伏 / 储能集成器件， 一种是 在透明绝缘基底从下至上依次沉积薄膜光伏电池和薄膜储能电池， 另一种在导电非透明基 底上背靠背沉积薄膜光

15、伏电池和薄膜储能电池。但是为达到提高电压的目的， 此专利对多 个集成器件通过外接导线以及沉积层之间上下层的悬空连接进行了串联， 从而增加了制备 的难度， 导致成本增加， 同时由于此专利中的薄膜储能电池是用薄膜沉积技术形成， 因此薄 膜储能电池的种类受限。 0005 导 电 散 热 体 系 的 设 计 也 是 光 伏 / 储 能 集 成 结 构 的 重 点 之 一。 专 利 US 2007/0277876 Al 发明了一种顶层为薄膜太阳能电池， 中层为导电导热层 , 底层为储能电 池的四电极叠层集成装置。 并且采用阵列式分布的纳米管或者纳米线制成纳米级导热和导 电路径， 尽量增大顶部光伏电池到底

16、部的薄膜储能电池的热能和电能传导面积， 进而减小 集成器件的质量和空间体积以及能量损耗。 然而这种中层导电导热层复杂的分布结构虽然 减小了能量损耗， 但是微纳级的导热导电层增加了制备工艺的难度与器件成本， 更重要的 是尽量大的接触面积体现了由四电极向三电极演化的趋势。 发明内容 0006 鉴于以上所述现有技术的缺点， 本发明的目的在于提供一种太阳能发电储电集成 器件， 用于解决现有技术中薄膜储能器件的种类受限、 及制备难度大导致的成本增加的问 说 明 书 CN 102800734 A 4 2/18 页 5 题。 0007 为实现上述目的及其他相关目的， 本发明提供一种太阳能发电储电集成器件，

17、所 述器件至少包括 ： 0008 共用电极层为一金属层， 设有与其相连的引线 ； 0009 至少一个薄膜光伏器件， 至少包括形成于所述共用电极层上的光吸收层、 及形成 于所述光吸收层上的第一电极层， 其中， 所述第一电极层为透明电极层 ； 0010 至少一个薄膜储能器件， 至少包括形成于所述共用电极层下表面的材料层、 及形 成于所述材料层下表面的第二电极层， 其中， 所述第二电极层为一集流体。 0011 可选地， 所述薄膜光伏器件的光吸收层为硅基光伏材料、 碲化镉、 铜基化合物、 及 有机光伏材料中的任意一种， 其中， 所述硅基光伏材料至少包括非晶硅、 微晶硅、 或锗硅合 金， 所述铜基化合物

18、至少包括铜铟镓硒或铜锌锡硫， 所述有机光伏材料至少包括聚合物薄 膜。 0012 可选地， 所述太阳能发电储电集成器件包括共用电极层、 由至少两个所述薄膜光 伏器件串联的第一器件组、 及一个薄膜储能器件。 0013 可选地， 所述太阳能发电储电集成器件包括共用电极层、 由至少两个所述薄膜光 伏器件串联的第一器件组、 及由至少两个所述薄膜储能器件串联的第二器件组。 0014 可选地， 所述薄膜光伏器件的光吸收层为第一材料或第二材料， 其中， 所述第一材 料为硅基光伏材料、 碲化镉、 铜基化合物、 及有机光伏材料中的任意一种， 其中， 所述硅基光 伏材料至少包括非晶硅、 微晶硅、 或锗硅合金， 所述

19、铜基化合物至少包括铜铟镓硒或铜锌锡 硫， 所述有机光伏材料至少包括聚合物薄膜 ； 所述第二材料为有机染料。 0015 可选地， 所述第一器件组由位于其首端的第一类薄膜光伏器件以及与其串联的至 少一个第二类薄膜光伏器件组成， 所述第一类薄膜光伏器件还包括形成于所述共用电极层 上表面的第三电极层 ； 所述第二类薄膜光伏器件还包括形成于所述共用电极层上的绝缘 层、 形成于所述绝缘层上的第三电极层， 其中， 所述第二类薄膜光伏器件的绝缘层相互连 接。 0016 可选地， 所述第一器件组的光吸收层的材料为第一材料 ； 所述第一器件组中每两 个相邻的薄膜光伏器件之间具有电学隔离 ； 所述第一器件组中薄膜光

20、伏器件中的第一电极 层形成于其光吸收层的上表面及一侧面， 位于该光吸收层侧面的第一电极层与其相邻的另 一薄膜光伏器件上第三电极层连接以供串联结构实现电连接， 且所述第一器件组中位于其 末端的第二类薄膜光伏器件的第一电极层上连接有引线。 0017 可选地， 所述第一器件组的光吸收层的材料为第二材料， 所述第一器件组还包括 形成于各第一电极层上表面的一透明衬底， 所述第一器件组中薄膜光伏器件中的第一电极 层与其相邻的另一薄膜光伏器件上的第三电极层藉由填充有导电浆料的凹槽作为串联电 极， 以供串联结构实现电连接， 且所述第一器件组中位于其末端的第二类薄膜光伏器件的 第一电极层上连接有引线。 0018

21、 可选地， 所述薄膜储能器件至少包括锂离子电池、 锂空气电池、 铝电解电容器、 电 化学超级电容器、 或聚合物薄膜电容器。 0019 可选地， 所述的薄膜储能器件为储存薄膜光伏器件能量的终端器件。 0020 可选地， 所述的薄膜储能器件为薄膜光伏器件向终端器件传输能量的辅助器件。 说 明 书 CN 102800734 A 5 3/18 页 6 0021 可选地， 所述的锂离子电池、 锂空气电池或电化学超级电容器中， 所述材料层至少 包括经封装的且填充有电解液的第一活性材料层、 隔层、 及第二活性材料层， 其中， 所述第 一活性材料层形成于所述共用电极下表面且与所述共用电极极性相同， 所述隔层形

22、成于所 述第一活性材料层下表面， 所述第二活性材料层形成于所述隔层和所述第二电极层之间， 且所述第二活性材料层的极性与所述第二电极层的极性相同， 所述电解液至少包括水系电 解液、 有机电解液、 离子液体电解液。 0022 可选地， 所述铝电解电容器的材料层至少包括浸有电解液的电容器隔膜纸 ； 所述 聚合物薄膜电容器的材料层为塑料薄膜， 至少包括聚乙酯、 聚丙烯、 聚苯乙烯、 或聚碳酸酯。 0023 可选地， 所述薄膜储能器件下方还设有循环水冷装置或风冷装置对所述太阳能发 电储电集成器件进行降温， 以防止所述太阳能发电储电集成器件受光照时温度升高而降低 性能。 0024 可选地， 所述共用电极层

23、材料至少包括不锈钢、 铝、 铜、 金、 银、 铂、 钯、 或钛。 0025 可选地， 所述第二电极层为片状、 薄膜状的集流体、 及多孔结构、 或织物结构的可 负载活性电极材料的集流体， 其中， 所述多孔结构至少包括网状结构、 泡沫状结构， 所述织 物结构至少包括编织物或纺织物。 0026 可选地， 所述第二电极层的材料至少包括导电物质、 及附有所述导电物质的聚合 物， 其中， 所述导电物质为不锈钢、 铝、 铜、 金、 银、 铂、 钯、 钛、 镍、 或碳。 0027 可选地， 所述薄膜光伏器件的光吸收层为碲化镉或者铜基化合物， 所述太阳能发 电储电集成器件的共用电极层的极性为正极。 0028 可

24、选地， 所述薄膜光伏器件的光吸收层为硅基光伏材料， 所述太阳能发电储电集 成器件的共用电极层的极性为负极。 0029 可选地， 所述薄膜光伏器件的光吸收层为聚合物薄膜或有机染料， 所述太阳能发 电储电集成器件的共用电极层的极性为正极或负极。 0030 如上所述， 本发明的太阳能发电储电集成器件， 具有以下有益效果 ： 0031 1） 具有减少太阳能发电系统能量损耗、 降低成本、 提高系统可靠性、 提高太阳能利 用效率的特点 ； 0032 2） 扩大了太阳能发电储电集成器件中薄膜储能器件的适用范围， 以利于太阳能发 电储电集成器件对不同薄膜储能器件的需求 ； 0033 3） 三电极结构的提出，

25、降低制作工艺的难度， 从而进一步降低太阳能发电储电集 成器件的成本 ； 0034 4） 适用于便携式发电储电器件的设计， 有助于促进新一代能源转换与存储技术的 发展。 附图说明 0035 图 1 显示为本发明的太阳能发电储电集成器件在实施例一中的示意图。 0036 图 2 显示为本发明的太阳能发电储电集成器件在实施例二中的示意图。 0037 图 3 显示为本发明的太阳能发电储电集成器件的充电电路示意图。 0038 图 4 显示为本发明的太阳能发电储电集成器件的放电电路示意图。 0039 图 5 显示为本发明的太阳能发电储电集成器件在实施例三中的示意图。 说 明 书 CN 102800734 A

26、 6 4/18 页 7 0040 图 6 显示为本发明的太阳能发电储电集成器件在实施例四中的示意图。 0041 图 7 显示为本发明的太阳能发电储电集成器件在实施例五中的示意图。 0042 图 8 显示为本发明的太阳能发电储电集成器件在实施例六中的示意图。 0043 图 9 显示为本发明的太阳能发电储电集成器件在实施例七中的示意图。 0044 元件标号说明 0045 1 共用电极层 0046 2 薄膜光伏器件 0047 21 第一电极层 0048 22 光吸收层 0049 221N 型非晶硅薄膜、 P 型铜铟镓硒 （CIGS） 层薄膜、 ZnO 电子传输层 0050 222 本征非晶硅薄膜、

27、N 型 CdS 窗口层、 P3HT:PCBM 有机活性层 0051 223P 型非晶硅薄膜、 本征 ZnO 高阻层、 PEDOT:PSS 空穴传输层 0052 23 第三电极层 0053 24 绝缘层 0054 25 导电缓冲层 0055 26 串联电极 0056 27 透明衬底 0057 28 密封结构 0058 3 薄膜储能器件 0059 31 材料层 0060 311 第一活性材料层 0061 312 隔层 0062 313 第二活性材料层 0063 32 第二电极层 具体实施方式 0064 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式， 本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解

28、本发明的其他优点与功效。 本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用， 本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用， 在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。 0065 请参阅图1至图9。 需要说明的是， 以下具体实施例中所提供的图示仅以示意方式 说明本发明的基本构想， 遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组 件数目、 形状及尺寸绘制， 其实际实施时各组件的型态、 数量及比例可为一种随意的改变， 且其组件布局型态也可能更为复杂。 0066 实施例一 0067 如图 1 所示， 本发明提供一种太阳能发电储电集成器件， 所述器件至少包括 ： 共用 电极层 1、

29、 一个薄膜光伏器件 2、 及一个薄膜储能器件 3， 其中， 具体地， 在本实施例一中， 所 述薄膜光伏器件 2 为非晶硅薄膜太阳能电池， 所述薄膜储能器件 3 为锂离子电池。 0068 所述共用电极层 1 为一金属层， 且设有与其相连的引线 （未标注） ， 其中， 所述共用 说 明 书 CN 102800734 A 7 5/18 页 8 电极层 1 的材料至少包括不锈钢、 铝、 铜、 金、 银、 铂、 钯或钛， 所述共用电极层 1 可为片状或 薄膜。具体地， 在本实施例一中， 所述共用电极层 1 为片状不锈钢。 0069 所述薄膜光伏器件 2 至少包括形成于所述共用电极层 1 上表面的光吸收层

30、 22、 及 形成于所述光吸收层 22 上的第一电极层 21， 且所述第一电极层 21 为透明电极层。所述薄 膜光伏器件的光吸收层为硅基光伏材料、 碲化镉、 铜基化合物、 及有机光伏材料中的任意一 种， 其中， 所述硅基光伏材料至少包括非晶硅、 微晶硅、 或锗硅合金， 所述铜基化合物至少包 括铜铟镓硒 （CIGS） 或铜锌锡硫 （CZTS） ， 所述有机光伏材料至少包括聚合物薄膜。所述第一 电极层21为透明电极层 ； 所述第一电极层21的厚度范围是803000nm ； 所述透明电极层的 材料至少包括碳纳米材料、 金属纳米材料、 或透明导电氧化物， 其中， 所述碳纳米材料至少 包括石墨烯、 碳纳

31、米管， 所述金属纳米材料至少包括纳米银， 所述透明导电氧化物至少包括 ZnO、 SnO2、 及 In2O3中的任意一种或任意一种的掺杂衍生物， 即所述掺杂衍生物为 ZnO 的掺 杂衍生物、 SnO2的掺杂衍生物、 或 In2O3的掺杂衍生物， 例如， 掺铟氧化锡 （ITO） 、 掺氟氧化锡 （FTO） 、 掺锑氧化锡 （ATO） 、 或掺硼氧化锌 （BZO） 。 0070 需要说明的是， 所述薄膜光伏器件 1 还包括位于所述的共用电极层 1 与光吸 收层 22 之间的导电缓冲层 25， 且所述导电缓冲层 25 为透明导电氧化物 （Transparent Conductive Oxide， TC

32、O） 或金属， 所述导电缓冲层 25 的厚度范围是 10800nm。其中， 所述 透明导电氧化物至少包括 ZnO、 SnO2、 及 In2O3中的任意一种或任意一种的掺杂衍生物， 即所 述掺杂衍生物为 ZnO 的掺杂衍生物、 SnO2的掺杂衍生物、 或 In2O3的掺杂衍生物， 例如， 掺铟 氧化锡 （ITO） 、 掺氟氧化锡 （FTO） 、 掺锑氧化锡 （ATO） 、 或掺硼氧化锌 （BZO） ； 所述金属至少包 括钼或钼钽合金。当光吸收层 22 中已包含具有导电缓冲层作用 （防止金属扩散至光吸收层 22 中） 的层、 或者在所述光吸收层材料中金属不易发生扩散时， 则不需要形成于所述共用电

33、极层 1 与光吸收层 22 之间的导电缓冲层 25。 0071 具体地， 如图 1 所示， 在本实施例一中， 所述薄膜光伏器件 2 的光吸收层 22 的光伏 材料为非晶硅， 即所述薄膜光伏器件 2 为非晶硅薄膜太阳能电池， 则所述光吸收层 22 至少 包括厚度为 1030nm 的 N 型非晶硅薄膜 221、 厚度为 50500nm（优选厚度为 300nm） 的本征 非晶硅薄膜 222、 厚度为 1030nm 的 P 型非晶硅薄膜 223 ； 所述第一电极层 21 为厚度范围是 803000nm 的掺铟氧化锡 （ITO） 。 0072 另外， 在非晶硅中金属比较容易发生扩散， 且所述光吸收层 2

34、2 中并无发挥导电缓 冲层 25 作用 （防止金属扩散至光吸收层 22 中） 的层， 因此所述薄膜光伏器件 2（非晶硅薄 膜太阳能电池） 必须包括形成于所述共用电极层 1 与光吸收层 22 之间的透明导电氧化物 （TCO） 导电缓冲层 25， 所述导电缓冲层 25 为厚度是 30nm 的掺硼氧化锌 （BZO） 。 0073 所述薄膜储能器件 3 至少包括形成于所述共用电极层 1 下表面的材料层 31、 及形 成于所述材料层 31 下表面的第二电极层 32。其中， 所述第二电极层 32 为一片状、 薄膜状 的集流体、 及多孔结构或织物结构的可负载活性电极材料的集流体， 其中， 所述多孔结构至 少

35、包括网状结构、 泡沫状结构， 所述织物结构至少包括编织物或纺织物 ； 同时， 所述第二电 极层的材料至少包括导电物质、 及附有所述导电物质的聚合物， 其中， 所述导电物质为不锈 钢、 铝、 铜、 金、 银、 铂、 钯、 钛、 镍、 或碳。换言之， 所述第二电极层为多孔结构或织物结构的 可负载活性电极材料的集流体时， 至少包括多孔结构或织物结构的所述导电物质 （不锈钢、 铝、 铜、 金、 银、 铂、 钯、 钛、 镍、 或碳） 的集流体 （例如镍网、 钛网、 不锈钢网、 铜网、 泡沫镍、 碳 说 明 书 CN 102800734 A 8 6/18 页 9 布、 或碳纸） 、 及多孔结构或织物结构的

36、可负载活性电极材料 （即所述附有导电物质） 的集流 体 （例如附有所述导电物质的海绵、 纺织品或编织品） 、 及附有所述导电物质的聚合物的集 流体。 0074 需要指出的是， 所述薄膜储能器件 3 的种类至少包括锂离子电池、 锂空气电池、 铝 电解电容器、 电化学超级电容器、 或聚合物薄膜电容器。 本发明太阳能发电储电集成器件是 通过共用电极层 1 结合所述薄膜光伏器件 2 和薄膜储能器件 3 的， 应用成熟的制作薄膜光 伏器件 2 及薄膜储能器件 3 的相关工艺， 且考虑到薄膜储能器件 3 需在非高温情况下制作， 因此， 先以所述共用电极层1为衬底并在其上表面制作所述薄膜光伏器件2之后， 再

37、以所述 共用电极层 1 作为薄膜储能器件 3 的集流体电极层， 并在其下表面制作所述薄膜储能器件 3。由于对所述薄膜储能器件 3 的具体种类的制作工艺未加限制， 从而保证本发明太阳能发 电储电集成器件的所述薄膜储能器件 3 的种类得以扩大范围， 即至少包括锂离子电池、 锂 空气电池、 铝电解电容器、 电化学超级电容器、 或聚合物薄膜电容器。 0075 在所述的锂离子电池、 锂空气电池或电化学超级电容器中， 所述材料层 31 至少包 括经封装的且填充有电解液的第一活性材料层 311、 隔层 312、 及第二活性材料层 313。其 中， 所述电解液至少包括水系电解液、 有机系电解液、 离子液体系电

38、解液 ； 所述材料层 31 的 隔层 312 形成于所述第一活性材料层 311 下表面， 所述隔层 312 的材料至少包括聚乙烯 （PE） 或聚丙烯 （PP） ； 所述第一活性材料层 311 形成于所述共用电极 1 下表面且与所述共用 电极极性相同， 所述隔层312形成于所述第一活性材料层311下表面， 所述第二活性材料层 313 形成于所述隔层 312 和所述第二电极层 32 之间， 且所述第二活性材料层 313 的极性与 所述第二电极层 32 的极性相同。 0076 对于所述铝电解电容器而言， 其材料层 31 包括浸有电解液的电容器隔膜， 所述电 解液至少包括有机系液态电解液 ； 所述聚合

39、物薄膜电容器的材料层 31 为塑料薄膜， 至少包 括聚乙酯、 聚丙烯、 聚苯乙烯、 或聚碳酸酯。 0077 需要特别指出的是， 所述薄膜储能器件 3 中， 所述的锂离子电池、 锂空气电池及电 化学超级电容器的电压窗口 （给所述薄膜储能器件3充电的上限电压） 取决于其薄膜储能器 件 3 的电解液和第二电极层 32 材料， 所述电压窗口的范围在 0.54.5V ； 所述的铝电解电容 器及聚合物薄膜电容器的电压窗口取决于各该薄膜储能器件的材料层 31， 所述电压窗口的 范围为几伏至上千伏。 0078 需要进一步指出的是， 所述太阳能发电储电集成器件第一电极层 21、 共用电极层 1、 及第二电极层3

40、2的电极极性判断是按如下顺序进行的 ： 由于目前制作薄膜光伏器件2的 工艺很成熟， 则本发明中薄膜光伏器件 2 的第一电极层及共用电极层的极性比较固定， 因 此， 根据所述薄膜光伏器件 2 第一电极层 21 的电极极性， 选择与其电极极性相对的位于其 下的共用电极层1的电极极性， 例如， 当所述第一电极层21的电极极性为正极时， 则所述共 用电极层 1 的电极极性为负极 ； 再根据所述共用电极层 1 的极性选择与其电极极性相对的 位于所述共用电极层 1 下的薄膜储能器件 3 的第二电极层 32 的电极极性， 例如， 当共用电 极层 1 的电极极性为负极时， 第二电极层 32 的电极极性为正极，

41、 以保正共用电极层 1 的极 性与所述薄膜光伏器件 2 及薄膜储能器件 3 的一致性。下面具体介绍本发明所述太阳能发 电储电集成器件的第一电极层 21、 共用电极层 1、 及第二电极层 32 的电极极性 ： 0079 1） 所述薄膜光伏器件2的光吸收层22为硅基光伏材料， 所述太阳能发电储电集成 说 明 书 CN 102800734 A 9 7/18 页 10 器件的共用电极层 1 的极性为负极 ； 0080 2） 所述薄膜光伏器件 2 的光吸收层 22 为碲化镉 （CdTe） 或者铜基化合物 （如铜铟 镓硒 （CIGS） 或铜锌锡硫 （CZTS） 等） ， 所述太阳能发电储电集成器件的共用电

42、极层 1 的极性 为正极 ； 0081 3） 所述薄膜光伏器件 2 的光吸收层 22 为聚合物薄膜或有机染料， 所述太阳能发 电储电集成器件的共用电极层 1 的极性根据所述薄膜光伏器件 2 的制备工艺而改变， 可为 正极或者负极 ： 具体地， 所述薄膜光伏器件 2 的光吸收层 22 为有机染料， 所述第一电极层 1 作为所述薄膜光伏器件 2 入射窗口时， 所述太阳能发电储电集成器件的共用电极层 1 的极 性为正极， 所述薄膜光伏器件 2 入射窗口为与所述第一电极层 1 相对的薄膜光伏器件 3 的 背面进行入射时， 所述太阳能发电储电集成器件的共用电极层的极性为负极 ； 所述薄膜光 伏器件 2

43、的光吸收层 22 为聚合物薄膜， 所述太阳能发电储电集成器件共用电极层 1 的极性 根据所述薄膜光伏器件2中光吸收层22中的电子传输层和空穴传输层的相对位置确定， 当 电子传输层作为所述薄膜光伏器件 2 入射窗口时， 所述太阳能发电储电集成器件的共用电 极层1的极性为正极， 当空穴传输层作为所述薄膜光伏器件2入射窗口时， 所述太阳能发电 储电集成器件的共用电极层 1 的极性为负极。 0082 需要说明的是， 所述的薄膜储能器件 3 可以为储存薄膜光伏器件 2 能量的终端器 件， 也可以为所述薄膜光伏器件2向终端器件传输能量的辅助器件。 当所述薄膜储能器件3 为辅助器件时， 避免所述的终端器件接

44、收来自薄膜光伏器件 2 的尖峰电流以及负载来自薄 膜光伏器件 2 的尖峰电能的冲击， 从而达到提高所述终端器件的寿命的目的。 0083 需要进一步说明的是， 所述薄膜储能器件 3 下方还设有循环水冷装置或风冷装置 对所述太阳能发电储电集成器件进行降温， 以防止所述太阳能发电储电集成器件受光照时 温度升高而降低性能。 0084 具体地， 本实施例一中， 所述薄膜储能器件 3 为磷酸铁锂锂离子电池， 所述材料层 31 由经封装的且填充有电解液的第一活性材料层 311、 隔层 312 及第二活性材料层 313 组 成。所述材料层 31 的第一活性材料层 311 形成于所述共用电极 1 下表面且与所述

45、共用电 极极性相同 （均为负极） ， 即所述第一活性材料层311为负极材料， 具体为石墨、 导电剂、 粘接 剂、 及 NMP（N- 甲基吡咯烷酮， N-methyl-2-pyrrolidone） 按一定比例形成的混合物， 例如 石墨 ： 导电剂 ： 粘接剂 = 8:1:1（质量比） ， NMP 适量。所述第一活性材料层 311 的厚度约为 0.1mm ； 形成于所述第一活性材料层 311 下表面的所述隔层 31 为聚丙烯 （PP） ； 所述材料层 31 的第二活性材料层 313 形成于所述隔层 312 和所述第二电极层 32 之间， 且所述第二活 性材料层 313 的极性与所述第二电极层 32

46、 的极性相同 （均为正极） ， 即所述第二活性材料层 313 为正极材料， 具体为磷酸铁锂 LiFePO4/C、 导电剂、 粘接剂、 及 NMP 按一定比例形成的混 合物， 例如磷酸铁锂 LiFePO4/C ： 导电剂 ： 粘接剂 =8:1:1 （质量比） ， NMP 适量 ； 所述材料层 31 中填充的电解液为有机电解液 ； 所述第二电极层 32 为铝网。 0085 进一步， 本实施例一中的所述薄膜储能器件 3 为所述薄膜光伏器件 2 向终端器件 （如图 3 及图 4 中的外电路用电器 5） 传输能量的辅助器件， 以避免所述的终端器件接收来 自薄膜光伏器件 2 的尖峰电流以及负载来自薄膜光伏

47、器件 2 的尖峰电能的冲击， 从而提高 所述终端器件的寿命 ； 所述薄膜储能器件 3 下方还设有风冷装置 （未图示） 对所述太阳能发 电储电集成器件进行降温， 以防止所述太阳能发电储电集成器件受光照时温度升高而降低 说 明 书 CN 102800734 A 10 8/18 页 11 性能。 0086 需要指出的是， 本发明太阳能发电储电集成器件中， 形成于所述共用电极层上表 面的所述薄膜光伏器件、 与形成于所述共用电极层下表面的所述薄膜储能器件的种类搭配 并不受限制。例如， 本实施例一中的非晶硅薄膜太阳能电池 （薄膜光伏器件） 不仅可以与所 述磷酸铁锂锂离子电池 （薄膜储能器件） 搭配以形成具

48、有共用电极层的太阳能发电储电集 成器件， 在其他实施例中， 非晶硅薄膜太阳能电池 （薄膜光伏器件） 还可以与锂空气电池、 电 化学超级电容器、 铝电解电容器、 或聚合物薄膜电容器进行搭配， 且共用电极层的材料不受 限制， 但所述薄膜储能器件为铝电解电容器时除外。 0087 具体地， 在铝电解电容器中， 所述共用电极层应当为铝， 不用其他材料替换， 即铝 电解电容器中， 当用金属铝作为共用电极层时， 可直接将所述共用电极层用作铝电解电容 的阴极， 而铝电解电容的阳极 （第二电极层） 也需采用铝 ； 进一步， 所述铝电解电容器还包括 形成于共用电极层下表面或形成于第二电极层上表面的氧化铝层 ； 同

49、时， 所述铝电解电容 器的材料层包括浸有电解液的电容器隔膜， 所述电解液至少包括有机系液态电解液， 其中， 所述材料层位于所述共用电极层及第二电极层之间， 且所述氧化铝层位于共用电极层与材 料层之间、 或所述氧化铝层位于第二电极层与材料层之间。 0088 为了更好的理解本发明太阳能发电储电集成器件的结构， 以下介绍太阳能发电储 电集成器件的充电放电过程 ： 0089 请参阅图 3 至图 4， 所述薄膜光伏器件 2 的第一电极层 21 通过二极管 4 及第一开 关 K1 连接于所述薄膜储能器件 3 的第二电极层 32， 所述共用电极层 1 通过第二开关 K2 及 外电路用电器5连接于所述薄膜储能器件3的第二电极层32， 其中， 所述的二极管4为了防 止薄膜储能器件 3 对薄膜光伏器件 2 产生自放电现象。闭合所述第一开关 K1 且断开所述 第二开关 K2 时， 则所述太阳能发电储电集成器件中的所述薄膜光伏器件对所