外加電場效應薄膜光伏電池及與電場源集成的光伏電池板的制作方法

專利名稱：外加電場效應薄膜光伏電池及與電場源集成的光伏電池板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光伏電池，具體涉及一種外加電源提供給具有電場電極的薄膜光 伏電池。所說的外加電源提供給具有電場電極的薄膜光伏電池，是將外加電源與電場電極 的薄膜光伏電池組合集成，并形成一長條窄帶狀的電場效應薄膜光伏電池，簡稱一長條 帶狀電池。長條窄帶狀電場效應薄膜光伏電池中分兩部分，一部分為外加電源，一部分是帶 電場電極的薄膜光伏電池；其中外加電源是在該長條帶狀電池兩端分別有一很小區域獨立 制作多個微型薄膜光伏電池并電氣串聯，并在該長條帶電池兩端分別形成兩個電場電源， 該兩個電場電源是該中間長段電場電極的薄膜光伏電池的外加電源。也就是說，長條窄帶 狀電場效應薄膜光伏電池本身有電場電源與電場電極的薄膜光伏電池的組合，并且單一長 條窄帶狀電場效應薄膜光伏電池稱之為一電場效應薄膜光伏電池單元。電場效應薄膜光伏電池板，是由許多長條窄帶狀的電場效應薄膜光伏電池單元相 互柵狀密集排列而成。而本發明涉及的電場效應薄膜光伏電池單元，單結光伏電池輸出電壓小于2V。大 面積的電場效應薄膜光伏電池板內部結構中是由多個獨立的電場效應薄膜光伏電池單元 相互柵狀密集排列，并且每個電場效應薄膜光伏電池單元電氣串聯連接，制作實現一種輸 出高電壓、高效率的電場效應薄膜光伏電池板結構裝置。
背景技術：
當前已公知的薄膜光伏電池的體系包括硅基、銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe) 以及有機化合物、染料敏化(DSSC)光伏電池。這些光伏電池的基本結構，都是采用ρ型半 導體層、η型半導體層所組成具有pn疊層特征，以及非晶p-i-n疊層特征的薄膜光伏電池。當前公知的非晶p-i-n疊層特征的薄膜光伏電池板結構是采用等離子增強化學 氣相沉積(PECVD)，將薄膜層依次沉積在大面積襯底玻璃上，并用激光刻蝕實現電池單元內 部串聯。公知的硅基薄膜光伏電池板結構三視圖參看附圖5，其中B-B剖面圖是多個硅基薄 膜光伏電池單元結構與電氣串聯連接圖，A-A剖面圖是一個硅基薄膜光伏電池單元結構圖， 附圖6及附圖al、附圖a2、附圖a3是B-B剖面圖的放大圖與單結、雙結、三結薄膜電池結構 圖。銅銦鎵硒(CIGQ或碲化鎘(CdTe)薄膜光伏電池板是采用真空蒸發、磁控濺射等， 將薄膜層依次沉積在大面積襯底載體上，并用激光刻蝕實現電池單元內部串聯。公知的 CIGS或CdTe薄膜光伏電池板結構三視圖參看附圖7，其中B-B剖面圖是多個CIGS或CdTe 薄膜光伏電池單元結構與電氣串聯連接圖，A-A剖面圖是一個CIGS或CdTe薄膜光伏電池單 元結構圖，附圖8及附圖b是B-B剖面圖的放大圖與單結CIGS或CdTe薄膜電池結構圖。圖5、圖6 非晶硅薄膜光伏電池板結構的三視圖；非晶硅薄膜光伏電池板結構是 由多個非晶硅薄膜光伏電池單元Al. 1、載體Al. 2、電池母線(串聯電池正極)Al. 3、電池母 線(串聯電池負極)Al. 4、激光刻槽Al. 5、相鄰電池單元正負電極串聯接觸面Al. 6組成。 特別指出的是現有的大面積非晶硅薄膜光伏電池板內部結構中非晶硅薄膜光伏電池單元Al. 1的外形，是一種窄帶條狀的、單一功能的獨立光伏電池條，在附圖5中A-A剖面圖可以 得知。大面積非晶硅薄膜光伏電池板內部結構中是由多個獨立的、單一功能的、窄帶條狀的 光伏電池單元電氣串聯集成，組成一種輸出高電壓薄膜光伏電池板結構裝置。圖6中附圖al、附圖a2、附圖a3是非晶硅薄膜光伏電池單元結構，可以選擇單 結電池結構、雙結電池結構或三結電池結構。其中附圖al 單結電池結構是由透明導電膜 (TCO) 1. 1、p-i-n單結(a-Si:H) 1. 2、背面電極層1. 3所組成；附圖a2 雙結電池結構是由 透明導電膜(TC0)2. l、p-i-n 結(a-Si:H)2. 2、p-i-n 結(a_SiGe:H) 2. 3、背面電極層 2. 4 所 組成；附圖a3 三結電池結構是由透明導電膜(TCO) 3. 1、p-i-n結(a-Si:H)3. 2、p-i-n結 (a-SiGe:H)3. 3, p-i-n 結(μ c_SiGe:H) 3· 4、背面電極層 3. 5 所組成。圖7、圖8 銅銦鎵硒(CIGS)或碲化鎘(CdTe)薄膜光伏電池板結構的三視圖， CIGS(CdTe)薄膜光伏電池板結構是由多個CIGS(CdTe)薄膜光伏電池單元Bi. 1、載體Bi. 2、 電池母線(串聯電池正極)Bi. 3、電池母線(串聯電池負極)Bi. 4、激光刻槽Bi. 5、相鄰電池 單元正負電極串聯接觸面Bi. 6組成。特別指出的是現有的大面積銅銦鎵硒(CKS)或碲 化鎘(CdTe)薄膜光伏電池板內部結構中光伏電池單元Bi. 1的外形，是一種窄帶條狀的、單 一功能的獨立光伏電池條，在附圖7中A-A剖面圖可以得知。大面積銅銦鎵硒(CIGS)或碲 化鎘(CdTe)薄膜光伏電池板內部結構中是由多個獨立的、單一功能的、窄帶條狀的光伏電 池單元電氣串聯集成，組成一種輸出高電壓薄膜光伏電池板結構裝置。圖8中附圖b =CIGS(CdTe)薄膜光伏電池結構是由背面電極層(M0)B2. 1、緩沖層 與吸收層(np結)B2.2、透明導電膜(ZnO)B2. 3所組成；其中CIGS薄膜光伏電池緩沖層為 CdS,吸收層為CIGS ；CdTe薄膜光伏電池緩沖層為CdS，吸收層為CdTe。

發明內容
為了提高薄膜光伏電池轉換效率，本第一個發明目的，是提供一種電場效應的薄 膜光伏電池，這是一種由外加電源提供給具有電場電極的薄膜光伏電池，形成電場效應的 薄膜光伏電池結構，促成一個增強與穩定電池內自建電場Enp，提高薄膜光伏電池的開路電 壓與最大輸出功率Pmax，形成轉換效率較高的電場效應薄膜光伏電池結構。本發明是在中國200910035923. X號發明專利申請“外加電源提供電場效應的薄 膜光伏電池”的基礎上，通過外部電源為電場電極的薄膜光伏電池體系中非晶硅基、化合物 半導體銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe)以及摻雜聚合物材料的光伏電池，提供一個調控電 池內電場，該電場效應可以增強薄膜光伏電池pn結區載流子擴散自建電場，提高光伏電池 的最大輸出功率Pmax，形成附加電場效應功能的薄膜光伏電池。本申請的第2個發明目的是提供一種由多個串聯的微型薄膜光伏電池，組成微型 薄膜光伏電場電源單元。微型薄膜光伏電場電源單元是電場電極薄膜光伏電池單元的外部 供電電源，而微型薄膜光伏電場電源單元與電場電極薄膜光伏電池單元進行集成復合，形 成獨立的、高效率的、多電池形式的電場效應薄膜光伏電池單元。也就是說，電場效應薄膜 光伏電池單元本身自帶有微型薄膜光伏電場電源單元。中國200910035923. X號發明專利 申請提供了一種“外加電源提供電場效應的薄膜光伏電池”(即上文所述技術方案)，在此 技術方案基礎上，本申請第2個發明目的是進一步提出一種大面積電場效應薄膜光伏電池 板的實現方法。
參看附圖1，為公知的薄膜光伏電池結構圖，圖I-A為CIGS薄膜光伏電池結構、圖 I-B為CdTe薄膜光伏電池結構、圖I-C非晶硅疊層薄膜光伏電池結構。其中1. 1,1. 2,1. 3 為透明導電膜TOC ；1. 2,2. 2為η型半導體；1. 3,2. 3為ρ型半導體；3. 2為疊層非晶硅結；
1.4,2. 4為背面電極；3. 3為背面電極。參看附圖2為外加電源提供電場電極的薄膜光伏電池，圖2-Α為電場效應CIGS薄 膜光伏電池結構、圖I-B為電場效應CdTe薄膜光伏電池結構、圖I-C電場效應非晶硅疊層 薄膜光伏電池結構。其中1. 1-1、2. 1-1,3. 1-1為透明導電膜T0C;1.2-2、2. 2_2為η型半導 體；1. 3-3,2. 3-33為ρ型半導體；3. 2-2為疊層非晶硅結；1. 4-4,2. 4-4為背面電極；3. 3-3 為背面電極；1. 6-6,2. 6-6,3. 5-5為絕緣層膜；1. 7-7,2. 7-7,3. 6. _6為電場電極；1. 8_8、
2.8-8,3. 7-7為外加電源VI。一個電場效應薄膜光伏電池單元外形結構形狀是長條窄帶狀的、內含多個微型薄 膜光伏電池串聯的電場電源與電場電極薄膜光伏電池復合組成的電場效應薄膜光伏電單 元，電場效應薄膜光伏電池單元，單結光伏輸出電壓小于2V。大面積的電場效應薄膜光伏電池板內部結構中是由多個獨立的電場效應薄膜光 伏電池單元相互柵狀密集排列，并電氣串聯集成，制作組成一種輸出高電壓、高效率的電場 效應薄膜光伏電池板結構裝置。實現本申請第一個發明目的技術方案是一種外加電源提供電場電極的薄膜光 伏電池，所形成的電場效應薄膜光伏電池。所述的電場電極的薄膜光伏電池包括硅基薄 膜光伏電池、銅銦鎵硒薄膜光伏電池(Ci^nl-XGaXk2，簡寫為CIGS)、碲化鎘薄膜光伏電池 (CdTe)以及摻雜聚合物材料的薄膜光伏電池，該電場電極的薄膜光伏電池設有透明導電膜 及背面電極層，所述的透明導電膜與背面電極層為薄膜光伏電池的輸出電極(電源輸出回 路電極)；其特征在于，在所述的背面電極層下面設有電場底層電極，該電場底層電極與薄 膜光伏電池本體中背面電極層之間設有絕緣層，該絕緣層形成薄膜光伏電池本體中背面電 極與電場底層電極電隔離；在電場底層電極與所述透明導電膜之間設有外加電壓源VI，而 透明導電膜作為電場表層電極與電場底層電極是構成絕緣電場效應的輸入電極。所述的“電場底層電極與所述透明導電膜構成的電場表層電極之間設有外加電壓 源VI”，該外加電壓源Vl的電壓為該薄膜光伏電池輸出電壓的1. 5 4倍；一般在2倍左 右。構成外加電場電源。該薄膜光伏電池本體上面的透明導電膜同時作為薄膜光伏電池的輸出電極，也作 為外加電場的表層電極。當外加電壓源Vi對應連接到電場電極的薄膜光伏電池時，稱之為 電場效應薄膜光伏電池。該外加電壓源Vl的正極相對應電場效應薄膜光伏電池的η型半導體，負極相對應 電場效應薄膜光伏電池的P型半導體的電場效應電極連接。即，該外加電壓源VI的正極， 接所述電場效應的銅銦鎵硒薄膜光伏電池(CIGS)、碲化鎘薄膜光伏電池(CdTe)電場表層 電極(透明導電膜)，該外加電壓源的負極，接所述的銅銦鎵硒薄膜光伏電池(CIGS)、碲化 鎘薄膜光伏電池(CdTe)電場底層電極；該外加電壓源Vl的正極，接所述電場效應的非晶硅 薄膜光伏電池的電場底層電極，該外加電壓源的負極，接所述電場效應的非晶硅薄膜光伏 電池的透明導電膜構成的電場表層電極。本發明通過外部電源Vl接入電場電極的薄膜光伏電池，當單結光伏電池輸出開路電壓為V0C，外加電源Vl的電壓范圍為Vl > V0C;現有的單結(非電場效應)薄膜光伏 電池標準輸出開路電壓V0C，化合物半導體薄膜光伏電池在0. 6V ( VOC ( 1. 0V,非晶硅疊 層薄膜光伏電池在0. 8V ( VOC ( 1. 4V ；其中電源電壓Vl的大小與電場底層電極與背面電 極層之間的絕緣層厚度有關，厚度越大，電壓越高，一般絕緣層總厚度要求在10微米以下。其電場效應薄膜光伏電池特征是，電場效應薄膜光伏電池中化合物半導體薄膜光 伏電池的透明導電膜與電場底層電極，分別連接直流電源Vl的正極與負極，并形成電場 E1，電場El方向與自建電場Enp相同。電場效應薄膜光伏電池中非晶硅薄膜光伏電池的透 明導電膜與電場底層電極，分別連接直流電源Vl的負極與正極，電場底層電極與透明導 電膜之間p-i-n疊層結構形成電場El，電場El方向與自建電場Enp相同。在電場效應薄膜光伏電池結構中，由于電場El方向與光伏電池的pn結區電場Enp 方向一致，Enp加強與穩定，增強正負載流子的分離度，減少了正負載流子的復合作用。電場 El+Enp同時降低了 pn結反向飽和電流，能夠提高電池的開路電壓\c。另外，電場El對ρ區少子-電子有阻擋和反射作用，既減少了背表面之復合作用， 同時電場El能調整多晶體晶粒間界勢壘方向，提高載流子遷移，降低晶粒間界復合正負載 流子，又提高了 Pn結對光生少子的收集幾率。所以也就能提高光伏電池的短路電流與開路 電壓，提高光伏電池最大輸出功率Pmax。PfflaxFFXVocIscFF為光伏電池的填充因子。參看附圖3為公知的薄膜光伏電池與本發明的電場效應的薄膜電池，在標準光照 下電壓與電流輸出曲線圖。本發明的優化方案有具體實現產品形式的電場效應薄膜光伏電池板結構的專利是本發明專利的重點。電場效應非晶硅薄膜光伏電池單元電路原理由附圖4的圖A所示，其中Li. 1為 非晶硅疊層薄膜光伏電池單元、Li. 2為3個微型非晶硅薄膜光伏電池段串聯組成的電場電 源、Li. 3為電場電極層、Li. 4為絕緣層；電場電源是由3個微型非晶硅薄膜光伏電池段串 聯，電壓為Ve-Vf = Vef ^ 3Vab，電場電源正極Ve與電場電極層Li. 3連接，電場電源負極Vf 通過透明導電膜(TCO)與非晶硅薄膜光伏電池單元^連接，在非晶硅薄膜光伏電池單元內 部形成電場E。電場效應CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元電路原理由附圖4中的圖B所示，L2. 1 為CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元、L2. 2為2個微型CIGS或CdTe薄膜光伏電池段串聯組 成的電場電源、L2. 3為電場電極層、L2. 4為絕緣層；電場電源是由2個微型CIGS或CdTe薄 膜光伏電池段串聯，電壓為Vg-Vh = Vgh ^ 2V。d，電場電源正極Vh與電場電極層L2. 3連接，電 場電源負極\通過透明導電膜(SiO)與CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元Vd連接，在CIGS 或CdTe薄膜光伏電池單元內部形成電場E1。電場效應有機化合物薄膜光伏電池單元電路原理由附圖11中的圖C所示，其中 L3. 1為有機化合物薄膜光伏電池單元、L3. 2為2個微型有機化合物薄膜光伏電池段串聯組 成的電場電源、L3. 3為電場電極層、L3. 4為絕緣層；電場電源是由2個微型有機化合物薄 膜光伏電池段串聯，電壓為V1-Vi = Vli ^ 2Vmn，電場電源正極V1與電場電極層L3. 3連接， 電場電源負極Vi通過透明導電膜(ITO)與有機化合物薄膜光伏電池單元￥ 連接，在有機化合物薄膜光伏電池單元內部形成電場E2。完成本申請第2個發明任務的方案是多個薄膜光伏電場源與多個電場電極薄膜 光伏電池單元，組成多個電場效應薄膜光伏電池單元，并系統集成制作成大面積的電場效 應薄膜光伏電池板。所述的薄膜光伏電池包括硅基薄膜光伏電池、銅銦鎵硒薄膜光伏電 池(Cuhl-XGaX^^，簡寫為CIGS)、碲化鎘薄膜光伏電池(CdTe)以及機化合物、染料敏化 (DSSC)光伏電池。該薄膜光伏電池設有透明導電膜及背面電極層，所述的電場電極薄膜 光伏電池單元中，透明導電膜與背面電極層為薄膜光伏電池的輸出電極(電源輸出回路電 極)；在所述的背面電極層下面設有電場底層電極，該電場底層電極與薄膜光伏電池本體 中背面電極層之間設有絕緣層，該絕緣層形成薄膜光伏電池本體中背面電極與電場底層電 極電隔離；在電場底層電極與所述透明導電膜構成的電場表層電極之間設有外加電壓源， 外加電壓源可以是微型薄膜光伏電場電源，而透明導電膜作為電場表層電極與電場底層電 極是構成絕緣電場效應的輸入電極；其特征在于，該集成電場效應薄膜光伏電池板中設有多個電場效應薄膜光伏電池 單元，各個電場效應薄膜光伏電池單元之間電氣串聯，進行系統集成形成大面積電場效應 薄膜光伏電池板結構裝置；以上所述的電場效應薄膜光伏電池及各個電場效應薄膜光伏電池單元之間電氣 串聯，均是采用將薄膜層依次沉積在大面積襯底材料上，并用激光刻蝕實現的。所述的微型薄膜光伏電場電源單元是電場效應薄膜光伏電池單元的供電電源，而 且是直接制作在電場效應薄膜光伏電池單元外形結構長條窄帶狀的兩端或單端。采用多個微型薄膜光伏電池電氣串聯組成薄膜光伏電池電場電源，并且該薄膜光 伏電場電源對應提供給具有電場電極薄膜光伏電池單元，形成電場效應薄膜光伏電池單 元。所述的多個電氣串聯的電場效應薄膜光伏電池單元中多個微型薄膜光伏電場電源是 一一對應相互獨立的，也就是說每個電場效應薄膜光伏電池單元自身對應有微型薄膜光伏 電場電源。


圖1為現有化合物半導體與非晶硅疊層薄膜光伏電池結構原理圖；圖2為本發明電場效應化合物半導體與非晶硅疊層薄膜光伏電池結構原理圖；圖3為電場效應薄膜光伏電池與現有的薄膜光伏電池電壓-電流對比曲線圖；圖4為本發明電場效應薄膜光伏電池結構原理圖；圖5現有的非晶硅薄膜光伏電池板結構與內部電池單元電氣串聯的三視圖(含其 B-B剖面圖)；圖6現有的非晶硅薄膜光伏電池板結構圖(含其B-B剖面圖)；圖7現有的銅銦鎵硒或碲化鎘薄膜光伏電池板結構與內部電池單元電氣串聯的 三視圖(含其B-B剖面圖)；圖8現有的銅銦鎵硒或碲化鎘薄膜光伏電池板結構的B-B剖視圖(含圖b為其局 部示意圖)；圖9本發明電場效應非晶硅薄膜光伏電池板結構的三視圖；圖10本發明電場效應非晶硅薄膜光伏電池板結構圖(含其B-B剖面圖)；
圖11本發明電場效應非晶硅薄膜光伏電池板結構的A-A剖視圖；圖12中圖12a、12b本發明電場效應非晶硅薄膜光伏電池板內部電池串聯形式圖 (含其B-B和A-A剖面圖)；圖13明電場效應CIGS (CdTe)薄膜光伏電池板結構的三視圖；圖14發明電場效應CIGS(CdTe)薄膜光伏電池板結構圖(含其B-B剖面圖)；圖15發明電場效應CIGS (CdTe)薄膜光伏電池板結構的A-A剖視圖；圖16中圖16a、16b本發明電場效應CIGS (CdTe)薄膜光伏電池板內部電池串聯形 式圖(含其B-B剖面圖、A-A剖面圖及其局部示意圖)；圖17本發明電場效應有機化合物薄膜光伏電池板結構的三視圖；圖18本發明電場效應有機化合物薄膜光伏電池板結構圖(含圖e-Ι、圖e_2，為其 局部示意圖)；圖19本發明電場效應有機化合物薄膜光伏電池板結構的A-A剖視圖。
具體實施例方式實施例1，參照附圖2中圖2-A所示，化合物半導體CIGS電場效應薄膜光伏電池結 構是由透明導電膜1. l_l、CdS層1. 2-2、CIGS層1. 3_3、背面電極1. 4-4、基板1. 5-5、絕緣 膜1.6-6、電場底層電極1.7-7、電場電源VlL 8-8、負載電阻R所組成。電場效應薄膜光伏電 池結構中，透明導電膜1. 1-1與背面電極1.4-4是光伏電池輸出的負電極與正電極，而透明 導電膜1. 1-1與電場底層電極1. 7-7連接電場電源Vl的正極與負極，使透明導電膜1. 1-1 與電場底層電極1. 7-7之間形成電場El。其中電場底層電極1. 7-7是通過絕緣膜1. 6-6與 背面電極1.4-4進行電隔離。而電場電源Vl與電場效應薄膜光伏電池也是相互獨立的電 源。實施例2，參照附圖2中圖2-B所示所示，化合物半導體CdTe電場效應薄膜光伏電 池結構是由透明導電膜2. I-UCdS層2. 2-2,CdTe層2. 3_3、背面電極2. 4-4、基板2. 5-5、 絕緣膜2. 6-6、電場底層電極2. 7-7、電場電源V12. 8_8、負載電阻R所組成。電場效應薄膜 光伏電池結構中，透明導電膜2. 1-1與背面電極2. 4-4是光伏電池輸出的負電極與正電極， 而透明導電膜2. 1-1與電場底層電極2. 7-7連接電場電源Vl的正極與負極，使透明導電膜 2. 1-1與電場底層電極2. 7-7之間形成電場E1。其中電場底層電極2. 7-7是通過絕緣膜 2. 6-6與背面電極2. 4-4進行電隔離。而電場電源Vl與電場效應薄膜光伏電池也是相互獨 立的電源。實施例3，參照附圖2中圖2-C所示，電場效應非晶硅薄膜光伏電池結構是由透 明導電膜3. l-Up-i-η疊層結構3. 2-2、背面電極3. 3_3、基板3. 4_4、絕緣層3. 5_5、電場底 層電極3. 6-6、電場電源V13. 7-7、負載電阻R所組成。其中電場電源Vl的正、負極連接電 場底層電極3. 6-6與透明導電膜3. 1-1，并在p-i-n疊層結構3. 2-2內部形成電場E1，電場 El與自建電場Enp方向相同。而且電場底層電極3. 6-6與非晶光伏電池背面電極3. 3-3電 隔1 °實施例4，參照附圖4所示，電場效應非晶硅疊層薄膜光伏電池單元電路原理由圖 A所示，其中Li. 1為非晶硅疊層薄膜光伏電池單元、Li. 2為3個微型非晶硅薄膜光伏電池 段串聯組成的電場電源、Li. 3為電場電極層、Li. 4為絕緣層；電場電源是由3個微型非晶 硅薄膜光伏電池段串聯，電壓為Ve-Vf = Vef ^ 3Vab，電場電源正極Ve與電場電極層Li. 3連接，電場電源負極Vf通過透明導電膜(TCO)與非晶硅薄膜光伏電池單元^連接，在非晶硅 薄膜光伏電池單元內部形成電場E。電場效應CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元電路原理由附圖4中的圖B所示，L2. 1 為CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元、L2. 2為2個微型CIGS或CdTe薄膜光伏電池段串聯組 成的電場電源、L2. 3為電場電極層、L2. 4為絕緣層；電場電源是由2個微型CIGS或CdTe薄 膜光伏電池段串聯，電壓為Vg-Vh = Vgh ^ 2V。d，電場電源正極Vh與電場電極層L2. 3連接，電 場電源負極\通過透明導電膜(SiO)與CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元Vd連接，在CIGS 或CdTe薄膜光伏電池單元內部形成電場E1。電場效應有機化合物薄膜光伏電池單元電路原理由附圖11中的圖C所示，其中 L3. 1為有機化合物薄膜光伏電池單元、L3. 2為2個微型有機化合物薄膜光伏電池段串聯組 成的電場電源、L3. 3為電場電極層、L3. 4為絕緣層；電場電源是由2個微型有機化合物薄 膜光伏電池段串聯，電壓為= Vli ^ 2Vmn，電場電源正極V1與電場電極層L3. 3連接， 電場電源負極Vi通過透明導電膜(ITO)與有機化合物薄膜光伏電池單元￥ 連接，在有機化 合物薄膜光伏電池單元內部形成電場E2。本發明實施例電場效應薄膜光伏電池單元電路原理圖是包括由電場效應非晶硅 薄膜光伏電池單元電路原理、電場效應CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元電路原理、電場效應 有機化合物薄膜光伏電池單元電路原理三部分形式組成。實施例5，參照附圖9、附圖10、附圖11所示，本發明電場效應非晶硅薄膜光伏電池 板結構是由多個串聯電場效應非晶硅薄膜光伏電池單元Cl. 1、載體Cl. 2、電池母線(串聯 電池正極)Cl. 3、電池母線(串聯電池負極)C1. 4、激光刻槽Cl. 5、相鄰電池單元正負極接 觸面Cl. 6、串聯電場電源Cl. 7、串聯電場電源Cl. 8、相鄰電場電池段正負極接觸面Cl. 9組 成；其中電場效應非晶硅薄膜光伏電池單元Cl. 1，可以采用電場效應單結電池結構、電場 效應雙結或三結結構、電場效應雙本怔層單結電池結構，分別由附圖10中的圖c-1、圖c-2、 圖c-3所示；本實施例采用電場效應雙本怔層單結電池結構。圖c-1 電場效應單結電池結構是由透明導電膜0^0)1-1、？-1-11結(￡1^: )1-2、 背面電極1-3、絕緣膜層1-4、電場電極層1-5所組成。圖c-2 電場效應雙結電池結構是由透明導電膜0^0)2-1、？-1-11結(￡1^: )2-2、 p-i-n結(a-SiGe:H)2-3、背面電極2_4、絕緣膜層2_5、電場電極層2_6所組成。圖c-3 電場效應雙本怔層單結電池結構是由透明導電膜(TCO) 3-1、p-i-n結 (a-Si/-SiGe:H)3-2、背面電極3_3、絕緣膜層3_4、電場電極層3_5所組成。圖11 是電場效應非晶硅薄膜光伏電池板中一個電場效應非晶硅薄膜光伏電池 單元的剖面圖。其中電場電源Cl. 7、電場電源Cl. 8分別由3個非晶硅薄膜光伏電池段Ba、 Bb、Bc串聯與Bd、Be、Bf串聯組成。電場電源Cl. 7的電壓為VBa(+)-VB。(_) = Va。；電場電源 Cl. 8的電壓為VBf(+)-VBd(_) = Vfd ；電場電源Cl. 7的VBaW連接電場電極層3-5，VB。(_)連接透 明導電膜(TCO)；電場電源Cl. 8的VBfW連接電場電極層3-5，VBd(_)連接透明導電膜(TCO)。 電場電源Cl. 7與電場電源Cl. 8并聯連接相對應的電場效應非晶硅薄膜光伏電池單元。附圖12中12a、12b本發明電場效應非晶硅薄膜光伏電池板內部電池串聯連接示 意圖，在附圖12b中可以得知，電場效應非晶硅薄膜光伏電池單元的主要特征是由多個微 型薄膜光伏電池串聯的電場電源與單個具有電場電極薄膜光伏電池復合而成，并且多個微型薄膜光伏電池串聯的電場電源，可以制作在窄帶長條形電場電極薄膜光伏電池的兩端或 單端，本實施例在電場電極薄膜光伏電池的兩端。電場效應非晶硅薄膜光伏電池單元與現 有傳統的非晶硅薄膜光伏電池單元在電池結構與電路原理上有明顯的不同，現有非晶硅薄 膜光伏電池單元只是一個簡單的薄膜光伏電池。在附圖12a中可以得知，電場效應非晶硅 薄膜光伏電池板的主要特征是由多個電場效應非晶硅薄膜光伏電池單元進行電氣串聯集 成。實施例6，參照附圖13、附圖14、附圖15所示，本發明的電場效應CIGS (CdTe)薄膜 光伏電池板結構是由多個串聯電場效應CIGS(CdTe)薄膜光伏電池單元Dl. 1、載體Dl. 2、 電池母線(串聯電池正極)Dl. 3、電池母線(串聯電池負極)Dl. 4、激光刻槽Dl. 5、相鄰電池 單元正負極接觸面Dl. 6、串聯電場電源Dl. 7、串聯電場電源Dl. 8、相鄰電場電池段正負極 接觸面Dl. 9組成；其中電場效應CIGS (CdTe)薄膜光伏電池單元Dl. 1，是電場效應CIGS或 CdTe電池結構、由附圖14中圖D所示。附圖14是電場效應CIGS(CdTe)薄膜光伏電池板中一個電場效應CIGS(CdTe)薄 膜光伏電池單元的剖面圖。圖D 本實施例6中，電場效應CIGS電池結構是由背面電極(M0)D2. 1、pn結 (n-ZnS:p-CIGS)D2. 2、透明導電膜(ZnO) D2. 3、絕緣膜層D2. 4、電場電極層D2. 5所組成。電 場效應CIGS電池結構中pn結(n-aiS:p-CIGS)D2. 2中，緩沖層使用硫化鋅(n-SiS)，吸收層 為(P-CIGS)，避免使用傳統有毒的硫化鎘(CdS)在電池生產和使用對人與環境的影響。圖15 其中電場效應CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元中電場電源Dl. 7、電場電源 Dl. 8，分別由2個CIGS或CdTe薄膜光伏電池段Da、Db串聯(Dc電池段為空閑段，只起到電 氣橋接作用)與(Dd電池段為空閑段，只起到電氣橋接作用)電池段De、Df串聯組成。電 場電源Dl. 7的電壓為VDbW-VDa(_) = Vba ；電場電源Dl. 8的電壓為VDe(+)-VDf(_) = Vef ；電場電 源Dl. 7的VDa(_)連接電場電極層D2. 5,VDc(+)連接透明導電膜(ZnO)；電場電源Cl. 8的VDf(_) 連接電場電極層D2. 5，Vmw連接透明導電膜(SiO)。電場電源Dl. 7與電場電源Dl. 8并聯 連接相對應的電場效應CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元。附圖16中16a、16b本發明電場效應CIGS或CdTe薄膜光伏電池板內部電池串聯連 接示意圖，在附圖16b中可以得知，電場效應CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元的主要特征 是由多個微型薄膜光伏電池串聯的電場電源與單個具有電場電極薄膜光伏電池復合而成， 并且多個微型薄膜光伏電池串聯的電場電源，可以制作在窄帶長條形電場電極薄膜光伏電 池的兩端或單端，本實施例采用2個微型薄膜光伏電池串聯的電場電源在電場電極薄膜光 伏電池的兩端。電場效應CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元與現有傳統的CIGS或CdTe薄膜 光伏電池單元在電池結構與電路原理上有明顯的不同，現有CIGS或CdTe薄膜光伏電池單 元只是一個簡單的薄膜光伏電池。在附圖16a中可以得知，電場效應CIGS或CdTe薄膜光 伏電池板的主要特征是由多個電場效應CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元進行電氣串聯集 成。實施例7，參照附圖17、附圖18、附圖19所示，本發明的電場效應有機化合物薄膜 光伏電池板結構是由多個串聯電場效應有機化合物薄膜光伏電池單元El. 1、載體El. 2、 電池母線(串聯電池正極)E1. 3、電池母線(串聯電池負極)E1. 4、中間連接體El. 5、相鄰電 池單元正負極接觸面El. 6、串聯電場電源El. 7、串聯電場電源El. 8、相鄰電場電池段正負極接觸面E1.9組成；其中電場效應有機化合物薄膜光伏電池單元El. 1，可以采用電場效應 有機/無機混合型電池或染料敏化(DSSC)電池結構、由附圖18中圖e-l、e-2所示。圖18的圖e-1 :電場效應有機/無機混合型電池結構是由背面電極el. 1、異質η 結(Ti02)el.2、復合異質ρ結(CuPC、P3HT)el.3、透明導電膜(ITO) el. 4、絕緣膜層el. 5、電 場電極層el. 6所組成。電場效應有機/無機混合型電池結構中異質η結el. 2是采用無 機二氧化鈦Ti02 ；復合異質ρ結(CuPc、P3HT) el. 3是采用有機光電半導體材料酞菁銅CuPc 與3-己基噻吩的聚合物P3HT ；而陽光輻射面采用PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)基板或玻 璃基板，載體也可采用PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)基板或其它有機聚合物材料。圖18的圖e_2 電場效應染料敏化(DSSC)電池結構是由背面電極e2. 1、復合敏 化層(Ti02+Dye)e2. 2、電解質層e2. 3、透明導電膜(ITO) e2. 4、絕緣膜層e2. 5、電場電極層 e2.6所組成。電場效應染料敏化(DSSC)電池結構中復合敏化層(Ti02+Dye) e2. 2是采用無 機二氧化鈦Ti02與硫氰酸根的紅染料(N； )劑復合；電解質層e2. 3可以采用有機固體電解 質P3HT或溶膠-凝膠電解質；而陽光輻射面采用PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)基板或玻 璃基板，載體也可采用PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)基板或其它有機聚合物材料。圖19 其中電場效應有機化合物薄膜光伏電池單元中電場電源El. 7、電場電源 El. 8，分別由3個有機化合物薄膜光伏電池段fe、Eb、Ec串聯與電池段Ed、Ee、Ef串聯組成。 電場電源El. 7的電壓為VE。(+)-VEa(_)；電場電源El. 8的電壓為VEd(+)-VEf(_)；電場電源El. 7的 VEaH連接電場電極層E2. 5，Vec(+)連接透明導電膜(ITO)；電場電源El. 8的VEf(_)連接電場 電極層D2. 5，VEd(+)連接透明導電膜(ITO)。電場電源El. 7與電場電源El. 8并聯連接相對 應的電場效應有機化合物薄膜光伏電池單元。本實施例的電場效應有機化合物薄膜光伏電池板內部電氣連接與實施例5、6原 理相同。
權利要求
1.一種外加電源提供電場效應的薄膜光伏電池，所述的薄膜光伏電池包括硅基薄膜 光伏電池、銅銦鎵硒薄膜光伏電池、碲化鎘薄膜光伏電池以及摻雜聚合物材料的薄膜光伏 電池，該薄膜光伏電池設有透明導電膜及背面電極層，所述的透明導電膜與背面電極層為 薄膜光伏電池的輸出電極；其特征在于，在所述的背面電極層下面設有電場底層電極，該電 場底層電極與薄膜光伏電池本體中背面電極層之間設有絕緣層，該絕緣層形成電場表層電 極、薄膜光伏電池本體中背面電極與電場底層電極電隔離；在該電場底層電極與所述透明 導電膜構成的電場表層電極之間設有外加電壓源Vl ；該外加電壓源Vl為1. 5 2. 5V。
2.根據權利要求1所述的外加電源提供電場效應的薄膜光伏電池，其特征在于，所述 外加電壓源Vl的正極與相對應電場效應薄膜光伏電池的η型半導體連接；外加電壓源Vl 的負極與相對應電場效應薄膜光伏電池的P型半導體的電場效應電極連接；在單組光伏電池外加電源Vl的電壓范圍為Vl ^ V0C，其中VOC是單組非電場型薄膜光 伏電池標準輸出開路電壓；所述電場底層電極與背面電極層之間的絕緣層的總厚度在10微米以下。
3.根據權利要求1所述的外加電源提供電場效應的薄膜光伏電池，其特征在于，所述 電場底層電極的結構是所述背面電極底面復合一層絕緣層，絕緣層另一面復合一層導電膜，導電膜通過絕緣 層與背面電極電隔離；或者是，所述背面電極底面復合一層絕緣層，在絕緣層中間夾有該電 場底層電極。
4.根據權利要求1 3之一所述的外加電源提供電場效應的薄膜光伏電池，其特征在 于，所述化合物半導體CIGS電場效應薄膜光伏電池的具體結構如下由透明導電膜(1. 1-1)、CdS層(1.2-2)、CIGS層(1.3-3)、背面電極(1.4-4)、基板 (1. 5-5)、絕緣膜(1. 6-6)、電場底層電極(1. 7-7)、電場電源Vl (1. 8-8)、負載電阻R所組 成。其中透明導電膜(1. 1-1)采用氧化鋅及氧化銦錫，背面電極層(1.4-4)采用鉬，基板 (1. 5-5)采用玻璃、塑料或金屬材料；電場效應薄膜光伏電池結構中，透明導電膜(1.1-1) 與背面電極(1.4-4)是光伏電池輸出的負電極與正電極，而透明導電膜(1. 1-1)與電場底 層電極(1.7-7)連接電場電源Vl的正極與負極，使透明導電膜(1. 1-1)與電場底層電極 (1.7-7)之間形成電場El ；其中電場底層電極(1.7-7)是通過絕緣膜(1.6-6)與背面電極 (1. 4-4)進行電隔離；而電場電源Vl與電場效應薄膜光伏電池也是相互獨立的電源；所述化合物半導體CdTe電場效應薄膜光伏電池的具體結構如下由透明導電膜(2. 1-1)、CdS層(2. 2-2)、CdTe層(2. 3_3)、背面電極0.4-4)、基板 (2. 5-5)、絕緣膜(2. 6-6)、電場底層電極(2. 7-7)、電場電源Vl (2. 8-8)、負載電阻R所組 成；其中透明導電膜(2. 1-1)采用氧化銦錫及二氧化錫，背面電極層(2.4-4)采用碲化鋅 或銅，基板(2. 5-5)采用玻璃；電場效應薄膜光伏電池結構中，透明導電膜(2. 1-1)與背面 電極(2.4-4)是光伏電池輸出的負電極與正電極，而透明導電膜(2. 1-1)與電場底層電極 (2. 7-7)連接電場電源Vl的正極與負極，使透明導電膜(2. 1-1)與電場底層電極(2. 7-7) 之間形成電場El ；其中電場底層電極(2. 7-7)是通過絕緣膜(2.6-6)與背面電極(2.4-4) 進行電隔離；而電場電源Vl與電場效應薄膜光伏電池也是相互獨立的電源；所述電場效應非晶硅薄膜光伏電池的具體結構如下是由透明導電膜(3. 1-1)、p-i-n疊層結構(3. 2-2)、背面電極(3. 3-3)、基板(3. 4-4)、絕緣層(3. 5-5)、電場底層電極(3. 6-6)、電場電源Vl (3. 7_7)、負載電阻R所組成；其中透 明導電膜(3. 1-1)采用氧化銦錫及二氧化錫，p-i-n疊層結構(3. 2-2)采用非晶硅及微晶硅 形成的a-Si/μ C-Si疊層或是堆棧三層形成的a-Si/a-SiGe/a-SiGe，基板3. 4_4采用玻璃； 電場效應非晶硅薄膜光伏電池結構中，透明導電膜(3. 1-1)與背面電極(3. 3-3)是光伏電 池輸出的正電極與負電極，電場電源Vl的正、負極，連接電場底層電極(3. 6-6)與透明導電 膜(3. 1-1)，并在p-i-n疊層結構(3.2-2)內部形成電場E1，電場El與自建電場Enp方向相 同；而且電場底層電極(3.6-6)與非晶硅光伏電池背面電極(3. 3-3)通過絕緣層(3. 5-5) 電隔離。
5.根據權利要求4所述的外加電源提供電場效應的薄膜光伏電池，其特征在于，所述 外加電場的電源裝置的結構是采用小功率的薄膜光伏電池與薄膜光伏電池串聯形成電場 電源，電場電源輸出電極分別對應連接電場效應薄膜光伏電池的透明導電膜電場表層電極 與電場底層電極；所述外加電場電源Vl是與電場效應薄膜光伏電池相隔離的外接電壓源。
6.根據權利要求5所述的外加電源提供電場效應的薄膜光伏電池，其特征在于，所述 的光伏輻射面是采用非玻璃的透明聚合物，形成電場效應薄膜有機半導體光伏電池。
7.一種光伏電場源與光伏電池系統集成電場型薄膜光伏電池板，所述的薄膜光伏電池 包括硅基薄膜光伏電池、銅銦鎵硒薄膜光伏電池、碲化鎘薄膜光伏電池以及摻雜聚合物材 料的薄膜光伏電池，該薄膜光伏電池設有透明導電膜及背面電極層，所述的透明導電膜與 背面電極層為薄膜光伏電池的輸出電極；在所述的背面電極層下面設有電場底層電極，該 電場底層電極與薄膜光伏電池本體中背面電極層之間設有絕緣層，該絕緣層形成電場表層 電極、薄膜光伏電池本體中背面電極與電場底層電極電隔離；在電場底層電極與所述透明 導電膜構成的電場表層電極之間設有外加電壓源，而透明導電膜作為電場表層電極與電場 底層電極是構成絕緣電場效應的輸入電極；其特征在于，該集成電場型薄膜光伏電池板中設有多個電場型薄膜光伏電池單元，各 個電場型薄膜光伏電池單元之間電氣串聯，進行系統集成形成大面積電場型薄膜光伏電池 板結構裝置；以上所述的電場型薄膜光伏電池及各個電場型薄膜光伏電池單元之間電氣串聯，均是 采用將薄膜層依次沉積在大面積襯底玻璃或其它襯底材料上，并用激光刻蝕實現的。
8.根據權利要求7所述的光伏電場源與光伏電池系統集成電場型薄膜光伏電池板，其 特征在于，所述的電場型薄膜光伏電池板結構中，每個電場型薄膜光伏電池單元中具有自 身的薄膜光伏電場電源，而每個電場型薄膜光伏電池單元自身對應的薄膜光伏電場電源電 氣連接。
9.根據權利要求7所述的光伏電場源與光伏電池系統集成電場型薄膜光伏電池板，其 特征在于，所述的電場型非晶硅薄膜光伏電池結構，是采用電場型單結電池結構、電場型雙 結電池結構、電場型三結電池結構，或者是電場型雙本怔層單結電池結構，其結構是在傳 統的單結電池結構、雙結電池結構、三結電池結構及雙本怔層單結電池結構的背面電極在 增加絕緣膜層及電場電極層；所述的電場型銅銦鎵硒與碲化鎘薄膜光伏電池結構，其結構是由透明導電膜、緩沖 層、吸收層、背面電極、絕緣膜層、電場電極層、載體組合。
10.根據權利要求7所述的光伏電場源與光伏電池系統集成電場型薄膜光伏電池板， 其特征在于，所述的所述的電場型有機化合物薄膜光伏電池結構，是采用電場型有機/無 機混合型電池結構或電場型染料敏化電池結構，其結構是在有機/無機混合型電池結構、 染料敏化電池結構的背面電極增加絕緣膜層及電場電極層；所述的電場型有機化合物薄膜光伏電池結構，其結構是由太陽輻射面聚對苯二甲酸 乙二醇酯基板、透明導電膜、異質復合層、背面電極、絕緣膜層、電場電極層、載體組合。
11.根據權利要求7 10之一所述的光伏電場源與光伏電池系統集成電場型薄膜光伏 電池板，其特征在于，所述的電場型薄膜光伏電池單元中薄膜光伏電場電源由多個薄膜光 伏電池段電氣串聯而成，其薄膜光伏電場電源電壓大于薄膜光伏電池單元標稱電壓；并且 多個薄膜光伏電池段電氣串聯而成的一個電場電源，是分別制作在電場型薄膜光伏電池單 元兩端，或是作為一個電場電源制作在電場型薄膜光伏電池單元的一端。
12.根據權利要求7 10之一所述的光伏電場源與光伏電池系統集成電場型薄膜光伏 電池板，其特征在于，所述的電場型非晶硅薄膜光伏電池板結構是由多個串聯電場型非晶 硅薄膜光伏電池單元Cl. 1、載體Cl. 2、串聯電池正極的電池母線Cl. 3、串聯電池負極的電 池母線Cl. 4、激光刻槽Cl. 5、相鄰電池單元正負極接觸面Cl. 6、串聯電場電源Cl. 7、串聯電 場電源Cl. 8、相鄰電場電池段正負極接觸面Cl. 9組成；其中電場型非晶硅薄膜光伏電池單 元Cl. 1，采用電場型單結電池結構、電場型雙結電池結構、電場型雙本怔層單結電池結構；電場型單結電池結構是由透明導電膜(l-l)、p-i-n結(1-2)、背面電極(1-3)、絕緣膜 層(1-4)、電場電極層(1-5)所組成；電場型雙結電池結構是由透明導電膜(2-1)、p-i-n結(2-2)、p-i-n結(2_3)、背面電 極0-4)、絕緣膜層0-5)、電場電極層(2-6)所組成；電場型雙本怔層單結電池結構是由透明導電膜(3-1 )、p-i-η結(3-2)、背面電極 (3-3)、絕緣膜層(3-4)、電場電極層(3- 所組成；電場型非晶硅薄膜光伏電池單元中電場電源Cl. 7、電場電源Cl. 8分別由3個非晶硅薄 膜光伏電池段Ba、Bb、Bc串聯與Bd、Be、Bf串聯組成；電場電源Cl. 7的電壓為VBa(+)_VBc;(_) =Vac ；電場電源Cl. 8的電壓為VBfW-VBd(_) = Vfd ；電場電源Cl. 7的VBaW連接電場電極層 (3-5)，VB。(_)連接透明導電膜；電場電源Cl. 8的VBfW連接電場電極層(3-5)，VBd(_)連接透 明導電膜；電場電源Cl. 7與電場電源Cl. 8并聯連接相對應的電場型非晶硅薄膜光伏電池 單元；所述的電場型CIGS薄膜光伏電池板結構是由多個串聯電場型CIGS薄膜光伏電池單 元Dl. 1、載體Dl. 2、串聯電池正極的電池母線Dl. 3、串聯電池負極的電池母線Dl. 4、激光刻 槽Dl. 5、相鄰電池單元正負極接觸面Dl. 6、串聯電場電源Dl. 7、串聯電場電源Dl. 8、相鄰 電場電池段正負極接觸面Dl. 9組成；其中電場型CIGS薄膜光伏電池單元Dl. 1，是電場型 CIGS或CdTe電池結構；所述的電場型CIGS電池結構是由背面電極D2. l、pn結D2.2、透明導電膜D2.3、絕緣膜 層D2. 4、電場電極層D2. 5所組成；電場型CIGS電池結構中pn結D2. 2中，緩沖層使用硫化 鋅，吸收層為P-CIGS ；其中電場型CIGS或CdTe薄膜光伏電池單元中電場電源Dl. 7、電場電源Dl. 8，分別由 2個CIGS或CdTe薄膜光伏電池段Da、Db串聯與電池段De、Df串聯組成；電場電源Dl. 7的電壓為VDbW-VDa(_) = Vba ；電場電源Dl. 8的電壓為VDeW-VDf(_) = Vef ；電場電源Dl. 7的VDa(_) 連接電場電極層D2. 5，Vdc⑴連接透明導電膜；電場電源Cl. 8的VDf(_)連接電場電極層D2. 5， Vmw連接透明導電膜；電場電源Dl. 7與電場電源Dl. 8并聯連接相對應的電場型CIGS或 CdTe硅薄膜光伏電池單元。
13.根據權利要求7 10之一所述的光伏電場源與光伏電池系統集成電場型薄膜光伏 電池板，其特征在于，所述的有機化合物薄膜光伏電池板結構是由多個串聯電場型有機化 合物薄膜光伏電池單元El. 1、載體E12、串聯電池正極的電池母線El. 3、串聯電池負極的電 池母線El. 4、中間連接體El. 5、相鄰電池單元正負極接觸面El. 6、串聯電場電源El. 7、串聯 電場電源El. 8、相鄰電場電池段正負極接觸面El. 9組成；其中電場型有機化合物薄膜光伏 電池單元El. 1，是采用電場型有機/無機混合型電池或染料敏化電池結構；所述的電場型有機/無機混合型電池結構是由背面電極el. 1、異質n結el. 2、復合異 質P結el. 3、透明導電膜el. 4、絕緣膜層el. 5、電場電極層el. 6所組成。電場型有機/無 機混合型電池結構中異質η結el. 2是采用無機二氧化鈦Ti02 ；復合異質ρ結，el. 3是采用 有機光電半導體材料酞菁銅CuPc與3-己基噻吩的聚合物P3HT ；而陽光輻射面采用聚對苯 二甲酸乙二醇酯基板或玻璃基板，載體采用聚對苯二甲酸乙二醇酯基板；所述的電場型染料敏化電池結構是由背面電極e2. 1、復合敏化層Ti02+Dye，e2.2、電 解質層e2. 3、透明導電膜e2. 4、絕緣膜層e2. 5、電場電極層e2. 6所組成；電場型染料敏化 電池結構中復合敏化層Ti02+Dye，e2. 2是采用無機二氧化鈦Ti02與硫氰酸根的紅染料劑 復合；電解質層e2. 3采用有機固體電解質P3HT或溶膠-凝膠電解質；而陽光輻射面采用聚 對苯二甲酸乙二醇酯基板或玻璃基板，載體采用聚對苯二甲酸乙二醇酯基板；其中電場型有機化合物薄膜光伏電池單元中電場電源El. 7、電場電源El. 8，分別由3 個有機化合物薄膜光伏電池段fe、Eb、Ec串聯與電池段Ed、Ee、Ef串聯組成；電場電源El. 7 的電壓為VE。(+)-VEa(_)；電場電源El. 8的電壓為VEdW-VEf(_)；電場電源El. 7的VEa(_)連接電場 電極層E2. 5，Vec(+)連接透明導電膜；電場電源El. 8的VEf(_)連接電場電極層D2. 5，VEd(+)連 接透明導電膜；電場電源El. 7與電場電源El. 8并聯連接相對應的電場型有機化合物薄膜 光伏電池單元。
全文摘要
外加電場效應薄膜光伏電池及與電場源集成的光伏電池板。透明導電膜及背面電極層作輸出電極；背面電極層下設有電場底層電極，與背面電極層之間設有絕緣層形成電場表層電極、背面電極與電場底層電極電隔離；在電場底層電極與電場表層電極之間設有外加電壓源V1，透明導電膜作為電場表層電極與電場底層電極構成絕緣電場效應輸入電極。光伏電場源與光伏電池系統集成電場型薄膜光伏電池板是設有多個電場型薄膜光伏電池單元，各單元之間電氣串聯，系統集成形成電池板結構；電氣串聯采用將薄膜層依次沉積在大面積襯底玻璃上并用激光刻蝕實現。本發明提高了光伏電池開路電壓與最大輸出功率Pmax，轉換效率較高。電池板結構裝置將原理性方案形成具體產品。
文檔編號H01G9/20GK102064213SQ201010274328
公開日2011年5月18日 申請日期2010年9月3日 優先權日2009年10月14日
發明者毛星原, 郭建國 申請人:毛星原, 郭建國