CN110085687B - 一种复合电极及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合电极及其制备方法和应用，属于太阳能薄膜电池，解决了现有技术中解决现有太阳能薄膜电池利用率极低和容易潮解的问题。本发明的一种复合电极，复合电极包括：结构层、氧化石墨烯层、银纳米层和表面附着层；结构层为复合电极的中间层，结构层的两面均由内至外依次设有紧密附着的氧化石墨烯层、银纳米层和表面附着层。本发明的复合电极中，使用了成本更加低廉的石墨烯材料，在保证了电极的良好导电性能的前提下，明显地降低了电极的制造成本；本发明的复合电极中，先旋涂氧化石墨烯在旋涂银纳米粒子，能够在石墨烯的表面形成银纳米丝，既具备良好的透光性还具备良好的导电性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能柔性电池技术领域，尤其涉及一种复合电极及其制备方法和应用。
背景技术
传统晶体硅太阳电池由于由硅组成，电池主要部分易碎,易产生隐形裂纹，大多有一层钢化玻璃作为防护，造成重量大，携带不便，抗震能力差，造价高，效率或多或少降低。太阳薄膜电池克服了上述缺点，具有质量小、厚度极薄(几个微米)、可弯曲、制造工艺简单等优点。
但是太阳能薄膜电池依然存在一些缺点：透光性差、太阳能利用率极低；CIGS电池单元容易潮解。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种复合电极及其制备方法和应用，用以解决现有太阳能薄膜电池利用率极低和容易潮解的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明技术方案中，一种复合电极，复合电极包括：结构层、氧化石墨烯层、银纳米层和表面附着层；
结构层为复合电极的中间层，结构层的两面均由内至外依次设有紧密附着的氧化石墨烯层、银纳米层和表面附着层。
本发明技术方案中，结构层为ITO膜。
本发明技术方案中，复合电极的迎光面的表面附着层为POE层；
复合电极的背光面的表面附着层为PDMS层。
本发明技术方案中，复合电极的结构层、氧化石墨烯层、银纳米层和表面附着层均为透明材料制成，且大小和形状相同。
本发明技术方案中，一种复合电极的制备方法，制备方法用来制备上述技术方案中的复合电极；
制备方法的步骤包括：
S1、制备氧化石墨烯GO溶液和银纳米粒子AgNWs溶液；
S2、在ITO膜的两面上均旋涂GO溶液；
S3、在旋涂完GO溶液的ITO膜两面均旋涂AgNWs溶液；
S4、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的ITO膜的迎光面上旋涂液态POE；
S5、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的ITO膜的背光面上旋涂液态PDMS；
S6、待整体在氩气氛围下干燥后，复合电极制备完成。
本发明技术方案中，步骤S1中，GO溶液通过HUMMERS氧化法制备。
本发明技术方案中，一种复合电极，复合电极包括：集流体、石墨烯层、银纳米层和表面附着层；
银纳米层设置在石墨烯层的背光面，表面附着层设置在银纳米层的背光面，集流体设置在石墨烯层的迎光面；
集流体包括银纳米网和石墨烯盘；银纳米网覆盖在石墨烯层的迎光面，石墨烯盘均布在银纳米网上石墨烯盘通过导线与外界电连接。
本发明技术方案中，一种复合电极的制备方法，制备方法用来制备上述技术方案中的复合电极；
制备方法的步骤包括：
S1、制备氧化石墨烯GO溶液和银纳米粒子AgNWs溶液；
S2、在PET层的一面上均旋涂GO溶液；
S3、在旋涂完GO溶液的PET层均旋涂AgNWs溶液；
S4、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的PET层旋涂液态PDMS；
S5、待整体在氩气氛围下干燥后，取下PET层，保留Ag-RGO膜；
S6、在内凹刻有网格纹路的另一PET层上旋涂GO溶液，并将旋涂GO溶液的一面压紧在Ag-RGO膜上，待整体在氩气氛围下干燥后，取下PET层；
S7、在银纳米网上旋涂GO溶液圆盘，并保持GO溶液圆盘在银纳米网上均布，待整体在氩气氛围下干燥后，复合电极制备完成。
本发明技术方案中，一种CIGS电池单元，CIGS电池单元包括依次设置的表面电极层、缓冲层、吸收层、背电极层、应力层和基础层；
表面电极层为上述技术方案中的复合电极；
缓冲层为硒化铟层和硫化铟层；
背电极层为含钼电极；
基础层为PEI层；
应力层用来缓冲背电极层和基础层之间的热应力差。
本发明技术方案中，应力层为Ag薄膜；钼电极中掺杂钠。
本发明技术方案中，一种太阳能薄膜电池，太阳能薄膜电池为矩形，包括自上至下压紧的保护膜、结构膜、CIGS电池单元和背膜；
CIGS电池单元为上述技术方案中的CIGS电池单元；
结构膜和CIGS电池单元的大小相同；
背膜的大小大于CIGS电池单元；
保护膜包括主体和边部，主体与CIGS电池单元的大小相同，边部设置在主体的四边且与主体为一体结构，边部密封紧密覆盖结构膜和CIGS电池单元的侧面并与背膜压紧。
本发明技术方案中，保护膜为ETFE膜；结构膜为EEA膜；背膜为双层膜，与CIGS电池单元接触的一层为铝塑膜，另一层为PET膜；
ETFE膜的主体与EEA膜之间通过POE胶粘贴；EEA膜与CIGS电池单元之间通过EVA胶粘贴；CIGS电池单元与铝塑膜之间通过PVB胶粘贴；
ETFE膜的边部与结构膜的侧面、CIGS电池单元的侧面和背膜均通过POE胶粘贴。
本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：
1、本发明的复合电极中，使用了成本更加低廉的石墨烯材料，在保证了电极的良好导电性能的前提下，明显地降低了电极的制造成本；
2、本发明的复合电极中，先旋涂氧化石墨烯在旋涂银纳米粒子，能够在石墨烯的表面形成银纳米丝，既具备良好的透光性还具备良好的导电性；
3、本发明的复合电极中，GO和AgNWs会在氧化石墨烯层和银纳米层之间形成导电性能更加优良的Ag-rGO(银纳米与还原-氧化石墨烯)复合材料，能够进一步提高电极的导电性，降低内部电阻；
4、本发明的CIGS电池单元的缓冲层采用了硫化铟材料，能够在不明显影响整体的透光性的前提下，提高载流子浓度，从而提高光电转换效率；
5、本发明的CIGS电池单元的背电极层中掺加了钠，能够为背电极提供电子，保证CIGS电池单元能够形成稳定的电压和电流。
6、本发明的太阳能薄膜电池在保护膜上设置边部来进行太阳能薄膜电池的侧面封装，使得侧边封装的结构与保护膜形成一体结构，无需使用专门的侧边封装材料，简化了太阳能薄膜电池的封装结构。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1本发明实施例3提供的CIGS电池单元结构示意图；
图2本发明实施例4提供的柔性太阳能薄膜电池的封装结构的示意图；
图3本发明实施例4提供的柔性太阳能薄膜电池的封装结构的剖视图；
图4本发明实施例5提供的封装工装的结构示意图。
附图标记：
1-POE层；2-银纳米层；3-氧化石墨烯层；4-ITO膜；5-PDMS层；6-缓冲层；7-吸收层；8-背电极层；9-应力层；10-基础层；101-ETFE膜；102-POE胶；103-EEA膜；104-EVA胶；105-CIGS电池单元；106-PVB胶；107-铝塑膜；108-PET膜。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供了一种复合电极，复合电极包括：结构层、氧化石墨烯层3、银纳米层2和表面附着层；结构层为复合电极的中间层，结构层的两面均由内至外依次设有紧密附着的氧化石墨烯层3、银纳米层2和表面附着层。相对与传统稀土化合物的电极材料，石墨烯在体电阻和接触电阻较低的前提下，成本更加低廉，因此使用石墨烯来代替一部分稀土化合物能够在保证了电极的良好导电性能的前提下，明显地降低了电极的制造成本。此外，GO和AgNWs会在氧化石墨烯层3和银纳米层2之间形成导电性能更加优良的Ag-rGO银纳米与还原-氧化石墨烯复合材料，能够进一步提高电极的导电性，降低内部电阻。
本发明实施例中，结构层作为复合电极的结构主体，考虑到本发明实施例主要应用于柔性太阳能薄膜电池，结构层除了要具备良好的透光性还要具备良好的结构性能。因此，本发明实施例中，结构层为ITO膜。ITO膜是一种性能比较全面的导电薄膜。其透明性好，有光泽；具有良好的气密性和保香性；防潮性中等，在低温下透湿率下降。ITO膜的机械性能优良，其强韧性是所有热塑性塑料中最好的，抗张强度和抗冲击强度比一般薄膜高得多；且挺力好，尺寸稳定，适于二次加工。ITO膜还具有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性和耐油性。
考虑到本发明实施例在使用时，整个太阳能电池需要进行封装，因此，复合电极的两面需要与其他相关材料具备良好的相性。本发明实施例中，复合电极的迎光面的表面附着层为POE层1；复合电极的背光面的表面附着层为PDMS层5。封装时，保护膜往往采用阻水材料，需要使复合电极能够与保护膜良好的粘结，POE具备良好的耐候性、耐紫外老化性能，而且粘结力和透光性较好，因此，采用POE层1作为迎光面的表面附着层。复合电极的背光面通常无需与阻水材料粘结，所以采用透光性更好的PDMS层5作为背光面的表面附着层。
本发明实施例通常作为CIGS电池单元105的表面电极层使用，因此整个复合电极需要具备良好的导电性和透光性，复合电极的结构层、氧化石墨烯层3、银纳米层2和表面附着层均为透明材料制成。为了方便加工，复合电极的结构层、氧化石墨烯层3、银纳米层2和表面附着层的大小和形状相同。
实施例2
本发明实施例提供了一种复合电极的制备方法，制备方法用来制备实施例1中的复合电极；
制备方法的步骤包括：
S1、通过HUMMERS氧化法制备氧化石墨烯GO溶液和银纳米粒子AgNWs溶液；
S2、在ITO膜4的两面上均旋涂GO溶液；
S3、在旋涂完GO溶液的ITO膜4两面均旋涂AgNWs溶液；
S4、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的ITO膜4的迎光面上旋涂液态POE；
S5、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的ITO膜4的背光面上旋涂液态PDMS；
S6、待整体在氩气氛围下干燥后，复合电极制备完成。
先旋涂氧化石墨烯在旋涂银纳米粒子，能够在石墨烯的表面形成银纳米丝，既具备良好的透光性还具备良好的导电性。在等待干燥的过程中，GO和AgNWs会在氧化石墨烯层3和银纳米层2之间进行氧化还原反应，形成导电性能更加优良的Ag-rGO银纳米与还原-氧化石墨烯复合材料，能够进一步提高电极的导电性，降低内部电阻。
实施例3
本发明实施例提供了一种与实施例1类似的复合电极，复合电极包括：集流体、石墨烯层、银纳米层和表面附着层；银纳米层设置在石墨烯层的背光面，表面附着层设置在银纳米层的背光面，集流体设置在石墨烯层的迎光面；集流体包括银纳米网和石墨烯盘；银纳米网覆盖在石墨烯层的迎光面，石墨烯盘均布在银纳米网上石墨烯盘通过导线与外界电连接。
实施例3和实施例1的核心思路均在与在石墨烯层上设置银纳米层，并在二者接触的面上生成导电性更好的Ag-RGO符合结构。除此之外，本发明实施例还设置了银纳米网和石墨烯盘的集流体结构，方便将产生的电流引出，而且石墨烯的体电阻明显低于现有的金属或合金集流体，能够进一步的减小电极的内阻，提高电池的能量转换率。
为了防止集流体影响电极的透光性，本发明实施例中，银纳米网的面积不大于复合电极总面积的1/3，石墨烯盘的总面积不大于复合电极总面积的1/4。
实施例4
本发明实施例提供一种复合电极的制备方法，制备方法用来制备实施例3的复合电极；
制备方法的步骤包括：
S1、制备氧化石墨烯GO溶液和银纳米粒子AgNWs溶液；
S2、在PET层的一面上均旋涂GO溶液；
S3、在旋涂完GO溶液的PET层均旋涂AgNWs溶液；
S4、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的PET层旋涂液态PDMS；
S5、待整体在氩气氛围下干燥后，取下PET层，保留Ag-RGO膜；
S6、在内凹刻有网格纹路的另一PET层上旋涂GO溶液，并将旋涂GO溶液的一面压紧在Ag-RGO膜上，待整体在氩气氛围下干燥后，取下PET层；
S7、在银纳米网上旋涂GO溶液圆盘，并保持GO溶液圆盘在银纳米网上均布，待整体在氩气氛围下干燥后，复合电极制备完成。
实施例5
如图1所示，本发明实施例提供了一种CIGS电池单元，CIGS电池单元105包括依次设置的表面电极层、缓冲层6、吸收层7、背电极层8、应力层9和基础层10；表面电极层为实施例1或实施例3中的复合电极；缓冲层6为硒化铟层和硫化铟层；背电极层8为掺杂了钠的含钼电极；基础层10为PEI层；应力层9为Ag薄膜，用来缓冲背电极层8和基础层10之间的热应力差。
本发明实施例中，缓冲层6包括一层硒化铟层和三层硫化铟层，硒化铟层位于靠近光吸收层7的一侧，每层硫化铟层和每层硒化铟层中均含有钠。
需要说明的是，本实施例中的“钠”可以为纯金属钠、钠离子以及化合物中的钠。例如可以是Na2Se、Na2S、Na2SeO3或NaNbO3中的钠，优选为Na2Se、Na2S。因为硫化铟层和硒化铟层中分别含有S和Se，所以，使用Na2Se和Na2S不会引入新的杂质。
与现有技术相比，本实施例提供的太阳能电池缓冲层6通过在硫化铟层和硒化铟层中掺杂钠，可以调节缓冲层6的带隙和电荷载流子浓度，从而优化从光吸收层7经缓冲层6到表面电极层的电子跃迁，增加电池的短路电流，提高电池的转换效率。
具体来说，本实施例中的缓冲层6具有4层结构，与单层结构的缓冲层6相比，多层结构的缓冲层6具有更精细的带隙能量。更精细的带隙能量一方面使得由外部太阳光形成的电子和/或空穴容易地传输到电极层和窗口层，提高太阳能电池的发电效率；另一方面降低了缓冲层6的厚度。
从基础层10至表面电极层方向，背电极层8中Na的掺杂量梯度增加，也就是说，背电极层8可以为至少两层结构，相邻两层电极子层中，靠近表面电极层的电极子层的Na掺杂量高于远离表面电极层的电极子层的Na掺杂量。具体来说，多层电极子层中Na掺杂量可以以等差、等比的方式实现梯度增加。需要说明的是，在实际应用中，虽然背电极层8的厚度较薄，但是，在背电极层8中Na的掺杂量梯度增加的情况下，即使存放较长时间Na原子仍然无法均匀分布在背电极层8中。这样，Na掺杂在背面电极层Mo层中，由于Na和Mo均属于金属，两者的相容性较好，从而能够在基本不影响背电极层8的均匀性的基础上，实现Na的掺杂，Na从背电极层8能够扩散到吸收层7，从而提高太阳能电池的能量转换效率。并且，由于上述CIGS太阳能电池的背电极层8中掺杂的是纯金属钠，在掺杂过程中不会引入新的杂质元素，从而保证了CIGS太阳能电池的性能。同时，由于从基础层10至表面电极层方向，背电极层8中Na的掺杂量梯度增加，在Na总掺杂量不变的情况下，相比于Na掺杂量相同的背电极层8，本实施例提供的金属Na掺杂的CIGS太阳能电池，靠近吸收层7的电极子层中的Na掺杂量较大，从而增加了电极子层与吸收层7之间的Na浓度差，进而能够提高Na渗入吸收层7的渗入量和渗入深度，从而能够提高Na的利用率；并且，由于靠近基础层10的电极子层中Na掺杂量较小，还能够降低Na渗入基础层10的渗入量和渗入深度。
通常情况下，掺杂Na会在一定程度上影响背电极层8与基础层10之间的结合紧密性，从基础层10至表面电极层方向，背电极层8中Na的掺杂量梯度增加，靠近基础层10的电极子层中Na掺杂量较小，能够提高基础层10与电极子层之间的晶格匹配性，减少两者之间的理化应力，从而能够尽量减小Na掺杂对两者之间结合紧密性造成的影响。
示例性地，背电极层8可以为三层结构，从表面电极层至基础层10方向，背电极层8依次包括第一电极子层、第二电极子层和第三电极子层，第一电极子层的Na掺杂量＞第二电极子层的Na掺杂量＞第三电极子层的Na掺杂量。
为了进一步提高Na渗入吸收层7的渗入量和渗入深度，减小Na渗入基础层10的渗入量和渗入深度，第一电极子层、第二电极子层和第三电极子层厚度比可以控制在2～2.5:1～1.2:2～2.5，第一电子层的Na掺杂量为也就是说，第一电极子层和第三电极子层的厚度大于第二电极子层的厚度。这是因为，第一电极子层的Na掺杂量和厚度较大，能够提供足够的Na原子渗入到吸收层7中，第三电极子层的Na掺杂量和厚度较小，使得Na掺杂量较大的第三电极子层尽量远离基础层10，第三电极子层中的Na基本上不会渗入到基础层10中；同时，由于第二电极子层的设置和Na掺杂量的不同，使得背电极层8相当于由三种不同类型的材料组成，形成两个不同类型材料之间的界面，该界面由于扩散行为的差别能够对Na和其他杂质元素的扩散具有一定的阻隔作用，从而进一步提高Na渗入吸收层7的渗入量和渗入深度，减小Na渗入基础层10的渗入量和渗入深度，需要说明的是，第二电极子层的设置是为了形成阻隔界面，因此，其厚度可以较小。
为了制备柔性基底CIGS太阳能薄膜电池，本发明的柔性衬底采用聚酰亚胺薄膜，同时，为了平衡聚酰亚胺薄膜与背电极层8之间的热膨胀系数不匹配的问题，本发明实施例中，在基础层10和背电极层8之间设置应力层9，用来吸收基础层10和背电极层8的热应力差，示例性的应力层9为导热性和塑性都较高的Ag薄膜。
实施例4
如图2、图3所示，本发明实施例提供了一种太阳能薄膜电池，太阳能薄膜电池为矩形，包括自上至下压紧的保护膜、结构膜、CIGS电池单元105和背膜通常情况下，为了方便加工，CIGS电池单元105一般制作成矩形，封装的核心对象即为CIGS电池单元105，所以太阳能薄膜电池为矩形。结构膜和CIGS电池单元105的大小相同；背膜的大小大于CIGS电池单元105；保护膜包括主体和边部，主体与CIGS电池单元的大小相同，边部设置在主体的四边且与主体为一体结构，边部密封紧密覆盖结构膜和CIGS电池单元105的侧面并与背膜压紧。太阳能薄膜电池中，保护膜的主体、结构膜和CIGS电池单元105作为主要层压封装的核心，大小需要相等；保护膜的边部用来对侧边进行封装，因此边部的宽度与对应侧边的宽度相等，边部的长度大于太阳能薄膜电池的厚度，多出的部分用来与背膜粘结，实现边部的固定和内部的封装。
本发明实施例的太阳能薄膜电池相当于使用保护膜同时对太阳能薄膜电池的主要光照面和侧面进行封装，无需使用专门的侧边封装材料，简化了太阳能薄膜电池，此外，由于保护膜为一个整体，因此减少了太阳能薄膜电池的粘结面，能够降低太阳能薄膜电池透水的风险，进而延长太阳能薄膜电池的使用寿命、降低太阳能薄膜电池对使用环境的需求。
为了在保证太阳能薄膜电池的阻水功能的前提下，是太阳能薄膜电池获得尽量大的光电转换效率，本发明实施例中，保护膜为ETFE膜101；结构膜为EEA膜103；背膜为双层膜，与CIGS电池单元接触的一层为铝塑膜107，另一层为PET膜108。
ETFE膜101是一类透明的阻水薄膜，考虑到用来进行柔性封装，其结构强度明显优于PFA、FEP等常用氟树脂透明膜，虽然PCTFE膜的相关性能比ETFE膜101略好，但是PCTFE膜与其他材料的相性较差，不利于层压后与结构膜的粘结，综合考虑透光性、结构强度、封装效果和阻水效果，本发明实施例中，保护膜采用ETFE膜101。
EEA膜103是聚烯烃膜的一类，其特点在于韧性和柔度极佳，且透光性良好，本发明实施例中，太阳能薄膜电池需要具备良好的形变性能，因此使用EEA膜103作为主要提供结构性能的结构膜效果良好，对应力断裂、冲击、和弯曲疲劳有较强的抵抗力。此外，EEA膜103没有腐蚀性降解产物，能够保证太阳能薄膜电池不会因内部降解而出现腐蚀损坏。
背膜除了要保证结构强度以外，也要具备良好的阻水性能，而且作为其他层的主要粘结对象，还要具备良好的粘结特性。铝塑膜107粘结剂具备良好的相性，可以保证长时间、高耐久的粘结特性，进而保证太阳能薄膜电池的耐久性。PET膜108具备良好的结构强度，同时其阻水性能优异，能够在湿热、干热等较为极端环境下，依然保持原有的各项性能，因此十分适于作为背膜的外层膜使用。
除了优化了各层膜的设计以外，本发明实施例还优化了各层之间粘结剂的设计。具体的，ETFE膜101的主体与EEA膜103之间通过POE胶102粘贴；EEA膜103与CIGS电池单元105之间通过EVA胶104粘贴；CIGS电池单元与铝塑膜107之间通过PVB胶106粘贴；ETFE膜101的边部与结构膜的侧面、CIGS电池单元105的侧面和背膜均通过POE胶102粘贴。
POE胶102具备良好的耐候性、耐紫外老化性能，而且粘结力和透光性较好，与本发明实施例中的材料相性良好，能够牢固稳定的粘结，具备一定的耐水性能，因此本发明实施例中，与ETFE膜101的粘结都使用POE胶102。
EVA胶104也是一种透明粘结剂，相比与POE胶102，其缺点在于水蒸汽透过率和吸水率较大，优点是成本较低。本发明实施例中，由于存在ETFE膜101和POE胶102来进行双层阻水，已经能够实现良好的防水效果，因此从节约成本的角度考虑EEA膜103与CIGS电池单元105之间通过EVA胶104粘贴。
PVB胶106也是光伏材料之一，透光性略逊于POE胶102，成本也相对较低，考虑到背膜也需要具备良好的防水性能，同样不适于EVA胶104的使用，PVB胶106由于具备良好的耐候性，可以在背膜中使用，考虑到背膜无需过高的要求透光性，因此同样处于成本的考虑背膜使用PVB胶106而不是POE胶102。
为了保证太阳能薄膜电池能够正常使用，需要将CIGS电池单元105的两个电极的电流引出，本发明实施例中，CIGS电池单元的表面电极层和背电极层8分别通过导线与设置在背膜上的电池电极电连接，且导线在边部与背膜之间的连接面处布线，也就是说导线被边部和背膜夹在中间。
本发明实施例为太阳能电池，因此，光入射面的材料都需要具备良好的透光性，具体的，ETFE膜101、EEA膜103、POE胶102、EVA胶104均为透明材料。
实施例5
如图4所示，一种柔性太阳能薄膜电池的封装工装，封装工装用于加工实施例4中的太阳能薄膜电池；封装工装包括第一工装和第二工装，第一工装和第二工装均至少设有一组平行的面，其中一面为平面，另一面设有方形的凹槽；第一工装的凹槽的尺寸与太阳能薄膜电池的EEA膜103、EVA胶104和CIGS电池单元105的尺寸相等；第二工装的凹槽的尺寸与太阳能薄膜电池的整体尺寸相等。实施例4中的太阳能薄膜电池，相当于使用保护膜和背膜将结构膜和CIGS电池单元105包裹在内。本发明实施例中：第一工装用来完成结构膜和CIGS电池单元105的层压，只包括层与层之间的层压粘结；第二工装用来完成保护膜和背膜包覆结构膜和CIGS电池单元105的层压，包括层与层之间的层压粘结和边部与侧面的粘结。
本发明实施例主要用来实现实施例4的太阳能薄膜电池，将对应的材料按顺序放置在实施例2的材料放置在凹槽内进行层压加工，制成实施例4中的太阳能薄膜电池，通过封装工装的方槽来实现太阳能薄膜电池的层压结合，并防止各层之间发生位错，保证了太阳能薄膜电池的封装质量，提高了成品率。
为了不让层压后的材料粘贴在封装工装上，本发明实施例中，封装工装的材料与层压机的压头材料相同，层压机的压头通常采用不易于被层压材料粘结的材料制成，处于同样的原因，封装工装的材料与压头相同，以防止层压对象与封装工装粘结。
实施例6
一种柔性太阳能薄膜电池的封装方法，封装方法使用实施例5中的封装工装进行柔性太阳能薄膜电池封装，并制成实施例4中的太阳能薄膜电池；
封装方法具体为：
S1、加工CIGS电池单元105，CIGS电池单元105的大小应该依据设计尺寸确定，属于预设参数，同样的，ETFE膜101、POE胶102、EEA膜103、EVA胶104和PVB胶106的尺寸也属于预设参数，需要根据加工目标来确定，需要说明的是，ETFE膜101的边部的长度大于太阳能薄膜电池的厚度，铝塑膜107和PET膜108的尺寸需要大于CIGS电池单元105的大小，且能够让ETFE膜101的边部过长的部分完全与铝塑膜107粘结；
S2、将第一工装的凹槽朝上放置，在凹槽内依次放置EEA膜103、EVA胶104和CIGS电池单元105，在放入各个材料时需要将所有材料对齐，并放置在第一工装的凹槽内，保证EEA膜103和CIGS电池单元105能够层压形成整体结构；
S3、将第一工装放置在层压机内，进行高温压合成整体结构；
S4、第一工装冷却至室温后，取出步骤S3压合后的整体结构；
S5、将第二工装的凹槽朝上放置，在凹槽内依次放置ETFE膜101、POE胶102、上一步的整体结构、PVB胶106、铝塑膜107和PET膜108，ETFE膜101的主体与第二工装凹槽的底面紧密接触并对齐，其他部分与ETFE膜101的主体对齐；ETFE膜101的边部与第二工装凹槽的侧壁紧密接触并对齐，在ETFE膜101的边部的内侧加入POE胶102；
S6、将第二工装放置在层压机内，进行高温压合成整体结构；
S7、第二工装冷却至室温后，取出步骤S6压合后的整体结构；
S8、裁剪背膜，将背膜裁剪成预定大小，完成柔性太阳能薄膜电池的封装。
本发明实施例将传统的一步层压封装优化为二步层压封装，不仅能够保证太阳能薄膜电池各层之间良好的层压效果，还能保证封装结构的侧边封装效果，使得封装后的太阳能薄膜电池能够形成一个整体，进而提高光透过率和电池效率，在一定程度上防止侧边出现潮解现象，延长了太阳能薄膜电池的使用寿命，提高了太阳能薄膜电池的使用环境适应性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种复合电极，其特征在于，所述复合电极包括：结构层、氧化石墨烯层(3)、银纳米层(2)和表面附着层；
所述结构层为所述复合电极的中间层，所述结构层为ITO膜(4)，所述结构层的两面均由内至外依次设有紧密附着的氧化石墨烯层(3)、银纳米层(2)和表面附着层；所述复合电极的迎光面的表面附着层为POE层(1)；所述复合电极的背光面的表面附着层为PDMS层(5)；
所述复合电极的制备方法包括：
步骤S1、制备氧化石墨烯GO溶液和银纳米粒子AgNWs溶液；
步骤S2、在ITO膜(4)的两面上均旋涂GO溶液；
步骤S3、在旋涂完GO溶液的ITO膜(4)两面均旋涂AgNWs溶液；
步骤S4、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的ITO膜(4)的迎光面上旋涂液态POE；
步骤S5、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的ITO膜(4)的背光面上旋涂液态PDMS；
步骤S6、待整体在氩气氛围下干燥后，复合电极制备完成；
GO和AgNWs在氧化石墨烯层(3)和银纳米层(2)之间形成Ag-rGO银纳米与还原-氧化石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的复合电极，其特征在于，所述复合电极的结构层、氧化石墨烯层(3)、银纳米层(2)和表面附着层均为透明材料制成，且大小和形状相同。
3.一种复合电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法用来制备权利要求1至2任一所述的复合电极；
所述制备方法的步骤包括：
步骤S1、制备氧化石墨烯GO溶液和银纳米粒子AgNWs溶液；
步骤S2、在ITO膜(4)的两面上均旋涂GO溶液；
步骤S3、在旋涂完GO溶液的ITO膜(4)两面均旋涂AgNWs溶液；
步骤S4、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的ITO膜(4)的迎光面上旋涂液态POE；
步骤S5、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的ITO膜(4)的背光面上旋涂液态PDMS；
步骤S6、待整体在氩气氛围下干燥后，复合电极制备完成。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，GO溶液通过HUMMERS氧化法制备。
5.一种复合电极，其特征在于，所述复合电极包括：集流体、石墨烯层、银纳米层和表面附着层；
所述银纳米层设置在所述石墨烯层的背光面，所述表面附着层设置在所述银纳米层的背光面，所述集流体设置在所述石墨烯层的迎光面；
所述集流体包括银纳米网和石墨烯盘；所述银纳米网覆盖在所述石墨烯层的迎光面，所述石墨烯盘均布在所述银纳米网上所述石墨烯盘通过导线与外界电连接；
所述复合电极的制备方法的步骤包括：
步骤S1、制备氧化石墨烯GO溶液和银纳米粒子AgNWs溶液；
步骤S2、在PET层的一面上均旋涂GO溶液；
步骤S3、在旋涂完GO溶液的PET层均旋涂AgNWs溶液；
步骤S4、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的PET层旋涂液态PDMS；
步骤S5、待整体在氩气氛围下干燥后，取下PET层，保留Ag-RGO膜；
步骤S6、在内凹刻有网格纹路的另一PET层上旋涂GO溶液，并将旋涂GO溶液的一面压紧在Ag-RGO膜上，待整体在氩气氛围下干燥后，取下PET层；
S7、在银纳米网上旋涂GO溶液圆盘，并保持GO溶液圆盘在银纳米网上均布，待整体在氩气氛围下干燥后，复合电极制备完成。
6.一种复合电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法用来制备权利要求5所述的复合电极；
所述制备方法的步骤包括：
步骤S1、制备氧化石墨烯GO溶液和银纳米粒子AgNWs溶液；
步骤S2、在PET层的一面上均旋涂GO溶液；
步骤S3、在旋涂完GO溶液的PET层均旋涂AgNWs溶液；
步骤S4、在旋涂完GO溶液和AgNWs溶液的PET层旋涂液态PDMS；
步骤S5、待整体在氩气氛围下干燥后，取下PET层，保留Ag-RGO膜；
步骤S6、在内凹刻有网格纹路的另一PET层上旋涂GO溶液，并将旋涂GO溶液的一面压紧在Ag-RGO膜上，待整体在氩气氛围下干燥后，取下PET层；
S7、在银纳米网上旋涂GO溶液圆盘，并保持GO溶液圆盘在银纳米网上均布，待整体在氩气氛围下干燥后，复合电极制备完成。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，GO溶液通过HUMMERS氧化法制备。
8.一种CIGS电池单元，其特征在于，所述CIGS电池单元(105)包括依次设置的表面电极层、缓冲层(6)、吸收层(7)、背电极层(8)、应力层(9)和基础层(10)；
所述表面电极层为权利要求1至2或5任一所述的复合电极；
所述缓冲层(6)为硒化铟层和硫化铟层；
所述背电极层(8)为含钼电极；
所述基础层(10)为PEI层；
所述应力层(9)用于缓冲所述背电极层(8)和基础层(10)之间的热应力差。
9.根据权利要求8所述的CIGS电池单元，其特征在于，所述应力层(9)为Ag薄膜，所述钼电极中掺杂钠。
10.一种太阳能薄膜电池，其特征在于，所述太阳能薄膜电池为矩形，包括自上至下压紧的保护膜、结构膜、CIGS电池单元(105)和背膜；
所述CIGS电池单元(105)为权利要求8或9所述的CIGS电池单元；
所述结构膜和CIGS电池单元(105)的大小相同；
所述背膜比所述CIGS电池单元(105)大；
所述保护膜包括主体和边部，所述主体与所述CIGS电池单元(105)的大小相同，所述边部设置在所述主体的四边且与所述主体为一体结构，所述边部密封紧密覆盖所述结构膜和CIGS电池单元(105)的侧面并与所述背膜压紧。
11.根据权利要求10所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述保护膜为ETFE膜(101)；所述结构膜为EEA膜(103)；所述背膜为双层膜，与所述CIGS电池单元(105)接触的一层为铝塑膜(107)，另一层为PET膜(108)。
12.根据权利要求11所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述ETFE膜(101)的主体与EEA膜(103)之间通过POE胶(102)粘贴；所述EEA膜(103)与CIGS电池单元(105)之间通过EVA胶(104)粘贴；所述CIGS电池单元(105)与铝塑膜(107)之间通过PVB胶(106)粘贴。
13.根据权利要求12所述的太阳能薄膜电池，其特征在于，所述ETFE膜(101)的边部与结构膜的侧面、CIGS电池单元(105)的侧面和背膜均通过POE胶(102)粘贴。
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