CN111048608A - 柔性可延展太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种柔性可延展太阳能电池及其制造方法。电池包括多个电池单元、多个第一电极连接部、多个第二电极连接部、多个第一互连线、多个第二互连线、封装层和可延展衬底，可延展衬底用于承载电池；相邻的第一、第二电极连接部之间通过对应的第二互连线连接在一起；每个电池单元位于对应的第二电极连接部上方，用于将接收到的光能转换为电能；每个电池单元的第二电极连接到位于电池单元下方的第二电极连接部、第一电极通过对应的第一互连线连接到相邻的第一电极连接部；封装层用于封装电池。本公开所提供电池及其制造方法，制造过程简单，且制造出的电池柔性和可延展性好，在受力形变时仍能稳定工作，能量转换效率高，适用范围广。

Description

柔性可延展太阳能电池及其制造方法
技术领域
本公开涉及柔性电子技术领域，尤其涉及一种可延展太阳能电池及其制造方法。
背景技术
随着柔性电子技术在传感、显示等领域取得众多的研究成果和产业化成功案例，众所周知，柔性电源(如电池)已经成为制约柔性电子技术进一步发展的明显短板。柔性能源模块的可延展性、可靠性以及器件效率明显低于柔性传感、柔性显示和柔性控制等功能模块。
当前的柔性能源技术主要有以下几种原理，一是柔性储能技术，包括柔性电池和柔性超级电容器；二是柔性能量收集技术，包括无线射频、光伏、热电、压电、摩擦电以及生物能源电池等能量收集方式。其中，光伏技术又称为太阳能电池技术，是一种绿色环保且可持续的能量收集方式，适合用于可穿戴电子设备供能。当前柔性太阳能电池技术可以分为三类，一类是基于非晶硅、铜铟镓硒、碲化镉等无机材料的薄膜太阳能电池技术，另一类是基于聚合物的有机太阳能电池，再一类是基于钙钛矿、染料敏化的太阳能电池以及量子点太阳能电池等新型太阳能电池技术。但相关技术中，柔性太阳能电池技术所提供的电池难以满足用户对柔性、可延展性的需求，是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种柔性可延展太阳能电池及其制造方法。
根据本公开的一方面，提供了一种柔性可延展太阳能电池，所述电池包括：多个电池单元、多个第一电极连接部、多个第二电极连接部、多个第一互连线、多个第二互连线、封装层和可延展衬底，
所述可延展衬底的上方放置有所述多个第一电极连接部和所述多个第二电极连接部，第一电极连接部和第二电极连接部呈阵列式排布、且同一行或同一列中的第一电极连接部和第二电极连接部交替放置，所述多个第一电极连接部之间、所述多个第二电极连接部之间、第一电极连接部与第二电极连接部之间存在间隔；
相邻的第一电极连接部与第二电极连接部之间通过对应的第二互连线连接在一起；
每个电池单元位于对应的第二电极连接部上方，用于将接收到的光能转换为电能；
每个电池单元包括第一电极和第二电极，每个电池单元的第二电极连接到位于所述电池单元下方的第二电极连接部、第一电极通过对应的第一互连线连接到相邻的第一电极连接部；
所述封装层为透明材料，用于将所述多个电池单元、所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部、所述多个第一互连线、所述多个第二互连线封装到所述可延展衬底上。
在一种可能的实现方式中，所述电池还包括第一绝缘层和第二绝缘层中的至少一个：
所述第一绝缘层，覆盖在所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和所述多个第二互连线的上方；
所述第二绝缘层，位于所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和所述多个第二互连线的下方，
其中，所述第二互连线的形状为可延展形状，所述第一绝缘层中覆盖在所述第二互连线上的第一部分的形状与所述第一部分所覆盖的第二互连线的形状相同，所述第二绝缘层中位于所述第二互连线下方的第二部分的形状与所述第二部分上方的第二互连线的形状相同。
在一种可能的实现方式中，所述第一电极和所述第二电极为同面电极或异面电极，
在所述第一电极和所述第二电极为同面电极时，所述第一电极和所述第二电极均设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极通过互连线与所述第二电极连接部连接，
在所述第一电极和所述第二电极为异面电极时，所述第一电极设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极设置于所在电池单元靠近所述第二电极连接部的一面，所述第二电极与所述第二电极连接部接触连接。
在一种可能的实现方式中，所述电池还包括增强层，
所述增强层包括多个增强部，每个增强部设置于每个电池单元对应的电极连接区域，所述电极连接区域包括以下至少一种：所述第一电极与所连接的第一电极连接部所在的区域、第二电极与所连接的第二电极连接部所在的区域，
其中，所述增强部至少覆盖所述第一互连线和/或用于连接所述第二电极与所述第二电极连接部的互连线，所述增强部的材料为透明材料。
在一种可能的实现方式中，所述电池还包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端通过第二互连线连接到第一电极连接部，所述第二输出端通过对应点第二互连线连接到第二电极连接部，
所述第一输出端和所述第二输出端用于输出所述电能。
在一种可能的实现方式中，所述多个电池单元中电池单元之间采用串联和/或并联的方式连接，
其中，第一电极连接部与第二电极连接部之间的连接与电池单元之间的连接方式相对应。
根据本公开的另一方面，提供了一种柔性可延展太阳能电池制造方法，其特征在于，所述方法用于制造上述柔性可延展太阳能电池，所述方法包括：
在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线，第一电极连接部和第二电极连接部呈阵列式排布、且同一行或同一列中的第一电极连接部和第二电极连接部交替放置，所述多个第一电极连接部之间、所述多个第二电极连接部之间、第一电极连接部与第二电极连接部之间存在间隔；
将制备好的所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和所述多个第二互连线转移至预先制备好的可延展衬底上；
将多个电池单元分别放置于对应的第二电极连接部上，并实现每个电池单元的第二电极与下方的第二电极连接部的连接；
利用多个第一互连线实现每个电池单元的第一电极与相邻的第一电极连接部之间的连接；
利用透明封装材料对所述多个电池单元、所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部、所述多个第一互连线、所述多个第二互连线进行封装，得到柔性可延展太阳能电池。
在一种可能的实现方式中，在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线，包括：
在所述硬质基板上生成牺牲层，并在所述牺牲层上旋涂绝缘材料，形成待处理第二绝缘层；
在所述待处理第二绝缘层上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线；
在所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部、所述多个第二互连线以及裸露的待处理第二绝缘层上旋涂绝缘材料，形成待处理第一绝缘层；
对所述待处理第一绝缘层和所述待处理第二绝缘层进行处理，得到第一绝缘层和第二绝缘层，
其中，所述第二互连线的形状为可延展形状，所述第一绝缘层中覆盖在所述第二互连线上的第一部分的形状与所述第一部分所覆盖的第二互连线的形状相同，所述第二绝缘层中位于所述第二互连线下方的第二部分的形状与所述第二部分上方的第二互连线的形状相同。
在一种可能的实现方式中，所述第一电极和所述第二电极为同面电极或异面电极，
在所述第一电极和所述第二电极为同面电极时，所述第一电极和所述第二电极均设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极通过互连线与所述第二电极连接部连接，
在所述第一电极和所述第二电极为异面电极时，所述第一电极设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极设置于所在电池单元靠近所述第二电极连接部的一面，所述第二电极与所述第二电极连接部接触连接。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
在进行封装之前，利用透明增强材料在每个电池单元对应的电极连接区域处生成增强部，得到由多个增强部构成的增强层，
其中，所述电极连接区域包括以下至少一种：所述第一电极与所连接的第一电极连接部所在的区域、第二电极与所连接的第二电极连接部所在的区域，
其中，所述增强部至少覆盖所述第一互连线和/或用于连接所述第二电极与所述第二电极连接部的互连线。
在一种可能的实现方式中，在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线，包括：
在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部、多个第二互连线、第一输出端和第二输出端，所述第一输出端通过第二互连线连接到第一电极连接部，所述第二输出端通过对应点第二互连线连接到第二电极连接部，
其中，所述第一输出端和所述第二输出端用于输出所述电能。
本公开实施例所提供的柔性可延展太阳能电池及其制造方法，制造电池的过程简单，且制造出的电池柔性和可延展性好，在受力发生弯曲、拉伸、压缩等较大形变时，仍能继续稳定工作产生电能，且能量转换效率高，可以作为可穿戴设备的电源，适用范围广。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的柔性可延展太阳能电池的剖面图。
图2示出根据本公开一实施例的柔性可延展太阳能电池的俯视示意图。
图3示出根据本公开一实施例的柔性可延展太阳能电池制造方法的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开一实施例的柔性可延展太阳能电池的剖面图，图2示出根据本公开一实施例的柔性可延展太阳能电池的俯视示意图。如图1、图2所示，该电池包括多个电池单元2、多个第一电极连接部3、多个第二电极连接部4、多个第一互连线7、多个第二互连线10、封装层1和可延展衬底9。所述第二互连线10的形状为可延展形状。
所述可延展衬底9的上方放置有所述多个第一电极连接部3和所述多个第二电极连接部4，第一电极连接部3和第二电极连接部4呈阵列式排布、且同一行或同一列中的第一电极连接部3和第二电极连接部4交替放置，所述多个第一电极连接部3之间、所述多个第二电极连接部4之间、第一电极连接部3与第二电极连接部4之间存在间隔。
相邻的第一电极连接部3与第二电极连接部4之间通过对应的第二互连线连接10在一起.
每个电池单元2位于对应的第二电极连接部4上方，用于将接收到的光能转换为电能。
每个电池单元2包括第一电极和第二电极(图中未示出)，每个电池单元2的第二电极连接到位于所述电池单元2下方的第二电极连接部4、第一电极通过对应的第一互连线7连接到相邻的第一电极连接部3。
所述封装层1为透明材料，用于将所述多个电池单元2、所述多个第一电极连接部3、所述多个第二电极连接部4、所述多个第一互连线7、所述多个第二互连线10封装到所述可延展衬底9上。
在本实施例中，多个第一电极连接部和多个第二电极连接部的厚度一致，可以为10mm-200nm。第二互连线的厚度可以为10mm-200nm。第一互连线的长度可以为1mm-5nm。电池单元的所占用的第二电极连接部的面积可以为1mm2-4mm2，电池单元所占用的第二电极连接部的区域可以为正方形、长方形等形状，例如，该池单元所占用的区域可以为1mm×1mm的区域、1mm×2mm的区域。可延展衬底的厚度可以为1μm-10μm。整个电池可以为正方形、长方形等形状的薄片状，在电池形状为长方形或者正方形时，电池的长、宽所在面的面积可以为2cm2-25mm2，电池的长、宽可以为2cm-5cm。
在本实施例中，多个电池单元可以如图2所示呈长方形或者正方形阵列式排布，也可以呈三角形、六边形等多边形形状阵列式排布，或者，多个电池单元还可以呈不规则形状阵列式排布，本领域技术人员可以根据多个电池单元之间的连接需要、电池的整体形状等需要对多个电池单元的排布方式、形状进行设置，本公开对此不作限制。电池单元的材料可以是单晶硅，以保证电池具有较高的能量转换效率。可以先在单晶硅的晶圆上制备出多个电池单元，而后利用晶圆划片机进行划片使得多个电池单元离散成独立的个体，以获得多个所需的电池单元，本公开对电池单元的制备方式不作限制。
在本实施例中，封装层和可延展衬底的材料可以是聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)、有机硅胶(如Silbine、Ecoflex、Dragonskin)、环氧树脂等模量低、柔软、具有高透光率的聚合物材料。举例来说，已有的有机硅胶材料中Silbine的柔性好，Dragonskin拉伸强度好，Ecoflex的性能在Silbine和Dragonskin之间，可以根据实际需要对封装层和可延展衬底的材料进行选择。其中，可延展衬底的材料还可以是具有柔性和可延展性的织物。多个第一电极连接部、多个第二电极连接部、多个第二互连线可以是金属材料、碳基材料(如石墨烯、碳纳米管等)等具备良好导电性能的材料。如，金、铜、银纳米线、银纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯等。其中，尤以金的导电性能和稳定性较好，可以优先选用金。
在本实施例中，第一电极连接部和第二电极连接部可以设置不同物理性状，以便于区分第一电极连接部和第二电极连接部。例如，如图2所示，可以将第一电极连接部设置为圆形，第二电极连接部设置为正方形。
在本实施例中，在可延展衬底的材料为织物等不具备粘性的材料时，可以预先在可延展衬底上添加或者制备粘结层，以使得多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和多个第二互连线(或者第一绝缘层、多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线和第二绝缘层)可以通过粘结层的粘结作用与可延展衬底固定连接。粘结层的材料可以是光固化胶、热固或者热塑型热熔胶等具有粘性、延展性、柔性的材料，粘结层的厚度可以为1μm-20μm。本公开对此不作限制。
在本实施例中，第一互连线可以是利用金丝球焊、打印(如3D打印)等技术制备的，以实现第一电极与第一电极连接部之间的电学导通。例如，可以以导电墨水为原料，利用打印技术在第一电极与第一电极连接部之间打印第一互连线，其中，导电墨水可以为具有速干特性的墨水，打印技术可以为微量型3D打印技术。导电墨水可以包括银纳米线溶液、银纳米颗粒溶液、碳纳米管溶液、石墨烯溶液等。本领域技术人员可以根据实际需要对第一互连线的制备方式进行设置，本公开对此不作限制。
在本实施例中，由于多个第一互连线、多个第二互连线、封装层和可延展衬底均具有一定的柔性和可延展性，可以提高电池整体的柔性和可延展性。且由于其所具备的特性，本公开所提供的电池可以应用于物体、生物体等且适用于各类表面形状。举例来说，电池可以应用于表面为圆柱、棱柱、等可展曲面处，例如，作为穿戴于人体躯干、四肢等处的设备的电池；还可以应用于非可展曲面处，例如，穿戴于人体关节处的设备的电池。
本公开实施例所提供的柔性可延展太阳能电池，柔性和可延展性好，在受力发生弯曲、拉伸、压缩等较大形变时，仍能继续稳定工作产生电能，且能量转换效率高，可以作为可穿戴设备的电源，适用范围广。
在一种可能的实现方式中，所述电池还可以包括第一绝缘层6和第二绝缘层5中的至少一个。
所述第一绝缘层6，覆盖在所述多个第一电极连接部3、所述多个第二电极连接部4和所述多个第二互连线10的上方。
所述第二绝缘层5，位于所述多个第一电极连接部3、所述多个第二电极连接部4和所述多个第二互连线10的下方。
其中，所述第二互连线的形状为可延展形状，所述第一绝缘层6中覆盖在所述第二互连线10上的第一部分的形状与所述第一部分所覆盖的第二互连线10的形状相同，所述第二绝缘层5中位于所述第二互连线10下方的第二部分的形状与所述第二部分上方的第二互连线10的形状相同。
在该实现方式中，第一绝缘层和第二绝缘层的材料可以是聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycoleste，PEN)等模量相对适中(如比封装层和可延展衬底的模量高)、介电性能优良的聚合物材料，第一绝缘层和第二绝缘层的材料可以相同，也可以不同，本公开对此不作限制。
在该实现方式中，第二互连线的可延展形状可以是“S”字形、“之”字形、蛇形等具备可延展性的形状。这样，可以使得电池在受力发生弯曲、拉伸、压缩等较大形变时，第二互连线的结构不被破坏，保证电池可以正常工作，持续进行电能供应。
在该实现方式中，第一绝缘层和第二绝缘层的尺寸可以与其所覆盖的第二互连线的尺寸相同，也可以略大于第二互连线的尺寸。第一绝缘层和第二绝缘层的形状与其所覆盖的第二互连线的形状可以完全相同、也可以大体上类似。这样，第一绝缘层和第二绝缘层既有绝缘作用，同时能通过增加功能层(实现电池功能的部分，也即电池中的多个电池单元、多个第一电极连接部、多个第二电极连接部、多个第一互连线、多个第二互连线)拉伸强度而增强电池在受力变形下的变形极限和可靠性，且不限制其受力变形能力。
在一种可能的实现方式中，所述第一电极和所述第二电极为同面电极或异面电极。
在所述第一电极和所述第二电极为同面电极时，所述第一电极和所述第二电极均设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极通过互连线与所述第二电极连接部连接。
在该实现方式中，若所述第一电极和所述第二电极为同面电极时，可以利用金丝球焊、打印(如3D打印)等技术制备用于连接第二电极与第二电极连接部的互连线(与第一互连线的制备方式相似)，以实现第二电极与所述第二电极连接部之间的电学导通。同时，为保证电池单元和第二电极连接部的固定连接，可以通过具有粘结性能的粘结材料将电池单元固定在第二电极连接部上。例如，可以以导电墨水为原料，利用打印技术在第二电极与第二电极连接部之间打印互连线，其中，导电墨水可以为具有速干特性的墨水，打印技术可以为微量型3D打印技术。本领域技术人员可以根据实际需要对第二电极与第二电极连接部之间的互连线的制备方式进行设置，本公开对此不作限制。
在所述第一电极和所述第二电极为异面电极时，所述第一电极设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极设置于所在电池单元靠近所述第二电极连接部的一面，所述第二电极与所述第二电极连接部接触连接。
在该实现方式中，若第一电极和所述第二电极为异面电极、且第二电极与所述第二电极连接部之间可以直接导电接触时，可以直接利用导电银胶等具备导电和粘贴性能的材料将第二电极与第二电极连接部连接在一起，同时实现电池单元与第二电极连接部的固定连接。
在一种可能的实现方式中，所述电池还包括增强层8。所述增强层8包括多个增强部，每个增强部设置于每个电池单元对应的电极连接区域，所述电极连接区域包括以下至少一种：所述第一电极与所连接的第一电极连接部所在的区域、第二电极与所连接的第二电极连接部所在的区域。其中，所述增强部至少覆盖所述第一互连线和/或用于连接所述第二电极与所述第二电极连接部的互连线，所述增强部的材料为透明材料。
在该实现方式中，增强层的材料可以是环氧树脂、光固化胶等模量较高(如高于第一绝缘层的模量)透明的聚合物，本公开对此不作限制。
通过增强层的设置，可以提供第一互连线和/或用于连接所述第二电极与所述第二电极连接部的互连线的稳定性，在电池受力发生形变时，增强层的存在可以保护电池中电池单元与第一电极连接部和/或第二电极连接部之间连接的可靠性和稳定性。
在一种可能的实现方式中，所述电池还可以包括第一输出端11和第二输出端12。所述第一输出端11通过第二互连线10连接到第一电极连接部3，所述第二输出端12通过对应点第二互连线10连接到第二电极连接部4。所述第一输出端11和所述第二输出端12用于输出所述电能。
在该实现方式中，第一输出端和第二输出端可以设置在电池的同一侧相接近的位置(如图2所示)。第一输出端和第二输出端也可以设置在电池的其他位置，本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，多个电池单元中电池单元之间采用串联和/或并联的方式连接，
其中，第一电极连接部与第二电极连接部之间的连接与电池单元之间的连接方式相对应。
在该实现方式中，可以电池单元之间可以全部串联连接，可以全部并联连接，还可以部分串联后再并联连接(如图2所示)，也可以部分并联后再串联连接。为了保证电池单元的串联和/或并联关系，电池单元所对应的第一连接部和第二连接部之间的连接也需与电池单元的串联和/或并联关系相一致。
其中，电池单元并联连接可以调整整个电池的工作电流，而电池单元的串联连接可以调整整个电池的工作电压。本领域技术人员可以根据实际需要对电池中电池单元的数量，并联和串联连接的数量、比例进行设置，本公开对此不作限制。
举例来说，如图2所示，若有m×n个单元先以n个为一组进行串联再将得到的m组串联单元进行并联，则可延展太阳能电池的工作电流Iwork、工作电压Vwork、和工作功率Pwork可以用公式(1)至(3)进行计算。
Iwork＝m×I0 (1)
Vwork＝n×V0 (2)
Pwork＝m×n×P0 (3)
其中，I0和V0分别为电池单元2的输出电流和输出电压，P0为电池单元2的输出功率。
图3示出根据本公开一实施例的柔性可延展太阳能电池制造方法的流程图，如图3所示，该方法包括步骤S11至步骤S15，用于制造上述柔性可延展太阳能电池。
在步骤S11中，在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线。其中，第一电极连接部和第二电极连接部呈阵列式排布、且同一行或同一列中的第一电极连接部和第二电极连接部交替放置，所述多个第一电极连接部之间、所述多个第二电极连接部之间、第一电极连接部与第二电极连接部之间存在间隔。
在本实施例中，硬质基板的材料可以是硅晶圆、玻璃片等硬质刚性材料。硬质基板需具备不与导电薄膜以及下文所述牺牲层发生反应、质地较为坚硬等特点，以满足后续刻蚀、转移等处理的需求。
在本实施例中，可以采用物理与化学气相方法、分子束外延方法、旋转涂覆或喷涂方法、电镀方法、蒸镀方法等方法进行导电薄膜的沉积制备。例如，采用物理气相沉积方法中的磁控溅射，真空蒸发镀膜中的电子束蒸镀等。
在一种可能的实现方式中，步骤S11可以包括：
在所述硬质基板上生成牺牲层，并在所述牺牲层上旋涂绝缘材料，形成待处理第二绝缘层；
在所述待处理第二绝缘层上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线；
在所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部、所述多个第二互连线以及裸露的待处理第二绝缘层上旋涂绝缘材料，形成待处理第一绝缘层；
对所述待处理第一绝缘层和所述待处理第二绝缘层进行处理，得到第一绝缘层和第二绝缘层，
其中，所述第一绝缘层中覆盖在所述第二互连线上的第一部分的形状与所述第一部分所覆盖的第二互连线的形状相同，所述第二绝缘层中位于所述第二互连线下方的第二部分的形状与所述第二部分上方的第二互连线的形状相同。
在该实现方式中，牺牲层的材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)等易于机械加工刻蚀的材料，本公开对此不作限制。
在该实现方式中，可以采用干法刻蚀、湿法刻蚀等刻蚀方式对导电薄膜进行刻蚀得到多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线，以及对待处理第一绝缘层和待处理第二绝缘层进行刻蚀得到第一绝缘层和第二绝缘层。例如，采用光刻刻蚀或者激光刻蚀对导电薄膜、待处理第一绝缘层和待处理第二绝缘层进行刻蚀。举例来说，以第二绝缘层为例，选用光刻型聚合物(如光刻型聚酰亚胺)作为第二绝缘部的材料，旋涂该材料在牺牲层上，利用光刻显影直接实现该材料图案化，然后固化该材料形成设计图案的第二绝缘层。选用非光刻型聚合物作为第二绝缘层的材料，旋涂并固化该材料在牺牲层上得到待处理第二绝缘层，在待处理第二绝缘层上蒸镀铜或铬等金属，利用光刻将金属层图案化后作为待处理第二绝缘层的掩模，通过反应离子刻蚀(RIE)实现待处理第二绝缘层的图案化，形成具有设计图案的第二绝缘层。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对所采用的刻蚀方式进行设置，本公开对此不作限制。
在该实现方式中，在进行转移之前可以采用干法刻蚀、湿法刻蚀等刻蚀方式将牺牲层刻蚀掉之后，再将第一绝缘层、多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线和第二绝缘层转移至可延展衬底。例如，在牺牲层材料为PMMA时可以利用丙酮湿法刻蚀掉牺牲层。
在步骤S12中，将制备好的所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和所述多个第二互连线转移至预先制备好的可延展衬底上。
在本实施例中，可以采用转印等转移技术将多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和多个第二互连线(或者第一绝缘层、多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线和第二绝缘层)转印至可延展衬底。其中，可以采用***转印的方式进行转移，也可以利用水溶胶带、热释放胶带等实现转印。
在本实施例中，可以采用模型浇筑、刻蚀等方法制备可延展衬底，本公开对此不作限制。在可延展衬底的材料为织物等不具备粘性的材料时，可以预先在可延展衬底上添加或者制备粘结层，以使得多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和多个第二互连线(或者第一绝缘层、多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线和第二绝缘层)可以通过粘结层的粘结作用与可延展衬底固定连接。粘结层的材料可以是光固化胶、热固或者热塑型热熔胶等具有粘性、延展性、柔性的材料，本公开对此不作限制。
在步骤S13中，将多个电池单元分别放置于对应的第二电极连接部上，并实现每个电池单元的第二电极与下方的第二电极连接部的连接。
在本实施例中，可以利用贴片机等将电池单元放置到第二电极连接部上，本公开对此不作限制。
在步骤S14中，利用多个第一互连线实现每个电池单元的第一电极与相邻的第一电极连接部之间的连接。
在本实施例中，第一互连线可以是利用金丝球焊、打印(如3D打印)等技术制备的，以实现第一电极与第一电极连接部之间的电学导通。例如，可以以导电墨水为原料，利用打印技术在第一电极与第一电极连接部之间打印第一互连线，其中，导电墨水可以为具有速干特性的墨水，打印技术可以为微量型3D打印技术。利用基于电喷印原理的喷墨打印机和超细喷头将导电墨水利用超细喷头喷出的墨水微量，墨水的溶剂在空中迅速挥发，溶剂挥发后的导电墨水形成了第二电极与第二电极连接部之间的互连线。本领域技术人员可以根据实际需要对第一互连线的制备方式进行设置，本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，每个电池单元包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极为同面电极或异面电极。
在所述第一电极和所述第二电极为同面电极时，所述第一电极和所述第二电极均设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极通过互连线与所述第二电极连接部连接。其中，步骤S13中可以利用金丝球焊、打印(如3D打印)等技术制备用于连接第二电极与第二电极连接部的互连线，以实现第二电极与所述第二电极连接部之间的电学导通。同时，为保证电池单元和第二电极连接部的固定连接，可以通过具有粘结性能的粘结材料将电池单元固定在第二电极连接部上。例如，可以以导电墨水为原料，利用打印技术在第二电极与第二电极连接部之间打印互连线，其中，导电墨水可以为具有速干特性的墨水，打印技术可以为微量型3D打印技术。利用基于电喷印原理的喷墨打印机和超细喷头将导电墨水利用超细喷头喷出的墨水微量，墨水的溶剂在空中迅速挥发，溶剂挥发后的导电墨水形成了第二电极与第二电极连接部之间的互连线。本领域技术人员可以根据实际需要对第二电极与第二电极连接部之间的互连线的制备方式进行设置，本公开对此不作限制。
在所述第一电极和所述第二电极为异面电极时，所述第一电极设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极设置于所在电池单元靠近所述第二电极连接部的一面，所述第二电极与所述第二电极连接部接触连接。其中，若第一电极和所述第二电极为异面电极、且第二电极与所述第二电极连接部之间可以直接导电接触时，步骤S13中可以直接利用导电银胶等具备导电和粘贴性能的材料将第二电极与第二电极连接部连接在一起，同时实现电池单元与第二电极连接部的固定连接。
在一种可能的实现方式中，该方法还可以包括：在进行封装之前，利用透明增强材料在每个电池单元对应的电极连接区域处生成增强部，得到由多个增强部构成的增强层。其中，所述电极连接区域可以包括以下至少一种：所述第一电极与所连接的第一电极连接部所在的区域、第二电极与所连接的第二电极连接部所在的区域。其中，所述增强部至少覆盖所述第一互连线和/或用于连接所述第二电极与所述第二电极连接部的互连线。
在该实现方式中，可以采用滴涂的方式将透明增强材料的溶液滴涂到需要生成增强部的电极连接区域中，以形成增强部。
在步骤S15中，利用透明封装材料对所述多个电池单元、所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部、所述多个第一互连线、所述多个第二互连线进行封装，得到柔性可延展太阳能电池。
在本实施例中，可以采用模具浇筑、旋涂、刮涂等方式实现封装过程，本领域技术人员可以根据透明封装材料的材料特性对封装方式进行设置，本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，步骤S11可以包括：在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部、多个第二互连线、第一输出端和第二输出端，所述第一输出端通过第二互连线连接到第一电极连接部，所述第二输出端通过对应点第二互连线连接到第二电极连接部。其中，所述第一输出端和所述第二输出端用于输出所述电能。
在该实现方式中，在制备多个第一电极连接部、多个第二电极连接部、多个第二互连线的同时一起制备所需的第一输出端和第二输出端，简化了电池制造流程，提高了电池制造的速度。
本公开实施例所提供的柔性可延展太阳能电池的制造方法，制造电池的过程简单，且制造出的电池柔性和可延展性好，在受力发生弯曲、拉伸、压缩等较大形变时，仍能继续稳定工作产生电能，且能量转换效率高，可以作为可穿戴设备的电源，适用范围广。
需要说明的是，尽管以上述实施例作为示例介绍了柔性可延展太阳能电池及其制造方法如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各部分、步骤，只要符合本公开的技术方案即可。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (11)

1.一种柔性可延展太阳能电池，其特征在于，所述电池包括：多个电池单元、多个第一电极连接部、多个第二电极连接部、多个第一互连线、多个第二互连线、封装层和可延展衬底，
所述可延展衬底的上方放置有所述多个第一电极连接部和所述多个第二电极连接部，第一电极连接部和第二电极连接部呈阵列式排布、且同一行或同一列中的第一电极连接部和第二电极连接部交替放置，所述多个第一电极连接部之间、所述多个第二电极连接部之间、第一电极连接部与第二电极连接部之间存在间隔；
相邻的第一电极连接部与第二电极连接部之间通过对应的第二互连线连接在一起；
每个电池单元位于对应的第二电极连接部上方，用于将接收到的光能转换为电能；
每个电池单元包括第一电极和第二电极，每个电池单元的第二电极连接到位于所述电池单元下方的第二电极连接部、第一电极通过对应的第一互连线连接到相邻的第一电极连接部；
所述封装层为透明材料，用于将所述多个电池单元、所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部、所述多个第一互连线、所述多个第二互连线封装到所述可延展衬底上。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括第一绝缘层和第二绝缘层中的至少一个：
所述第一绝缘层，覆盖在所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和所述多个第二互连线的上方；
所述第二绝缘层，位于所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和所述多个第二互连线的下方，
其中，所述第二互连线的形状为可延展形状，所述第一绝缘层中覆盖在所述第二互连线上的第一部分的形状与所述第一部分所覆盖的第二互连线的形状相同，所述第二绝缘层中位于所述第二互连线下方的第二部分的形状与所述第二部分上方的第二互连线的形状相同。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极为同面电极或异面电极，
在所述第一电极和所述第二电极为同面电极时，所述第一电极和所述第二电极均设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极通过互连线与所述第二电极连接部连接，
在所述第一电极和所述第二电极为异面电极时，所述第一电极设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极设置于所在电池单元靠近所述第二电极连接部的一面，所述第二电极与所述第二电极连接部接触连接。
4.根据权利要求1或3所述的电池，其特征在于，所述电池还包括增强层，
所述增强层包括多个增强部，每个增强部设置于每个电池单元对应的电极连接区域，所述电极连接区域包括以下至少一种：所述第一电极与所连接的第一电极连接部所在的区域、第二电极与所连接的第二电极连接部所在的区域，
其中，所述增强部至少覆盖所述第一互连线和/或用于连接所述第二电极与所述第二电极连接部的互连线，所述增强部的材料为透明材料。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端通过第二互连线连接到第一电极连接部，所述第二输出端通过对应点第二互连线连接到第二电极连接部，
所述第一输出端和所述第二输出端用于输出所述电能。
6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述多个电池单元中电池单元之间采用串联和/或并联的方式连接，
其中，第一电极连接部与第二电极连接部之间的连接与电池单元之间的连接方式相对应。
7.一种柔性可延展太阳能电池制造方法，其特征在于，所述方法用于制造上述权利要求1至6任一项所述的柔性可延展太阳能电池，所述方法包括：
在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线，第一电极连接部和第二电极连接部呈阵列式排布、且同一行或同一列中的第一电极连接部和第二电极连接部交替放置，所述多个第一电极连接部之间、所述多个第二电极连接部之间、第一电极连接部与第二电极连接部之间存在间隔；
将制备好的所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部和所述多个第二互连线转移至预先制备好的可延展衬底上；
将多个电池单元分别放置于对应的第二电极连接部上，并实现每个电池单元的第二电极与下方的第二电极连接部的连接；
利用多个第一互连线实现每个电池单元的第一电极与相邻的第一电极连接部之间的连接；
利用透明封装材料对所述多个电池单元、所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部、所述多个第一互连线、所述多个第二互连线进行封装，得到柔性可延展太阳能电池。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线，包括：
在所述硬质基板上生成牺牲层，并在所述牺牲层上旋涂绝缘材料，形成待处理第二绝缘层；
在所述待处理第二绝缘层上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线；
在所述多个第一电极连接部、所述多个第二电极连接部、所述多个第二互连线以及裸露的待处理第二绝缘层上旋涂绝缘材料，形成待处理第一绝缘层；
对所述待处理第一绝缘层和所述待处理第二绝缘层进行处理，得到第一绝缘层和第二绝缘层，
其中，所述第二互连线的形状为可延展形状，所述第一绝缘层中覆盖在所述第二互连线上的第一部分的形状与所述第一部分所覆盖的第二互连线的形状相同，所述第二绝缘层中位于所述第二互连线下方的第二部分的形状与所述第二部分上方的第二互连线的形状相同。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极为同面电极或异面电极，
在所述第一电极和所述第二电极为同面电极时，所述第一电极和所述第二电极均设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极通过互连线与所述第二电极连接部连接，
在所述第一电极和所述第二电极为异面电极时，所述第一电极设置于所在电池单元远离所述第二电极连接部的一面，所述第二电极设置于所在电池单元靠近所述第二电极连接部的一面，所述第二电极与所述第二电极连接部接触连接。
10.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在进行封装之前，利用透明增强材料在每个电池单元对应的电极连接区域处生成增强部，得到由多个增强部构成的增强层，
其中，所述电极连接区域包括以下至少一种：所述第一电极与所连接的第一电极连接部所在的区域、第二电极与所连接的第二电极连接部所在的区域，
其中，所述增强部至少覆盖所述第一互连线和/或用于连接所述第二电极与所述第二电极连接部的互连线。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部和多个第二互连线，包括：
在硬质基板上沉积导电薄膜，并对所述导电薄膜进行处理，形成多个第一电极连接部、多个第二电极连接部、多个第二互连线、第一输出端和第二输出端，所述第一输出端通过第二互连线连接到第一电极连接部，所述第二输出端通过对应点第二互连线连接到第二电极连接部，
其中，所述第一输出端和所述第二输出端用于输出所述电能。
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