柔性薄膜太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性薄膜太阳能电池及其制造方法，包括：提供硬性载板；在所述硬性载板表面形成剥离层；在所述剥离层表面形成薄膜太阳能电池层系；在所述薄膜太阳能电池层系表面形成柔性承载层；将所述柔性承载层和薄膜太阳能电池层系整体与所述硬性载板分离。本发明专利技术能够直接在硬性载板例如玻璃表面制造柔性薄膜太阳能电池，而不需要依赖传统的物理化学特性要求很高且很昂贵的柔性衬底，也不需要在硬性载板表面先贴敷柔性衬底再继续沉积薄膜的复杂的制造柔性薄膜太阳能电池的过程，是一种革命性的在硬性载板上直接制造大面积、内级联柔性薄膜太阳能电池的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电
，特别是涉及一种。
技术介绍
能源是人类社会发展的动力，是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基 础。目前广泛使用的常规能源(主要是煤、石油、天然气等化石能源)有限，且多年过度的 开发利用已造成严重的环境问题，制约着经济和社会的发展。因此，开发可再生能源是关系 到国家可持续发展战略的关键问题之一。在各种可再生能源中，太阳能光伏发电技术是近 些年来太阳能利用领域中发展最快，最前沿的研究领域。其中薄膜太阳能电池因为耗材少、 制造成本低而成为研究的热点。目前的薄膜太阳能电池按衬底可分为硬性衬底(如玻璃衬 底)和柔性衬底(如高温塑料、树脂聚合物、铝箔、钢带)两大类。柔性衬底薄膜太阳电池由于重量轻、可卷曲的特性，具有便于携带、易与建筑一体 化和高功率重量比的优点，从而在军事和民用上均具有良好的应用前景，极大地扩展了太 阳电池的应用空间；柔性衬底薄膜太阳电池便于采用卷到卷(roll-to-roll)的连续沉积 工艺，虽生产成本较高但可大面积连续化生产。如果采用质量较轻且不易破碎的柔性太阳 电池制作电站，不仅可以大大降低电池的运输成本和电站的建设成本，而且更便于在已有 建筑的顶部和四周安装，且不需要增加建筑物的承重要求。也可以制造出可以自由移动的 太阳能电站，还可制造出便携式、大众化太阳能电池，这样不仅可以最大限度的利用太阳 能，而且可以满足形形色色的能源需求。目前，柔性薄膜太阳能电池基本都是在柔性衬底上制备。但是，在柔性衬底表面沉 积薄膜的生产设备与现有的、在硬性材料上沉积薄膜的设备不兼容，且非常昂贵，工艺较为 复杂。其中利用临时衬底作为柔性转移衬底制造柔性薄膜太阳电池的方法中，存在临时衬 底需要蚀刻去除，不可重复利用，且不利于大面积产业化等问题。而且在柔性衬底上直接形 成的薄膜太阳能电池难以高效地实现大面积内级联(monolithicintegration)。有诸多尝试将柔性衬底粘贴于玻璃等硬性基板表面来完成柔性薄膜太阳能电池 的制造，但其遇到的问题包括对柔性衬底材料的苛刻要求例如耐温性、真空腔室的非污染 性、高温过程后的透光性及衬底与器件层系热膨胀系数的相对匹配、柔性衬底与硬性基板 的温度性能匹配等。另外，大面积柔性衬底很难保证在整个器件制造过程中自始至终保持 平展地铺设在玻璃表面、且工艺完成后利于柔性衬底的剥离。即使有这种材料，例如聚酰亚 胺，但其价格昂贵，而且很难自始至终保持平展。特别在大面积柔性薄膜太阳能电池的制造 过程中，形成内级联的激光划线工艺会对其造成损伤。所以至今尚无可以低成本实现制造 大面积、高度集成(内级联)的柔性薄膜太阳能电池的先例。如何能够利用现有的使用硬性基板的大面积沉积生产设备和加工工艺，亦即，利 用现有的在硬性衬底上沉积薄膜的设备和工艺直接在硬性基板例如玻璃上沉积薄膜太阳 能电池的薄膜层系且使其具有内级联结构，然后将一柔性载体牢靠地结合在该层系上，并 使柔性载体和薄膜层系一起整体地从硬性基板上脱离，经过进一步加工比如用柔性材料封4装，从而形成大面积、内级联的柔性薄膜太阳能电池，目前还是太阳能电池制造业难以想象 的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。本专利技术的宗旨是 硬性制造、柔性成型，亦即不需要使用柔性衬底，而是直接借助玻璃等硬性载板，在其上形 成包括透明导电前电极、单结或多结p-i-n叠层结构和背电极等层系结构的薄膜太阳能电 池层系，且使其具有内级联结构，再将柔性载体牢靠地结合在电池层系上，然后将柔性载体 和电池层系一起整体性地从硬性载板表面脱离，经过进一步加工比如用柔性材料封装，从 而形成大面积、内级联的柔性薄膜太阳能电池及其组件。为达到上述目的，本专利技术提供的一种柔性薄膜太阳能电池的制造方法，包括下列 步骤提供硬性载板；在所述硬性载板表面形成剥离层；在所述剥离层表面形成薄膜太阳能电池层系；在所述薄膜太阳能电池层系表面结合或形成柔性承载层；将所述柔性承载层和薄膜太阳能电池层系整体与所述硬性载板分离。优选的，所述方法还包括在所述剥离层表面形成保护阻挡层的步骤。优选的，所述方法还包括在所述薄膜太阳能电池层系表面形成保护层的步骤。所述形成薄膜太阳能电池层系的步骤包括；制备透明导电前电极，并切割划线；沉积单结或多结p-i-n薄膜叠层结构，并切割划线；制备背电极，切割划线，完成内级联，并将电极引出。可选的，所述切割划线的方式包括激光切割划线、利用机械切割工具划线或化学 刻蚀划线。可选的，所述剥离层的材料为透明、耐温材料，包括含各类硅胶、各类脱模剂、各类 聚合物、各类玻璃离型剂，以及含上述材料的混合物。可选的，所述剥离层的材料为聚对二甲基苯。可选的，所述剥离层的形成方法包括真空蒸镀、喷涂、刷涂、湿涂、网印式印刷、刮 印、接触式滚轮涂布、接触式板状涂布、喷墨式印刷或旋转式涂布。可选的，所述承载层的材料包括太阳能电池和柔性显示器件所使用的柔性封装材 料。可选的，所述承载层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、耐热透明树脂、光硬化型 树脂、热硬化型树脂或沙林树脂。可选的，所述承载层的形成或与所述薄膜太阳能电池层系的结合方法包括层压、 蒸压autoclave、粘贴、刷涂、网印式印刷、刮印、接触式滚轮涂布、接触式板状涂布、喷墨式 印刷或旋转式涂布。可选的，所述保护阻挡层的材料包括金属氧化物、聚合物或宽带隙硅化物。可选的，所述保护层的材料包括绝缘性金属氧化物、聚合物、氧化物、氮化物或碳化物。可选的，所述聚合物包括聚酰亚胺、聚酰胺酸或氟化聚合物。可选的，所述保护阻挡层的形成方法包括CVD、PVD、喷涂、湿涂、刷涂、网印式印刷、 刮印、接触式滚轮涂布、接触式板状涂布、喷墨式印刷或旋转式涂布。可选的，所述保护层的形成方法包括CVD、PVD、喷涂、湿涂、刷涂、网印式印刷、刮 印、接触式滚轮涂布、接触式板状涂布、喷墨式印刷或旋转式涂布。可选的，所述剥离层和保护阻挡层的耐温范围为在200°C下大于6小时。所述柔性承载层与薄膜太阳能电池层系之间的粘结强度大于所述剥离层与硬性 载板和/或所述剥离层与薄膜太阳能电池层系之间的粘结强度。所述形成薄膜太阳能电池层系的工艺包括PECVD和PVD工艺。所述PECVD工艺在激励电极板和接地电极板纵向间隔交替放置的大面积PECVD沉 积设备中进行。所述保护阻挡层和/或保护层为单层或多层结构。所述硬性载板包括玻璃。所述剥离层为单层或多层叠合的复合层结构。分离后，所述方法进一步包括对所述薄膜太阳能电池层系进行保护性封装的步马聚ο可选的，所述分离的方式包括提拉所述承载层，使所述承载层和薄膜太阳能电池 层系整体性地与所述硬性载板分离。所述柔性承载层与所述保护层和薄膜太阳能电池层系之间的粘结强度大于所述 剥离层与硬性载板和/或所述剥离层与所述保护阻挡层之间的粘结强度。所述承载层和薄膜太阳能电池层系整体性地与所述硬性载板分离时，所述剥离层 全部或大部分与所述硬性载板脱离。本专利技术还提供了一种柔性薄膜太阳能电池，包括柔性载体和其承载的薄膜太阳能 电池层系，所述薄膜太阳能电池层系包括透明导电前电极、单结或多结p-i-n叠层结构和 背电极，以及通过划线工艺形成的内级联结构。可选的，所述薄膜太阳能电池层系表面具有保护阻挡层。可选的，所述薄膜太阳能电池层系与柔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性薄膜太阳能电池的制造方法，包括下列步骤：提供硬性载板；在所述硬性载板表面形成剥离层；在所述剥离层表面形成薄膜太阳能电池层系；在所述薄膜太阳能电池层系表面结合或形成柔性承载层；将所述柔性承载层和薄膜太阳能电池层系整体与所述硬性载板分离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李沅民，林朝晖，施成营，单洪青，杨与胜，
申请(专利权)人：福建钧石能源有限公司，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]