一種柔性薄膜太陽能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柔性薄膜太陽能電池的制備方法，該制備方法包括步驟：在固定于玻璃載體上的柔性玻璃上形成第一透明導(dǎo)電層，并在第一透明導(dǎo)電層上形成第一開口；在第一透明導(dǎo)電層上形成覆蓋第一開口的發(fā)射極薄膜，并形成第二開口；在發(fā)射極薄膜上形成覆蓋第二開口的第二透明導(dǎo)電層，并在第二透明導(dǎo)電層以及發(fā)射極薄膜上形成第三開口；在第二透明導(dǎo)電層上形成第一柔性粘結(jié)層；在第一柔性粘結(jié)層上形成第一柔性薄板；對上述結(jié)構(gòu)進行封裝，在封裝后移除玻璃載體。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供采用本方法制備的柔性薄膜太陽能電池。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠有效降低柔性薄膜太陽能電池制備的碎片率，提高生產(chǎn)效率，增加電池強度。
【專利說明】一種柔性薄膜太陽能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于薄膜太陽能電池的制造領(lǐng)域，具體地說涉及一種柔性薄膜太陽能電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著節(jié)能環(huán)保理念的深入人心以及光伏領(lǐng)域的迅速發(fā)展，以太陽能電池進行發(fā)電的技術(shù)不斷進步，薄膜太陽能電池，特別是柔性薄膜太陽能電池的發(fā)展取得了顯著進步。但是現(xiàn)有柔性薄膜太陽能電池的襯底多為不透鋼材料，在其制備過程中，難以在同一塊襯底上實現(xiàn)多個電池串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，而只能做成單個的柔性電池結(jié)構(gòu)。這樣，在實際應(yīng)用時需要將單個電池串聯(lián)以提高電池應(yīng)用的使用電壓。這種方法在很大程度上加大了柔性太陽能電池應(yīng)用產(chǎn)品的加工制備工序，復(fù)雜度高。此外，以不透鋼為襯底的柔性太陽能電池不能實現(xiàn)透明的效果。
[0003]目前，以透明玻璃為襯底的硅基薄膜電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)也已經(jīng)相當(dāng)成熟?？梢灾谱鞒啥鄠€電池串聯(lián)的電池組件，這些電池組件封裝后可以直接應(yīng)用。其制備溫度一般在200°C左右，同時要求所選用的透明玻璃對特定激光無明顯吸收。
[0004]透明塑料兼具透明和柔性的特點，可以作為柔性透明薄膜電池襯底的備選材料。但是高透過性的塑料，如PET、PE等塑料，一般在難以承受200°C的高溫，因此在硅基薄膜電池方面難以應(yīng)用。而耐高溫的塑料，如PI等，對于特定波長的激光會明顯吸收，如對于波長為355nm的吸收率可達到85%以上，這樣會導(dǎo)致激光不能通過PI而實現(xiàn)對透明導(dǎo)電層TCO劃線絕緣的作用。
[0005]因此，在沒有出現(xiàn)兼具耐高溫和高透光性的柔性材料，或者硅基薄膜電池工藝中沒有新型的對TCO導(dǎo)電層有效絕緣技術(shù)的前提下，在同一襯底上制備柔性并由多個電池串聯(lián)的薄膜電池組件存在巨大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種在同一襯底上制作多個電池串聯(lián)的柔性薄膜太陽能電池。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種柔性薄膜太陽能電池的制備方法，所述制備方法包括步驟:
[0008]步驟S101，將柔性玻璃固定在厚度為2?4mm上的玻璃載體上；
[0009]步驟S102，在所述柔性玻璃上形成第一透明導(dǎo)電層，并在所述第一透明導(dǎo)電層上形成第一開口；
[0010]步驟S103，在所述第一透明導(dǎo)電層上形成發(fā)射極薄膜，所述發(fā)射極薄膜覆蓋所述第一開口，并在所述發(fā)射極薄膜上緊鄰所述第一開口形成第二開口 ；
[0011]步驟S104，在所述發(fā)射極薄膜上形成第二透明導(dǎo)電層，所述第二透明導(dǎo)電層覆蓋所述第二開口，并在所述第二透明導(dǎo)電層以及所述發(fā)射極薄膜上形成第三開口 ；
[0012]所述第三開口緊鄰所述第二開口，并遠離所述第一開口 ；[0013]步驟S105，在所述第二透明導(dǎo)電層上形成第一柔性粘結(jié)層；
[0014]步驟S106，在所述第一柔性粘結(jié)層上形成第一柔性薄板；
[0015]步驟S107，對所述柔性玻璃、第一透明導(dǎo)電層、發(fā)射極薄膜、第二透明導(dǎo)電層、第一柔性粘結(jié)層和第一柔性薄板進行封裝，在封裝后移除所述玻璃載體。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個【具體實施方式】，在所述步驟S107之后還包括:
[0017]步驟108，在所述柔性玻璃的另一面依次形成第二柔性粘結(jié)層和第二柔性薄板；
[0018]步驟109，對所述柔性薄膜太陽能電池進行封裝。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種柔性薄膜太陽能電池，所述柔性薄膜太陽能電池由下至上依次包括:柔性玻璃、由第一透明導(dǎo)電層、發(fā)射極薄膜和第二透明導(dǎo)電層組成的串聯(lián)薄膜電池、第一柔性粘結(jié)層和第一柔性薄板；所述柔性薄膜太陽能電池采用本發(fā)明提供的制備方法制備。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個【具體實施方式】，在所述柔性玻璃相對于所述串聯(lián)薄膜電池的另一側(cè)依次包括:第二柔性粘結(jié)層和第二柔性薄板。
[0021]本發(fā)明采用的厚度在0.03?0.75mm的柔性玻璃具有較大的可變形量，在一定范圍內(nèi)可以卷曲而表現(xiàn)為柔性；同時由于玻璃透明，對激光的吸收很小，可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)常規(guī)硅基薄膜電池工藝中激光劃線絕緣的效果。
[0022]由于柔性玻璃的厚度很小，因而機械強度很小、易碎。在電池制備過程中，將柔性玻璃放在厚玻璃載體上，可以有效避免柔性玻璃的破碎，從而滿足在電池制備過程機械傳輸?shù)囊?。?dāng)在柔性玻璃上制備好電池結(jié)構(gòu)后，通過柔性粘結(jié)層及柔性薄板材料的粘合，不僅可以完成薄膜電池的封裝，而且更為重要的是其機械強度明顯增強，去除掉厚玻璃載體后依舊可以滿足成品太陽能電池轉(zhuǎn)移、運輸和使用的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0024]圖1所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種柔性薄膜太陽能電池的制備方法的一個【具體實施方式】的流程示意圖；
[0025]圖2所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種柔性薄膜太陽能電池的制備方法的另一個【具體實施方式】的流程示意圖；
[0026]圖3?圖12所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種柔性薄膜太陽能電池的形成過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
【具體實施方式】
[0028]下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。[0029]參考圖1，圖1所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種柔性薄膜太陽能電池的制備方法的一個【具體實施方式】的流程示意圖。
[0030]步驟S101，將柔性玻璃210固定在厚度為2?4mm上的玻璃載體100上，如圖3所示。優(yōu)選的，所述柔性玻璃210的厚度為0.03mm?0.75mm,例如:0.03mm, 0.1mm, 0.3mm或者0.75mm。優(yōu)選的，為了增加制備的柔性薄膜太陽能電池的硬度，所述柔性玻璃210為化學(xué)法鋼化的薄玻璃。
[0031]參考圖4和圖5，執(zhí)行步驟S102，在所述柔性玻璃210上形成第一透明導(dǎo)電層310，并在所述第一透明導(dǎo)電層310上形成第一開口。
[0032]第一透明導(dǎo)電層(TransparentConductive Oxide, TCO) 310 的形成可米用Oerlikon薄膜電池生產(chǎn)體系或上海理想能源科技的低溫化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)沉積透明氧化物材料而形成?？蛇x的，形成所述第一透明導(dǎo)電層310的材料包括:氧化錫、氧化銦錫、氧化銦、摻硼氧化鋅、摻鋁氧化鋅和/或摻鎵氧化鋅。優(yōu)選采用摻硼氧化鋅(ZnO)制備第一透明導(dǎo)電層310。
[0033]優(yōu)選的，米用激光燒灼的方式在第一透明導(dǎo)電層310上形成第一開口。優(yōu)選的,米用波長為355nm的紫外激光來實現(xiàn)對第一開口的形成。
[0034]步驟S103，在所述第一透明導(dǎo)電層310上形成發(fā)射極薄膜410，所述發(fā)射極薄膜410覆蓋所述第一開口，如圖6所不。
[0035]可選的，所述發(fā)射極薄膜410包括非晶硅、微晶硅、多晶硅和單晶硅薄膜中的一種或多種。所述非晶硅、微晶硅、多晶硅或單晶硅薄膜形成包含一個P-n結(jié)、n-p結(jié)、p-1-n結(jié)或者n-1-p結(jié)的單結(jié)結(jié)構(gòu),或形成包含多個p-n結(jié)、n-p結(jié)、p_i_n結(jié)或者n_i_p結(jié)的多結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0036]以非晶硅(a-Si)形成的具有p-1-n結(jié)構(gòu)的發(fā)射極薄膜410為例，其可以采用PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,等離子體增強化學(xué)氣相沉積)方式沉積P型、i型、η型三層非晶硅而得。優(yōu)選的，如需調(diào)節(jié)透光率，可以調(diào)整i層(本征層)的厚度來調(diào)整透光率。
[0037]之后參考圖7，在所述發(fā)射極薄膜410上緊鄰所述第一開口形成第二開口。優(yōu)選的，采用激光燒灼的方式在發(fā)射極薄膜410上形成第二開口。優(yōu)選的，采用波長為532nm的綠色激光來實現(xiàn)對第二開口的形成。
[0038]步驟S104，如圖8所示，在所述發(fā)射極薄膜上410形成第二透明導(dǎo)電層320，所述第二透明導(dǎo)電層320覆蓋所述第二開口。
[0039]可選的，第二透明導(dǎo)電層320可以用低溫化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)沉積形成。
[0040]可選的，形成第二透明導(dǎo)電層320的材料包括:氧化錫、氧化銦錫、氧化銦、摻硼氧化鋅、摻鋁氧化鋅和/或摻鎵氧化鋅。優(yōu)選采用摻硼氧化鋅(ZnO)制備第二透明導(dǎo)電層320。
[0041]參考圖9，并在所述第二透明導(dǎo)電層320以及所述發(fā)射極薄膜410上形成第三開口。值得注意的是，所述第三開口緊鄰所述第二開口，并遠離所述第一開口。即第二開口在中間，第一開口和第三開口分列在第二開口的兩側(cè)。第三開口的形成可使薄膜太陽能電池形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0042]優(yōu)選的，采用激光燒灼的方式在第二透明導(dǎo)電層320和發(fā)射極薄膜410上形成第三開口。優(yōu)選的，采用波長為532nm的綠色激光來實現(xiàn)對第三開口的形成。[0043]形成第三開口之后，繼續(xù)執(zhí)行步驟S105，參考圖10，在所述第二透明導(dǎo)電層320上敷設(shè)第一柔性粘結(jié)層510?？蛇x的，第一柔性粘結(jié)層510的形成材料包括但不限于:PVB (PolyVinyl Butyral) > EVA (乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)或透明娃樹脂薄膜。
[0044]步驟S106，在所述第一柔性粘結(jié)層510上敷設(shè)第一柔性薄板610?？蛇x的，所述第一柔性薄板610的形成材料包括但不限于:硅膠、樹脂、聚乙烯類、含氟薄膜以及平整具有絨面結(jié)構(gòu)的透光塑料膜材料等。
[0045]步驟S107，對所述柔性玻璃210、第一透明導(dǎo)電層310、發(fā)射極薄膜410、第二透明導(dǎo)電層320、第一柔性粘結(jié)層510和第一柔性薄板610進行層壓封裝。在封裝后移除所述玻璃載體100，如圖11所示。封裝后即形成了所需的柔性薄膜太陽能電池，由于已經(jīng)在柔性玻璃210上形成了各個所需層，因此去除玻璃載體100后，也不會影響柔性薄膜太陽能電池的強度。
[0046]雖然，柔性薄膜太陽能電池的機械強度已經(jīng)符合應(yīng)用、裝載、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的要求，但是為了能使薄膜太陽能電池的機械強度更強，進一步減小碎片率，優(yōu)選的，參考圖2，在所述步驟S107之后還包括:
[0047]步驟108，在所述柔性玻璃210上依次形成第二柔性粘結(jié)層520和第二柔性薄板530。如圖12所示，第二柔性粘結(jié)層520和第二柔性薄板530形成在柔性玻璃210上，相對于第一透明導(dǎo)電層310等其它層的另一側(cè)。
[0048]可選的，第二柔性粘結(jié)層520的形成材料包括但不限于:PVB (PolyVinylButyral) > EVA (乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)或透明娃樹脂薄膜。
[0049]可選的，所述第二柔性薄板620的形成材料包括但不限于:硅膠、樹脂、聚乙烯類、含氟薄膜以及平整具有絨面結(jié)構(gòu)的透光塑料膜材料等。
[0050]步驟109，對所述柔性薄膜太陽能電池進行層壓封裝。優(yōu)選的，采用層壓的方式進行封裝，使用太陽能電池組件層壓機進行層壓封裝，完成柔性薄膜電池的制作。上述制作方法提供的柔性太陽能電池結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)，具有大規(guī)模應(yīng)用的前景。
[0051]本發(fā)明還提供一種采用本發(fā)明提供的上述方法制備的柔性薄膜太陽能電池。該柔性薄膜太陽能電池由下至上依次包括:柔性玻璃210、由第一透明導(dǎo)電層310、發(fā)射極薄膜410和第二透明導(dǎo)電層320組成的串聯(lián)薄膜電池、第一柔性粘結(jié)層510和第一柔性薄板520。
[0052]優(yōu)選的，為了增加柔性薄膜太陽能電池的機械強度，進一步減小碎片率，在所述柔性玻璃210相對于所述串聯(lián)薄膜電池的另一側(cè)依次還包括:第二柔性粘結(jié)層520和第二柔性薄板620，也就是對柔性薄膜太陽能電池進行雙側(cè)封裝。
[0053]可選的，所述發(fā)射極薄膜410包括非晶硅、微晶硅、多晶硅和單晶硅薄膜中的一種或多種。所述非晶硅、微晶硅、多晶硅或單晶硅薄膜形成包含一個P-n結(jié)、n-p結(jié)、p-1-n結(jié)或者n-1-p結(jié)的單結(jié)結(jié)構(gòu),或形成包含多個p-n結(jié)、n-p結(jié)、p_i_n結(jié)或者n_i_p結(jié)的多結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0054]優(yōu)選的，所述柔性玻璃的厚度為0.03mm?0.75mm,例如:0.03mm, 0.05mm, 0.1mm,
0.3mm 或者 0.75mm。
[0055]由于本發(fā)明要求保護的柔性薄膜太陽能電池是采用本發(fā)明公開的柔性薄膜太陽能電池的制備方法制備的，因此關(guān)于該柔性薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)中所用到的材料等特征均可參考本申請文本的相關(guān)描述，在此就不再贅述。
[0056]由于在本發(fā)明中作為柔性薄膜太陽電池襯底的柔性玻璃的厚度很小，因此其機械強度低、且易碎。本發(fā)明在太陽能電池的制備過程中，將其放在以厚玻璃載體上，有效避免了柔性玻璃210襯底的破碎，從而滿足了玻璃襯底在電池制備過程機械傳輸?shù)囊?。?dāng)在柔性玻璃上制作好電池結(jié)構(gòu)后，通過柔性粘結(jié)層及柔性薄板材料的粘合，不僅可以完成薄膜電池的封裝，還可以使其機械強度明顯增強，滿足了成品太陽能電池轉(zhuǎn)移、運輸和使用的要求。
[0057]雖然關(guān)于示例實施例及其優(yōu)點已經(jīng)詳細說明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護范圍的情況下，可以對這些實施例進行各種變化、替換和修改。對于其他例子，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解在保持本發(fā)明保護范圍內(nèi)的同時，工藝步驟的次序可以變化。
[0058]此外，本發(fā)明的應(yīng)用范圍不局限于說明書中描述的特定實施例的工藝、機構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地理解，對于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對應(yīng)實施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié)果，依照本發(fā)明可以對它們進行應(yīng)用。因此，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、機構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括步驟: a)將柔性玻璃固定在厚度為2?4mm上的玻璃載體上； b)在所述柔性玻璃上形成第一透明導(dǎo)電層，并在所述第一透明導(dǎo)電層上形成第一開Π ； c)在所述第一透明導(dǎo)電層上形成發(fā)射極薄膜，所述發(fā)射極薄膜覆蓋所述第一開口，并在所述發(fā)射極薄膜上緊鄰所述第一開口形成第二開口； d)在所述發(fā)射極薄膜上形成第二透明導(dǎo)電層，所述第二透明導(dǎo)電層覆蓋所述第二開口，并在所述第二透明導(dǎo)電層以及所述發(fā)射極薄膜上形成第三開口 ； 所述第三開口緊鄰所述第二開口，并遠離所述第一開口 ； e)在所述第二透明導(dǎo)電層上形成第一柔性粘結(jié)層； f)在所述第一柔性粘結(jié)層上形成第一柔性薄板； g)對所述柔性玻璃、第一透明導(dǎo)電層、發(fā)射極薄膜、第二透明導(dǎo)電層、第一柔性粘結(jié)層和第一柔性薄板進行封裝，在封裝后移除所述玻璃載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟g)之后還包括步驟: h)在所述柔性玻璃的另一面依次形成第二柔性粘結(jié)層和第二柔性薄板； i)對所述柔性薄膜太陽能電池進行封裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述柔性玻璃的厚度為0.03mm ?0.75mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，采用激光燒灼的方式形成所述第一開口、所述第二開口和所述第三開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，采用波長為355nm的激光形成所述第一開口 ；采用波長為532nm的激光形成所述第二開口和所述第三開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述發(fā)射極薄膜包括非晶硅、微晶硅、多晶硅和單晶硅薄膜中的一種或多種； 所述非晶硅、微晶硅、多晶硅或單晶硅薄膜形成包含一個p-n結(jié)、n-p結(jié)、p-1-n結(jié)或者n-1-p結(jié)的單結(jié)結(jié)構(gòu)，或形成包含多個p-n結(jié)、η-p結(jié)、p_i_n結(jié)或者n_i_p結(jié)的多結(jié)結(jié)構(gòu)。
7.一種柔性薄膜太陽能電池，所述柔性薄膜太陽能電池由下至上依次包括:柔性玻璃、由第一透明導(dǎo)電層、發(fā)射極薄膜和第二透明導(dǎo)電層組成的串聯(lián)薄膜電池、第一柔性粘結(jié)層和第一柔性薄板； 其特征在于， 所述柔性薄膜太陽能電池采用權(quán)利要求1?6中的任意一種制備方法制備。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性薄膜太陽能電池，其特征在于，在所述柔性玻璃相對于所述串聯(lián)薄膜電池的另一側(cè)依次包括:第二柔性粘結(jié)層和第二柔性薄板。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的柔性薄膜太陽能電池，其特征在于，所述發(fā)射極薄膜包括非晶硅、微晶硅、多晶硅和單晶硅薄膜中的一種或多種； 所述非晶硅、微晶硅、多晶硅或單晶硅薄膜形成包含一個P-n結(jié)、n-p結(jié)、p-1-n結(jié)或者n-1-p結(jié)的單結(jié)結(jié)構(gòu)，或形成包含多個p-n結(jié)、n-p結(jié)、p_i_n結(jié)或者n_i_p結(jié)的多結(jié)結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的柔性薄膜太陽能電池，其特征在于，所述柔性玻璃的厚度為 0.03mm ?0.75mm。
【文檔編號】H01L31/18GK104009117SQ201410205272
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】李旺, 劉石勇, 鄭佳毅, 牛新偉, 王仕鵬, 黃海燕, 陸川 申請人:浙江正泰太陽能科技有限公司