一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池及制备方法技术

技术编号:11083611 阅读:159 留言:0更新日期:2015-02-26 10:06
本发明专利技术涉及一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池及其制造方法,通过选用大尺度织构化表面的硬性基板并将基板表面的结构转印到减反射膜上,使减反射膜直接形成大尺度织构化的表面,然后再在反射膜上制备具有小尺度织构化表面的前电极,使减反射膜和前电极有效组合成多尺度陷光结构,改善柔性叠层太阳能电池各不同光电转换层的陷光性能,从而提高太阳能电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
—种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池及制备方法
本专利技术涉及柔性太阳能电池领域,特别是涉及一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
太阳能电池根据衬底类型大致可分为两种:一种是采用硬性材料作为衬底,如常见的玻璃衬底;另一种是采用柔性材料作为衬底,例如树脂聚合物衬底、高温塑料衬底等。其中,柔性太阳能电池由于重量轻不易碎可以实现光伏建筑一体化,制作电站可以降低运输成本和安装成本,且可以制作便携式太阳能电池等一系列优势已经成为近年来的研究热点。 目前,柔性太阳能电池基本上都是直接在柔性衬底上使用专门处理柔性基材的设备来制备,这种生产设备与现在广泛使用的、生产成本相对低的制作硬性基板太阳能电池的设备不相容,且非常昂贵,工艺也较为复杂,例如在利用临时衬底作为柔性转移衬底制造柔性薄膜太阳能电池的方法中,存在着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。 为了能够利用现有的在硬性衬底上沉积薄膜的设备和工艺以实现在硬性基板如玻璃上制备大面积柔性太阳能电池,在申请号为:W0/CN2010/079780的PCT国际专利申请中,揭示了一种硬性制造、柔性成型的大面积柔性光电器件的制造方法:在硬性基板上加工柔性光电器件所需要的层系,将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从硬性基板表面脱离,从而形成柔性光电器件。然而,这种硬性基板制造的光电器件没有进行表面结构化的工艺处理,其表面陷光只能依赖于前电极表面,从而造成陷光不充分,无法满足高效率光电器件的制作要求。 另外,在申请号为:201110088307.8的中国专利技术专利申请中,进一步揭示了从硬性基板表面脱离的具有绒性结构的脱离保护膜,其能够改善脱离保护膜的应力分布和尺寸稳定性,在一定程度上提高光电转换效率。然而,在201110088307.8所提供的制造大面积柔性薄膜太阳能电池的方法中,脱离保护膜为透明塑料,其直接黏贴于硬性基板表面,这样即使表面制绒也无法完全消除加热或者镀膜工艺时的应力影响;同时要求塑料脱离保护膜透明、耐温、耐等离子体,成本很高。再者,对于柔性叠层太阳能电池而言,由于不同的光电转换层对不同波段的光吸收情况有较大不同,所以仅依靠脱离保护膜的绒性结构并且对该结构无任何要求是很难在各叠层均实现优良的陷光效果的。
技术实现思路
为了解决上述问题,本专利技术提供了一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,通过选用大尺度织构化表面的硬性基板并将基板表面的结构转印到减反射膜上,使减反射膜直接形成大尺度织构化的表面,然后再在减反射膜上制备具有小尺度织构化表面的前电极,使减反膜和前电极有效组合成多尺度陷光结构,改善柔性叠层太阳能电池各不同光电转换层的陷光性能,从而提高太阳能电池的光电转换效率。 为了达到以上目的,本专利技术提供了一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:在一具有大尺度织构化表面的硬性基板上依次沉积所述太阳能电池的各组成部分,包括:具有大尺度织构化表面的减反射膜、具有小尺度织构化表面的前电极、叠层太阳能电池的光电转换层,背电极、反射层和封装层,所述减反射膜与前电极的组合形成多尺度陷光结构,所述太阳能电池可以与所述硬性基板相分离。 可选地,所述叠层太阳能电池为非晶硅微晶硅叠层太阳能电池,所述具有大尺度织构化表面的减反射膜可以增强微晶硅电池在500nm-1200nm波段的光谱吸收;所述具有小尺度织构化表面的前电极可以增强非晶硅电池在300-750nm波段的光谱吸收。 可选地,所述大尺度织构化表面可以为倾角范围为10-30°、径向尺寸为l_3um的阵列性的绒性或者凹凸不平的表面。 优选地,所述减反射膜的大尺度织构化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的图案。 可选地,所述减反射膜可以为厚度为50-200nm的折射率介于空气和前电极之间的材质。 优选地,所述减反射膜可以SiNx,S1x,或者S1x/SiNx叠层,所述减反射膜的制备可以采用PECVD或者PVD方法。 可选地,所述前电极的小尺度织构化表面可以为倾角范围为30-75°、径向尺寸为100-300nm的具有阵列性的绒性或者凹凸不平的表面。 优选地,所述前电极的小尺度织构化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的图案。 可选地,所述具有小尺度织构化表面的前电极可以通过LPCVD或者PVD方法制备,所述前电极可以为厚度0.2- 2um的以ZnO:B、FTO, ITO或AZO为材料的透明导电层。 本专利技术还提供了这种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述制造方法包括以下步骤:第一步,提供具有大尺度织构化表面的硬性基板,用于在其表面上制备叠层太阳能电池各层系;第二步,在所述硬性基板表面涂覆上黏合层,要求在黏合层涂覆后硬性基板仍呈现大尺度织构化表面;第三步,在所述黏合层的织构化表面上制备减反射膜,相应地,所述减反射膜表面也具有大尺度织构化表面;第四步,在所述减反射膜的大尺度织构化表面上制备出具有小尺度织构化表面的前电极,从而使得减反射膜与前电极的组合形成多尺度陷光结构;第五步,在所述前电极的表面上再依次沉积叠层太阳能电池的光电转换层、背电极、反射层和封装层;第六步,从黏合层处将叠层太阳能电池各层系整体与硬性基板分离开。 可选地,所述叠层太阳能电池为非晶硅微晶硅叠层太阳能电池,所述具有大尺度织构化表面的减反射膜可以增强微晶硅电池在500nm-1200nm波段的光谱吸收;所述具有小尺度织构化表面的前电极可以增强非晶硅电池在300-750nm波段的光谱吸收。 可选地,所述大尺度织构化表面可以为倾角范围为10-30°、径向尺寸为l-3um的阵列性的绒性或者凹凸不平的表面。 优选地,所述减反射膜的大尺度织构化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的图案。 可选地,所述减反射膜可以为厚度为50_200nm的折射率介于空气和前电极之间的材质。 优选地,所述减反射膜可以SiNx,S1x,或者S1x/SiNx叠层,所述减反射膜的制备可以采用PECVD或者PVD方法。 可选地,所述前电极的小尺度织构化表面可以为倾角范围为30-75°、径向尺寸为100-300nm的具有阵列性的绒性或者凹凸不平的表面。 优选地,所述前电极的小尺度织构化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的图案。 可选地,所述具有小尺度织构化表面的前电极可以通过LPCVD或者PVD方法制备,所述前电极可以为厚度0.2- 2um的以ZnO:B、FTO, ITO或AZO为材料的透明导电层。 与现有技术相比,本专利技术具有以下技术效果:(I)通过选用大尺度织构化表面的硬性基板并将基板表面的结构转印到减反射膜上,使减反射膜直接形成大尺度织构化的表面,然后再在减反射膜上制备具有小尺度织构化表面的前电极,使减反射膜和前电极有效组合成多尺度陷光结构,改善柔性叠层太阳能电池的陷光性能,使得不同光电转换层对太阳光的利用更加充分,例如对于柔性非晶硅微晶硅太阳能电池而言,具有大尺度织构化表面的减反射层能够满足微晶硅陷光要求,具有小尺度织构化表面的前电极能够满足非晶硅陷光要求,从而提高柔性叠层太阳能电池的光电转换效率。 ( 2 )在本专利技术中,大本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:在一具有大尺度织构化表面的硬性基板上依次沉积所述太阳能电池的各组成部分,包括:具有大尺度织构化表面的减反射膜、具有小尺度织构化表面的前电极、叠层太阳能电池的光电转换层,背电极、反射层和封装层,所述减反射膜与前电极的组合形成多尺度陷光结构,所述太阳能电池可以与所述硬性基板相分离。

【技术特征摘要】
1.一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:在一具有大尺度织构化表面的硬性基板上依次沉积所述太阳能电池的各组成部分,包括:具有大尺度织构化表面的减反射膜、具有小尺度织构化表面的前电极、叠层太阳能电池的光电转换层,背电极、反射层和封装层,所述减反射膜与前电极的组合形成多尺度陷光结构,所述太阳能电池可以与所述硬性基板相分离。2.如权利要求1所述的一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:所述叠层太阳能电池为非晶硅微晶硅叠层太阳能电池,所述具有大尺度织构化表面的减反射膜可以增强微晶硅电池在500nm-1200nm波段的光谱吸收;所述具有小尺度织构化表面的前电极可以增强非晶硅电池在300-750nm波段的光谱吸收。3.如权利要求1所述的一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:所述大尺度织构化表面可以为倾角范围为15-30°、径向尺寸为l_3um的阵列性的绒性或者凹凸不平的表面。4.如权利要求3所述的一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:所述减反射膜的大尺度织构化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的图案。5.如权利要求1所述的一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:所述减反射膜可以为厚度为50-200nm的折射率介于空气和前电极之间的材质。6.如权利要求5所述的一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:所述减反射膜可以SiNx,S1x,或者S1x/SiNx叠层,所述减反射膜的制备可以采用PECVD或者PVD方法。7.如权利要求1所述的一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:所述前电极的小尺度织构化表面可以为倾角范围为30-40°、径向尺寸为100-300nm的具有阵列性的绒性或者凹凸不平的表面。8.如权利要求7所述的一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:所述前电极的小尺度织构化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的图案。9.如权利要求1所述的一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池,其特征在于:所述具有小尺度织构化表面的前电极可以通过LPCVD或者PVD方法制备,所述前电极可以为厚度0.2- 2um的以Zn0:B、FT0、ITO或AZO为材料的透明导电层。10.一种多尺度陷光的柔性大面积叠层太阳能电池的制造方法,其特征在于:所述制造方法包括以下步骤: 第一步,提供具有大尺度织构化表面的硬性基板,用于在其表面上制备叠层太阳能电池各层系; 第二步,在所述硬性基板表面涂覆上黏...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴科俊陈金元胡宏逵
申请(专利权)人:上海理想万里晖薄膜设备有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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