制造光电箔的方法和使用该方法得到的光电箔技术

一种制造光电箔的方法，该光电箔由载体支承，并包含多个合起来具有由入射光产生电流的能力的光电层、在光电层的一侧上并与之邻接和平行的背面电极层、以及在光电层的另一侧上并与之邻接和平行的透明导体层，其特征在于，该方法包含下列连续步骤： 提供临时衬底； 施加透明导体层； 施加光电层； 施加背面电极层； 施加载体；以及 去除临时衬底。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到薄膜光电池。例如，非晶硅(即a-Si:H)光电(PV)池是众所周知的结构，它包含通常由n掺杂硅、本征硅和p掺杂硅交替组成的几个层，而且最重要的是具有从入射光产生电流的能力。在例如阳光能够用来产生电力的情况下，光电池在原理上构成了一种令人感兴趣的替代能源，而且是一种比矿物燃料或核电力对环境更有利得多的能源。但这种PV电池要想成为重要而经济上有吸引力的替换物，它就必须制成合适的形式并用较廉价的原材料和成本较低的工艺来加以制造。为了满足这一要求，本专利技术的目的在于提供使光电池得以制成箔状的一种工艺。这不仅是希望光电池具有箔状以便能够在“滚卷(roll-to-roll)”工艺中大规模经济地生产，而且由于柔性衬底基的光电池比之在玻璃衬底上制造的较常规的非晶硅PV电池，其用途更多且更易于处置。因此，本专利技术涉及制造光电箔的方法，此光电箔由载体支承并包含多个合起来具有从入射光产生电流的能力的层(以下称为“光电(PV)层”)、在邻接和平行于光电层的一侧上的背面电极层、以及在邻近和平行于光电层的另一侧上的透明导体层，此方法包含提供衬底以及在衬底上涂敷透明电极层和光电层(包括任何额外的和/或辅助的层)。在涂敷光电层之后，将背面电极层加于某些点处。这一电极不一定要透明，而且实际上最好是可见光的反射体(为了反射和导电，背面电极一般为金属层)。为了清楚起见，注意在本专利技术的上下文中，术语“背面”指光电箔最终使用时背离光入射侧的那一侧。例如在Shinohara等人的论文(First WCPEC；Dec.5-9,1994；Hawaii,p.682ff(IEEE))中描述了这一方法，其中所用的衬底是聚(2,6-萘二甲酸乙二酯)(PEN)。所公开的方法有几个严重的缺点，例如首先制作PV层，然后制作透明导体。这是一种不充分透明的，亦即不能最终用作透明导体层的窗口衬底的合理顺序(通常是制作在玻璃衬底上的非晶硅PV电池)。但首先涂敷PV层然后涂敷透明导体层的必须的“反转”顺序又对所用的透明导体材料有严格的限制。例如，非常好的一种透明电极层是掺氟的氧化锡。但在这种顺序中，为了得到所希望的性能和组织，最好在至少400℃温度下进行涂敷。由于结晶、掺杂剂扩散和/或氢的损失，这种高温可能破坏PV层。淀积掺氟氧化锡的最佳温度也引起PEN衬底退化，因此，此层不能在PV层之前淀积。于是，如果使用透明电极所希望的温度，则在PEN衬底上的任何淀积顺序都可能对PV箔产生电力的能力有不利的影响。因此，需要一种能够滚卷制造(较坚韧的)光电箔或器件的工艺，同时该工艺能够使用任何所希望的透明导体材料和淀积工艺，而不危害PV层的产生电流的作用。本专利技术的工艺满足了这些要求和其它所希望的目的。至此，本专利技术包括上述已知类型的方法，该方法包含下列连续步骤●提供临时衬底；●施加透明导体层；●施加光电层；●施加背面电极层；●施加(永久)载体；●去除临时衬底；以及最好●在透明导体层侧面上涂敷顶部涂层。在本专利技术的最佳实施例中，透明导体层在比光电层能抵抗的温度更高的温度下涂敷(例如，对于a-Si:H,PV层能抵抗的最高温度与所述层的淀积温度大约相同。更高的温度会引起氢的损失以及掺杂剂和杂质的扩散，从而形成使PV层效率降低的缺陷)。这些步骤及其顺序使PV电池能够制作成箔状，同时保留通常在玻璃衬底上生产PV电池情况下的所希望的制造顺序(此时，由于玻璃将起窗口的作用而能够从涂敷透明导体层开始)。因此，当采用本专利技术的工艺时，能够选择衬底以进行任何后续的工序步骤(例如透明导体层的高温涂敷)而无须考虑其(亦即衬底的)最终PV箔功能所要求的透明度或其它性能。在涂敷最后光电层、背面电极层和永久载体背面衬底之后，为了在尽可能多的工序步骤中支承薄的PV箔并确保箔呈现足够的强度和抗弯刚度(最好适合于预计的最终产品)，去除临时衬底。在去除临时衬底之后，透明导体(正面电极或前电极)通常配备有透明保护层，进一步增加了箔和/或最终产品的机械性能。虽然透明导体层通常直接淀积在临时衬底上(有时用一个或更多个用作工艺辅助的极薄的层来进行)，在提供临时衬底之后，也可以首先将最终保护层涂敷于所述临时衬底上，然后涂敷透明导体层，接着涂敷其它层以构成箔。此时，保护层最好应当由无机材料制成。本领域的熟练技术人员不难选择临时衬底及其去除方法(恰当地利用溶解或腐蚀)。例如，临时衬底可以是“正”光刻胶，亦即在光照时经历从抗溶剂到可被溶剂分离的变化的光敏材料，例如交联键聚酰亚胺。为了满足使用低成本材料的目的，这些衬底不是最佳选择。在这方面，使用能够利用等离子体腐蚀(例如O2等离子体，或例如对聚氧硅烷的SF6等离子体)来去除的聚合物更为有利。虽然原则上任何聚合物都是适合的，但考虑到上述情况，使用能够承受更高温度(250℃，高于400℃更好)的聚合物当然更好。根据本专利技术的临时衬底最好是金属或金属合金箔。其主要理由是这种箔通常能够承受进一步加工过程中的最高温度而不易挥发，并能够用已知的腐蚀技术容易地去除。选择金属(特别是铝或铜)的另一个理由是PV箔最终应该含有“侧”电极(形成对任何辅助装置或网络实现连接的触点，亦即实际上使用PV箔作为电源)。借助于保留部分临时衬底(例如作为侧边沿或侧条)，就不需要另行涂敷这些触点。合适的金属包括钢、铝、铜、铁、镍、银、锌、钼以及它们的合金或多层结构。尤其是为了经济目的，最好使用Fe、Al、Cu或它们的合金。为了确保性能(结合成本考虑)，铝、电淀积的铁和电淀积的铜最好。适合的腐蚀方法虽然对所选择的金属各不相同，但本领域的熟练技术人员能够加以选择。最佳的腐蚀剂包括酸(路易斯酸以及布伦斯特酸)，例如在铜作为金属箔的情况下，最好使用FeCl3、硝酸或硫酸。用烧碱(NaOH)等能够有效地去除铝。为了去除起见，临时衬底最好尽可能薄。当然仍然应当能够在其上涂敷更多的层并将它们保持在一起，但这通常不要求500μm以上的厚度。厚度最好是1-200μm。取决于弹性模量，大多数材料要求5μm的最小厚度，此时的厚度最佳范围是5-100μm，最好是5-50μm。永久载体材料可以涂敷在背面电极层上，亦即如从工序观点看“在顶部”，但实际上在箔的最终背面或底部。因此，新的载体层最终形成真正的衬底(称为“临时衬底”的层，位于箔的最终正面侧即顶部，在工艺过程中实际上是覆盖层)。这一载体层的适当材料包括诸如聚对苯二甲酸乙二酯、聚(2,6-萘二甲酸乙二酯)、聚氯乙烯之类的聚合物箔或诸如芳族的高性能聚合物箔或聚酰亚胺箔，还有例如配备有绝缘(介电)顶层的金属箔、平板玻璃或含有树脂和玻璃的复合物。最好是含有软化点低于载体本身的热塑粘合剂的聚合“共挤压”箔。共挤压箔也可以配备有反扩散层(例如，分别为聚酯(PET)、共聚多酯和铝)。载体的厚度范围最好在75μm-10mm之内。100μm-6mm以及150μm-300μm更好。抗弯曲刚度[在本专利技术的范围内定义为材料的弹性模量(E，单位为N/mm2)乘以载体厚度(t，单位为mm)的三次方，即E×t3l最好大于16×10-2Nmm且通常小于15×106Nmm。载体(最终衬底)本身可能已经是或包含预期使用所要求的结构。这样，载体可以是例如一片瓦或一组瓦、屋顶瓦、屋顶板、小汽车顶棚、大棚车顶棚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1．一种制造光电箔的方法，该光电箔由载体支承，并包含多个合起来具有由入射光产生电流的能力的光电层、在光电层的一侧上并与之邻接和平行的背面电极层、以及在光电层的另一侧上并与之邻接和平行的透明导体层，其特征在于，该方法包含下列连续步骤提供临时衬底；施加透明导体层；施加光电层；施加背面电极层；施加载体；以及去除临时衬底。2．根据权利要求1的方法，其特征在于，在高于所述光电层能够承受的温度下施加所述透明导体层。3．根据权利要求1或2中任何一项的方法，其特征在于，所述临时衬底是柔性的。4．根据权利要求1-3中任何一项的方法，其特征在于，所述载体是柔性的。5．根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于，在高于250℃，最好是高于400℃的温度下施加所述透明导体层。6．根据前述权利要求中任何一项的方法，其特征在于，所述临时衬底是由金属、金属合金或金属多层结构组成的金属箔。7．根据权利要求6的方法，其特征在于，所述金属箔是电淀积(电镀)的金属箔。8．根据权利要求6或7的方法，其特征在于，所述金属是Al或Cu。9．根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：俄罗诺·范·安德尔，埃里克·米德曼，鲁德尔夫·俄马努尔·埃斯多·施罗博，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔公司，
类型：发明
国别省市：