大面积柔性薄膜太阳能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种大面积柔性薄膜太阳能电池，包括至少一层脱离保护层，在制造时所述脱离保护层形成于硬性载板表面；形成于所述脱离保护层表面的具有内级联的薄膜太阳能电池层系；以及与所述薄膜太阳能电池层系结合的柔性承载层；所述脱离保护层中包含金属氧化物粉末。本发明专利技术的大面积柔性薄膜太阳能电池不但能够提高脱离保护层的抗拉强度和尺寸稳定性，而且能够提高该层的透明度和光散射能力，进一步提高光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，特别是涉及一种大面积柔性薄膜太阳能电池。
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措施之一。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，极大地扩展了太阳能电池的应用空间。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，而且非常昂贵，工艺也较为复杂。其中，在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。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(monolithic integration)。有诸多尝试，在玻璃等硬性基板表面粘贴柔性衬底，再在柔性衬底表面沉积薄膜层系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，以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。本专利技术人经过潜心研究和积极探索，在申请号为201010501502. 4和 201010540004. 0的中国专利申请中提出了一种新型的柔性薄膜太阳能电池和制造方法，其宗旨是硬性制造、柔性成型，直接在玻璃等硬性载板上形成脱离保护层和包括透明导电前电极(TCO)、单结或多结半导体光电转换单元(例如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(柔性承载层)牢靠地结合在电池层系上，然后将柔性载体和电池层系(包括脱离保护层)一起整体性地从硬性载板表面脱离，经过进一步封装，从而形成低成本、大面积、高度集成内级联的柔性薄膜太阳能电池及其组件。在上述的技术方案中，所形成的柔性薄膜太阳能电池的脱离保护层要求具有很好的透明度、光散射率、耐高温性、抗拉强度和尺寸稳定性。但由于目前脱离保护层的材料主要为各类硅胶、高温胶、高温涂料和各种含有聚酰亚胺和特氟隆的聚合物，以及UV固化聚合物，其综合性能还不够理想，虽然具有较好的耐高温性，但总体的透明度、光散射能力和抗拉强度还不够，整体尺寸稳定性较差。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种大面积柔性薄膜太阳能电池，不但能够提高脱离保护层的抗拉强度和尺寸稳定性，而且能够提高该层的透明度和光散射能力，进一步提高光电转换效率。为达到上述目的，本专利技术提供了一种大面积柔性薄膜太阳能电池，包括至少一层脱离保护层，在制造时所述脱离保护层形成于硬性载板表面；形成于所述脱离保护层表面的具有内级联的薄膜太阳能电池层系；以及与所述薄膜太阳能电池层系结合的柔性承载层；其特征在于所述脱离保护层中包含金属氧化物粉末。可选的，所述金属氧化物粉末为二氧化硅SiO2、氧化钛TiO2、氧化铝Al2O3、氧化锗 GeO2、氧化锌&ι0、氧化锡SnA中的一种或几种的组合。可选的，所述金属氧化物粉末在一层中的大小相同或不同。可选的，所述金属氧化物粉末在多层的每层中的大小相同或不同。可选的，所述脱离保护层和电池层系之间具有至少一层结合层。可选的，所述结合层的材料为透明、柔性、耐温、绝缘材料，包括绝缘性金属氧化物、氧化物、氮化物或碳化物，各类硅胶、各类聚合物、各类高温胶、各类高温涂料，以及含上述材料的混合物。可选的，所述柔性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，及各种聚合物或含上述成分的复合材料。可选的，所述脱离保护层的材料为透明、柔性、耐温、且抗拉的可成膜材料，包括含各类硅酮、硅胶、各类聚合物、各类高温胶、各类高温涂料，以及含上述材料的混合物。可选的，所述聚合物包括含聚酰亚胺、特氟隆的聚合物。可选的，所述脱离保护层与硬性载板表面之间还具有剥离层。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、各种耐高温油脂及润滑剂，以及含上述材料的混合物。与现有技术相比，本专利技术的优点本专利技术的技术方案在脱离保护层材料中加入金属氧化物粉末。加入金属氧化物粉末后的脱离保护层材料所形成的脱离保护层不但在整体的抗拉强度和尺寸稳定性上有所提高，而且更为重要的是，由于金属氧化物粉末作为极小的透明颗粒均勻分布在脱离保护层中，金属氧化物粉末能够增加脱离保护层的整体透明度和光散射率，使脱离保护层在透光率和光散射能力、且是全波段光谱范围的光散射能力方面有了很大的提高。由于脱离保护层的光散射率有了很大提高，对于TCO(透明导电前电极)的绒性要求可大为降低，TCO可以做成平坦的层，从而降低了短路(shunt)的风险，有利于提高开路电压。由于脱离保护层的透光率光散射率的提高，使背电极金属层反射界面的光损失整体上减小，有更多的光被吸收，提高了光电转换效率。此外，加入了金属氧化物粉末之后，脱离保护层的颜色变深，使太阳能电池的整体颜色发黑，外观更加美观。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。为清楚起见，放大了层的厚度。图1为根据本专利技术实施例的大面积柔性薄膜太阳能电池结构示意图；图2为根据本专利技术另一实施例的大面积柔性薄膜太阳能电池结构示意图；图3为根据本专利技术又一实施例的大面积柔性薄膜太阳能电池结构示意图；图4为根据本专利技术再一实施例的大面积柔性薄膜太阳能电池结构示意图；图5为本专利技术的大面积柔性薄膜太阳能电池从硬性载板表面脱离的状态示意图。所述示图是示意性的，而非限制性的，在此不能过度限制本专利技术的保护范围。具体实施例方式为使本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大面积柔性薄膜太阳能电池，包括：至少一层脱离保护层，在制造时所述脱离保护层形成于硬性载板表面；形成于所述脱离保护层表面的具有内级联的薄膜太阳能电池层系；以及与所述薄膜太阳能电池层系结合的柔性承载层；其特征在于：所述脱离保护层中包含金属氧化物粉末。

【技术特征摘要】
1.一种大面积柔性薄膜太阳能电池，包括至少一层脱离保护层，在制造时所述脱离保护层形成于硬性载板表面；形成于所述脱离保护层表面的具有内级联的薄膜太阳能电池层系；以及与所述薄膜太阳能电池层系结合的柔性承载层；其特征在于所述脱离保护层中包含金属氧化物粉末。2.根据权利要求1所述的大面积柔性薄膜太阳能电池，其特征在于所述金属氧化物粉末为二氧化硅SiO2、氧化钛TiO2、氧化铝Al2O3、氧化锗GeO2、氧化锌SiO、氧化锡SnA中的一种或几种的组合。3.根据权利要求2所述的大面积柔性薄膜太阳能电池，其特征在于所述金属氧化物粉末在一层中的大小相同或不同。4.根据权利要求2所述的大面积柔性薄膜太阳能电池，其特征在于所述金属氧化物粉末在多层的每层中的大小相同或不同。5.根据权利要求1所述的大面积柔性薄膜太阳能电池，其特征在于所述脱离保护层和电池层系之间具有至少一层结合层。6.根据权利要求5所述的大面积柔性薄膜太阳能电池，其特征在于所述结合层的材料为透明、柔性、耐温、绝缘材料，包括绝缘性金属氧化物、氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沅民，施成营，张超华，连重炎，
申请(专利权)人：泉州市博泰半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：35