大面积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大面积柔性薄膜太阳能电池及其制造方法，先在硬性基板表面形成应力引导释放结构，在粘贴脱离保护膜之后，在脱离保护膜表面形成透明导电前电极之前或之后对脱离保护膜进行夹持式加热稳定处理。脱离保护膜作为在硬性基板上制造柔性薄膜太阳能电池的载体，本发明专利技术的方法能够很好地改善脱离保护膜应力分布的均匀性和可控性，极大地提高了脱离保护膜的平整度和尺寸稳定性。本发明专利技术的方法使得利用在硬性基板上制造薄膜太阳能电池的工艺和设备，来完成大面积柔性薄膜太阳能电池的制造能够实现。

【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。
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、便于安装、易与建筑一体化和高功率重量比的优点，从而在多个领域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传统上采用卷对卷(roll-to-roll)的连续沉积工艺，虽生产成本较高但可大批量连续化生产。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及安装成本，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直接在柔性衬底上使用专门处理柔性基材的设备上制造。但是，直接使用柔性衬底作为基板进行薄膜沉积的生产设备与现有的、广泛使用的、生产成本相对低的在硬性基板比如玻璃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。而且现有的在柔性衬底上直接形成薄膜太阳能电池的技术由于衬底或衬底上的电极的不透光性，不能实现大面积内级联(monolithic integration)，从而导致大面积光伏组件成本的提高和可靠性的下降。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，会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和柔韧性，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硬性基板表面、且工艺完成后在不损坏电池的前提下易于柔性衬底的剥离。即使有这种材料，例如被认为性能最佳的聚酰亚胺，也不可能自始至终在硬性基板上保持全部平展，在电池制造过程中容易产生严重的凸起或褶皱。特别4在大面积柔性薄膜太阳能电池的制造过程中，柔性衬底的这种不可忽略的凸起或褶皱，不但极大地影响薄膜沉积的均勻性和一致性，而且形成内级联的激光划线工艺无法可靠、满足性能要求地实现。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 201010288863. 5的中国专利申请中提出了一种新型的柔性光电器件、特别是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膜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，然后利用柔性载体将电池层系、包括脱离保护膜一起整体性地从硬性载板表面脱离，经过进一步的受光面保护性封装，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，柔性薄膜太阳能电池的脱离保护膜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，特别是受热时应力分布的均勻性。但是， 利用涂敷手段在玻璃等硬性基板表面形成的脱离保护层，虽然具有保证附着的平展性以及后续沉积时的尺寸稳定性的粘结强度，但这又不利于电池制造完成后整体地从硬性基板上剥离。要达到良好的剥离效果，工艺过程和膜层组合又较为复杂，不利于生产成本的降低。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种大面积柔性薄膜太阳能电池的制造方法，能够利用已经成型的塑料薄膜作为脱离保护层，直接在硬性基板上，利用现有的、成熟的制造硬性薄膜太阳能电池的设备和工艺，来制造大面积、具有内级联的柔性薄膜太阳能电池。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的制造方法，包括提供硬性基板；在所述硬性基板表面形成应力弓I导释放结构；在所述硬性基板表面粘贴脱离保护膜；对所述脱离保护膜进行夹持式加热稳定处理；在所述脱离保护膜表面形成透明导电前电极；在所述前电极表面沉积薄膜太阳能电池各层系并使其具有内级联结构；在所述薄膜太阳能电池各层系表面形成封装层；将所述脱离保护膜、薄膜太阳能电池各层系和封装层整体与所述硬性基板分离。可选的，所述夹持式加热稳定处理的步骤在形成透明导电前电极之后进行。所述执行夹持式加热稳定处理的步骤包括在所述透明导电前电极表面施加使脱离保护膜在加热过程中不致鼓起的夹持板；进行加热处理。可选的，所述夹持板的材料为石英、玻璃或石墨。可选的，所述夹持板为另一块夹持表面具有所述应力引导释放结构、且粘贴有脱离保护膜、且脱离保护膜表面具有透明导电前电极的硬性基板。5可选的，所述方法还包括在夹持板的夹持面形成防粘层，和/或在夹持板的夹持面与透明导电前电极表面之间铺设耐温防粘材料的步骤。所述夹持式加热稳定处理的步骤包括在所述脱离保护膜表面施加使脱离保护膜在加热过程不致鼓起的夹持板；进行加热处理。可选的，所述夹持板的材料为石英、玻璃或石墨。可选的，所述夹持板为另一块下表面具有所述应力引导释放结构、且粘贴有脱离保护膜的硬性基板。可选的，所述方法还包括在夹持板的夹持面形成防粘层，和/或在夹持板的夹持面与脱离保护膜表面之间铺设耐温防粘材料的步骤。所述应力引导释放结构包括由多个凹槽和/或凸棱组成的表面结构，且所述表面结构包含多个为形成内级联结构的激光划线而提供的条状且相互平行的平坦区域，且所述平坦区域与脱离保护膜在夹持式加热稳定处理后紧密贴合。可选的，所述表面结构的形成方法包括辊压、机械刻划、掩模湿法刻蚀或丝网印刷。可选的，所述表面结构的凹槽之间或凸棱之间的间距为3 30mm。可选的，所述应力弓I导释放结构为由复数个通孔或盲孔组成的孔阵列。可选的，所述复数个盲孔之间具有与形成内级联结构的条状平坦区域不相交的通道。可选的，所述脱离保护膜的材料为透明、柔性、耐温、热膨胀系数较低且抗拉的塑料薄膜。可选的，所述脱离保护膜优选的厚度为6 50 μ m。可选的，所述塑料薄膜包括聚酰亚胺、聚醚酰亚胺PEI、聚醚醚酮树脂PEEK、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET或聚氟乙烯ETFE。可选的，所述加热稳定处理的温度高于沉积薄膜太阳能电池各层系时的基板最高温度。可选的，所述最高温度包括180°C 220°C的范围。可选的，所述夹持板的与脱离保护膜或透明导电前电极夹持的表面具有由凹槽和 /或凸棱组成的表面结构。可选的，所述方法还包括对薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大面积柔性薄膜太阳能电池的制造方法，包括：提供硬性基板；在所述硬性基板表面形成应力引导释放结构；在所述硬性基板表面粘贴脱离保护膜；对所述脱离保护膜进行夹持式加热稳定处理；在所述脱离保护膜表面形成透明导电前电极；在所述前电极表面沉积薄膜太阳能电池各层系并使其具有内级联结构；在所述薄膜太阳能电池各层系表面形成封装层；将所述脱离保护膜、薄膜太阳能电池各层系和封装层整体与所述硬性基板分离。

【技术特征摘要】
1.一种大面积柔性薄膜太阳能电池的制造方法，包括 提供硬性基板；在所述硬性基板表面形成应力引导释放结构； 在所述硬性基板表面粘贴脱离保护膜； 对所述脱离保护膜进行夹持式加热稳定处理； 在所述脱离保护膜表面形成透明导电前电极；在所述前电极表面沉积薄膜太阳能电池各层系并使其具有内级联结构； 在所述薄膜太阳能电池各层系表面形成封装层；将所述脱离保护膜、薄膜太阳能电池各层系和封装层整体与所述硬性基板分离。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述夹持式加热稳定处理的步骤在形成透明导电前电极之后进行。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于所述执行夹持式加热稳定处理的步骤包括在所述透明导电前电极表面施加使脱离保护膜在加热过程中不致鼓起的夹持板； 进行加热处理。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于所述夹持板的材料为石英、玻璃或石墨5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于所述夹持板为另一块夹持表面具有所述应力引导释放结构、且粘贴有脱离保护膜、且脱离保护膜表面具有透明导电前电极的硬性基板。6.根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于所述方法还包括在夹持板的夹持面形成防粘层，和/或在夹持板的夹持面与透明导电前电极表面之间铺设耐温防粘材料的步骤。7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述夹持式加热稳定处理的步骤包括在所述脱离保护膜表面施加使脱离保护膜在加热过程不致鼓起的夹持板； 进行加热处理。8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于所述夹持板的材料为石英、玻璃或石墨。9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于所述夹持板为另一块下表面具有所述应力弓I导释放结构、且粘贴有脱离保护膜的硬性基板。10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其特征在于所述方法还包括在夹持板的夹持面形成防粘层，和/或在夹持板的夹持面与脱离保护膜表面之间铺设耐温防粘材料的步骤。11.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述应力引导释放结构包括由多个凹槽和/或凸棱组成的表面结构，且所述表面结构包含多个为形成内级联结构的激光划线而提供的条状且相互...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沅民，张超华，施成营，单洪青，徐颖，林朝晖，
申请(专利权)人：北京精诚铂阳光电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：11