專利名稱：柔性薄膜太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性薄膜太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
能源是人類社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要物質(zhì)基 礎(chǔ)。目前廣泛使用的常規(guī)能源(主要是煤、石油、天然氣等化石能源)有限，且多年過度的 開發(fā)利用已造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，制約著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。因此，開發(fā)可再生能源是關(guān)系 到國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵問題之一。在各種可再生能源中，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是近 些年來太陽能利用領(lǐng)域中發(fā)展最快，最前沿的研究領(lǐng)域。其中薄膜太陽能電池因?yàn)楹牟纳佟?制造成本低而成為研究的熱點(diǎn)。目前的薄膜太陽能電池按襯底可分為硬性襯底(如玻璃襯 底)和柔性襯底(如高溫塑料、樹脂聚合物、鋁箔、鋼帶)兩大類。柔性襯底薄膜太陽電池由于重量輕、可卷曲的特性，具有便于攜帶、易與建筑一體 化和高功率重量比的優(yōu)點(diǎn)，從而在軍事和民用上均具有良好的應(yīng)用前景，極大地?cái)U(kuò)展了太 陽電池的應(yīng)用空間；柔性襯底薄膜太陽電池便于采用卷到卷(roll-to-roll)的連續(xù)沉積 工藝，雖生產(chǎn)成本較高但可大面積連續(xù)化生產(chǎn)。如果采用質(zhì)量較輕且不易破碎的柔性太陽 電池制作電站，不僅可以大大降低電池的運(yùn)輸成本和電站的建設(shè)成本，而且更便于在已有 建筑的頂部和四周安裝，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動(dòng)的 太陽能電站，還可制造出便攜式、大眾化太陽能電池，這樣不僅可以最大限度的利用太陽 能，而且可以滿足形形色色的能源需求。目前，柔性薄膜太陽能電池基本都是在柔性襯底上制備。但是，在柔性襯底表面沉 積薄膜的生產(chǎn)設(shè)備與現(xiàn)有的、在硬性材料上沉積薄膜的設(shè)備不兼容，且非常昂貴，工藝較為 復(fù)雜。其中利用臨時(shí)襯底作為柔性轉(zhuǎn)移襯底制造柔性薄膜太陽電池的方法中，存在臨時(shí)襯 底需要蝕刻去除，不可重復(fù)利用，且不利于大面積產(chǎn)業(yè)化等問題。而且在柔性襯底上直接形 成的薄膜太陽能電池難以高效地實(shí)現(xiàn)大面積內(nèi)級(jí)聯(lián)(monolithicintegration)。有諸多嘗試將柔性襯底粘貼于玻璃等硬性基板表面來完成柔性薄膜太陽能電池 的制造，但其遇到的問題包括對柔性襯底材料的苛刻要求例如耐溫性、真空腔室的非污染 性、高溫過程后的透光性及襯底與器件層系熱膨脹系數(shù)的相對匹配、柔性襯底與硬性基板 的溫度性能匹配等。另外，大面積柔性襯底很難保證在整個(gè)器件制造過程中自始至終保持 平展地鋪設(shè)在玻璃表面、且工藝完成后利于柔性襯底的剝離。即使有這種材料，例如聚酰亞 胺，但其價(jià)格昂貴，而且很難自始至終保持平展。特別在大面積柔性薄膜太陽能電池的制造 過程中，形成內(nèi)級(jí)聯(lián)的激光劃線工藝會(huì)對其造成損傷。所以至今尚無可以低成本實(shí)現(xiàn)制造 大面積、高度集成(內(nèi)級(jí)聯(lián))的柔性薄膜太陽能電池的先例。如何能夠利用現(xiàn)有的使用硬性基板的大面積沉積生產(chǎn)設(shè)備和加工工藝，亦即，利 用現(xiàn)有的在硬性襯底上沉積薄膜的設(shè)備和工藝直接在硬性基板例如玻璃上沉積薄膜太陽 能電池的薄膜層系且使其具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，然后將一柔性載體牢靠地結(jié)合在該層系上，并 使柔性載體和薄膜層系一起整體地從硬性基板上脫離，經(jīng)過進(jìn)一步加工比如用柔性材料封
4裝，從而形成大面積、內(nèi)級(jí)聯(lián)的柔性薄膜太陽能電池，目前還是太陽能電池制造業(yè)難以想象 的解決方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種柔性薄膜太陽能電池及其制造方法。本發(fā)明的宗旨是 硬性制造、柔性成型，亦即不需要使用柔性襯底，而是直接借助玻璃等硬性載板，在其上形 成包括透明導(dǎo)電前電極、單結(jié)或多結(jié)p-i-n疊層結(jié)構(gòu)和背電極等層系結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電 池層系，且使其具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，再將柔性載體牢靠地結(jié)合在電池層系上，然后將柔性載體 和電池層系一起整體性地從硬性載板表面脫離，經(jīng)過進(jìn)一步加工比如用柔性材料封裝，從 而形成大面積、內(nèi)級(jí)聯(lián)的柔性薄膜太陽能電池及其組件。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種柔性薄膜太陽能電池的制造方法，包括下列 步驟提供硬性載板；在所述硬性載板表面形成剝離層；在所述剝離層表面形成薄膜太陽能電池層系；在所述薄膜太陽能電池層系表面結(jié)合或形成柔性承載層；將所述柔性承載層和薄膜太陽能電池層系整體與所述硬性載板分離。優(yōu)選的，所述方法還包括在所述剝離層表面形成保護(hù)阻擋層的步驟。優(yōu)選的，所述方法還包括在所述薄膜太陽能電池層系表面形成保護(hù)層的步驟。所述形成薄膜太陽能電池層系的步驟包括；制備透明導(dǎo)電前電極，并切割劃線；沉積單結(jié)或多結(jié)p-i-n薄膜疊層結(jié)構(gòu)，并切割劃線；制備背電極，切割劃線，完成內(nèi)級(jí)聯(lián)，并將電極引出?？蛇x的，所述切割劃線的方式包括激光切割劃線、利用機(jī)械切割工具劃線或化學(xué) 刻蝕劃線。可選的，所述剝離層的材料為透明、耐溫材料，包括含各類硅膠、各類脫模劑、各類 聚合物、各類玻璃離型劑，以及含上述材料的混合物。可選的，所述剝離層的材料為聚對二甲基苯?？蛇x的，所述剝離層的形成方法包括真空蒸鍍、噴涂、刷涂、濕涂、網(wǎng)印式印刷、刮 印、接觸式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式印刷或旋轉(zhuǎn)式涂布?？蛇x的，所述承載層的材料包括太陽能電池和柔性顯示器件所使用的柔性封裝材 料?？蛇x的，所述承載層的材料包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、耐熱透明樹脂、光硬化型 樹脂、熱硬化型樹脂或沙林樹脂。可選的，所述承載層的形成或與所述薄膜太陽能電池層系的結(jié)合方法包括層壓、 蒸壓autoclave、粘貼、刷涂、網(wǎng)印式印刷、刮印、接觸式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式 印刷或旋轉(zhuǎn)式涂布。可選的，所述保護(hù)阻擋層的材料包括金屬氧化物、聚合物或?qū)拵豆杌铩？蛇x的，所述保護(hù)層的材料包括絕緣性金屬氧化物、聚合物、氧化物、氮化物或碳化物。可選的，所述聚合物包括聚酰亞胺、聚酰胺酸或氟化聚合物?？蛇x的，所述保護(hù)阻擋層的形成方法包括CVD、PVD、噴涂、濕涂、刷涂、網(wǎng)印式印刷、 刮印、接觸式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式印刷或旋轉(zhuǎn)式涂布。可選的，所述保護(hù)層的形成方法包括CVD、PVD、噴涂、濕涂、刷涂、網(wǎng)印式印刷、刮 印、接觸式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式印刷或旋轉(zhuǎn)式涂布?？蛇x的，所述剝離層和保護(hù)阻擋層的耐溫范圍為在200°C下大于6小時(shí)。所述柔性承載層與薄膜太陽能電池層系之間的粘結(jié)強(qiáng)度大于所述剝離層與硬性 載板和/或所述剝離層與薄膜太陽能電池層系之間的粘結(jié)強(qiáng)度。所述形成薄膜太陽能電池層系的工藝包括PECVD和PVD工藝。所述PECVD工藝在激勵(lì)電極板和接地電極板縱向間隔交替放置的大面積PECVD沉 積設(shè)備中進(jìn)行。所述保護(hù)阻擋層和/或保護(hù)層為單層或多層結(jié)構(gòu)。所述硬性載板包括玻璃。所述剝離層為單層或多層疊合的復(fù)合層結(jié)構(gòu)。分離后，所述方法進(jìn)一步包括對所述薄膜太陽能電池層系進(jìn)行保護(hù)性封裝的步
馬聚ο可選的，所述分離的方式包括提拉所述承載層，使所述承載層和薄膜太陽能電池 層系整體性地與所述硬性載板分離。所述柔性承載層與所述保護(hù)層和薄膜太陽能電池層系之間的粘結(jié)強(qiáng)度大于所述 剝離層與硬性載板和/或所述剝離層與所述保護(hù)阻擋層之間的粘結(jié)強(qiáng)度。所述承載層和薄膜太陽能電池層系整體性地與所述硬性載板分離時(shí)，所述剝離層 全部或大部分與所述硬性載板脫離。本發(fā)明還提供了一種柔性薄膜太陽能電池，包括柔性載體和其承載的薄膜太陽能 電池層系，所述薄膜太陽能電池層系包括透明導(dǎo)電前電極、單結(jié)或多結(jié)p-i-n疊層結(jié)構(gòu)和 背電極，以及通過劃線工藝形成的內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述薄膜太陽能電池層系表面具有保護(hù)阻擋層?？蛇x的，所述薄膜太陽能電池層系與柔性載體之間具有保護(hù)層?？蛇x的，所述柔性薄膜太陽能電池的工作面上具有封裝層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的柔性薄膜太陽能電池的制造方法在硬性載板例如玻璃表面形成薄膜太 陽能電池層系，且使其具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，再在電池層系表面貼合柔性載體并使柔性載體和 電池層系牢靠地結(jié)合，然后通過例如提拉柔性載體等方式將柔性載體和電池層系整體性地 與硬性載板分離，實(shí)現(xiàn)將薄膜太陽能電池層系整體轉(zhuǎn)移到柔性載體上，從而形成大面積、內(nèi) 級(jí)聯(lián)的柔性薄膜太陽能電池。由此可見，本發(fā)明的方法不需要使用柔性襯底，大大降低了使 用柔性材料的材料成本；而且不需要現(xiàn)有昂貴的柔性器件的roll-to-roll制造設(shè)備，能夠 利用現(xiàn)有的制造大面積薄膜太陽能電池的真空沉積及其他加工設(shè)備和工藝，直接在硬性載 板上以硬性制造、柔性成型的方式制造出高轉(zhuǎn)換效率的、具有內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的柔性薄膜太陽 能電池，與現(xiàn)有的成熟的薄膜太陽能電池的制造工藝兼容，克服了使用不銹鋼或聚合物等
6柔性襯底制造大面積柔性太陽能電池的工藝復(fù)雜及成本較高的缺點(diǎn)。此外，由于本發(fā)明采用普通玻璃等硬性襯底，等薄膜剝離后，可以對其進(jìn)行清洗后 重復(fù)利用，進(jìn)一步降低了制造成本。本發(fā)明的方法能夠利用現(xiàn)有在玻璃基板上制造大面積、內(nèi)級(jí)聯(lián)薄膜太陽能電池的 生產(chǎn)設(shè)備，以更低的成本、更可靠的工藝，大批量生產(chǎn)柔性薄膜太陽能電池，回避了傳統(tǒng)柔 性薄膜太陽能電池制造方法的苛刻的對材料、設(shè)備、工藝和集成的要求。拓寬了現(xiàn)有在玻璃 基板上制造薄膜太陽能電池的生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用范圍，豐富了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。為清楚起見，放大了層的厚度。圖1為本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法的基本流程圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法具體實(shí)施例的流程圖；圖3a至圖3d為說明根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法基本實(shí)施例的流程 的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a至圖4d為說明根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法另一實(shí)施例的流程 的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a至圖5e為說明根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法又一實(shí)施例的流程 的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6a至圖6e為說明根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法再一實(shí)施例的流程 的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7a至圖7d為根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述示圖是示意性的，而非限制性的，在此不能過度限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā) 明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。圖1為本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法的基本流程圖。如圖1所示，本發(fā)明 的核心宗旨是硬性制造、柔性成型。即首先提供硬性載板(SlOl)，例如玻璃；然后，在該硬 性載板表面形成剝離層(S102)；再在所述剝離層表面形成薄膜太陽能電池層系(S103)；隨 后在所述薄膜太陽能電池層系表面形成柔性承載層(S104)；然后將所述柔性承載層和薄 膜太陽能電池層系整體與所述硬性載板分離(S105)。也就是說，本發(fā)明能夠利用現(xiàn)有的制 造大面積薄膜太陽能電池的真空沉積及其他加工設(shè)備和工藝，先直接在硬性載板上制造出 薄膜太陽能電池層系，然后再利用柔性載體將薄膜太陽能電池層系與硬性載板分離，這樣， 薄膜太陽能電池層系便整體轉(zhuǎn)移到柔性載體上，從而制造出柔性薄膜太陽能電池。圖2為根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法具體實(shí)施例的流程圖。如圖2所
7示，首先提供一玻璃載板，也就是玻璃基板(S201)，對玻璃載板進(jìn)行表面處理(S202)之后， 在玻璃載板表面形成剝離層(S203)；然后，利用常規(guī)LPCVD設(shè)備制備氧化鋅(ZnO)透明導(dǎo) 電前電極，然后激光切割劃線(S204)、利用大面積PECVD沉積設(shè)備沉積硅基p-i-n薄膜層 系，然后激光切割劃線(S205)、利用常規(guī)PVD設(shè)備制備背電極，然后激光切割劃線，形成內(nèi) 級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，并將電極引出(S206)，形成大面積、具有內(nèi)集成互連結(jié)構(gòu)(內(nèi)級(jí)聯(lián))的集成薄膜 太陽能電池層系；隨后，在背電極上形成柔性承載層(S207)；從玻璃載板上剝離集成薄膜 太陽能電池層系(S208)；最后對電池進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆庋b處理(S209)。除了激光劃線之外，還 可以用機(jī)械刀具劃線或化學(xué)刻蝕劃線。圖3a至圖3d為說明根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法基本實(shí)施例的流 程的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3a至圖3d所示，本發(fā)明的方法首先提供硬性載板，例如 玻璃載板100，然后在玻璃載板100表面形成剝離層110。剝離層110的材料要求是透 明的、耐溫范圍在200°C下不低于6小時(shí)的材料，例如各類硅膠、各類聚合物、各類脫模劑 (moldrelease)，各類玻璃離型劑(脫膜劑)例如聚對二甲基苯、以及含上述材料的混合物。 總之剝離層110的材料要能夠便于大面積均勻敷設(shè)形成膜層。形成剝離層110的方法包括 真空蒸鍍、噴涂、刷涂、濕涂(包括各種solution coating，下同)、網(wǎng)印式印刷、刮印、接觸 式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式印刷或旋轉(zhuǎn)式涂布。剝離層110的作用是要既能夠保 證在制造過程中薄膜太陽能電池層系120不會(huì)脫離玻璃載板100，又能夠在提拉承載層130 時(shí)使薄膜太陽能電池層系120能夠輕易且無損傷地脫離玻璃載板100。所述剝離層110可以是單層或多層疊合的復(fù)合層結(jié)構(gòu)。然后，在所述剝離層110表面形成硅基薄膜太陽能電池層系120，包括諸如ZnO或 ITO的TCO (透明導(dǎo)電前電極)、利用PECVD工藝形成的單結(jié)或多結(jié)p-i-n疊層結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電背 電極(例如AZ0/A1)；通過激光劃線、機(jī)械刀具劃線或化學(xué)刻蝕形成內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，使被劃線 分割出的多個(gè)子電池串聯(lián)在一起。之后，在薄膜太陽能電池層系120表面形成柔性承載層130，以下簡稱承載層 130。所述承載層130的材料包括太陽能電池和柔性顯示器件所使用的柔性封裝材料，要 求其具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和抗拉強(qiáng)度，且優(yōu)選的具有防水性能。例如聚對苯二甲酸乙 二醇酯、耐熱透明樹脂、光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂或沙林樹脂。承載層130可利用層 壓、蒸壓autoclave、粘貼、刷涂、網(wǎng)印式印刷、刮印、接觸式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴 墨式印刷或旋轉(zhuǎn)式涂布等方法粘結(jié)在薄膜太陽能電池層系120表面形成。例如，可先把 EVA (Ethylene Vinyl Acetate，乙烯-醋酸乙烯共聚物)或PVB (Poly Vinyl Butyral，聚乙 烯醇縮丁醛)等粘連材料覆蓋在薄膜太陽能電池層系120表面，再覆蓋上柔性封裝材料，然 后將柔性封裝材料與薄膜太陽能電池層系120結(jié)合在一起，此時(shí)柔性封裝材料和粘連材料 就作為承載層130，其與薄膜太陽能電池層系120緊密粘結(jié)在一起。還可以使用沙林樹脂 (Surlyn)代替EVA或PVB，沙林樹脂具有優(yōu)異的常溫抗沖擊韌性、出色的抗磨損、刮擦性能、 防水，較好的化學(xué)穩(wěn)定性，且具有較好的抗拉強(qiáng)度?？芍苯诱迟N在薄膜太陽能電池層系120 表面。柔性封裝材料與沙林樹脂層壓在一起，構(gòu)成承載層130。沙林樹脂如果足夠厚的話也 可以直接作為承載層130。還可以使用PVB作為粘結(jié)材料，利用高壓釜(autoclave)貼合或 蒸壓(熱高壓法)的方式將柔性封裝材料和PVB壓合，牢固地粘結(jié)在薄膜太陽能電池層系 120表面。總之，只要是能夠?qū)⑷嵝苑庋b材料或其它能夠粘結(jié)在薄膜太陽能電池層系120表
8面且具有一定強(qiáng)度的材料，使之能與薄膜太陽能電池層系120整體脫離玻璃載板100，都適 用于本發(fā)明。接下來，將柔性承載層130和薄膜太陽能電池層系120整體與所述硬性載板分離。 分離的方式包括提拉所述承載層130，使其帶著薄膜太陽能電池層系120 —起整體上從玻 璃載板100上脫離。從前面描述的承載層130與薄膜太陽能電池層系120的粘結(jié)方式和剝 離層110與玻璃100之間的粘結(jié)方式可知，柔性承載層130，其與薄膜太陽能電池層系120 之間的粘結(jié)強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于剝離層110與玻璃100和/或剝離層110與薄膜太陽能電池層系 120之間的粘結(jié)強(qiáng)度。這樣才能保證提拉承載層130時(shí)使薄膜太陽能電池層系120能夠輕 易且無損傷地脫離玻璃載板100。隨后，再對薄膜太陽能電池層系120暴露在空氣中的一面進(jìn)行保護(hù)性封裝和其他 處理，形成柔性薄膜太陽能電池。圖4a至圖4d為說明根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法另一實(shí)施例的流 程的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4a至圖4d所示，本實(shí)施例中，在形成剝離層110之后，所 述方法在剝離層110表面還形成保護(hù)阻擋層200。所述保護(hù)阻擋層200的材料包括金屬氧 化物、聚合物或?qū)拵豆杌?，例如A1203、SiNx, SiOx或5比)(，聚合物包括聚酰亞胺、聚酰胺 酸或氟化聚合物。形成的方法包括CVD、PVD、噴涂、濕涂、刷涂、網(wǎng)印式印刷、刮印、接觸式滾 輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式印刷或旋轉(zhuǎn)式涂布。保護(hù)阻擋層200要求具有一定的耐溫 性、透明度和防擴(kuò)散性能。除此之外，保護(hù)阻擋層200能在薄膜太陽能電池層系120與硬性 載板100脫離過程中和過程后，特別是過程中，對薄膜太陽能電池層系120起不被拉壞的保 護(hù)作用；能夠阻擋玻璃載板100和剝離層110中的物質(zhì)擴(kuò)散到薄膜太陽能電池層系120中。然后在保護(hù)阻擋層200表面再形成薄膜太陽能電池層系120，在薄膜太陽能電池 層系120表面再形成承載層130，最后提拉所述承載層130，其帶著薄膜太陽能電池層系120 整體上從玻璃載板100上脫離，隨后，再對脫離玻璃載板100的薄膜太陽能電池層系進(jìn)行保 護(hù)性封裝和其他處理，形成柔性薄膜太陽能電池。圖5a至圖5e為說明根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法又一實(shí)施例的流程 的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5a至圖5e所示，本實(shí)施例中，首先提供玻璃載板100，然后在 玻璃載板100表面形成剝離層110，在所述剝離層110表面形成薄膜太陽能電池層系120。 隨后，在薄膜太陽能電池層系120表面形成保護(hù)層300。保護(hù)層300的材料包括絕緣性金 屬氧化物、聚合物、氧化物、氮化物或碳化物，其中的聚合物包括聚酰亞胺或聚酰胺酸；金屬 氧化物、氧化物、氮化物或碳化物為例如A1203、SiNx, SiOx或SiCx。其形成的方法包括CVD、 PVD、印刷、噴涂、濕涂、刷涂、網(wǎng)印式印刷、刮印、接觸式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式 印刷或旋轉(zhuǎn)式涂布。保護(hù)層300能夠提高器件各層系120整體的抗拉強(qiáng)度，又能夠進(jìn)一步 提高絕緣及防潮性能，還可以增加承載層130與光電器件各層系120之間的粘合力。然后在保護(hù)層300表面再形成柔性承載層130。承載層130與保護(hù)層300和薄膜 太陽能電池層系120之間的粘結(jié)強(qiáng)度要大于剝離層110與硬性載板100之間的粘結(jié)強(qiáng)度。 這樣在提拉承載層130時(shí)其才能帶著保護(hù)層300、薄膜太陽能電池層系120等一起整體上從 玻璃載板100上脫離。隨后，再對薄膜太陽能電池層系120的暴露在空氣中的一面進(jìn)行保護(hù)性封裝和其 他處理，形成柔性薄膜太陽能電池。
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圖6a至圖6e為說明根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池制造方法再一實(shí)施例的流程 的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6a至圖6e所示，本實(shí)施例中，結(jié)合了上述圖4a至圖4d以及 圖5a至圖5e所示的兩個(gè)實(shí)施例，在剝離層110表面形成保護(hù)阻擋層200，然后在保護(hù)阻擋 層200表面再形成薄膜太陽能電池層系120，在薄膜太陽能電池層系120表面再形成保護(hù)層 300，在保護(hù)層300表面再形成承載層130。柔性承載層130與保護(hù)層300和薄膜太陽能電 池層系120之間的粘結(jié)強(qiáng)度要大于剝離層110與硬性載板100、和/或剝離層110與保護(hù)阻 擋層200之間的粘結(jié)強(qiáng)度。提拉所述承載層130時(shí)，剝離層110會(huì)全部或部分的與玻璃載 板100分離。上述的保護(hù)阻擋層200和保護(hù)層300都可以是一層或多層疊和的復(fù)合層結(jié)構(gòu)。在 承載層130和薄膜太陽能電池層系120與玻璃載板100分離后，也有可能全部或部分的，優(yōu) 選的，保護(hù)阻擋層200全部粘結(jié)在薄膜太陽能電池層系120上。再對薄膜太陽能電池層系 120的工作面(受光面)進(jìn)行保護(hù)性封裝和其他處理，形成柔性薄膜太陽能電池。上述實(shí)施例中，使薄膜太陽能電池層系120整體與玻璃載板100分離的方式是通 過提拉所述承載層130。除此之外，還可以采用浸泡、紫外線或激光處理剝離層110的方式 將薄膜太陽能電池層系120與玻璃載板100分離。總之，只要是能夠?qū)⒊休d層130和薄膜 太陽能電池層系120整體性地與玻璃載板100分離的方法都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。需要說明的是，上述本發(fā)明的方法可利用在玻璃基板表面制造硅基薄膜太陽能電 池的大型PECVD設(shè)備中進(jìn)行。這種PECVD設(shè)備中的激勵(lì)電極板和接地電極板縱向間隔交替 放置，可在大面積玻璃基板上沉積薄膜，生產(chǎn)效率很高。如專利號(hào)為200820008274. 5的中 國專利中所描述的。圖7a至圖7d為根據(jù)本發(fā)明柔性薄膜太陽能電池實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7a 至圖7d所示，本發(fā)明的柔性薄膜太陽能電池以多結(jié)薄膜電池為例，包括柔性載體130(柔性 承載層)和其承載的薄膜太陽能電池層系120，薄膜太陽能電池層系120包括透明導(dǎo)電前電 極210、主要吸收短波光的頂層非晶硅薄膜層250、主要吸收長波光的底層非晶硅鍺薄膜層 220以及背接觸層230，通過劃線工藝(例如激光劃線、機(jī)械劃線或化學(xué)刻蝕)，形成內(nèi)集成 互聯(lián)(內(nèi)級(jí)聯(lián))結(jié)構(gòu)，使被劃線分割出的多個(gè)子電池串聯(lián)在一起。在圖7b所示的實(shí)施例中，薄膜太陽能電池層系120表面還具有保護(hù)阻擋層200。在圖7c所示的實(shí)施例中，薄膜太陽能電池層系120與柔性載體130之間還具有保 護(hù)層300。在圖7d所示的實(shí)施例中，薄膜太陽能電池層系120表面具有保護(hù)阻擋層200，薄膜 太陽能電池層系120與柔性載體130之間具有保護(hù)層300。在柔性薄膜太陽能電池的工作面上具有封裝層240。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技 術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。 因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任 何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種柔性薄膜太陽能電池的制造方法，包括下列步驟提供硬性載板；在所述硬性載板表面形成剝離層；在所述剝離層表面形成薄膜太陽能電池層系；在所述薄膜太陽能電池層系表面結(jié)合或形成柔性承載層；將所述柔性承載層和薄膜太陽能電池層系整體與所述硬性載板分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法還包括在所述剝離層表面形成 保護(hù)阻擋層的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述方法還包括在所述薄膜太陽能 電池層系表面形成保護(hù)層的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述形成薄膜太陽能電池層系的步驟包括；制備透明導(dǎo)電前電極，并切割劃線；沉積單結(jié)或多結(jié)p-i-n薄膜疊層結(jié)構(gòu)，并切割劃線；制備背電極，切割劃線，完成內(nèi)級(jí)聯(lián)，并將電極引出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述切割劃線的方式包括激光切割劃線、 利用機(jī)械切割工具劃線或化學(xué)刻蝕劃線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述剝離層的材料為透明、耐溫材料，包 括含各類硅膠、各類脫模劑、各類聚合物、各類玻璃離型劑，以及含上述材料的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述剝離層的材料為聚對二甲基苯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述剝離層的形成方法包括真空蒸鍍、噴 涂、刷涂、濕涂、網(wǎng)印式印刷、刮印、接觸式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式印刷或旋轉(zhuǎn)式 涂布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述承載層的材料包括太陽能電池和柔 性顯示器件所使用的柔性封裝材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述承載層的材料包括聚對苯二甲酸乙 二醇酯、耐熱透明樹脂、光硬化型樹脂、熱硬化型樹脂或沙林樹脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述承載層的形成或與所述薄膜太陽 能電池層系的結(jié)合方法包括層壓、蒸壓autoclave、粘貼、刷涂、網(wǎng)印式印刷、刮印、接觸式滾 輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式印刷或旋轉(zhuǎn)式涂布。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述保護(hù)阻擋層的材料包括金屬氧化 物、聚合物或?qū)拵豆杌铩?br>
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述保護(hù)層的材料包括絕緣性金屬氧化 物、聚合物、氧化物、氮化物或碳化物。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于所述聚合物包括聚酰亞胺、聚酰 胺酸或氟化聚合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述保護(hù)阻擋層的形成方法包括CVD、 PVD、噴涂、濕涂、刷涂、網(wǎng)印式印刷、刮印、接觸式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式印刷或 旋轉(zhuǎn)式涂布。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述保護(hù)層的形成方法包括CVD、PVD、 噴涂、濕涂、刷涂、網(wǎng)印式印刷、刮印、接觸式滾輪涂布、接觸式板狀涂布、噴墨式印刷或旋轉(zhuǎn) 式涂布。
17.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的方法，其特征在于所述剝離層和保護(hù)阻擋層的耐溫范 圍為在200°C下大于6小時(shí)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述柔性承載層與薄膜太陽能電池層系 之間的粘結(jié)強(qiáng)度大于所述剝離層與硬性載板和/或所述剝離層與薄膜太陽能電池層系之 間的粘結(jié)強(qiáng)度。
19.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述形成薄膜太陽能電池層系的工藝包 括PECVD和PVD工藝。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述PECVD工藝在激勵(lì)電極板和接地 電極板縱向間隔交替放置的大面積PECVD沉積設(shè)備中進(jìn)行。
21.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于所述保護(hù)阻擋層和/或保護(hù)層為 單層或多層結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述硬性載板包括玻璃。
23.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述剝離層為單層或多層疊合的復(fù)合層 結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于分離后，所述方法進(jìn)一步包括對所述薄 膜太陽能電池層系進(jìn)行保護(hù)性封裝的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述分離的方式包括提拉所述承載層， 使所述承載層和薄膜太陽能電池層系整體性地與所述硬性載板分離。
26.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述柔性承載層與所述保護(hù)層和薄膜太 陽能電池層系之間的粘結(jié)強(qiáng)度大于所述剝離層與硬性載板和/或所述剝離層與所述保護(hù) 阻擋層之間的粘結(jié)強(qiáng)度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于所述承載層和薄膜太陽能電池層系整 體性地與所述硬性載板分離時(shí)，所述剝離層全部或大部分與所述硬性載板脫離。
28.一種柔性薄膜太陽能電池，其特征在于包括柔性載體和其承載的薄膜太陽能電 池層系，所述薄膜太陽能電池層系包括透明導(dǎo)電前電極、單結(jié)或多結(jié)p-i-n疊層結(jié)構(gòu)和背 電極，以及通過劃線工藝形成的內(nèi)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的柔性薄膜太陽能電池，其特征在于所述薄膜太陽能電池 層系表面具有保護(hù)阻擋層。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的柔性薄膜太陽能電池，其特征在于所述薄膜太陽能 電池層系與柔性載體之間具有保護(hù)層。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的柔性薄膜太陽能電池，其特征在于所述柔性薄膜太陽能 電池的工作面上具有封裝層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性薄膜太陽能電池及其制造方法，包括提供硬性載板；在所述硬性載板表面形成剝離層；在所述剝離層表面形成薄膜太陽能電池層系；在所述薄膜太陽能電池層系表面形成柔性承載層；將所述柔性承載層和薄膜太陽能電池層系整體與所述硬性載板分離。本發(fā)明能夠直接在硬性載板例如玻璃表面制造柔性薄膜太陽能電池，而不需要依賴傳統(tǒng)的物理化學(xué)特性要求很高且很昂貴的柔性襯底，也不需要在硬性載板表面先貼敷柔性襯底再繼續(xù)沉積薄膜的復(fù)雜的制造柔性薄膜太陽能電池的過程，是一種革命性的在硬性載板上直接制造大面積、內(nèi)級(jí)聯(lián)柔性薄膜太陽能電池的方法。
文檔編號(hào)H01L51/48GK101964398SQ20101050150
公開日2011年2月2日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者單洪青, 施成營, 李沅民, 楊與勝, 林朝暉 申請人:福建鈞石能源有限公司