專利名稱：大面積柔性薄膜太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大面積柔性薄膜太陽能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
能源是人類社會發(fā)展的動力，是國民經(jīng)濟發(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)濟和社會的發(fā)展。因此，開發(fā)綠色能源是關(guān)系到國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵措施之一。在各種綠色環(huán)保的能源中，太陽能是取之不盡用之不竭的。太陽能發(fā)電技術(shù)是近些年來發(fā)展最快，最前沿的研究領(lǐng)域。其中薄膜太陽能電池因為耗材少、制造成本低而成為研究的熱點。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、便于安裝、易與建筑一體化和高功率重量比的優(yōu)點，從而在多個領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，極大地擴展了太陽能電池的應(yīng)用空間。柔性襯底薄膜太陽電池傳統(tǒng)上采用卷對卷(roll-to-roll)的連續(xù)沉積工藝，雖生產(chǎn)成本較高但可大批量連續(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輸成本和電站的建設(shè)及安裝成本，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直接在柔性襯底上使用專門處理柔性基材的設(shè)備上制造。但是，直接使用柔性襯底作為基板進行薄膜沉積的生產(chǎn)設(shè)備與現(xiàn)有的、廣泛使用的、生產(chǎn)成本相對低的在硬性基板比如玻璃上沉積薄膜的設(shè)備不兼容，而且非常昂貴，工藝也較為復(fù)雜。其中，在利用臨時襯底作為柔性轉(zhuǎn)移襯底制造柔性薄膜太陽電池的方法中， 存在著臨時襯底需要蝕刻去除，不可重復(fù)利用，且不利于大面積產(chǎn)業(yè)化等問題。而且現(xiàn)有的在柔性襯底上直接形成薄膜太陽能電池的技術(shù)由于襯底或襯底上的電極的不透光性，不便于使用成熟且可靠的激光劃線的方法實現(xiàn)大面積內(nèi)級聯(lián)(monolithic integration)，從而導(dǎo)致大面積光伏組件成本的提高和可靠性的下降。在玻璃等硬性基板表面粘貼柔性襯底，再在柔性襯底表面沉積薄膜層系來完成柔性薄膜太陽能電池的制造，會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和柔韌性，以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器件制造過程中自始至終保持平展地鋪設(shè)在硬性基板表面、且工藝完成后在不損壞電池的前提下易于柔性襯底的剝離。即使有這種材料，例如被認(rèn)為性能最佳的聚酰亞胺，也不可能自始至終在硬性基板上保持全部平展，在電池制造過程中容易產(chǎn)生嚴(yán)重的凸起或褶皺。特別在大面積柔性薄膜太陽能電池的制造過程中，柔性襯底的這種不可忽略的凸起或褶皺，不但極大地影響薄膜沉積的均勻性和一致性，而且形成內(nèi)級聯(lián)的激光劃線工藝無法可靠、滿足性能要求地實現(xiàn)。本發(fā)明人經(jīng)過潛心研究和積極探索，在申請?zhí)枮?01010501502. 4和 201010288863. 5的中國專利申請中提出了一種新型的柔性光電器件、特別是柔性薄膜太陽能電池和制造方法，其宗旨是硬性制造、柔性成型，直接在玻璃等硬性載板上形成脫離保護膜和包括透明導(dǎo)電前電極(TCO)、單結(jié)或多結(jié)半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換單元(例如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)級聯(lián)結(jié)構(gòu)，再將柔性載體(柔性承載層)牢靠地結(jié)合在電池層系上，然后利用柔性載體將電池層系、包括脫離保護膜一起整體性地從硬性載板表面脫離，經(jīng)過進一步的受光面保護性封裝，從而形成低成本、大面積、高度集成內(nèi)級聯(lián)的柔性薄膜太陽能電池及其組件。在上述的技術(shù)方案中，柔性薄膜太陽能電池的脫離保護膜要求具有很好的透明度、光散射率、耐高溫性、抗拉強度和尺寸穩(wěn)定性，特別是受熱時應(yīng)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脫離保護層，雖然具有保證附著的平展性以及后續(xù)沉積時的尺寸穩(wěn)定性的粘結(jié)強度，但這又不利于電池制造完成后整體地從硬性基板上剝離。要達到良好的剝離效果，工藝過程和膜層組合又較為復(fù)雜，不利于生產(chǎn)成本的降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種大面積柔性薄膜太陽能電池及其制造方法，能夠利用已經(jīng)成型的塑料薄膜作為脫離保護層，直接在硬性基板上，利用現(xiàn)有的、成熟的制造硬性薄膜太陽能電池的設(shè)備和工藝，來制造大面積、具有內(nèi)級聯(lián)的柔性薄膜太陽能電池。本發(fā)明提供的一種大面積柔性薄膜太陽能電池的制造方法，包括提供硬性基板； 在所述硬性基板表面形成應(yīng)力弓I導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)；在所述硬性基板表面粘貼脫離保護膜；在所述脫離保護膜表面沉積透明導(dǎo)電前電極；在所述前電極表面沉積薄膜太陽能電池各層系并使其具有內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)；在所述薄膜太陽能電池各層系表面形成封裝層；將所述脫離保護膜、薄膜太陽能電池各層系和封裝層整體與所述硬性基板分離。可選的，所述方法還包括對脫離保護膜進行熱處理的步驟?？蛇x的，所述熱處理的步驟為采用層壓工藝粘帖脫離保護膜時的加熱步驟。可選的，所述熱處理的步驟為粘帖脫離保護膜時的加熱步驟。可選的，所述熱處理的步驟為粘帖脫離保護膜后、沉積透明導(dǎo)電前電極之前的加熱步驟?？蛇x的，所述熱處理的步驟的溫度高于后續(xù)電池制造各道工序所使用的最高溫度?？蛇x的，所述應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)包括由多個凹槽和/或凸棱組成的表面結(jié)構(gòu)；所述表面結(jié)構(gòu)包含多個為形成內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的激光劃線而提供的條狀且相互平行的平坦區(qū)域；具有所述表面結(jié)構(gòu)的硬性基板與脫離保護膜在粘貼后緊密貼合。
可選的，所述條狀且相互平行的平坦區(qū)域之間的凹槽或凸棱縱橫交錯?？蛇x的，所述表面結(jié)構(gòu)的形成方法包括輥壓、機械刻劃、掩模濕法刻蝕或絲網(wǎng)印刷?？蛇x的，所述表面結(jié)構(gòu)的凹槽之間或凸棱之間的間距為2 30mm。可選的，所述應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)包括由復(fù)數(shù)個通孔或盲孔組成的孔陣列?？蛇x的，所述復(fù)數(shù)個盲孔之間具有與形成內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的條狀平坦區(qū)域不相交的通道?？蛇x的，所述脫離保護膜的材料為透明、柔性、耐溫、熱膨脹系數(shù)較低且抗拉的塑料薄膜?？蛇x的，所述脫離保護膜優(yōu)選的厚度為6 50μπι?？蛇x的，所述塑料薄膜包括聚酰亞胺、聚醚酰亞胺ΡΕΙ、聚醚醚酮樹脂PEEK、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET或聚氟乙烯ETFE?？蛇x的，所述方法還包括在所述脫離保護膜表面形成均勻或不均勻分布的復(fù)數(shù)個孔洞的步驟?？蛇x的，所述復(fù)數(shù)個孔洞利用激光或針刺方法形成。本發(fā)明提供的一種大面積柔性薄膜太陽能電池，包括脫離保護膜，所述脫離保護膜在制造時貼著在表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的硬性基板表面；在所述脫離保護膜表面形成的透明導(dǎo)電前電極；在所述透明導(dǎo)電前電極表面形成的具有內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池各層系；以及在所述薄膜太陽能電池各層系表面形成的封裝層；且所述脫離保護膜連同透明導(dǎo)電前電極和薄膜太陽能電池各層系整體上具有與所述應(yīng)力弓I導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的表面起伏結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述脫離保護膜具有均勻或不均勻分布的復(fù)數(shù)個孔洞?？蛇x的，所述孔洞的直徑為0. 1 1. 5mm。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明的大面積柔性薄膜太陽能電池的制造方法，采用已經(jīng)成型的塑料薄膜作為脫離保護膜，將其貼著在硬性基板表面，并進行后續(xù)的薄膜沉積。而且，通過硬性基板表面的應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)，使脫離保護膜的表面應(yīng)力被均勻地局限在應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)所限定的各個特定的范圍內(nèi)釋放，使應(yīng)力的釋放達到均勻可控的程度，即使出現(xiàn)褶皺也是出現(xiàn)在應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)所限定的各個特定范圍對應(yīng)的位置，且褶皺是微小且均勻可控的，尺寸穩(wěn)定性和平展度都得到了很大提高。特別是避免了在激光劃線區(qū)域出現(xiàn)褶皺。應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的溝槽和孔洞還可以幫助排出空氣，進一步消除褶皺的現(xiàn)象。這樣，就可以在脫離保護膜表面均勻且可靠地沉積薄膜電池各層系并利用激光劃線工藝形成多個電池之間的內(nèi)級聯(lián)。使得采用本發(fā)明的方法，能夠從根本上實現(xiàn)利用現(xiàn)有成熟的制造硬性薄膜太陽能電池的設(shè)備和工藝，例如專利號為200810084627. 4的中國專利所描述的可大面積、低成本、 相對簡單、大批量沉積的PECVD反應(yīng)設(shè)備，來制造大面積柔性薄膜太陽能電池。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，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，重點在于示出本發(fā)明的主旨。為清楚起見，放大了層的厚度。圖Ia至圖Ib為說明柔性襯底變形和起泡現(xiàn)象的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明基板表面應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3至圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的基板表面形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明基板表面應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)另一實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8至圖9為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的基板表面形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖10至圖11為根據(jù)本發(fā)明又一實施例的表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的基板表面形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖12至圖13為根據(jù)本發(fā)明再一實施例的表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的基板表面形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖14至圖19為說明本發(fā)明制造方法的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖20為根據(jù)本發(fā)明實施例的柔性薄膜太陽能電池結(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)明的保護范圍。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(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施例的限制。圖Ia至圖Ib為說明柔性襯底變形和起泡現(xiàn)象的示意圖。如圖Ia和圖Ib所示， 在玻璃基板100表面粘貼脫離保護膜200，由于脫離保護膜200的材料為工程塑料，其膨脹系數(shù)遠大于硬性基板，較大幅度的升溫會使脫離保護膜200產(chǎn)生較大的應(yīng)力，這種應(yīng)力會通過脫離保護膜200本身的無規(guī)則、不可預(yù)料的變形方式得以釋放。特別是沉積包括透明導(dǎo)電氧化鋅前電極和硅基薄膜等電池層系300之后，由于這些膜層本身的內(nèi)應(yīng)力，特別是脫離保護膜200和硬性基板100的熱膨脹系數(shù)之間的不可避免的差異，溫度變化較大之后， 內(nèi)應(yīng)力和溫度的變化使包括脫離保護膜的層系產(chǎn)生不可控制的、隨機、嚴(yán)重的鼓起和褶皺， 以至于某些區(qū)域脫離基板。加之玻璃基板100與脫離保護膜200之間的有局部殘留的微小氣泡，在真空鍍膜時會使脫離保護膜200出現(xiàn)大幅度的鼓泡和褶皺等嚴(yán)重的變形現(xiàn)象，對后續(xù)的薄膜沉積的均勻性，特別是激光劃線造成嚴(yán)重的影響。本發(fā)明的大面積柔性薄膜太陽能電池的制造方法首先提供硬性基板；然后在所述硬性基板表面形成應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)；在所述硬性基板表面粘貼脫離保護膜；在所述脫離保護膜表面沉積透明導(dǎo)電前電極；在所述前電極表面沉積薄膜太陽能電池各層系并使其具有內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)；在所述薄膜太陽能電池各層系表面形成封裝層；將所述脫離保護膜、薄膜太陽能電池各層系和封裝層整體與所述硬性基板分離。
此外，本發(fā)明的方法還包括對脫離保護膜進行熱處理的步驟。其中，所述熱處理的步驟為采用層壓工藝粘帖脫離保護膜時，層壓工藝本身所需要的加熱步驟。所述熱處理的步驟還可以是粘帖脫離保護膜時，為了更牢靠、更均勻地粘帖所采取的加熱步驟。所述熱處理的步驟還可以是在粘帖脫離保護膜后、沉積透明導(dǎo)電前電極之前的、起到熱穩(wěn)定作用的加熱步驟。這種熱處理的步驟的溫度不低于后續(xù)沉積太陽能電池各層系時所需的溫度，例如一般為180 230°C的范圍。在玻璃(硬性基板)100表面形成的應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)如圖2至圖13所示。圖2 為根據(jù)本發(fā)明基板表面應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3至圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的基板表面形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2也是圖3至圖 6所示的表面結(jié)構(gòu)沿A-A向的剖面圖。首先如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的基板100表面的應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)為包括多個凹槽110組成的縱、橫或網(wǎng)格表面結(jié)構(gòu)。圖3至圖6為這種縱、橫或網(wǎng)格表面結(jié)構(gòu)的幾種代表形式，在此僅是舉出幾個典型的例子而已，并非窮舉。包括多個凹槽110組成的縱、橫或網(wǎng)格表面結(jié)構(gòu)被形成內(nèi)級聯(lián)的激光線10所在的條狀平坦區(qū)域分成若干個區(qū)域，例如39個區(qū)域。凹槽110具有一定的深度，例如0. 1至0. 5毫米之間?？v、橫或網(wǎng)格表面結(jié)構(gòu)可以是多種多樣的，凹槽110可以是縱向排列，如圖3所示； 也可以是縱橫交錯的，如圖4所示；也可以是這種縱橫交錯構(gòu)成網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)，如圖5和圖6 所示?？傊?，形式不限，只要是這些橫向和/或縱向的凹槽組成一定圖形的縱、橫或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，且留出劃激光線的位置，也就是包含多個為形成內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的激光劃線而留出的條狀且相互平行的平坦區(qū)域，在這些區(qū)域進行激光劃線。硬性基板表面的應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)需不影響激光劃線。凹槽之間這些具有一定面積的平坦區(qū)域，與脫離保護膜200緊密貼合。 這些貼合面積的和占整個基板的面積比如大于30%，即能夠使具有該凹槽結(jié)構(gòu)的玻璃基板 100與脫離保護膜200的接觸面積大于30%，均可以作為本發(fā)明的基板表面應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。上述凹槽網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的凹槽110的形成方法包括輥壓、激光刻劃、機械刻劃或掩模濕法刻蝕。圖7為根據(jù)本發(fā)明基板表面應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)另一實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖 8至圖9為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的基板表面形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7也是圖8至圖9沿A-A向的剖面圖。如圖所示，根據(jù)本實施例的基板100表面的應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)為由多個凸棱110’組成的縱、橫或網(wǎng)格表面結(jié)構(gòu)，且被形成內(nèi)級聯(lián)的激光線10分成若干個區(qū)域。凸棱110’具有一定的高度，比如為0.1至0.5毫米之間?？v橫或網(wǎng)格表面結(jié)構(gòu)可以是多種多樣的，凸棱110’可以是縱向排列，激光線10在凸棱110’平坦的表面，如圖8所示；也可以是縱橫交錯、彼此貫通，也可以是縱向凸棱110’和凸塊110”的組合，激光線10在凸棱110’平坦的表面，將表面結(jié)構(gòu)分成若干個區(qū)域，如圖9所示。這種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的形式不限，在此僅是舉出幾個典型的例子而已。只要是這些橫向和/或縱向的凸棱或凸塊組成一定圖形的縱、橫或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，且留出劃激光線的平坦條狀位置，也就是被激光劃線的區(qū)域隔開，不影響激光劃線。凸棱110’即為劃激光線的平坦條狀區(qū)域，該區(qū)域與脫離保護膜200緊密貼合。凸棱110’和凸塊110”具有一定的表面積，這些面積(脫離保護膜200與凸棱110’和凸塊110”的接觸面積)的和占整個基板的面積大于例如50%， 均可以作為本發(fā)明的基板表面應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
凸棱110’和凸塊110”可以采用絲網(wǎng)印刷、輥壓、激光刻劃、機械刻劃或掩模濕法刻蝕的方法形成。在上述實施例中，所述表面結(jié)構(gòu)的凹槽之間或凸棱之間的間距為2 30mm。圖10至圖11為根據(jù)本發(fā)明又一實施例的表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的基板表面形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；如圖10所示，玻璃基板100表面的應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)還可以是由多個圓通孔120或圓盲孔121組成的孔陣列結(jié)構(gòu)。在圖11所示的圓盲孔121之間具有通道122， 這些通道122與形成內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的激光劃線所需的條狀平坦區(qū)域不相交，即不應(yīng)影響激光劃線。通道122具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放的作用，同時供排除脫離保護膜和基板之間的空氣使用。圖12至圖13為根據(jù)本發(fā)明再一實施例的表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的基板表面形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；如圖12所示，玻璃基板100表面的應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)還可以是由多個方通孔130或方盲孔131組成的孔陣列結(jié)構(gòu)。在圖13所示的方盲孔131之間具有通道132， 這些通道132與形成內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的激光劃線所需的條狀平坦區(qū)域也不相交，即也不應(yīng)影響激光劃線。通道132具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放的作用，同時供排除脫離保護膜和基板之間的空氣使用。激光線10將孔陣列分成若干個區(qū)域。其中，通孔或盲孔的分布不一定均勻，只要避開激光線10即可。此外，圓形和方孔可以同時存在于一塊基板上。圖14至圖18為說明本發(fā)明制造方法的器件結(jié)構(gòu)示意圖。首先如圖14所示，在玻璃基板100表面形成應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)之后，在玻璃基板100表面粘貼脫離保護膜200，如圖14所示。脫離保護膜200的材料需要是透明、柔性、耐溫、熱膨脹系數(shù)較低且抗拉的已成膜材料，包括含各類聚合物，優(yōu)選厚度為6 50 μ m。所說的聚合物包括含聚酰亞胺、特氟隆的聚合物如全氟乙烯丙烯共聚物FEP、四氟乙烯一全氟烷氧基乙烯基醚共聚物PFA，聚醚酰亞胺PEI、聚醚醚酮樹脂PEEK、聚氟乙烯ETFE、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET或聚萘二甲酸乙二醇酯PEN。脫離保護膜200的表面可選為絨性或凹凸不平的結(jié)構(gòu)，以便能夠更好地分散加熱時和薄膜沉積過程所產(chǎn)生的應(yīng)力，而且有利于光的散射，有利于保護膜在電池生產(chǎn)過程中始終保持平展。在一個優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的方法還包括對脫離保護膜進行熱處理的步驟。 所述熱處理的步驟可以是在采用層壓工藝粘帖脫離保護膜時，層壓工藝本身所需要的加熱步驟；也還可以是粘帖脫離保護膜時，為了更牢靠、更均勻地粘帖所采取的加熱步驟；還可以是在粘帖脫離保護膜后、沉積透明導(dǎo)電前電極之前的、起到熱穩(wěn)定作用的加熱步驟。這種熱處理的步驟的溫度不低于后續(xù)沉積太陽能電池各層系時所需的溫度，一般為180 230 °C。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如圖15所示，利用激光20或針刺等方式，在脫離保護膜200表面形成多個小孔201，如圖16所示。圖17為圖16沿A-A向的剖面圖。脫離保護膜200具有的復(fù)數(shù)個孔洞201可以是均勻或不均勻分布。孔洞的直徑為0. 1 1.5mm。隨后，在所述脫離保護膜200表面沉積摻雜氧化鋅形成透明導(dǎo)電前電極300，如圖18所示。在透明導(dǎo)電前電極300表面沉積薄膜太陽能電池各層系600，及進行相關(guān)的激光劃線工藝，然后形成封裝層系700，例如用多層耐候、柔性材料，利用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)通過層壓工藝與薄膜太陽能電池各層系600牢固地結(jié)合，如圖19所示。然后將封裝層700、薄膜太陽能電池各層系600、透明導(dǎo)電前電極300和脫離保護膜200，整體性地與玻璃基板100分離。圖20為根據(jù)本發(fā)明實施例的柔性薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的大面積柔性薄膜太陽能電池包括脫離保護膜200，其在制造時貼著在如上述的表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的硬性基板表面；在所述脫離保護膜200表面形成的透明導(dǎo)電前電極300 ；在透明導(dǎo)電前電極300表面形成的具有內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池各層系600 ；以及在所述薄膜太陽能電池各層系表面形成的封裝層系700。本發(fā)明的大面積柔性薄膜太陽能電池從橫截面來看，脫離保護膜200連同透明導(dǎo)電前電極300和薄膜太陽能電池各層系600，從整體上具有與所述應(yīng)力弓I導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的表面起伏結(jié)構(gòu)800。在一個實施例中，脫離保護膜200具有均勻或不均勻分布的復(fù)數(shù)個孔洞201，所述孔洞的直徑為0. 1 1. 5mm。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，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和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。 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)實質(zhì)對以上實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)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大面積柔性薄膜太陽能電池的制造方法，包括提供硬性基板；在所述硬性基板表面形成應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)；在所述硬性基板表面粘貼脫離保護膜；在所述脫離保護膜表面沉積透明導(dǎo)電前電極；在所述前電極表面沉積薄膜太陽能電池各層系并使其具有內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)；在所述薄膜太陽能電池各層系表面形成封裝層；將所述脫離保護膜、薄膜太陽能電池各層系和封裝層整體與所述硬性基板分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述方法還包括對脫離保護膜進行熱處理的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述熱處理的步驟為采用層壓工藝粘帖脫離保護膜時的加熱步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述熱處理的步驟為粘帖脫離保護膜時的加熱步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述熱處理的步驟為粘帖脫離保護膜后、沉積透明導(dǎo)電前電極之前的加熱步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制造方法，其特征在于所述熱處理的步驟的溫度高于后續(xù)電池制造各道工序所使用的最高溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)包括由多個凹槽和/或凸棱組成的表面結(jié)構(gòu)；所述表面結(jié)構(gòu)包含多個為形成內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的激光劃線而提供的條狀且相互平行的平坦區(qū)域；具有所述表面結(jié)構(gòu)的硬性基板與脫離保護膜在粘貼后緊密貼合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于所述條狀且相互平行的平坦區(qū)域之間的凹槽或凸棱縱橫交錯。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于所述表面結(jié)構(gòu)的形成方法包括輥壓、 機械刻劃、掩模濕法刻蝕或絲網(wǎng)印刷。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于所述表面結(jié)構(gòu)的凹槽之間或凸棱之間的間距為2 30mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)包括由復(fù)數(shù)個通孔或盲孔組成的孔陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于所述復(fù)數(shù)個盲孔之間具有與形成內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的條狀平坦區(qū)域不相交的通道。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述脫離保護膜的材料為透明、柔性、耐溫、熱膨脹系數(shù)較低且抗拉的塑料薄膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于所述脫離保護膜優(yōu)選的厚度為 6 50 μ m0
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于所述塑料薄膜包括聚酰亞胺、聚醚酰亞胺PEI、聚醚醚酮樹脂PEEK、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET或聚氟乙烯ETFE。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述方法還包括在所述脫離保護膜表面形成均勻或不均勻分布的復(fù)數(shù)個孔洞的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其特征在于所述復(fù)數(shù)個孔洞利用激光或針刺方法形成。
18.—種大面積柔性薄膜太陽能電池，其特征在于，包括脫離保護膜，所述脫離保護膜在制造時貼著在表面具有應(yīng)力引導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)的硬性基板表面；在所述脫離保護膜表面形成的透明導(dǎo)電前電極；在所述透明導(dǎo)電前電極表面形成的具有內(nèi)級聯(lián)結(jié)構(gòu)的薄膜太陽能電池各層系；以及在所述薄膜太陽能電池各層系表面形成的封裝層；且所述脫離保護膜連同透明導(dǎo)電前電極和薄膜太陽能電池各層系整體上具有與所述應(yīng)力弓I導(dǎo)釋放結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的表面起伏結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的大面積柔性薄膜太陽能電池，其特征在于所述脫離保護膜具有均勻或不均勻分布的復(fù)數(shù)個孔洞。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的大面積柔性薄膜太陽能電池，其特征在于所述孔洞的直徑為0. 1 1. 5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大面積柔性薄膜太陽能電池及其制造方法，利用已經(jīng)成型的塑料薄膜作為脫離保護膜，直接在硬性基板上利用現(xiàn)有的、成熟的制造硬性薄膜太陽能電池的設(shè)備和工藝，在脫離保護膜表面均勻且可靠地沉積薄膜電池各層系并利用激光劃線工藝形成多個電池之間的內(nèi)級聯(lián)，從而制造大面積、具有內(nèi)級聯(lián)的柔性薄膜太陽能電池。
文檔編號H01L31/18GK102386279SQ201110334670
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者張迎春, 李沅民 申請人:北京精誠鉑陽光電設(shè)備有限公司