[发明专利]柔性基板、复合层在太阳能电池的应用、及太阳能电池

说明书

【技术领域】

本发明涉及柔性基板，更特别涉及其在太阳能电池的应用。

【背景技术】

在薄膜太阳能电池中，铜铟镓硒(Copper Indium Gallium Diselenide，CIGS)属于化合物半导体。铜铟镓硒属于多晶薄膜的形式，其晶体结构不同于硅晶体的同质pn接面，而是属于复杂的异质接面系统。铜铟镓硒这种三五族化合物半导体材料的吸光的频率范围很广，而且稳定性比其他薄膜太阳能电池好。在转换效率方面，铜铟镓硒太阳能电池在标准环境测试下也比其他薄膜太阳能电池高，足以媲美单晶硅太阳电池的最佳转换效率。

若铜铟镓硒太阳能电池以不锈钢作为基板材料，则需在其上先形成平坦层及阻隔层，再依序形成底电极层、光电转换层、及顶电极层。一般以溅镀、沉积、溶液-凝胶法等方式形成氧化硅、金属氧化物、或金属作为阻隔层。阻隔层可避免不锈钢基板中的金属离子扩散至底电极中。为达到平坦化的效果，需要先处理不锈钢基板表面使其平滑。

形成铜铟镓硒光电转换层后，以额外设备及制程将钠离子掺杂其中。换言之，将钠离子掺杂至铜铟镓硒光电转换层需要额外的步骤。

综上所述，目前亟需新的基板结构作为铜铟镓硒太阳能电池的基板，以同时符合可挠性、阻隔性、耐热性、平坦化、及钠离子来源等需求。

【发明内容】

本发明一实施例提供一种柔性基板，包括：金属基板；以及位于金属基板上的复合层，其中复合层包括彼此混合的聚亚酰胺与含钠二氧化硅，且聚亚酰胺与含钠二氧化硅的重量比约介于6：4至9：1之间；其中含钠二氧化硅中的二氧化硅与钠离子的重量比介于100:0.01至100:2之间。

本发明一实施例提供一种太阳能电池，包括：上述的柔性基板；位于复合层上的底电极层；位于底电极层上的光电转换层；以及位于光电转换层上的顶电极层。

本发明还提供一种复合层用于太阳能电池平坦层的用途，复合层的材料包括聚亚酰胺；以及含钠二氧化硅，与该聚亚酰胺彼此混合，且该聚亚酰胺与该含钠二氧化硅的重量比约介于6：4至9：1之间；其中含钠二氧化硅中的二氧化硅与钠离子的重量比介于100:0.01至100:2之间。

【附图说明】

图1为本发明一实施例中，柔性基板的剖视图；

图2为本发明一实施例中，铜铟镓硒太阳能电池的剖视图；

图3为本发明一实施例中，形成于不锈钢板上的钼层在不同深度的不同金属元素浓度图；以及

图4为本发明一实施例中，形成于柔性基板上的钼层在不同深度的不同金属元素浓度图。

【主要附图标记说明】

10~金属基板；

11~复合层；

13~底电极；

15~铜铟镓硒光电转换层；

17~顶电极；

100~柔性基板。

【具体实施方式】

首先制备聚亚酰胺溶液。聚亚酰胺是由含芳香基的二胺与含芳香基的二酐共聚而成。举例来说，含芳香基的二胺可为式1~6或其他合适的二胺(请参考US7476489)、或上述的组合。含芳香基的二酐可为式7~11或其他合适的二酐(请参考US7476489)、或上述的组合。

在一实施例中，当聚亚酰胺应用于太阳能电池结构中时，材料特性的需求倾向于具备良好的耐热性，单体可以选择具有一个或多个苯环的结构，如式1-11。

将含芳香基的二胺与含芳香基的二酐置于极性溶剂中反应，形成聚亚酰胺的前驱物(聚酰胺酸)。极性溶剂可为酰胺类、环酮类、苯酚类等，如二甲基乙酰胺、N-甲基2-四氢吡各酮、丁内酯或间-甲酚等溶剂。接着以高温法或化学法使前驱物进行亚酰胺化反应，脱水闭环后形成聚亚酰胺。由于起始物二胺与二酐具有芳香基，因此形成的聚亚酰胺具有良好的耐热性(Td约大于550℃)。在本发明一实施例中，聚亚酰胺溶液的固含量约为15wt%，其相对粘度约大于1000cps。若聚亚酰胺的相对粘度过低，则成膜性不佳，无法得到完整薄膜。