[发明专利]一种柔性单晶颗粒薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种柔性单晶颗粒薄膜及其太阳能电池的制备方法，包括（1）利用印刷法在柔性衬底上依次制备阿拉伯树胶层、环氧树脂层，形成粘结剂层；（2）用静电转印法把单晶颗粒植入粘结剂层中；（3）先用研磨机磨掉表层的环氧树脂，使单晶颗粒表面裸露，再用等离子体刻蚀清洁裸露的单晶颗粒表面，得到柔性单晶颗粒薄膜；（4）在柔性单晶颗粒薄膜上制备缓冲层、窗口层以及电极层得到柔性单晶颗粒薄膜太阳能电池；本发明采用卷对卷法结合静电转印技术制备大面积柔性单晶颗粒薄膜的制备，克服现有技术中因导电材料在使用过程中容易被折断而影响柔性单晶颗粒薄膜的可靠性问题，在工业化生产方面具有明显的优势。

技术领域

本发明涉及半导体光电材料与器件技术领域，更具体地，涉及一种柔性单晶颗粒薄膜，其备方法，以及在制备太阳能电池中的应用。

背景技术

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能量来源，太阳能电池提供了一种以最小的环境影响来产生电力的光电转换装置，具有环境又好无污染的特点，越来越受到人们的关注。低成本、高效率、易携带、可折叠、等问题是目前太阳能电池组件研究的主要方向。薄膜太阳能电池属于新一代太阳能电池，非晶/微晶硅、碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒化合物（CIGS）是目前最常见的三种薄膜太阳能电池，按照衬底的种类可分为硬衬底和柔性衬底两大类，柔性衬底薄膜太阳能电池是指在柔性材料（如不锈钢、聚酯膜等）上制作的薄膜太阳能电池。与晶体硅片太阳能电池和硬衬底（如玻璃）薄膜太阳能电池相比，柔性薄膜太阳能电池具有可弯曲、不易破碎、质量轻等特点，逐渐成为近年来太阳能应用方面的重点。

现有技术中制作柔性薄膜太阳能电池的方法分为三个步骤：首先是卷对卷生产柔性薄膜太阳能电池的长电池片，然后利用切刀将长电池片分切成长方形的柔性电池单元，最后将柔性电池单元进行串联连接并制作于柔性基底上，经封装工艺后得到柔性薄膜太阳能电池。由于柔性薄膜太阳能柔性组件在使用过程中反复弯折卷曲，极易造成连接组件的材料折断，进而切断相邻薄膜太阳能电池单元的电连接，最终影响柔性薄膜太阳能电池的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用卷对卷和静电转印技术的柔性单晶颗粒薄膜的制备方法，克服现有技术中因导电材料在使用过程中容易被折断而影响柔性单晶颗粒薄膜的可靠性。

本发明的目的还在于提供所述柔性单晶颗粒薄膜用于制备太阳能电池的方法。

本发明的柔性单晶颗粒薄膜的制备方法包括如下步骤：

（1）利用印刷法在柔性衬底上依次制备阿拉伯树胶层、环氧树脂层，形成粘结剂层；

（2）用静电转印法把单晶颗粒植入柔性衬底上的粘结剂层中；

（3）先用研磨机磨掉表层的环氧树脂，使单晶颗粒表面裸露，再用等离子体刻蚀清洁裸露的单晶颗粒表面，得到柔性单晶颗粒薄膜。

作为优选方案，步骤（1）中，阿拉伯树胶层、环氧树脂层的厚度分别为20～30μm和40～60μm，有利于单晶颗粒完全植入粘结剂层中；

所述柔性衬底选用聚酯薄膜（PET）、聚酰亚胺（PI）、不锈钢箔等。

步骤（2）中，选取50～85μm的单晶颗粒制备薄膜，可使薄膜表面更加平滑柔顺，在弯折卷曲过程中不易折断。

所述单晶颗粒是薄膜的有效成分，包括铜锌锡硫（CZTS）、铜锌锡硒（CZTSe）或铜锌锡硫硒（CZTSSe）单晶颗粒，本发明优选熔盐法制备单晶颗粒，可以控制单晶颗粒的组分，使每个单晶颗粒构成一个有效的电池单元，降低薄膜层的缺陷和界面杂质对器件性能的影响。

步骤（3）中，研磨的厚度为30～60μm，使单晶颗粒充分裸露而不致脱落，提高器件电学性能。

本发明得到的柔性单晶颗粒薄膜用于制备太阳能电池的方法，包括在柔性单晶颗粒薄膜上制备太阳能电池的缓冲层、窗口层以及电极层，得到柔性单晶颗粒薄膜太阳能电池。