[发明专利]一种卷对卷方式制作柔性薄膜太阳能电池的方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，具体涉及一种制作柔性薄膜太阳能电池方法。

背景技术

在众多的新兴产业中，软性电子技术正快速的崛起。目前，软性电子技术应用的产业十分广泛。除了较早且技术较为成熟的软性印刷电路板产业之外，可绕性显示器，电子纸和薄膜太阳能电池等产业也属于软性电子产业范畴，未来的发展有着巨大的潜力。这些技术都可以结合卷对卷连续式生产软性电子产品，在生产效率和成本方面有着绝对的优势。

在薄膜太阳能电池产业中，铜铟镓硒（简称：CIGS）太阳能电池具有高效率、低成本、无光衰退、适合大规模生产等优点，已经成为薄膜太阳能主要发展的方向。结合卷对卷生产方式可大规模低成本的生产柔性CIGS薄膜电池。现在产业中，卷对卷生产柔性CIGS薄膜太阳能电池的主流方式是：聚酰亚胺或不锈钢等金属薄片作为柔性衬底，使用化学合成法或其它非真空法将太阳能电池器件生长在柔性衬底上，通过衬底的卷出卷取过程，连续的、高效的制得柔性衬底太阳能电池。使用这种方法制作的柔性太阳能电池效率较低，无法与制作在硬质衬底的太阳能电池相比。造成这一结果的主要原因是制作高性能的太阳能电池，衬底温度要求始终高于350℃，并对衬底的膨胀系数、表面粗糙度、化学稳定性都有要求。硬性玻璃衬底不仅满足上述条件并且加入钠可以向吸收层自发的扩散实现钠的渗入以改进太阳能电池的电学性质，所以柔性衬底太阳能电池转换效率始终低于传统硬性太阳能电池转换效率。但硬质衬底易碎并且无灵活性严格限制了其应用。

所以本发明研究一种可以通过卷对卷生产方式，将制作在传统硬质材料衬底上的高性能薄膜太阳能电池转移到柔性衬底上，实现大规模生产柔性薄膜太阳能电池的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造成本低，效率高，稳定性好的柔性薄膜太阳能电池的制作方法。

本发明提供的制作柔性薄膜太阳能电池的方法，具体步骤如下：

a) 制作太阳能电池

采用硬质材料衬底1、薄膜太阳能电池2和牺牲层6制作。

在硬质材料衬底1上，使用真空蒸发法、溅射沉积法或化学沉积法制备牺牲层6。再采用溅射、真空蒸发或化学合成方法在牺牲层6上生长薄膜太阳能电池2。

b)柔性材料衬底卷出

圆筒状的卷出料卷300中卷有柔性材料衬底301。柔性材料衬底301为透光可弯曲材料；柔性材料衬底301从卷出料卷300中卷出，与步骤（a）中的薄膜太阳能电池2贴合；卷出过程中，在柔性材料衬底301的一个面加设涂胶过程，或者直接使用带有粘性的柔性材料衬底。

c)粘合加固过程

柔性材料衬底301从卷出料卷300中卷出时，将卷出的柔性材料衬底301的涂胶面在干燥的环境下与步骤（a）中制成的薄膜太阳能电池结构粘合，粘合过程在常温或烘烤条件下进行。粘合后使用滚筒5在柔性材料衬底表面滚动压实加固。

d) 硬质材料衬底剥离

对粘合后的夹层结构（即柔性材料衬底301、薄膜太阳能电池2、牺牲层6和硬质材料衬底1），在常温下用喷淋液体进行喷淋，牺牲层6溶解在喷淋液体中；喷淋后薄膜太阳能电池从牺牲层6处与硬质材料衬底1分离，形成依附于柔性材料衬底301上的薄膜太阳能电池层结构。

e) 太阳能电池卷取

将粘合有薄膜太阳能电池2的柔性材料衬底301卷入圆筒状的卷取料卷400中，对卷入在卷取料卷400中的太阳能电池进行剪裁，最终完成整个卷对卷生产柔性材料衬底太阳能电池制作流程。

所述硬质衬底1为玻璃、陶瓷、不锈钢等硬质材料。

所述薄膜太阳能电池2依次包括金属背电极，P型半导体吸收层，N型半导体过渡层, N型半导体窗口层和电极层等。

所述柔性材料衬底301为聚氯乙烯。

所述牺牲层6为氟化钠，厚度为10~1000nm。

所述步骤（c）中，烘烤温度为30~300℃。

所述步骤（c）中，粘合过程中，可同时外部施加压力，或采用粘性胶带、银浆等辅助粘合。

所述步骤（d）中，喷淋液体是水或NaCl溶液。

所述步骤（d）中，也可采用直接将卷出装置部分浸没在水或合适的溶液或试剂中，将薄膜太阳能电池从牺牲层处与硬质材料衬底分离。

本发明中，制作太阳能电池，也可先生长一部分太阳能电池结构层，如金属背电极7和P型半导体吸收层8。其他部分太阳能电池结构层在步骤（d）完成后，再通过溅射、真空蒸发或化学合成方法生长。

所述卷取过程之前也可加设溅射过程、压印过程或喷涂过程等。