[發明專利]一種柔性太陽能電池及制造方法

有效

• 申請號: 200710073014.6
• 申請日: 2007-01-23
• 公開（公告）號: CN101232055A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 李毅;胡盛明;熊正根
• 申請（專利權）人: 李毅
• 主分類號: H01L31/075
• 分類號: H01L31/075;H01L31/042;H01L31/20
• 代理公司: 深圳市毅穎專利商標事務所
• 代理人: 張藝影;李奕暉

技術領域

本發明專利涉及在改性的高透光率的柔性基片上制造太陽能光伏電池，屬于柔性非晶硅薄膜太陽能電池制造技術領域。

背景技術

目前，商業化生產的太陽能電池分為兩大類，一類是塊狀的晶體硅太陽能電池，另一類是以非晶硅太陽能電池和銅銦硒太陽能電池為代表的薄膜太陽能電池。薄膜太陽能以基片類型，又可分為硬基底和軟基底薄膜太陽能電池。當今，薄膜太陽能電池市場，主要以玻璃為基底，屬于硬基底電池，產品占有份額最大。相對來說軟基片薄膜太陽能電池，在市場顯得如鳳毛鳳毛麟角還很少，關鍵是選擇合適的基底材料又能同時滿足制造技術要求，難度大。現有軟基底材料主要是不銹鋼片和聚酰亞胺材料，柔性太陽能電池優選材料之一的聚酰亞胺膜，重量輕，成本低，缺點是不透明或半透明，透光率差。現有柔性太陽能電池，無論是采用聚酰亞胺膜為基底，還是不銹鋼片或其它金屬合金片為基底，柔性非晶硅太陽能電池的結構都一樣。中國專利號98108941.0《太陽能電池極其制造方法》，依次按照基底、N型非晶硅層、本征非晶硅層、P型非晶硅，疊層結構，柔性薄膜電池，工藝沉積順序是N→I→P與本發明的疊層結構和工藝正好相反。目前，大規模制造柔性太陽能電池，均采用卷繞式鍍膜方式即roll-to-roll模式，這種制造非晶硅柔性太陽能電池的方式是生產設備造價昂貴，生產工藝復雜，產品成本高。這樣以來市場上出售的柔性太陽能電池的價格與晶體硅太陽能電池的價格相當，與晶體硅太陽能電池的性價相比沒有優勢，這也是多年來柔性太陽能電池增長不快，產能不大的重要原因。

發明內容

針對以上提到采用聚酰亞胺基片的柔性太陽能電池，因產品結構和工藝問題，影響薄膜太陽能電池轉化效率低。

本發明以提高光電轉化效率為目的，使用改性的聚酰亞胺基片(以下簡稱PI基片)，改變非晶硅薄膜疊層之間的順序排列結構，非晶硅可以是單結或多結，提高柔性太陽能電池的光電轉換效率。

本發明的另一個目的，將不透光或半透光的基底材料聚酰亞胺改性，在350℃以上的基片上濺射沉積透明導電膜，制造出性能優良的透明導電膜，制造高透光率的基片，同時使柔性非晶硅太陽能電池的光電轉換效率顯著地提高。

結合本發明所提出的技術問題和實現的任務，技術解決方案是：以柔性、透明的PI改性基片為襯底的電池，可以是單結或多結的柔性非晶硅太陽能電池，以高分子聚合物為基底的非晶硅薄膜電池，包括單結或多結構成的薄膜非晶硅電池，其特征在于以改性聚酰亞胺PI透明基片為襯底的柔性薄膜非晶硅電池，包括在PI基片的透明導電膜TCO上的P型非晶硅層、I本征層、N型非晶硅薄膜層；或由多個PIN結疊加，形成多結疊層非晶硅薄膜層，還包括一層金屬膜Al構成柔性非晶硅太陽能電池，所說的PIN結是同質結或異質結。

雙結疊層電池，包括改性聚酰亞胺的PI透明基片，還包括PI透明基片上依順序層疊的薄膜：由復合透明導電膜TCO；P型非晶硅P⁺?a-Si；本征非晶硅Ia-Si；N型微晶硅；P型微晶硅；本征非晶硅I?a-Si；N型非晶硅N⁺?a-Si；金屬膜Al所組成。單結薄膜非晶硅電池，是以柔性透明的PI基片為襯底，在其上順序層疊透明導電膜TCO、P型非晶硅P⁺?a-Si、本征非晶硅I?a-Si、N型非晶硅N⁺?a-Si和金屬膜Al。

本發明另一個任務是制造柔性太陽能電池的方法，區別于硬基片為襯底的非晶硅太陽能電池，技術解決方案的工藝流程的步驟：

1)聚酰亞胺按摩爾比配方：3，3`-三氟代二甲基-4，4`二氨基二苯甲烷∶N，N-二甲基乙酰胺∶2，3，3`，4`-聯苯四甲酸二酐＝(0.9～1.1)∶(45～50)∶(0.9～1.1)；首先制成聚酰胺酸漿料，再經真空抽濾，在0.5mm厚的不銹鋼板上絲網印刷或噴涂；在120℃/1h，170℃/1h，280℃/1h，350℃/1h溫度條件下烘干；冷卻后制成PI基片。

2)在透明PI基片裝上耐高溫剛性材料制成的框架，可夾持和繃緊PI基片。

3)磁控濺射透明導電膜，溫度為350℃-400℃，在PI基片上沉積一層TCO透明導電膜，可以是SnO2/ITO/ZnO。

4)預熱：透明基片裝沉積夾具，在溫度220℃-250℃條件下，預熱1.5-2小時。

5)沉積：真空室中，在溫度220℃-250℃條件下，沉積非晶硅P、I、N膜；在300℃-400℃下沉積P型和N型微晶硅薄膜層，形成隧道結。