[發(fā)明專利]一種薄膜太陽能電池襯底的剝離轉(zhuǎn)移方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110054031.1
• 申請日: 2011-03-08
• 公開（公告）號: CN102157623A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 殷志珍;黃寓洋;崔國新;張宇翔;馮成義;李文;張耀輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/20
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄膜太陽能電池，更確切地說，提供了一種薄膜太陽能電池襯底的剝離轉(zhuǎn)移方法，屬于薄膜太陽能電池及其制造工藝的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的量產(chǎn)半導(dǎo)體太陽能電池，主要采用多晶硅、非晶硅等材料制作，為保證薄膜電池工藝要求的高平整度，保證沉淀過程中平板電極電池的均勻性與一致性，制作的薄膜電池其襯底一般采用剛性材料。由于使用硬襯底，造成該薄膜電池是剛性的，不能滿足有弧度表面如氣球、飛艇等非平面材料上的應(yīng)用，限制了其使用范圍。另一方面，由于硬襯底的材料一般為玻璃、樹脂、金屬或其他剛性材料，具有較高的密度和較大的體積，導(dǎo)致薄膜電池整體重量較大。一個傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池外延層僅有10μm左右有效，而支撐的襯底卻有300-500μm厚，使該薄膜電池95％以上的重量是無效的。如何能將薄膜太陽能電池的有效層剝下，并轉(zhuǎn)移至更為輕薄的柔性襯底上，減輕薄膜電池重量，實現(xiàn)薄膜電池的輕量化和柔性化，就成為學(xué)者亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本發(fā)明提供一種薄膜太陽能電池襯底的剝離轉(zhuǎn)移方法。這種薄膜太陽能電池襯底的剝離轉(zhuǎn)移方法，其具體步驟如下：

(1)、首先在硬性襯底上生長沉積出一層腐蝕犧牲層；

(2)、在已生長好的腐蝕犧牲層上沉積生長出一層太陽能電池層；太陽能電池層的底部是隔離層；

(3)、然后加熱已制作出的太陽能電池層和支撐層，在該太陽能電池層的表面連接一支撐層；支撐層通過受熱融化與太陽能電池層連接，停止加熱、自然冷凝至常溫后固定在太陽能電池層表面；

(4)、將帶有支撐層的太陽能電池層置于塑料或聚四氟燒杯中，加入選擇性腐蝕液浸泡，使太陽能電池層與硬性襯底之間的腐蝕犧牲層被完全腐蝕去除；

(5)、從硬性襯底中剝離的太陽能電池層在支撐層的作用下，轉(zhuǎn)移并固定至柔性襯底上；最后采用溶解劑把固定于太陽能電池層表面的支撐層溶解去除。

經(jīng)過以上步驟即可實現(xiàn)薄膜太陽能電池襯底的剝離與轉(zhuǎn)移，得到柔性襯底的薄膜太陽能電池。

其中，所述的沉積生長過程均是通過使用分子束外延或金屬有機物化學(xué)氣相沉積方法實現(xiàn)的，通過這種方法可以使生長沉積的材料層有較高的均勻性和平整度。

本發(fā)明中太陽能電池為砷化鎵多結(jié)太陽能電池；

本發(fā)明中腐蝕犧牲層材料為砷化鋁。不同的薄膜太陽能電池使用不同的腐蝕犧牲材料，對于上述的砷化鎵太陽能電池，腐蝕犧牲層優(yōu)選砷化鋁為腐蝕犧牲層材料。

所述太陽能電池層厚度為5-10μm，腐蝕犧牲層厚度為0.5μm。

太陽能電池層底部的隔離層為半絕緣半導(dǎo)體材料或半導(dǎo)體p-n結(jié)；隔離層可以將薄膜太陽能電池內(nèi)部與腐蝕犧牲層隔離開來，避免后續(xù)操作對電池性能產(chǎn)生影響。

所述的選擇性腐蝕液為氫氟酸。在常溫下，氫氟酸具有強腐蝕性，能在簡單的反應(yīng)裝置中把腐蝕犧牲層材料砷化鋁腐蝕完全，實現(xiàn)太陽能電池層與硬性襯底的剝離，這里選擇性腐蝕液浸泡去除腐蝕犧牲層的條件是在常溫下浸泡6-8小時。

所述的支撐層材料為黑蠟或凝膠，其中凝膠是一種常溫下為固體的高分子材料。黑蠟和凝膠在常溫下是固體，受熱融化所需溫度不高，并與相關(guān)半導(dǎo)體工藝兼容，易于連接到薄膜太陽能電池表面，能夠起到良好支撐作用。

所述的柔性襯底材料為聚四氟乙烯薄膜、聚酰亞胺薄膜或者金屬薄膜。這些柔性材料與薄膜電池材料層的連接是通過范德華力或者工業(yè)粘接劑方式實現(xiàn)的。如此就實現(xiàn)了把太陽能電池層轉(zhuǎn)移至柔性襯底上。

所述的溶解劑是一種除蠟劑，是一種用于溶解蠟的專用溶劑，能把附著在薄膜太陽能電池表面的黑蠟或凝膠去除干凈。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種薄膜太陽能電池襯底的剝離轉(zhuǎn)移技術(shù)，實現(xiàn)電池的輕量化和柔性化。與硬性襯底相比，柔性襯底密度較少、比重較輕、形狀可隨具體應(yīng)用材料的形狀相應(yīng)改變，能滿足有弧度表面如氣球、飛艇等非平面材料上的應(yīng)用，使通過襯底的剝離與轉(zhuǎn)移技術(shù)制作出的薄膜太陽能電池在保證高平整度前提下實現(xiàn)更輕薄、應(yīng)用范圍更廣泛。

附圖說明

圖1為薄膜太陽能電池各層材料依次在硬性襯底上沉積生長的示意圖。

圖2為太陽能電池層與硬性襯底剝離過程的示意圖。

圖3為薄膜太陽能電池襯底轉(zhuǎn)移及最終成品形成的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖說明為本發(fā)明具體實施例作具體說明。

如圖1到圖3所示，一種薄膜太陽能電池襯底的剝離轉(zhuǎn)移方法，其具體步驟如下：