[發明專利]柔性基板、復合層在太陽能電池的應用、及太陽能電池

有效

• 申請號: 201210229128.6
• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN103378201B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發明（設計）人: 林志成;呂奇明
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院;旺能光電股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0392
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

【技術領域】

本發明涉及柔性基板，更特別涉及其在太陽能電池的應用。

【背景技術】

在薄膜太陽能電池中，銅銦鎵硒(Copper?Indium?Gallium?Diselenide，CIGS)屬于化合物半導體。銅銦鎵硒屬于多晶薄膜的形式，其晶體結構不同于硅晶體的同質pn接面，而是屬于復雜的異質接面系統。銅銦鎵硒這種三五族化合物半導體材料的吸光的頻率范圍很廣，而且穩定性比其他薄膜太陽能電池好。在轉換效率方面，銅銦鎵硒太陽能電池在標準環境測試下也比其他薄膜太陽能電池高，足以媲美單晶硅太陽電池的最佳轉換效率。

若銅銦鎵硒太陽能電池以不銹鋼作為基板材料，則需在其上先形成平坦層及阻隔層，再依序形成底電極層、光電轉換層、及頂電極層。一般以濺鍍、沉積、溶液-凝膠法等方式形成氧化硅、金屬氧化物、或金屬作為阻隔層。阻隔層可避免不銹鋼基板中的金屬離子擴散至底電極中。為達到平坦化的效果，需要先處理不銹鋼基板表面使其平滑。

形成銅銦鎵硒光電轉換層后，以額外設備及制程將鈉離子摻雜其中。換言之，將鈉離子摻雜至銅銦鎵硒光電轉換層需要額外的步驟。

綜上所述，目前亟需新的基板結構作為銅銦鎵硒太陽能電池的基板，以同時符合可撓性、阻隔性、耐熱性、平坦化、及鈉離子來源等需求。

【發明內容】

本發明一實施例提供一種柔性基板，包括：金屬基板；以及位于金屬基板上的復合層，其中復合層包括彼此混合的聚亞酰胺與含鈉二氧化硅，且聚亞酰胺與含鈉二氧化硅的重量比約介于6：4至9：1之間；其中含鈉二氧化硅中的二氧化硅與鈉離子的重量比介于100:0.01至100:2之間。

本發明一實施例提供一種太陽能電池，包括：上述的柔性基板；位于復合層上的底電極層；位于底電極層上的光電轉換層；以及位于光電轉換層上的頂電極層。

本發明還提供一種復合層用于太陽能電池平坦層的用途，復合層的材料包括聚亞酰胺；以及含鈉二氧化硅，與該聚亞酰胺彼此混合，且該聚亞酰胺與該含鈉二氧化硅的重量比約介于6：4至9：1之間；其中含鈉二氧化硅中的二氧化硅與鈉離子的重量比介于100:0.01至100:2之間。

【附圖說明】

圖1為本發明一實施例中，柔性基板的剖視圖；

圖2為本發明一實施例中，銅銦鎵硒太陽能電池的剖視圖；

圖3為本發明一實施例中，形成于不銹鋼板上的鉬層在不同深度的不同金屬元素濃度圖；以及

圖4為本發明一實施例中，形成于柔性基板上的鉬層在不同深度的不同金屬元素濃度圖。

【主要附圖標記說明】

10~金屬基板；

11~復合層；

13~底電極；

15~銅銦鎵硒光電轉換層；

17~頂電極；

100~柔性基板。

【具體實施方式】

首先制備聚亞酰胺溶液。聚亞酰胺是由含芳香基的二胺與含芳香基的二酐共聚而成。舉例來說，含芳香基的二胺可為式1~6或其他合適的二胺(請參考US7476489)、或上述的組合。含芳香基的二酐可為式7~11或其他合適的二酐(請參考US7476489)、或上述的組合。

在一實施例中，當聚亞酰胺應用于太陽能電池結構中時，材料特性的需求傾向于具備良好的耐熱性，單體可以選擇具有一個或多個苯環的結構，如式1-11。

將含芳香基的二胺與含芳香基的二酐置于極性溶劑中反應，形成聚亞酰胺的前驅物(聚酰胺酸)。極性溶劑可為酰胺類、環酮類、苯酚類等，如二甲基乙酰胺、N-甲基2-四氫吡各酮、丁內酯或間-甲酚等溶劑。接著以高溫法或化學法使前驅物進行亞酰胺化反應，脫水閉環后形成聚亞酰胺。由于起始物二胺與二酐具有芳香基，因此形成的聚亞酰胺具有良好的耐熱性(Td約大于550℃)。在本發明一實施例中，聚亞酰胺溶液的固含量約為15wt%，其相對粘度約大于1000cps。若聚亞酰胺的相對粘度過低，則成膜性不佳，無法得到完整薄膜。