[發明專利]層壓板和包含其的薄膜太陽能電池

有效

• 申請號: 201480002293.5
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104619489B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 韓熙;金璟晙
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: B32B15/08
• 分類號: B32B15/08;H01L31/0392;H01L31/0445
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 顧晉偉

技術領域

本發明涉及一種層壓板(laminate)和一種包含其的薄膜太陽能電池。更具體而言，本發明涉及一種聚酰亞胺層壓板，其可在至少550℃的高溫下加工且可由于其優異的耐久性和阻隔特性而用于制造具有高柔性和改進的能量轉換效率的薄膜太陽能電池，以及一種包含該層壓板的薄膜太陽能電池。

背景技術

使用銅銦硒(CIS)或銅銦鎵硒(CIGS)類化合物半導體作為用于光吸收層的材料的薄膜太陽能電池具有高的光電轉換效率。與其他類型的太陽能電池相比，薄膜太陽能電池的優點在于光吸收層可成型為厚度為約數百納米至幾微米的薄膜，這大大減少了材料的用量。薄膜太陽能電池由于具有低制造成本的優點而受到關注。

常規薄膜太陽能電池具有如下結構：其中金屬電極、光吸收層和透明電極依次層壓到基板上。大多數常規薄膜太陽能電池使用鈉鈣玻璃基板。隨著最近對柔性薄膜太陽能電池的需求增加，柔性膜已用作基板。與使用玻璃基板的常規薄膜太陽能電池相比，使用柔性膜作為基板的薄膜太陽能電池由于其柔性高且重量輕而具有廣泛的應用并可通過卷對卷加工(roll-to-roll?processing)制備，所述卷對卷制程適于大規模制備。

最近幾年，大量的研究工作集中于開發聚酰亞胺作為用于形成柔性膜的材料上。聚酰亞胺具有優異的機械特性、耐熱性、耐化學性、電絕緣性能。由于這些優點，聚酰亞胺可廣泛地用于電子器件和光波導的各種膜中，如半導體的層間絕緣膜、緩沖涂層、柔性印刷電路板和液晶取向膜。

然而，使用聚酰亞胺基板的薄膜太陽能電池與使用玻璃基板的薄膜太陽能電池相比具有更低的能量轉換效率且需要在至少450℃的高溫下進行烘烤以防止在光吸收層中形成缺陷。然而，由于聚酰亞胺的烘干溫度(bake-out?temperature)為約450℃，難以將聚酰亞胺基板加熱至450℃或以上。當聚酰亞胺基板在500℃或以上的高溫下進行烘烤以制備薄膜太陽能電池時，其具有翹曲或機械特性差的問題，且電極或光吸收層易于破裂。

已提出許多方法以解決在使用聚酰亞胺膜作為基板材料的薄膜太陽能電池的制備中所遇到的問題。這些方法與將阻擋膜附著至聚酰亞胺膜的背面和使用金屬作為基板材料有關。另一種方法是使用具有改善的線膨脹系數和斷裂拉伸強度的聚酰亞胺膜作為基板以便滿足柔性基板的要求，如高透明度、低熱膨脹以及高玻璃化轉變溫度。

然而，尚未開發出具有足以經受高溫烘烤的非常高的耐熱性和良好的尺寸穩定性的聚酰亞胺膜。與在聚酰亞胺膜的背面形成阻擋層有關的方法具有的問題是聚酰亞胺膜在高溫烘烤時趨于彎曲或切破。盡管與使用金屬基層作為薄膜太陽能電池的基板有關的方法的優點在于金屬基層可在太陽能電池的制備過程中在500℃或以上的高溫下進行加工，因此抑制了光吸收層中的缺陷的形成，但是，由于金屬基層的高表面粗糙度和金屬中雜質的存在，其具有的問題是太陽能電池的能量轉換效率變差、難以進行整體加工且不可避免地需要用于形成阻擋膜的工藝。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種層壓板，其可在至少550℃的高溫下進行加工且可由于其優異的耐久性和阻隔特性而用于制備具有高柔性和改善的能量轉換效率的薄膜太陽能電池，和一種用于制備該層壓板的方法。

本發明的另一個目的是提供一種包含該層壓板的薄膜太陽能電池，所述薄膜太陽能電池顯示出高柔性和改善的能量轉換效率。

本發明的一個方面的層壓板具有包含聚酰亞胺層和置于聚酰亞胺層的一個表面上的堿金屬摻雜層的結構。

該層壓板還可包含金屬基層，其中聚酰亞胺層置于該金屬基層的一個表面上。

該金屬基層可包含銅、鋁、鈦、鎳或不銹鋼(steel?use?stainless，SUS)。

該金屬基層可具有100nm至100μm的厚度。

堿金屬可選自鋰、鈉、鉀、銣和銫。

堿金屬的摻雜量可為0.01至5重量％，基于聚酰亞胺膜層的總重量計。

聚酰亞胺可通過將四羧酸二酐與二胺聚合以制備聚酰胺酸并酰亞胺化聚酰胺酸而制備。

該聚酰亞胺膜層可具有1至60μm的厚度。

該層壓板可在100至500℃的溫度范圍內具有15ppm/℃或更小的熱膨脹系數。

該層壓板可具有至少550℃的玻璃化轉變溫度。

該層壓板還可包含置于聚酰亞胺膜層上的金屬電極層。

包含金屬電極層的層壓板可具有至少600℃的玻璃化轉變溫度。