一种柔性薄膜太阳能电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种柔性薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

目前柔性薄膜太阳能电池多使用CPI溶液法直接在玻璃上制备CPI薄膜，然后使用激光剥离方式将CPI从玻璃上分离，另外，也有在CPI膜中间有效区域与玻璃之间涂布离型层，减小CPI的粘附力，仅CPI四周3cm左右区域直接与玻璃接触，防止制程过程中CPI膜脱落，这些方法工艺复杂，且CPI成本较高。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种柔性薄膜太阳能电池及其制备方法，旨在解决目前柔性薄膜太阳能电池制备工艺复杂，成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种柔性薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

在刚性基板上粘贴柔性膜，得基材；

在所述基材上制作电池组件，得太阳能电池；

从所述太阳能电池上剥离所述刚性基板，得柔性薄膜太阳能电池；

其中，在所述刚性基板上粘贴所述柔性膜时，使用粘附力小于20gf/cm的材料进行粘贴。

可选地，所述柔性膜的制成材料包括PET、PEN、PC、PA、CPI的任意一种。

可选地，在刚性基板上粘贴柔性膜，得基材的步骤之前，还包括：

对柔性膜进行清洗、等离子处理或者UV/O3处理。

可选地，在所述基材上制作电池组件，得太阳能电池的步骤中，在所述基材上涂布隔离层，在所述隔离层上制作电池组件，得太阳能电池。

可选地，在所述基材上制作隔离层的方法包括气相沉积法，其中，制作所述隔离层的温度不高于100℃。

可选地，所述隔离层的制成材料包括有机树脂、SiNx和SiO

可选地，所述隔离层的光透过率大于85％；和/或，

所述隔离层的厚度大于1μm。

可选地，从所述太阳能电池上剥离所述刚性基板，得柔性薄膜太阳能电池的步骤包括：

从所述太阳能电池上剥离所述刚性基板后，在剥离处粘贴AR膜，得柔性薄膜太阳能电池。

可选地，粘贴所述AR膜时，所述透明材料的光透过率大于90％；和/或，

所述透明材料的粘附力大于1000gf/cm的材料进行粘贴。

可选地，所述电池组件包括非晶硅电池组件、钙钛矿电池组件以及有机太阳能电池的任意一种。

可选地，在所述基材上制作电池，得太阳能电池的步骤中，在所述基材上依次制作TCO膜层、第一传输层，功能层，第二传输层，背电极层，得太阳能电池。

可选地，制作所述TCO膜层时，采用气象沉积法，制作温度不高于200℃。

可选地，所述背电极层包括电极膜层、金属层以及辅助粘贴膜层；

其中，所述电极膜层的制成材料包括TCO或者碳浆材料。

可选地，所述辅助粘贴膜层的制成材料粘附力大于200gf/cm所述辅助粘贴膜层的厚度大于100μm。

本发明还提供一种柔性薄膜太阳能电池，包括自下至上依次层叠设置的AR膜、柔性膜、隔离层以及电池组件；

其中所述AR膜至所述柔性膜之间还设有粘胶层，所述粘胶层用于将AR膜粘贴于所述柔性膜上，所述粘胶层的光透过率大于90％。

可选地，所述电池组件包括自下至上依次层叠设置的TCO膜层、第一传输层、功能层和第二传输层。

可选地，所述电池组件包括非晶硅电池组件、钙钛矿电池组件以及有机太阳能电池组件的任意一种。

可选地，所述隔离层的制成材料包括有机树脂、SiNx和SiO

本发明提供的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，使用价格便宜的粘附力小于20gf/cm材料将所述柔性膜贴合在所述刚性基板上，以所述刚性基板为载体，完成所述太阳能电池的制备后直接讲所述刚性基板从所述太阳能电池上剥离，如此制备的所述柔性薄膜太阳能电池，工艺相对简单，成本低廉，适合大规模量产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的一种柔性薄膜太阳能电池的制备方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的一种柔性薄膜太阳能电池一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

1-AR膜；2-柔性膜；3-隔离层；4-TCO膜层；5-第一传输层；6-功能层；7-第二传输层；8-电极膜层；9-金属层；10-辅助粘贴膜层。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前柔性薄膜太阳能电池多使用CPI溶液法直接在玻璃上制备CPI薄膜，然后使用激光剥离方式将CPI从玻璃上分离，另外，也有在CPI膜中间有效区域与玻璃之间涂布离型层，减小CPI的粘附力，仅CPI四周3cm左右区域直接与玻璃接触，防止制程过程中CPI膜脱落，这些方法工艺复杂，且CPI成本较高。鉴于此，本发明对柔性薄膜太阳能电池的制备方法进行改进设计，使柔性薄膜太阳能电池的工艺相对简单，成本低廉，适合大规模量产。以下为本发明提出的一种柔性薄膜太阳能电池的一实施例。

本发明提出一种柔性薄膜太阳能电池的制备方法，所述柔性薄膜太阳能电池的制备方法包括以下步骤：

步骤S10、在刚性基板上粘贴柔性膜2，得基材；

具体地，在刚性基板上粘贴柔性膜2时，使用粘附力小于20gf/cm的材料进行粘贴，可以选用弱粘性胶，所述弱粘性胶可以是亚克力胶水，硅胶等，具体的粘贴方式使用rollto roll方式将所述弱粘性胶涂布在所述柔性膜2上，热固化后形成带弱性胶的膜，再粘贴在所述刚性基板上，所述柔性膜2的制成材料包括PET、PEN、PC、PA、CPI的任意一种。值得说明的是，在粘贴之前可以先对所述柔性膜2进行清洗、等离子或是UV/O3处理，增加后续膜层与所述柔性膜2间的粘附力，便于后续能够涂布均匀性好的隔离层3，防止脱落。

步骤S20、在所述基材上制作电池组件，得太阳能电池；

具体地，在步骤S20中，在基材上制作电池组件，得太阳能电池的步骤中，在基材上涂布隔离层3，在所述隔离层3上制作电池；

具体地，所述隔离层3能够起到一定的防水作用，阻止水汽经所述基材进入影响太阳能电池性能，特别是所述基材使用PET这种吸水率较高的膜材时，则更需要设置所述隔离层3进行防水。所述隔离层3的制成材料包括有机树脂、SiNx和SiO

在本发明中，所述柔性薄膜太阳能电池可以是钙钛矿电池、也可是有机太阳能电池或者非晶硅薄膜电池，在本实施例中，所述柔性薄膜太阳能电池为钙钛矿电池。

进一步地，在步骤S20中，在所述基材上依次制作TCO膜层4、第一传输层5、功能层6、第二传输层7和背电极层，得太阳能电池；

在本实施例中，所述TCO膜层4使用物理气相沉积(pvd)设备沉积TCO膜层4，所述TCO膜层4包括ITO，AZO，FTO等，镀膜温度控制在200℃以下，厚度50nm～500nm之间，膜层厚度不能太厚，否则由于镀膜时应力作用导致柔性基材从所述刚性基板上脱落。值得说明的是，因为所述柔性薄膜太阳能电池可以是钙钛矿电池、也可是有机太阳能电池或者非晶硅薄膜电池，因此所述功能层对应的包括钙钛矿活性层，n-p异质结构以及非晶硅等，在本实施例中，所述电池为钙钛矿电池，所述功能层6为钙钛矿活性层。

所述第一传输层5，所述第二传输层7的其中之一可以为空穴传输层，其中另一为电子传输层，二者相对应，所述第一传输层5为空穴层时，所述第二传输层7为电子传输层；所述第一传输层5为电子传输层时，所述第二传输层7为空穴传输层。在本实施例中，所述第一传输层5为空穴传输层，所述第二传输层7为电子传输层，先利用溶液法，蒸镀，或溅射等方式制备空穴传输层，所述空穴传输层材质包括PEDOT：PSS、CuSCN、CuI、CuxO、NiOx、V

所述背电极层包括电极膜层8、金属层9以及辅助粘贴膜层10；其中所述电极膜层8的制成材料包括TCO或者碳浆材料。所述金属层9使用磁控溅射，蒸镀等方法制备，所述金属层9主要是用来减小TCO的电阻，而当有多节电池时，该所述金属层9主要起串联作用，所述金属层9可以选择Al，Ag，Cu，Mo，Au，一种或组合。所述辅助粘贴膜层10选用厚度＞100μm的辅助粘贴辅助膜材，辅助粘贴膜材可以选择UV减粘胶，粘附力大于200gf/cm，即比所述柔性膜2的粘附力强，否则该粘附力大于PET基材本身的粘度力，将难以将所述刚性基板从所述基材上撕起。当所述柔性膜2厚度较厚(大于75μm时)，也可以不使用所述辅助粘贴膜层10。当所述柔性膜2较薄时，使用所述辅助粘贴膜层10是为了在撕下所述刚性基板时候，起到支撑作用，防止薄膜电池由于弯曲导致电池损坏，及防止基材出现褶皱。也是为了保护经过UV照射后，背电极上有一定残胶存留在电极上，一定程度上也保护了背电极，便于后续的封装工艺。

当所述电池使用TCO膜层4和材料为TCO的电极膜层8时，辅助膜层也可以更换成永久性的AR膜1，当吸收光时，AR膜1同样可以提高钙钛矿电池的双面吸收，提高电池的转化效率。

进一步地，在步骤S20之后，还包括：

步骤S30、从所述太阳能电池上剥离所述刚性基板，得柔性薄膜太阳能电池；

具体地，步骤S30中，从所述太阳能电池上剥离所述刚性基板后，在剥离处粘贴AR膜1，得柔性薄膜太阳能电池。

所述AR膜1(Anti Reflection film)能够抑制环境光的映照或表面反射，增加了太阳能电池对光的吸收，提高了短路电流，及转化效率。所述AR膜1在380nm～780nm波长范围内平均透光率＞90％。膜厚可以根据实际需求确定，在此不做具体限定。

具体地，粘贴所述AR膜1时，使用光透过率大于90％，粘附力大于1000gf/cm的材料进行粘贴。在本实施例中，在所述AR膜1上用贴合机粘贴高透明强粘附力光学胶，该光学胶具备无色透明、光透过率＞90％、胶粘性强＞1000gf/cm等特性，可在室温下固化，且有固化收缩小等特点，不会阻挡所述柔性薄膜太阳能电池对光的吸收。且与之前粘贴所述柔性膜2时候残留的弱粘性胶具有一定相容性，不会轻易脱落。

此外，本发明还公开了一种柔性薄膜太阳能电池，在本实施例中，所述柔性薄膜太阳能电池为上述所述柔性薄膜太阳能电池制备方法制备而得，也可以是通过其他手段制得，在此不做限定。

所述柔性薄膜太阳能太阳能电池包括自下至上依次层叠设置的AR膜1、柔性膜2、隔离层3以及电池组件；其中所述AR膜1至所述柔性膜2之间还设有粘胶层，所述粘胶层用于将AR膜1粘贴于所述柔性膜2上，所述粘胶层的光透过率大于90％。具体地，所述隔离层的制成材料包括有机树脂、SiNx和SiO

进一步地，所述电池组件包括自下至上依次层叠设置的TCO膜层4、第一传输层5、功能层6和第二传输层7。所述电池组件包括非晶硅电池组件、钙钛矿电池组件以及有机太阳能电池组件的任意一种。

在本实施例中，所述柔性薄膜太阳能电池包括自下至上依次层叠设置的AR膜1、柔性膜2、隔离层3、TCO膜层4、第一传输层5、功能层6、第二传输层7、电极膜层8、金属层9以及辅助粘贴膜层10。其中所述AR膜1至所述柔性膜2之间还包括自下而上的一层强粘性胶和一层弱粘性胶，所述强粘性胶和所述弱粘性胶共同构成所述粘胶层。

本发明提供的柔性薄膜太阳能电池的结构，具有柔性结构，并且粘贴有AR膜1，能够提高入射光的吸收极光伏转化效率，达到比玻璃基板等更高的转化效率。

以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

(1)柔性膜为PET，厚度为60μm，对PET进行清洗后，使用亚克力胶以roll to roll的方式涂布在PET上，再将PET粘贴在刚性基板上，得基材；

(2)在基材上涂布2μm，光透过率大于85％有机树脂；在有机树脂上制作TCO膜层，镀膜温度为200℃，厚度为50nm；在TCO膜层上使用溶液法制备材料为PEDOT空穴传输层；在材料为PEDOT空穴传输层上使用旋涂，狭缝涂布，丝网印刷等方式制备钙钛矿活性层；在钙钛矿活性层上利用蒸镀法制备材料为NiOx的电子传输层；在材料为TiO

(3)从太阳能电池上剥离所述刚性基板后，在剥离处粘贴AR膜，得柔性薄膜太阳能电池。

实施例2

(1)柔性膜为PC，厚度为78μm，对PC进行离子处理后，使用亚克力胶以roll toroll的方式涂布在PC上，再将PC粘贴在刚性基板上，得基材；

(2)在基材上涂布10μm，光透过率大于85％有机树脂和SiO

(3)从太阳能电池上剥离刚性基板后，在剥离处粘贴AR膜，得柔性薄膜太阳能电池。

实施例3

(1)柔性膜为PA，厚度为75μm，对PA进行清洗后，使用硅胶以roll to roll的方式涂布在PA上，再将PA粘贴在刚性基板上，得基材；

(2)在基材上涂布有机树脂和SiNx；在有机树脂和SiNx上制作TCO膜层，镀膜温度为200℃，厚度为250nm；在TCO膜层上使用溶液法制备材料为CuxO空穴传输层；在材料为CuxO空穴传输层上使用旋涂，狭缝涂布，丝网印刷等方式制备钙钛矿活性层；在钙钛矿活性层上利用蒸镀法制备材料为C60的电子传输层；在材料为C60的电子传输层上使用磁控溅射法制备电极膜层，电极膜层的材料为TCO；在材料为TCO的电极膜层上制备材料为Al和Cu混合的金属层；得太阳能电池；

(3)从太阳能电池上剥离所述刚性基板后，在剥离处粘贴AR膜，得柔性薄膜太阳能电池。

实施例4

(1)柔性膜为CPI，厚度为75μm，对CPI进行清洗后，使用硅胶以roll to roll的方式涂布在CPI上，再将CPI粘贴在刚性基板上，得基材；

(2)在基材上涂布有机树脂和SiO

(3)从太阳能电池上剥离所述刚性基板后，在剥离处粘贴AR膜，得柔性薄膜太阳能电池。

实施例5

(1)柔性膜为PEN，厚度为75μm，对PEN进行UV/O3后，使用硅胶以roll to roll的方式涂布在PEN上，再将PEN粘贴在刚性基板上，得基材；

(2)在基材上涂布有机树脂；在有机树脂上制作TCO膜层，镀膜温度为200℃，厚度为250nm；在TCO膜层上使用溶液法制备材料为NiO

(3)从所述太阳能电池上剥离所述刚性基板后，在剥离处粘贴AR膜，得柔性薄膜太阳能电池。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。