一種軟性基板的製作方法以及太陽能電池及其製作方法
2023-09-22 05:51:10 1
專利名稱：一種軟性基板的製作方法以及太陽能電池及其製作方法
技術領域：
本發明涉及軟性基板技術領域，特別涉及一種軟性基板的製作方法以及太陽能電池及其製作方法。
背景技術：
在現有技術中，在軟性基板上製作太陽能電池，通常是市面上常用的各種軟性基板，並在其上鍍覆光吸收層、金屬層、接觸窗層等，由於鍍覆該等層需要高溫化合及晶粒成長，需要如300°C或更高的溫度，目前耐受溫度超過300°C的軟性通常與金屬層之間的熱膨脹差異太大，而容易產生裂痕而使得太陽能電池的壽命減低。另外，當採用金屬薄板的軟性基板，又具有彎折曲度不夠大、金屬與封裝材料之間的接著強度不夠良好、封裝材料的選擇性受到限制等缺點，因此需要一種能夠改善現存缺點的軟性基板。
發明內容
本發明的目的是在於提供一種軟性基板的製作方法以及太陽能電池及其製作方法。本發明具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法可以藉由原料製備步驟、抽絲步驟及紡織步驟、原料製備步驟以及軋延步驟，或是原料製備步驟及溶劑鑄造，將具有光吸收功能的結晶奈米粉末如銅銦鎵硒(CIGS)結晶奈米粉末或是銅銦鎵硒硫(CIGSS)結晶奈米粉末與高分子材料所形成複合材料膠粒，形成布匹狀或是膠片狀的具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板。將該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的兩表面分別形成背部金屬電極及透明電極，再藉由封裝隔絕水氣及氧氣而形成太陽能電池，可以進一步地預先在該軟性基板的兩表面以蒸鍍或濺鍍各形成光吸收薄層，以使光吸收的功能能夠在整個基板上均勻且連續。本發明實施例提供了一種具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法，包含一原料製備步驟，將多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末與多個高分子材料形成多個複合材料膠粒；—抽絲步驟，將所述多個複合材料膠粒進行抽絲，而形成多個複合材料纖維；以及一紡織步驟，將所述多個複合材料纖維先進行紡織，而形成布匹狀的一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板。本發明實施例提供了第二種具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法， 包含一原料製備步驟，將多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末與多個高分子材料形成多個複合材料膠粒；以及一軋延步驟，將所述多個複合材料膠粒加溫，並進行軋延，而形成膠片狀的一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板。
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本發明實施例提供了第三種具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法， 包含一原料製備步驟，將多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末與多個高分子材料形成多個複合材料膠粒；以及一溶劑鑄造步驟，將所述多個複合材料膠粒和溶劑的混合溶液倒入一特定形狀容器以形成複合膠體薄板，當溶劑揮發後，將複合膠體薄板與容器分離，而形成膠片狀的一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板。所述的方法中，所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末位於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的表面。所述的方法中，所述多個高分子材料的官能基沿一優選方向次序排列，且所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末與該優選方向具有同向性。所述的方法中，所述多個高分子材料是聚醯胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺以及聚苯胺的至少其中之一。所述的方法中，所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末為銅銦鎵硒結晶奈米粉末或是銅銦鎵硒硫結晶奈米粉末。本發明實施例提供了一種太陽能電池，包含一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板，包含多個具有光吸收功能的奈米晶粒，而具有光吸收功能；一背部金屬電極，堆棧於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的一表面，以鉬所形成；一透明電極，堆棧於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的另一表面，而作為一接觸窗；以及多個封膠層，堆棧於該背部金屬電極及該透明電極之上，以一透明塑料形成，以隔絕水氣及氧氣。該透明電極系以硫化鎘、硫化鋅、硒化銦、硫化銦、氧化鋅、氧化鋁鋅、以及鋁鎳合金的至少其中之一所形成。所述太陽能電池，進一步包含二光吸收薄層，該二光吸收薄層系分別形成於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板和該背部金屬電極之間，以及該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板和該透明電極之間。所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末為銅銦鎵硒結晶奈米粉末或是銅銦鎵硒硫結晶奈米粉末。本發明實施例提供了一種應用具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的太陽能電池的製作方法，包含一基板製備步驟，準備具有光吸收功能的結晶奈米粉末的一軟性基板；一背部金屬電極成膜步驟，在該軟性基板的任一表面以蒸鍍或濺鍍的方式形成一金屬膜，以作為一背部金屬電極，該金屬膜的成分之之功函數與該軟性基板中的具有光吸收功能的結晶奈米粉末相匹配；一透明電極成膜步驟，在該軟性基板的另一表面形成以蒸鍍或濺鍍的方式形成一透明導電膜，以作為一透明電極；
一封裝步驟，在該背部金屬電極以及該透明電極的表面形成一透明塑料層，以阻絕水氣及氧氣。所述的方法，進一步包含一光吸收薄層成膜步驟，在該背部金屬電極成膜步驟及該透明電極成膜步驟之前，預先在該軟性基板的兩面以銅銦鎵硒靶材或銅銦鎵硒硫靶材濺鍍各形成一光吸收薄層，再使該背部金屬電極和該透明電極，分別形成於各該光吸收薄層之上。所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末為銅銦鎵硒結晶奈米粉末或是銅銦鎵硒硫結晶奈米粉末。形成該透明電極的材料是硫化鎘、硫化鋅、硒化銦、硫化銦、氧化鋅、氧化鋁鋅以及鋁鎳合金的至少其中之一。本發明的特點在於，能夠直接將具有如CIGS結晶奈米粉末或是CIGSS結晶奈米粉末等能夠吸收攻能的結晶奈米粉末直接摻入軟性基板中，藉由此方式使得基板本身就具有光吸收的成分，可直接作為光吸收層，或是只需鍍上光吸收薄層，可以藉由加速成核或晶粒成長，進一步在減少製程時間，或是能在較低的溫度下進行光吸收薄層的製程、進一步改善軟性基板與光吸收薄層之間的晶格接口，而減少與金屬電極之間的膨脹係數差異，並且能夠應用習用阻絕水氧的封裝材料進行封裝，以達到製程快速、減少成本的效果。
圖1為具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法第一實施例的流程圖；圖2為具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法第二實施例的流程圖；圖3為具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法第三實施例的流程圖；圖4為應用具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的太陽能電池的結構示意圖；圖5為應用具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的太陽能電池的製作方法的流程圖。主要組件符號說明1太陽能電池10具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板20背部金屬電極30透明電極40封膠層50光吸收層Sl具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法Sll原料製備步驟S13抽絲步驟S15紡織步驟S2具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法S21原料製備步驟S23軋延步驟S3具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法
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S31原料製備步驟S33溶劑鑄造步驟S4應用具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的太陽能電池的製作方法S41基板製備步驟S43背部金屬電極成膜步驟S45透明電極成膜步驟S47封裝步驟S49光吸收層成膜步驟
具體實施例方式以下配合圖式及組件符號對本發明的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。圖1為具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法第一實施例的流程圖。 如圖1所示，本發明具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法Si包含原料製備步驟S11、抽絲步驟S13以及紡織步驟S15，該原料製備步驟Sll是具有光吸收功能的結晶奈米粉末如銅銦鎵硒(CIGS)結晶奈米粉末或是銅銦鎵硒硫(CIGSS)結晶奈米粉末與高分子材料形成複合材料膠粒，抽絲步驟S13將複合材料膠粒進行抽絲，而形成複合材料纖維，紡織步驟S13將上述多個複合材料纖維進行紡織，而形成布匹狀的一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板，其中高分子材料是聚醯胺(polyamide，PA)、聚醯亞胺(polyimide，PI)、 聚醚醯亞胺(polyetherimide，PEI)、聚醯胺醯亞胺(polyamideimide，PAI)以及聚苯胺 (polyaniline, PANI)的至少其中之一。圖2為具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法第二實施例的流程圖。 如圖2所示，本發明具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法S2包含原料製備步驟S21以及軋延步驟S23。原料製備步驟S21與第一實施例相同，在此不在贅述。而軋延步驟S23將該複合材料膠粒加溫，並進行軋延，而形成膠片狀的一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板。圖3為具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法第三實施例的流程圖。 如圖3所示，本發明具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法S2包含原料製備步驟S31以及溶劑鑄造步驟S33。原料製備步驟S31與第一實施例相同，在此不在贅述。而溶劑鑄造步驟S33將該複合材料膠粒和溶劑的混合溶液倒入一特定形狀容器以形成複合膠體薄板，當溶劑揮發後，將複合膠體薄板與容器分離，而形成膠片狀的一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板。對於第一實施例至第三實施例，上述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末位於上述多個具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的表面，且上述多個高分子材料的官能基沿一優選方向次序排列，且上述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末與該優選方向具有同向性。圖4為應用第一至第三實施例的具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的太陽能電池的結構示意圖，如圖4所示，太陽能電池1包含具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板10、背部金屬電極20、透明電極30、封膠層40，由於具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板10包含由於具有光吸收功能的奈米晶粒，因此可以直接作為光吸收層，背部金屬電極20 是以鉬(Mo)所形成，堆棧於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板10的一表面，透明電極30堆棧於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板10的另一表面，可由硫化鎘(CdS)、 硫化鋅(ZnS)、硒化銦(Inje3)、硫化銦(In2S3)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋁鋅(Α1:&ι0)、其它的透明導電氧化物(transparent conductive oxygen)，以及鋁鎳合金等形成，而作為一接觸窗。封膠層40堆棧於該背部金屬電極20及透明電極30之上，以一透明塑料形成，以隔絕水氣及氧氣。進一步地，太陽能電池1更包含光吸收薄層50，該光吸收薄層堆棧於具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板10的兩表面，也就是具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板10和背部金屬電極20之間，以及具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板10和透明電極 30之間，以使光吸收功能在整個具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板10上均勻且連續。圖5為應用具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的太陽能電池的製作方法的流程圖。如圖5所示，應用具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的太陽能電池的製作方法S4包含基板製備步驟S41、背部金屬電極成膜步驟S43、透明電極成膜步驟S45以及封裝步驟S47。基板製備步驟S41準備具有光吸收功能的結晶奈米粉末的一軟性基板。背部金屬電極成膜步驟S43，在該軟性基板的任一面以蒸鍍或濺鍍的方式形成一金屬膜，以作為背部金屬電極，該金屬膜的成分之之功函數(work function)與軟性基板中具有光吸收功能的結晶奈米粉末相匹配，該金屬膜的成分通常為鉬(Mo)。透明電極成膜步驟S45在該軟性基板的另一表面形成以蒸鍍或濺鍍的方式形成一透明導電膜，而作為一透明電極或接觸窗，該透明電極的材料是硫化鎘(CcK)、硫化鋅( 、硒化銦(In2Se3)、硫化銦(1 )、氧化鋅(SiO)、氧化鋁鋅(AUnO)、其它的透明導電氧化物(transparent conductive oxygen)， 以及鋁鎳合金等。封裝步驟S47是在該背部金屬電極以及該透明電極的表面形成一透明塑料層，以阻絕水氣及氧氣。更進一步地，可以包含一光吸收薄層成膜步驟S49，在背部金屬電極成膜步驟S43及透明電極成膜步驟S45之前，預先在該軟性基板的兩面各以CIGS靶材或 CIGSS靶材濺鍍而形成一光吸收薄層，以使光吸收的功能能夠在整個基板上均勻且連續，在使背部金屬電極和透明電極，分別形成於兩個光吸收薄層之上。本發明的特點在於，能夠直接將具有如CIGS結晶奈米粉末或是CIGSS結晶奈米粉末等能夠吸收攻能的結晶奈米粉末直接摻入軟性基板中，藉由此方式使得基板本身就具有光吸收的成分，可直接作為光吸收層，或是只需鍍上光吸收薄層，可以藉由加速成核或晶粒成長，進一步在減少製程時間，或是能在較低的溫度下進行光吸收薄層的製程、進一步改善軟性基板與光吸收薄層之間的晶格接口，而減少與金屬電極之間的膨脹係數差異，並且能夠應用習用阻絕水氧的封裝材料進行封裝，以達到製程快速、減少成本的效果。以上所述者僅為用以解釋本發明的較佳實施例，並非企圖據以對本創作做任何形式上的限制，是以，凡有在相同的精神下所作有關本創作的任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護的範疇。
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權利要求
1.一種具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法，其特徵在於，包含一原料製備步驟，將多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末與多個高分子材料形成多個複合材料膠粒；一抽絲步驟，將所述多個複合材料膠粒進行抽絲，而形成多個複合材料纖維；以及一紡織步驟，將所述多個複合材料纖維先進行紡織，而形成布匹狀的一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板。
2.一種具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法，其特徵在於，包含一原料製備步驟，將多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末與多個高分子材料形成多個複合材料膠粒；以及一軋延步驟，將所述多個複合材料膠粒加溫，並進行軋延，而形成膠片狀的一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板。
3.一種具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的製作方法，其特徵在於，包含一原料製備步驟，將多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末與多個高分子材料形成多個複合材料膠粒；以及一溶劑鑄造步驟，將所述多個複合材料膠粒和溶劑的混合溶液倒入一特定形狀容器以形成複合膠體薄板，當溶劑揮發後，將複合膠體薄板與容器分離，而形成膠片狀的一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於，所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末位於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的表面。
5.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於，所述多個高分子材料的官能基沿一優選方向次序排列，且所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末與該優選方向具有同向性。
6.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於，所述多個高分子材料是聚醯胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺以及聚苯胺的至少其中之一。
7.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於，所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末為銅銦鎵硒結晶奈米粉末或是銅銦鎵硒硫結晶奈米粉末。
8.一種太陽能電池，其特徵在於，包含一具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板，包含多個具有光吸收功能的奈米晶粒，而具有光吸收功能；一背部金屬電極，堆棧於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的一表面，以鉬所形成；一透明電極，堆棧於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的另一表面，而作為一接觸窗；以及多個封膠層，堆棧於該背部金屬電極及該透明電極之上，以一透明塑料形成，以隔絕水氣及氧氣。
9.如權利要求8所述太陽能電池，其特徵在於，該透明電極是以硫化鎘、硫化鋅、硒化銦、硫化銦、氧化鋅、氧化鋁鋅、以及鋁鎳合金的至少其中之一所形成。
10.如權利要求8所述太陽能電池，其特徵在於，進一步包含二光吸收薄層，該二光吸收薄層系分別形成於該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板和該背部金屬電極之間，以及該具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板和該透明電極之間。
11.如權利要求8所述太陽能電池，其特徵在於，所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末為銅銦鎵硒結晶奈米粉末或是銅銦鎵硒硫結晶奈米粉末。
12.—種應用具有光吸收功能的奈米晶粒的軟性基板的太陽能電池的製作方法，其特徵在於，包含一基板製備步驟，準備具有光吸收功能的結晶奈米粉末的一軟性基板； 一背部金屬電極成膜步驟，在該軟性基板的任一表面以蒸鍍或濺鍍的方式形成一金屬膜，以作為一背部金屬電極，該金屬膜的成分之之功函數與該軟性基板中的具有光吸收功能的結晶奈米粉末相匹配；一透明電極成膜步驟，在該軟性基板的另一表面形成以蒸鍍或濺鍍的方式形成一透明導電膜，以作為一透明電極；一封裝步驟，在該背部金屬電極以及該透明電極的表面形成一透明塑料層，以阻絕水氣及氧氣。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，進一步包含一光吸收薄層成膜步驟，在該背部金屬電極成膜步驟及該透明電極成膜步驟之前，預先在該軟性基板的兩面以銅銦鎵硒靶材或銅銦鎵硒硫靶材濺鍍各形成一光吸收薄層，再使該背部金屬電極和該透明電極，分別形成於各該光吸收薄層之上。
14.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述多個具有光吸收功能的結晶奈米粉末為銅銦鎵硒結晶奈米粉末或是銅銦鎵硒硫結晶奈米粉末。
15.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，形成該透明電極的材料是硫化鎘、硫化鋅、 硒化銦、硫化銦、氧化鋅、氧化鋁鋅以及鋁鎳合金的至少其中之一。
全文摘要
本發明提供一種軟性基板的製作方法以及太陽能電池及其製作方法，藉抽絲步驟及紡織、軋延或溶劑鑄造，將具有光吸收功能的結晶奈米粉末與高分子材料形成的複合材料膠粒，形成布匹狀或膠片狀的軟性基板，在基板表面分別形成背部金屬電極及透明電極，再經封裝而能製作出太陽能電池，更可預先在基板兩表面形成光吸收薄層使光吸收效果連續，藉由加速成核成長而減少製程時間，或能在低溫進行製程，並減少與背部金屬電極的膨脹係數差異，還能應用習用材料進行封裝，而達到製程快速、減少成本的效果。
文檔編號C08L79/02GK102465393SQ20101054092
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月8日 優先權日2010年11月8日
發明者鍾潤文 申請人:慧濠光電科技股份有限公司