柔性光電器件的製造方法
2023-06-03 09:59:21
專利名稱：柔性光電器件的製造方法
技術領域：
本發明涉及太陽能電池技術領域，特別是涉及一種柔性光電器件的製造方法。
背景技術：
光電器件生活的各個領域有著廣泛的應用。光電器件主要包括，利用半導體光敏 特性工作的光電導器件，利用半導體或有機材料的光電效應工作的光伏器件，半導體發光 器件，以及利用半導體薄膜三極體(TFT)調節或驅動各類物質光性能的顯示器件。其中常 見的發光器件有發光二極體(LED)、光電電晶體、TFT-IXD液晶顯示器件、LED平板顯示器件 等。此外還有AMIXD寬溫液晶顯示屏，又叫主動式矩陣(Active Matrix)液晶顯示器。常 見的半導體光伏器件包括單晶矽、多晶矽、矽基薄膜太陽能電池、CIGS薄膜電池等。上述的光電器件通常是在硬性基底例如玻璃上製造，所製造出的器件稱為硬性 器件。近年來出現了柔性光電器件，例如，主動矩陣有機發光二極體面板(AM0LED)，其被 稱為下一代顯示技術，是可製成摺疊顯示屏的柔性顯示屏技術，應用前景十分可觀。柔性 的太陽能電池也已經進入了量產階段，其既可以是例如非晶矽的矽基薄膜材料也可以是 薄膜晶體半導體材料。目前大都利用印刷和真空薄膜沉積技術對柔性襯底進行捲曲式 (roll-to-roll)加工。柔性太陽能電池、柔性顯示器件、柔性照明器件的應用十分廣泛，不 但適用於屋頂材料、牆壁表面以及其它建築物材料，而且重量輕，便於安裝攜帶，適用於各 種表面形狀的物體表面安裝。因此，無論是柔性太陽能電池還是柔性顯示器件以及柔性照 明器件都受到了業界的高度關注。傳統的光電器件(包括半導體光伏器件和半導體發光器件)都是在矽襯底或玻璃 基板表面利用半導體工藝，例如真空沉積(PECVD、LPCVD、APCVD、PVD、蒸發)、刻蝕等工藝制 造而成。而目前柔性光電器件和柔性顯示器件基本都是在柔性襯底(例如高溫塑料、樹脂、 鋁箔、鋼帶等材料)表面沉積包括透明導電前電極和背電極以及二者之間器件的層系而制 成。但是在柔性襯底表面沉積膜層材料的生產設備與現有的在硬性材料上沉積薄膜的設備 不兼容，且非常昂貴。而且在柔性襯底上直接形成的光電器件不便於大面積集成。有諸多嘗試將柔性襯底粘貼於玻璃等硬性基板表面來完成柔性光電器件的製造。 所說的柔性襯底要求具有很好的透明度、耐高溫性、抗拉強度和尺寸穩定性。目前柔性襯 底的材料主要為各類含氟材料，例如FEP(全氟乙烯丙烯共聚物)和PFA(可溶性聚四氟乙 烯)，它們在耐熱、耐寒、化學穩定性、機械性、絕緣性、自潤滑性、耐折性、耐開裂性方面都表 現優異。在大面積柔性光電器件的製造過程中，在大面積的硬性基板表面鋪設柔性襯底是 非常關鍵的工藝，要求其在鋪設完畢之後在後續的工藝過程中具有良好的尺寸穩定性。但 是在硬性基板特別是大面積的硬性基板表面鋪設柔性襯底時，不能直接黏貼在硬性基板表 面，因為要兼顧黏貼與脫離，也就是不能用大量的粘結劑，否則製造完成後柔性襯底無法脫 離。因此在鋪設過程中柔性襯底和基板之間的空氣很難完全排除乾淨。這樣勢必在後續的 工藝中由於加熱使其體膨脹造成氣泡，使柔性襯底變形，很難保證在整個器件製造過程中自始至終保持平展地鋪設在玻璃表面且工藝完成後利於柔性襯底的剝離。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種柔性光電器件的製造方法，能夠在很大程度上 提高在大面積硬性基板表面鋪設大面積柔性襯底的平整度和尺寸穩定性。為達到上述目的，本發明提供了一種柔性光電器件的製造方法，包括提供硬性基板；在所述硬性基板表面鋪設纖維織物層；在所述纖維織物層表面鋪設柔性襯底，所述柔性襯底的橫向或縱向尺寸大於所述 纖維織物層的橫向或縱向尺寸；在所述柔性襯底層表面施加壓板並加熱烘烤使柔性襯底材料黏附於所述硬性基 板的側邊緣；移去所述壓板；在所述柔性襯底表面沉積光電器件各層系；在所述光電器件各層系表面形成封裝層；切割柔性襯底邊緣使柔性光電器件脫離所述硬性基板。可選的，所述硬性基板為玻璃。可選的，所述壓板的材料為玻璃或石墨。可選的，所述方法還包括在壓板和柔性襯底之間鋪設一層隔離層的步驟。可選的，所述隔離層的材料為特氟隆Teflon。可選的，所述柔性襯底的材料為透明、柔性、耐溫、且抗拉的可成膜材料，包括含各 類矽酮、矽膠、各類含氟聚合物、各類高溫膠、各類高溫塗料，以及含上述材料的混合物。可選的，所述聚合物包括含聚醯亞胺、特氟隆的聚合物、FEP、PFA。可選的，所述加熱烘烤的溫度為200 220°C。可選的，所述方法還包括在移去壓板後移去所述隔離層的步驟。可選的，所述纖維織物為玻璃纖維織物或碳纖維織物。可選的，所述纖維織物為經紗支撐面、緯紗無屈曲織物，或緯紗支撐面、經紗無屈 曲織物；或經緯共同構成織物支持面、經緯紗均有屈曲的織物。可選的，所述硬性基板表面和纖維織物層之間具有粘結層。可選的，所述纖維織物層和柔性襯底之間具有粘結層。可選的，所述纖維織物層表面填塗有防潮透明材料。可選的，所述纖維織物層為一層或多層。與現有技術相比，本發明的優點本發明的柔性光電器件的製造方法在柔性襯底鋪設前首先鋪設一層透明玻璃纖 維織物，然後再壓上柔性襯底材料。由於織物的幾何結構具有經紗和緯紗在織物中相互之 間搭接的空間關係，在經紗和緯紗之間具有細微的空間構成的氣流通道。這樣，柔性襯底材 料覆蓋在纖維織物表面並壓緊之後，在加熱和抽真空的過程中，柔性襯底材料和纖維織物 之間的空氣就會被充分地經氣流通道排出，柔性襯底和纖維織物之間的空氣殘留非常少， 極大地減少了柔性襯底的變形，提高了平展度，有利於後續薄膜沉積工藝的良率提高。此外，由於纖維織物為透明的玻璃纖維織物或碳纖維織物，整體理化性能非常穩定，不會對後 續的雷射劃線工藝產生任何影響，也很容易使柔性光電器件從硬性基板上取下。
通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其它目 的、特徵和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。並未刻意按 比例繪製附圖，重點在於示出本發明的主旨。為清楚起見，放大了層的厚度。圖1至圖9為說明本發明的柔性光電器件的製造方法的器件結構流程示意圖。所述示圖是示意性的，而非限制性的，在此不能過度限制本發明的保護範圍。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發 明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不 違背本發明內涵的情況下做類似推廣。因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。圖1至圖9為說明本發明的柔性光電器件的製造方法的器件結構流程示意圖。如 圖1所示，本發明的柔性光電器件的製造方法首先提供一硬性基板100，例如玻璃，以下稱 作玻璃基板100 ；然後在玻璃基板100表面鋪設一層纖維織物層200。纖維織物層200可以 是玻璃纖維織物或碳纖維織物，優選為玻璃纖維織物，玻璃纖維織物具有理化性能穩定、耐 高溫、透明、尺寸穩定等優點。如圖加所示的纖維織物層200 —般由經、緯兩個方向的紗線或長絲交織而成，它 的整體結構特點是外表呈平面型板狀，經、緯兩向結構重複，垂直向一般結構單一，但也可 以是幾層。經緯紗線交織成網狀，既有覆蓋，又有空隙，並有一定厚度。為了便於說明織物的 幾何結構，如圖2b和2c所示，往往假定紗線為均勻的圓柱形可繞體，即所謂理想結構。圖 2b所示的為經紗201作為支撐面、緯紗202無屈曲的纖維織物層200。纖維織物層200也 可以是緯紗202支撐面、經紗201無屈曲的纖維織物。纖維織物層200還可以是如圖2c所 示的經紗201和緯紗202共同構成織物支持面、經緯紗均有屈曲的纖維織物。然後，在纖維織物層200表面鋪設一柔性襯底300，所述柔性襯底300的橫向或縱 向尺寸要大於所述纖維織物層200的橫向或縱向尺寸。這樣在覆蓋柔性襯底300之後，柔 性襯底300會完全覆蓋纖維織物層200並延伸到玻璃基板邊緣外側。柔性襯底300的材料 要是透明、柔性、耐溫、且抗拉的可成膜材料，包括含各類矽酮、矽膠、各類含氟聚合物、各類 高溫膠、各類高溫塗料，以及含上述材料的混合物。所說的聚合物包括含聚醯亞胺、特氟隆 的聚合物、FEP、PFA等。接著，優選地，在柔性襯底層300表面鋪設一隔離層400，其材料為特氟隆Teflon。 然後在施加一塊壓板500壓在隔離層400上，以使柔性襯底層300保持平展。然後加熱烘 烤，溫度在200 220°C，使柔性襯底300材料剛好變軟，利用粘結劑或直接壓住，將柔性襯 底300延伸到玻璃基板100外側的部分粘結在硬性基板100的側邊緣。壓板500的材料可 以是玻璃或石墨。在其他實施例中，柔性襯底層300和壓板500之間也可以不鋪設隔離層 400。
在加熱的過程中，纖維織物層200的經紗201和緯紗202之間的空隙為柔性襯底 300和玻璃基板100之間的空氣提供了透氣的氣體通道。柔性襯底300和玻璃基板100之 間的空氣會沿箭頭方向所示從通道中流出，如圖3和圖4所示。柔性襯底300和玻璃基板 100之間的空氣會被徹底或接近徹底地排出，因此不會在柔性襯底300下方產生氣泡，柔性 襯底層300會始終保持平展。在其他實施例中，硬性基板100表面和纖維織物層200之間可以利用粘結層粘結。在其他實施例中，纖維織物層200和柔性襯底300之間也可以利用粘結層進行粘結。在其他實施例中，纖維織物層200的表面可以填塗有防潮透明材料210，如圖5和 圖6所示。這層防潮透明材料210可以起到防潮的作用，防止水氣進入到柔性襯底300中。在上述的對柔性襯底300的預處理的過程中，柔性襯底300和玻璃基板100之間 的空氣被充分排出，柔性襯底300表面會很平展，不會產生氣泡，無變形。接下來，移去壓板500和隔離層400，在柔性襯底300表面沉積光電器件各層系 600，然後在光電器件各層系600表面形成封裝層700，如圖7所示。然後，切割柔性襯底300 邊緣，使柔性光電器件脫離所述硬性基板100，如圖8和圖9所示。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的技 術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。 因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任 何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍內。
權利要求
1.一種柔性光電器件的製造方法，包括提供硬性基板；在所述硬性基板表面鋪設纖維織物層；在所述纖維織物層表面鋪設柔性襯底，所述柔性襯底的橫向或縱向尺寸大於所述纖維 織物層的橫向或縱向尺寸；在所述柔性襯底層表面施加壓板並加熱烘烤使柔性襯底材料黏附於所述硬性基板的 側邊緣；移去所述壓板；在所述柔性襯底表面沉積光電器件各層系；在所述光電器件各層系表面形成封裝層；切割柔性襯底邊緣使柔性光電器件脫離所述硬性基板。
2.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述硬性基板為玻璃。
3.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述壓板的材料為玻璃或石墨。
4.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述方法還包括在壓板和柔性襯底 之間鋪設一層隔離層的步驟。
5.根據權利要求4所述的製造方法，其特徵在於所述隔離層的材料為特氟隆Teflon。
6.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述柔性襯底的材料為透明、柔性、 耐溫、且抗拉的可成膜材料，包括含各類矽酮、矽膠、各類含氟聚合物、各類高溫膠、各類高 溫塗料，以及含上述材料的混合物。
7.根據權利要求6所述的製造方法，其特徵在於所述聚合物包括含聚醯亞胺、特氟隆 的聚合物、FEP、PFA。
8.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述加熱烘烤的溫度為200 220 °C。
9.根據權利要求4所述的製造方法，其特徵在於所述方法還包括在移去壓板後移去 所述隔離層的步驟。
10.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述纖維織物為玻璃纖維織物或碳 纖維織物。
11.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述纖維織物為經紗支撐面、緯紗 無屈曲織物，或緯紗支撐面、經紗無屈曲織物；或經緯共同構成織物支持面、經緯紗均有屈 曲的織物。
12.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述硬性基板表面和纖維織物層之 間具有粘結層。
13.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述纖維織物層和柔性襯底之間具有粘結層。
14.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於所述纖維織物層表面填塗有防潮透 明材料。
15.根據權利要求10所述的製造方法，其特徵在於所述纖維織物層為一層或多層。
全文摘要
本發明公開了一種柔性光電器件的製造方法，包括提供硬性基板；在所述硬性基板表面鋪設纖維織物層；在所述纖維織物層表面鋪設柔性襯底，所述柔性襯底的橫向或縱向尺寸大於所述纖維織物層的橫向或縱向尺寸；在所述柔性襯底層表面施加壓板並加熱烘烤使柔性襯底材料黏附於所述硬性基板的側邊緣；移去所述壓板；在所述柔性襯底表面沉積光電器件各層系；在所述光電器件各層系表面形成封裝層；切割柔性襯底邊緣使柔性光電器件脫離所述硬性基板。本發明的柔性光電器件的製造方法能夠在很大程度上提高在大面積硬性基板表面鋪設大面積柔性襯底的平整度和尺寸穩定性。
文檔編號B32B38/18GK102148330SQ201010604
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者單洪青, 張超華, 徐穎, 施成營, 李曉常, 李沅民, 林朝暉, 王有為 申請人:福建鈞石能源有限公司