[发明专利]柔性薄膜太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏太阳能电池技术领域，特别涉及一种柔性薄膜太阳能电池及其制造方法。

背景技术

光电器件生活的各个领域有着广泛的应用。光电器件主要包括，利用半导体光敏特性工作的光电导器件，利用半导体或有机材料的光电效应工作的光伏器件，半导体发光器件，以及利用半导体薄膜三极管(TFT)调节或驱动各类物质光性能的显示器件。其中常见的发光器件有发光二极管(LED)、光电晶体管、TFT-LCD液晶显示器件、LED平板显示器件等。此外还有AMLCD宽温液晶显示屏，又叫主动式矩阵(Active Matrix)液晶显示器。常见的半导体光伏器件包括单晶硅、多晶硅、硅基薄膜太阳能电池、CIGS薄膜电池等。

上述的光电器件通常是在硬性基底例如玻璃上制造，所制造出的器件称为硬性器件。近年来出现了柔性光电器件，例如，主动矩阵有机发光二极管面板(AMOLED)，其被称为下一代显示技术，是可制成折叠显示屏的柔性显示屏技术，应用前景十分可观。柔性的太阳能电池也已经进入了量产阶段，其既可以是例如非晶硅的硅基薄膜材料也可以是薄膜晶体半导体材料。目前大都利用印刷和真空薄膜沉积技术对柔性衬底进行卷曲式(roll-to-roll)加工。柔性太阳能电池、柔性显示器件、柔性照明器件的应用十分广泛，不但适用于屋顶材料、墙壁表面以及其它建筑物材料，而且重量轻，便于安装携带，适用于各种表面形状的物体表面安装。因此，无论是柔性太阳能电池还是柔性显示器件以及柔性照明器件都受到了业界的高度关注。

传统的光电器件(包括半导体光伏器件和半导体发光器件)都是在硅衬底或玻璃基板表面利用半导体工艺，例如真空沉积(PECVD、LPCVD、APCVD、PVD、蒸发)、刻蚀等工艺制造而成。而目前柔性光电器件和柔性显示器件基本都是在柔性衬底(例如高温塑料、树脂、铝箔、钢带等材料)表面沉积包括透明导电前电极和背电极以及二者之间器件的层系而制成。但是在柔性衬底表面沉积膜层材料的生产设备与现有的在硬性材料上沉积薄膜的设备不兼容，且非常昂贵。而且在柔性衬底上直接形成的光电器件不便于大面积集成。

有诸多尝试将柔性衬底粘贴于玻璃等硬性基板表面来完成柔性光电器件的制造。所说的柔性衬底要求具有很好的透明度、耐高温性、抗拉强度和尺寸稳定性。但是，出于尺寸稳定性、透明度和电极导电率的考虑，目前的柔性薄膜太阳能电池限制了光电转换效率的进一步提高和制造成本的降低。因此，探索新型的柔性薄膜太阳能电池和制造方法是本领域技术人员面临的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性薄膜太阳能电池及其制造方法，能够进一步提高柔性薄膜太阳能电池的光电转换效率。

为达到上述目的，一方面，本发明提供的一种柔性薄膜太阳能电池，包括金属柔性衬底，位于所述金属柔性衬底表面的石墨烯背电极，至少包括一结n-i-p叠层结构的电池单元，以及位于所述电池单元表面的透明导电前电极，和位于所述前电极表面的封装层。

可选的，所述金属包括铜或银。

可选的，所述透明导电前电极的材料为石墨烯。

可选的，所述封装层的材料为透明、柔性、耐温、防潮且抗拉的可成膜材料，包括含各类硅酮、硅胶、各类含氟聚合物、各类高温胶、各类高温涂料，以及含上述材料的混合物。

可选的，所述聚合物包括含聚酰亚胺、特氟隆的聚合物、FEP、PFA、乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA。

可选的，所述n层为磷掺杂的非晶硅或纳米晶硅，所述p层为硼掺杂的非晶硅或纳米晶硅，所述i层为非晶硅或非晶硅锗合金。

另一方面，本发明提供的一种柔性薄膜太阳能电池的制造方法，包括：

提供金属箔片；

在所述金属箔片表面沉积石墨烯作为背电极；

在所述石墨烯表面沉积n层、在所述n层表面沉积i层、在所述i层表面沉积p层；

在所述p层表面沉积透明导电前电极；

在所述前电极表面形成封装层。

可选的，所述方法还包括在所述p层表面依次沉积至少一组n-i-p叠层结构的步骤。

可选的，所述金属包括铜或银。

可选的，所述透明导电前电极的材料为石墨烯。

可选的，所述n层为磷掺杂的非晶硅或纳米晶硅，所述p层为硼掺杂的非晶硅或纳米晶硅，所述i层为非晶硅或非晶硅锗合金。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：