[发明专利]一种柔性薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其制备方法，特别是涉及一种柔性薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

在社会、环境、能源和可持续性发展等要求的推动下，新能源的推广应用已成为全球共识。而太阳能作为新能源中最主要的可再生能源，在未来发展中占有重要地位。薄膜太阳电池主要包括非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒以及染料敏化等多种类型，其由于消耗材料少，具有所共识的很大的降低成本空间，受到世界各国的越来越多的关注。

薄膜太阳电池衬底可使用玻璃或其它廉价材料，亦可采用柔性材料。柔性衬底的薄膜太阳电池由于重量轻、可卷曲的特性，具有便携、高质量比功率、易于一体化等优点，极大的拓展了太阳电池的应用领域。柔性薄膜太阳电池便于采用卷对卷的连续沉积工艺，成本较高但更可连续大面积生产。柔性薄膜太阳电池若用于建设大型电站，则可大大降低运输费用和电站的建设成本。柔性薄膜太阳电池不仅可适用于平流层飞艇、无人机等空间军事运用，同时亦可用于单兵作战系统、救生系统等地面军用和便携式充电、一体化帐篷、衣物一体化、野外、救生、车载、移动等顾客要求的军用和民用地面特殊市场，并更适用于BIPV等光伏应用的传统领域。

目前，柔性薄膜太阳电池基本均是在柔性衬底上制备，柔性衬底的选择包括柔性金属箔和聚合物膜等。柔性衬底表面沉积功能层的设备与现行的刚性衬底的设备不兼容，价格高昂，工艺复杂。柔性衬底材料的选择受到薄膜太阳电池制备工艺等限制，需要满足热稳定性、真空适应性、热膨胀性能、表面平滑性、化学惰性抗湿性等苛刻的要求。同时，在柔性衬底上沉积薄膜的设备与现有的刚性材料（如玻璃）上沉积薄膜的设备不兼容，且价格高昂，工艺复杂。

若采用刚性衬底制备而后柔性衬底转移技术实现柔性薄膜太阳电池的制作，则不仅可实现现有设备工艺的兼容；同时获得的柔性薄膜太阳电池与传统的以柔性衬底为材料的相比较，衬底厚度可控，不需受卷对卷工艺限制，可实现衬底超薄，进一步降低重量。从而可实现超轻、超薄、高效的柔性薄膜太阳电池。

因此，本发明针对以上问题，拟以柔性薄膜太阳电池体系为主要研究对象，引入衬底转移技术的开发以期实现高效率低成本的轻质柔性薄膜太阳电池的开发。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种柔性薄膜太阳能电池及其制备方法，用于解决现有技术中成本过高，工艺复杂等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种柔性薄膜太阳能电池的制备方法，至少包括以下步骤：

1）提供一刚性衬底，于所述刚性衬底表面形成聚合物薄膜层；

2）在所述聚合物薄膜层上形成薄膜太阳能电池功能层系；

3）将所述聚合物薄膜层与所述刚性衬底分离。

作为本发明的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的一种优选方案，所述的刚性衬底包括玻璃、石墨及多孔碳中的一种。

作为本发明的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的一种优选方案，所述聚合物薄膜层包括聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚氨酯及含氟聚合物中的一种。

作为本发明的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的一种优选方案，制备所述聚合物薄膜层所采用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮或氯仿溶剂。

作为本发明的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的一种优选方案，所述聚合物薄膜层的厚度为1～200微米。

作为本发明的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的一种优选方案，所述聚合物薄膜层的形成工艺包括浸渍提拉、旋涂、刮刀、喷涂、湿涂、丝网印刷、滚轮涂布或板式涂布的一种或一种以上。

作为本发明的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的一种优选方案，所述的聚合物薄膜层形成后还包括对其进行热处理的步骤。

作为本发明的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的一种优选方案，所述太阳能电池为非晶硅基、碲化镉基或铜铟镓硒薄膜电池。

作为本发明的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的一种优选方案，步骤2）至少包括以下步骤：

2-1）制备底电极；

2-2）制备吸收层

2-3）制备窗口层；

2-4）制备透明导电层；

2-5）制备上电极及减反射膜。

进一步地，所述太阳能电池为铜铟镓硒薄膜电池，步骤2-2）后还包括制备缓冲层的步骤。

作为本发明的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的一种优选方案，步骤3）采用提拉或剥离的分离方式，使所述聚合物薄膜层和薄膜太阳能电池功能层系整体性的与所述刚性衬底分离。

进一步地，所述聚合物薄膜层全部或大部分与所述刚性衬底分离。