一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池及其制造方法，通過選用大尺度織構化表面的硬性基板并將基板表面的結(jié)構轉(zhuǎn)印到減反射膜上，使減反射膜直接形成大尺度織構化的表面，然后再在反射膜上制備具有小尺度織構化表面的前電極，使減反射膜和前電極有效組合成多尺度陷光結(jié)構，改善柔性疊層太陽能電池各不同光電轉(zhuǎn)換層的陷光性能，從而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】—種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池及制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及柔性太陽能電池領域，特別是涉及一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池及其制備方法。

【背景技術】
[0002]太陽能電池根據(jù)襯底類型大致可分為兩種:一種是采用硬性材料作為襯底，如常見的玻璃襯底；另一種是采用柔性材料作為襯底，例如樹脂聚合物襯底、高溫塑料襯底等。其中，柔性太陽能電池由于重量輕不易碎可以實現(xiàn)光伏建筑一體化，制作電站可以降低運輸成本和安裝成本，且可以制作便攜式太陽能電池等一系列優(yōu)勢已經(jīng)成為近年來的研究熱點。
[0003]目前，柔性太陽能電池基本上都是直接在柔性襯底上使用專門處理柔性基材的設備來制備，這種生產(chǎn)設備與現(xiàn)在廣泛使用的、生產(chǎn)成本相對低的制作硬性基板太陽能電池的設備不相容，且非常昂貴，工藝也較為復雜，例如在利用臨時襯底作為柔性轉(zhuǎn)移襯底制造柔性薄膜太陽能電池的方法中，存在著臨時襯底需要蝕刻去除，不可重復利用，且不利于大面積產(chǎn)業(yè)化等問題。
[0004]為了能夠利用現(xiàn)有的在硬性襯底上沉積薄膜的設備和工藝以實現(xiàn)在硬性基板如玻璃上制備大面積柔性太陽能電池，在申請?zhí)枮?W0/CN2010/079780的PCT國際專利申請中，揭示了一種硬性制造、柔性成型的大面積柔性光電器件的制造方法:在硬性基板上加工柔性光電器件所需要的層系，將柔性載體牢靠地結(jié)合在該層系上，并使柔性載體和薄膜層系一起整體從硬性基板表面脫離，從而形成柔性光電器件。然而，這種硬性基板制造的光電器件沒有進行表面結(jié)構化的工藝處理，其表面陷光只能依賴于前電極表面，從而造成陷光不充分，無法滿足高效率光電器件的制作要求。
[0005]另外，在申請?zhí)枮?201110088307.8的中國發(fā)明專利申請中，進一步揭示了從硬性基板表面脫離的具有絨性結(jié)構的脫離保護膜，其能夠改善脫離保護膜的應力分布和尺寸穩(wěn)定性，在一定程度上提高光電轉(zhuǎn)換效率。然而，在201110088307.8所提供的制造大面積柔性薄膜太陽能電池的方法中，脫離保護膜為透明塑料，其直接黏貼于硬性基板表面，這樣即使表面制絨也無法完全消除加熱或者鍍膜工藝時的應力影響；同時要求塑料脫離保護膜透明、耐溫、耐等離子體，成本很高。再者，對于柔性疊層太陽能電池而言，由于不同的光電轉(zhuǎn)換層對不同波段的光吸收情況有較大不同，所以僅依靠脫離保護膜的絨性結(jié)構并且對該結(jié)構無任何要求是很難在各疊層均實現(xiàn)優(yōu)良的陷光效果的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，通過選用大尺度織構化表面的硬性基板并將基板表面的結(jié)構轉(zhuǎn)印到減反射膜上，使減反射膜直接形成大尺度織構化的表面，然后再在減反射膜上制備具有小尺度織構化表面的前電極，使減反膜和前電極有效組合成多尺度陷光結(jié)構，改善柔性疊層太陽能電池各不同光電轉(zhuǎn)換層的陷光性能，從而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0007]為了達到以上目的，本發(fā)明提供了一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:在一具有大尺度織構化表面的硬性基板上依次沉積所述太陽能電池的各組成部分，包括:具有大尺度織構化表面的減反射膜、具有小尺度織構化表面的前電極、疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層，背電極、反射層和封裝層，所述減反射膜與前電極的組合形成多尺度陷光結(jié)構，所述太陽能電池可以與所述硬性基板相分離。
[0008]可選地，所述疊層太陽能電池為非晶硅微晶硅疊層太陽能電池，所述具有大尺度織構化表面的減反射膜可以增強微晶硅電池在500nm-1200nm波段的光譜吸收；所述具有小尺度織構化表面的前電極可以增強非晶硅電池在300-750nm波段的光譜吸收。
[0009]可選地，所述大尺度織構化表面可以為傾角范圍為10-30°、徑向尺寸為l_3um的陣列性的絨性或者凹凸不平的表面。
[0010]優(yōu)選地，所述減反射膜的大尺度織構化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的圖案。
[0011]可選地，所述減反射膜可以為厚度為50-200nm的折射率介于空氣和前電極之間的材質(zhì)。
[0012]優(yōu)選地,所述減反射膜可以SiNx，S1x,或者S1x/SiNx疊層,所述減反射膜的制備可以采用PECVD或者PVD方法。
[0013]可選地，所述前電極的小尺度織構化表面可以為傾角范圍為30-75°、徑向尺寸為100-300nm的具有陣列性的絨性或者凹凸不平的表面。
[0014]優(yōu)選地，所述前電極的小尺度織構化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的圖案。
[0015]可選地，所述具有小尺度織構化表面的前電極可以通過LPCVD或者PVD方法制備，所述前電極可以為厚度0.2- 2um的以ZnO:B、FTO, ITO或AZO為材料的透明導電層。
[0016]本發(fā)明還提供了這種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述制造方法包括以下步驟:
第一步，提供具有大尺度織構化表面的硬性基板，用于在其表面上制備疊層太陽能電池各層系；
第二步，在所述硬性基板表面涂覆上黏合層，要求在黏合層涂覆后硬性基板仍呈現(xiàn)大尺度織構化表面；
第三步，在所述黏合層的織構化表面上制備減反射膜，相應地，所述減反射膜表面也具有大尺度織構化表面；
第四步，在所述減反射膜的大尺度織構化表面上制備出具有小尺度織構化表面的前電極，從而使得減反射膜與前電極的組合形成多尺度陷光結(jié)構；
第五步，在所述前電極的表面上再依次沉積疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層、背電極、反射層和封裝層；
第六步，從黏合層處將疊層太陽能電池各層系整體與硬性基板分離開。
[0017]可選地，所述疊層太陽能電池為非晶硅微晶硅疊層太陽能電池，所述具有大尺度織構化表面的減反射膜可以增強微晶硅電池在500nm-1200nm波段的光譜吸收；所述具有小尺度織構化表面的前電極可以增強非晶硅電池在300-750nm波段的光譜吸收。
[0018]可選地，所述大尺度織構化表面可以為傾角范圍為10-30°、徑向尺寸為l-3um的陣列性的絨性或者凹凸不平的表面。
[0019]優(yōu)選地，所述減反射膜的大尺度織構化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的圖案。
[0020]可選地，所述減反射膜可以為厚度為50_200nm的折射率介于空氣和前電極之間的材質(zhì)。
[0021]優(yōu)選地,所述減反射膜可以SiNx，S1x,或者S1x/SiNx疊層,所述減反射膜的制備可以采用PECVD或者PVD方法。
[0022]可選地，所述前電極的小尺度織構化表面可以為傾角范圍為30-75°、徑向尺寸為100-300nm的具有陣列性的絨性或者凹凸不平的表面。
[0023]優(yōu)選地，所述前電極的小尺度織構化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的圖案。
[0024]可選地，所述具有小尺度織構化表面的前電極可以通過LPCVD或者PVD方法制備，所述前電極可以為厚度0.2- 2um的以ZnO:B、FTO, ITO或AZO為材料的透明導電層。
[0025]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下技術效果:
(I)通過選用大尺度織構化表面的硬性基板并將基板表面的結(jié)構轉(zhuǎn)印到減反射膜上，使減反射膜直接形成大尺度織構化的表面，然后再在減反射膜上制備具有小尺度織構化表面的前電極，使減反射膜和前電極有效組合成多尺度陷光結(jié)構，改善柔性疊層太陽能電池的陷光性能，使得不同光電轉(zhuǎn)換層對太陽光的利用更加充分，例如對于柔性非晶硅微晶硅太陽能電池而言，具有大尺度織構化表面的減反射層能夠滿足微晶硅陷光要求，具有小尺度織構化表面的前電極能夠滿足非晶硅陷光要求，從而提高柔性疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0026]( 2 )在本發(fā)明中，大尺度織構化表面即為硬性基板本身自有的表面形狀，這樣就克服了現(xiàn)有技術中由于絨性結(jié)構塑料膜黏貼于硬性基板表面所帶來的加熱或鍍膜工藝中的應力影響，也克服了因采用透明、耐溫、耐等離子體等要求的塑料脫離保護膜所帶來的成本過高的問題。在這里，具有大尺度織構化表面的基板可以重復使用，能減少玻璃原材料損耗，降低成本，并且柔性疊層薄膜太陽能電池因不再有玻璃基板的束縛，也將具有更加廣泛的應用領域。
[0027](3)本發(fā)明通過采用表面結(jié)構化的硬性基板和通過轉(zhuǎn)印方式來形成減反射膜的大尺度織構化表面，其中減反射膜的制備只要通過常規(guī)工業(yè)產(chǎn)線中已有的CVD或者PVD設備即可，無需再增添其它工藝設備，并且所制薄膜的厚度和圖案尺寸均可進行較好的控制，避免了在基板上人為黏貼一層成型絨面塑料薄膜的工藝步驟和由此帶來的真空加熱塑料薄膜的起翹現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明一實施例中一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池結(jié)構示意圖。
[0029]圖2是圖1中所示大尺度織構化表面的A部分的放大圖。
[0030]圖3是圖1中所示小尺度織構化表面的B部分的放大圖。
[0031]圖4是本發(fā)明一實施例中一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池制作方法流程圖。
[0032]圖5-圖9是本發(fā)明一實施例中一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池制作流程中不同階段的結(jié)構示意圖。

【具體實施方式】
[0033]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)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(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方法來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0034]本發(fā)明提供了一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，通過選用大尺度織構化表面的硬性基板并將基板表面的結(jié)構轉(zhuǎn)印到減反射膜上，使減反射膜直接形成大尺度織構化的表面，然后再在反射膜上制備具有小尺度織構化表面的前電極，使減反射膜和前電極有效組合成多尺度陷光結(jié)構，改善柔性疊層太陽能電池各不同光電轉(zhuǎn)換層的陷光性能，從而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0035]本發(fā)明中所涉及的柔性疊層太陽能電池可以為柔性的非晶硅微晶硅太陽能電池，非晶硅鍺太陽能電池，硅氧合金太陽能電池，硅碳合金太陽能電池等一系列具有多個不同光電轉(zhuǎn)換層的太陽能電池。
[0036]下文所述的實施例中是以制備的柔性非晶硅微晶硅疊層太陽能電池為例進行說明的。
[0037]圖1為在具有大尺度織構化表面的硬性基板100的表面上制備得到柔性大面積疊層太陽能電池的結(jié)構示意圖。在制備太陽能電池前先在硬性基板100上涂覆一層黏合層200，然后再依次沉積制得減反射膜300、前電極400、疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層500，背電極600、反射層700和封裝層800。
[0038]所述硬性基板的材料可以是玻璃、陶瓷、金屬、樹脂等材料，優(yōu)選地，為玻璃基板。所述硬性基板的大尺度織構化結(jié)構是指基板表面具有較大幅度的絨性表面或者凹凸不平的表面，對于柔性非晶硅微晶硅疊層太陽能電池而言，該大尺度織構化的結(jié)構可以為圖2所示的傾角a范圍為10-30°、徑向尺寸D范圍為l_3um的具有陣列性的弧形突起或者金字塔形突起的圖案。
[0039]所述黏合層200的材料要求是透明的、耐溫、耐等離子體的材料，通常耐溫范圍大于200°C，例如Henkel，WFP20141-94B型膠，能夠便于大面積涂覆形成膜層。形成黏合層200的方法包括噴涂、刷涂或其他濕涂方法。黏合層200的作用是要既能夠保證在制造過程中柔性疊層太陽能電池不會脫離玻璃基板100，又能夠使該太陽能電池各層制備好后可以較為輕易地從黏合層200處將疊層太陽能電池各層系整體與硬性基板分離開。由于在基板表面敷設的黏合層很薄，其厚度相對于硬性基板的大尺度織構化結(jié)構可忽略，所以黏合層涂覆后硬性基板基本仍可呈現(xiàn)原來的大尺度織構化表面。
[0040]在黏合層的大尺度織構化表面采用PECVD或者PVD的方法在黏合層表面上制備減反射膜，相應地，制得的減反射膜表面也會具有傾角范圍為10-30°、徑向尺寸為l_3um的陣列性的織構化結(jié)構，并且也具有弧形突起、金字塔形突起等圖案，這種具有大尺度織構化表面的減反射膜可以增強微晶硅電池在500nm-1200nm波段的光譜吸收，能很好地滿足微晶硅電池的陷光要求。所述減反射膜可以為厚度為50-200nm的折射率介于空氣和前電極之間的材質(zhì)。具體地，所述減反射膜可以SiNx，S1x,或者S1x/SiNx疊層,所述減反射膜的制備可以采用PECVD或者PVD方法。
[0041]所述前電極的制備可以采用CVD或者PVD的方法在減反射膜表面上制備，其中CVD方法為通過LPCVD方式直接沉積制備前電極，PVD方法為先采用PVD方法制備表面為平面的前電極再采用酸、堿溶液腐蝕的方法間接制備前電極，優(yōu)選地，可以采用LPCVD的方法。通過前述方法制備出的前電極400具有小尺度織構化表面，即前電極400可以具有如圖3所示的傾角b范圍為30-75°、徑向尺寸d范圍為100-300nm的具有陣列性的絨性或者凹凸不平的表面，其表面圖案可以為弧形突起或者金字塔形突起。這種小尺度織構化的結(jié)構可以增強非晶硅電池在300-750nm波段的光譜吸收，能很好地滿足非晶硅電池的陷光要求。一般而言，所述前電極400可以為厚度范圍是0.2- 2um的Zn0:B、FT0、IT0或AZO等透明導電層。
[0042]所述疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層500取決于疊層太陽能電池的種類，對于疊層非晶娃微晶娃太陽能電池而言，其光電轉(zhuǎn)換層500包括了非晶娃電池的PIN層和微晶娃電池的PIN層。所述背電極可以為LPCVD的氧化鋅或者PVD方法制備的ZnO/Al/Ag。所述反射層為白色的PVB或者白色EVA，對光線有較好的反射作用。所述封裝層具有一定的化學穩(wěn)定性，其可通過層壓、蒸壓、粘貼、刷涂等方法粘結(jié)在反射層表面，所述封裝層應為具有抗紫外線、阻隔水汽、耐氣候等特性的太陽能電池專用有機背膜，如FTF、TPT、PET、DNP等。
[0043]所述具有大尺度織構化表面的減反射膜與具有小尺度織構化表面的前電極的組合形成多尺度陷光結(jié)構，能改善柔性疊層太陽能電池的陷光性能，使得不同光電轉(zhuǎn)換層對太陽光的利用更加充分，例如對于柔性非晶硅微晶硅太陽能電池而言，具有大尺度織構化表面的減反射層能夠滿足微晶硅陷光要求，具有小尺度織構化表面的前電極能夠滿足非晶硅陷光要求，從而提高柔性疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0044]在所述疊層太陽能電池各層制備好后，將太陽能電池與所述硬性基板相分離，分離方式可以采用UV光照或者水洗的方式來使黏合層的黏貼失效，也可以采用撕拉的方式來使得電池與基板分離。
[0045]對于本發(fā)明所揭示的多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，圖4所示為這種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池制造方法的流程示意圖。其制造方法如下所示:
步驟Si，提供具有大尺度織構化表面的硬性基板，用于在其表面上制備疊層太陽能電池各層系；
步驟S2，在所述硬性基板表面涂覆上黏合層，要求在黏合層涂覆后硬性基板仍呈現(xiàn)大尺度織構化表面；
步驟S3，在所述黏合層的織構化表面上制備減反射膜，相應地，所述減反射膜表面也具有大尺度織構化表面；
步驟S4，在所述減反射膜的大尺度織構化表面上制備出具有小尺度織構化表面的前電極，從而使得減反射膜與前電極的組合形成多尺度陷光結(jié)構；
步驟S5，在所述前電極的表面上再依次沉積疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層、背電極、反射層和封裝層； 步驟S6，從黏合層處將疊層太陽能電池各層系整體與硬性基板分離開。
[0046]圖5-圖9為對應于圖4所示的電池制作流程中的不同階段的結(jié)構示意圖，下面將對此進行詳述:
在步驟SI中，所述硬性基板的材料可以是玻璃、陶瓷、金屬、樹脂等材料，優(yōu)選地，為玻璃基板。所述硬性基板的大尺度織構化結(jié)構是指基板表面具有較大幅度的絨性表面或者凹凸不平的表面，如圖5所示，對于柔性非晶硅微晶硅太陽能電池而言，該大尺度織構化的結(jié)構可以為傾角范圍為10-30°、徑向尺寸為l-3um的具有陣列性的弧形突起、金字塔形突起的圖案，利用這種形狀的基板所制備出的同樣具有大尺度織構化表面的減反射膜可以增強微晶硅電池在500nm-1200nm波段的光譜吸收，能很好地滿足微晶硅電池的陷光要求。在本發(fā)明中，由于大尺度織構化表面即為硬性基板本身自有的表面形狀，因此克服了現(xiàn)有技術中采用塑料膜黏貼于硬性基板表面所帶來的加熱或鍍膜工藝中的應力影響以及成本過高問題。
[0047]在步驟S2中，在所述硬性基板100的表面涂覆上黏合層200，如圖6所示，所述黏合層200的材料要求是透明的、耐溫、耐等離子體的材料，通常耐溫范圍大于200°C，例如Henkel, WFP20141-94B型膠，能夠便于大面積涂覆形成膜層。形成黏合層200的方法包括噴涂、刷涂或其他濕涂方法。黏合層200的作用是要既能夠保證在制造過程中器件層系不會脫離玻璃基板100，又能夠該太陽能電池各層制備好后較為輕易地從黏合層200處將疊層太陽能電池各層系整體與硬性基板分離開。由于在基板表面敷設的黏合層很薄，其厚度相對于硬性基板的大尺度織構化結(jié)構可忽略，所以黏合層涂覆后硬性基板基本仍可呈現(xiàn)原來的大尺度織構化表面。
[0048]在步驟S3中，在所述黏合層200的織構化表面上制備減反射膜300，如圖7所示，此處采用的方法是PECVD或者PVD的方法在具有大尺度織構化形狀的基板表面的黏合層上制備減反射膜，對應的，制得的減反射膜表面也會具有類似的大尺度織構化結(jié)構，其傾角范圍為10-30°、徑向尺寸為l_3um的陣列性的織構化結(jié)構，并且也具有弧形突起、金字塔形突起等圖案，根據(jù)本領域的公知技術可知(此處不再贅述)，具有這種大尺度織構化表面的減反射膜可以增強微晶硅電池在500nm-1200nm波段的光譜吸收，能很好地滿足微晶硅電池的陷光要求。所述減反射膜可以為厚度為50-200nm的折射率介于空氣和前電極之間的材質(zhì)。具體地，所述減反射膜可以SiNx，S1x,或者S1x/SiNx疊層,所述減反射膜的制備可以采用PECVD或者PVD方法。需要說明的是，由于此處減反射膜的制備只要通過常規(guī)工業(yè)產(chǎn)線中已有的PECVD或者PVD設備即可，無需再增添其它工藝設備，從而降低了生產(chǎn)成本，并且利用該類設備所制薄膜的厚度和圖案尺寸均可進行較好的控制，避免了現(xiàn)有技術中在基板上人為黏貼一層成型絨面塑料薄膜的工藝步驟和由此帶來的真空加熱塑料薄膜的起翹現(xiàn)象。
[0049]在步驟S4中，在所述減反射膜300的大尺度織構化表面上制備出具有小尺度織構化表面的前電極400，如圖8所示所述前電極400的制備也可以采用CVD或者PVD的方法在減反射膜表面上制備，其中CVD方法為通過LPCVD方式直接沉積制備前電極，PVD方法為先采用PVD方法制備表面為平面的前電極再采用酸、堿溶液腐蝕的方法間接制備前電極，優(yōu)選地，可以采用LPCVD的方法。優(yōu)選地，可以采用LPCVD的方法。通過前述方法制備出的前電極400具有小尺度織構化表面，即前電極400具有較小幅度的絨性表面或者凹凸不平的表面，對于柔性非晶硅微晶硅太陽能電池而言，該小尺度織構化的結(jié)構可以為可以為傾角范圍為30-75°、徑向尺寸為100-300nm的具有金字塔突起的結(jié)構，這種小尺度織構化的結(jié)構可以增強非晶硅電池在300-750nm波段的光譜吸收，一般而言，所述前電極400可以為厚度范圍是0.2- 2um的ZnO:B、FTO、ITO或AZO等透明導電層。在步驟2中形成的具有大尺度織構化表面的減反射膜300與步驟3中形成的具有小尺度織構化表面的前電極400的組合形成了多尺度陷光結(jié)構，能改善柔性疊層太陽能電池的陷光性能，使得不同光電轉(zhuǎn)換層對太陽光的利用更加充分。
[0050]在步驟S5中，在所述前電極400的表面上再依次沉積疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層500、背電極600、反射層700和封裝層800，具體如圖9所示。所述疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層500取決于疊層太陽能電池的種類，對于疊層非晶硅微晶硅太陽能電池而言，其光電轉(zhuǎn)換層500包括了非晶娃電池的PIN層和微晶娃電池的PIN層。所述背電極可以為LPCVD的氧化鋅或者PVD方法制備的ZnO/Al/Ag。所述反射層為白色的PVB或者白色EVA，對光線有較好的反射作用。所述封裝層要求具有一定的化學穩(wěn)定性，其可通過層壓、蒸壓、粘貼、刷涂等方法粘結(jié)在反射層表面，所述封裝層應為具有抗紫外線、阻隔水汽、耐氣候等特性的太陽能電池專用有機背膜，如FTF、TPT、PET、DNP等。
[0051]在步驟S6中，在所述疊層太陽能電池各層制備好后，將太陽能電池與所述硬性基板相分離，其分離方式可以采用UV光照或者水洗的方式來使黏合層的黏貼作用失效，也可以采用撕拉的方式來使得電池與基板分離，最終得到如圖10所示的多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池。
[0052]在本發(fā)明中，通過選用大尺度織構化表面的硬性基板并將基板表面的結(jié)構轉(zhuǎn)印到減反射膜上，使減反射膜直接形成大尺度織構化的表面，然后再在減反射膜上制備具有小尺度織構化表面的前電極，使減反射膜和前電極有效組合成多尺度陷光結(jié)構，改善柔性疊層太陽能電池的陷光性能，使得不同光電轉(zhuǎn)換層對太陽光的利用更加充分，例如對于柔性非晶硅微晶硅太陽能電池而言，具有大尺度織構化表面的減反射層能夠滿足微晶硅陷光要求，具有小尺度織構化表面的前電極能夠滿足非晶硅陷光要求，從而提高柔性疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0053]在本發(fā)明中，大尺度織構化表面即為硬性基板本身自有的表面形狀，這樣就克服了現(xiàn)有技術中由于絨性結(jié)構塑料膜黏貼于硬性基板表面所帶來的加熱或鍍膜工藝中的應力影響，也克服了因采用透明、耐溫、耐等離子體等要求的塑料脫離保護膜所帶來的成本過高的問題。在這里，具有大尺度織構化表面的基板可以重復使用，能減少玻璃原材料損耗，降低成本，并且柔性疊層薄膜太陽能電池因不再有玻璃基板的束縛，也將具有更加廣泛的應用領域。
[0054]本發(fā)明通過采用表面結(jié)構化的硬性基板和通過轉(zhuǎn)印方式來形成減反射膜的大尺度織構化表面，其中減反射膜的制備只要通過常規(guī)工業(yè)產(chǎn)線中已有的CVD或者PVD設備即可，無需再增添其它工藝設備，并且所制薄膜的厚度和圖案尺寸均可進行較好的控制，避免了在基板上人為黏貼一層成型絨面塑料薄膜的工藝步驟和由此帶來的真空加熱塑料薄膜的起翹現(xiàn)象。
[0055]雖然本發(fā)明已以較佳的實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可做各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:在一具有大尺度織構化表面的硬性基板上依次沉積所述太陽能電池的各組成部分，包括:具有大尺度織構化表面的減反射膜、具有小尺度織構化表面的前電極、疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層，背電極、反射層和封裝層，所述減反射膜與前電極的組合形成多尺度陷光結(jié)構，所述太陽能電池可以與所述硬性基板相分離。
2.如權利要求1所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:所述疊層太陽能電池為非晶硅微晶硅疊層太陽能電池，所述具有大尺度織構化表面的減反射膜可以增強微晶硅電池在500nm-1200nm波段的光譜吸收；所述具有小尺度織構化表面的前電極可以增強非晶硅電池在300-750nm波段的光譜吸收。
3.如權利要求1所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:所述大尺度織構化表面可以為傾角范圍為15-30°、徑向尺寸為l_3um的陣列性的絨性或者凹凸不平的表面。
4.如權利要求3所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:所述減反射膜的大尺度織構化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的圖案。
5.如權利要求1所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:所述減反射膜可以為厚度為50-200nm的折射率介于空氣和前電極之間的材質(zhì)。
6.如權利要求5所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:所述減反射膜可以SiNx，S1x,或者S1x/SiNx疊層,所述減反射膜的制備可以采用PECVD或者PVD方法。
7.如權利要求1所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:所述前電極的小尺度織構化表面可以為傾角范圍為30-40°、徑向尺寸為100-300nm的具有陣列性的絨性或者凹凸不平的表面。
8.如權利要求7所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:所述前電極的小尺度織構化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的圖案。
9.如權利要求1所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池，其特征在于:所述具有小尺度織構化表面的前電極可以通過LPCVD或者PVD方法制備，所述前電極可以為厚度0.2- 2um的以Zn0:B、FT0、ITO或AZO為材料的透明導電層。
10.一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述制造方法包括以下步驟: 第一步，提供具有大尺度織構化表面的硬性基板，用于在其表面上制備疊層太陽能電池各層系； 第二步，在所述硬性基板表面涂覆上黏合層，要求在黏合層涂覆后硬性基板仍呈現(xiàn)大尺度織構化表面； 第三步，在所述黏合層的織構化表面上制備減反射膜，相應地，所述減反射膜表面也具有大尺度織構化表面； 第四步，在所述減反射膜的大尺度織構化表面上制備出具有小尺度織構化表面的前電極，從而使得減反射膜與前電極的組合形成多尺度陷光結(jié)構； 第五步，在所述前電極的表面上再依次沉積疊層太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換層、背電極、反射層和封裝層； 第六步，從黏合層處將疊層太陽能電池各層系整體與硬性基板分離開。
11.如權利要求10所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述疊層太陽能電池為非晶硅微晶硅疊層太陽能電池，所述具有大尺度織構化表面的減反射膜可以增強微晶硅電池在500nm-1200nm波段的光譜吸收；所述具有小尺度織構化表面的前電極可以增強非晶硅電池在300-750nm波段的光譜吸收。
12.如權利要求10所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述大尺度織構化表面可以為傾角范圍為15-30°、徑向尺寸為l_3um的陣列性的絨性或者凹凸不平的表面。
13.如權利要求12所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述減反射膜的大尺度織構化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的圖案。
14.如權利要求10所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述減反射膜可以為厚度為50-200nm的折射率介于空氣和前電極之間的材質(zhì)。
15.如權利要求14所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述減反射膜可以SiNx，S1x,或者S1x/SiNx疊層,所述減反射膜的制備可以采用PECVD或者PVD方法。
16.如權利要求10所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述前電極的小尺度織構化表面可以為傾角范圍為30-40°、徑向尺寸為100-300nm的具有陣列性的絨性或者凹凸不平的表面。
17.如權利要求16所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述前電極的小尺度織構化表面具有弧形突起或者金字塔形突起的圖案。
18.如權利要求10所述的一種多尺度陷光的柔性大面積疊層太陽能電池的制造方法，其特征在于:所述具有小尺度織構化表面的前電極可以通過LPCVD或者PVD方法制備，所述前電極可以為厚度0.2- 2um的以Zn0:B、FT0、ITO或AZO為材料的透明導電層。
【文檔編號】H01L31/0216GK104377251SQ201310348589
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權日:2013年8月12日
【發(fā)明者】吳科俊, 陳金元, 胡宏逵 申請人:上海理想萬里暉薄膜設備有限公司