CN102148330A - 柔性光电器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性光电器件的制造方法，包括：提供硬性基板；在所述硬性基板表面铺设纤维织物层；在所述纤维织物层表面铺设柔性衬底，所述柔性衬底的横向或纵向尺寸大于所述纤维织物层的横向或纵向尺寸；在所述柔性衬底层表面施加压板并加热烘烤使柔性衬底材料黏附于所述硬性基板的侧边缘；移去所述压板；在所述柔性衬底表面沉积光电器件各层系；在所述光电器件各层系表面形成封装层；切割柔性衬底边缘使柔性光电器件脱离所述硬性基板。本发明的柔性光电器件的制造方法能够在很大程度上提高在大面积硬性基板表面铺设大面积柔性衬底的平整度和尺寸稳定性。

Description

柔性光电器件的制造方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种柔性光电器件的制造方法。

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。目前柔性衬底的材料主要为各类含氟材料，例如FEP(全氟乙烯丙烯共聚物)和PFA(可溶性聚四氟乙烯)，它们在耐热、耐寒、化学稳定性、机械性、绝缘性、自润滑性、耐折性、耐开裂性方面都表现优异。

在大面积柔性光电器件的制造过程中，在大面积的硬性基板表面铺设柔性衬底是非常关键的工艺，要求其在铺设完毕之后在后续的工艺过程中具有良好的尺寸稳定性。但是在硬性基板特别是大面积的硬性基板表面铺设柔性衬底时，不能直接黏贴在硬性基板表面，因为要兼顾黏贴与脱离，也就是不能用大量的粘结剂，否则制造完成后柔性衬底无法脱离。因此在铺设过程中柔性衬底和基板之间的空气很难完全排除干净。这样势必在后续的工艺中由于加热使其体膨胀造成气泡，使柔性衬底变形，很难保证在整个器件制造过程中自始至终保持平展地铺设在玻璃表面且工艺完成后利于柔性衬底的剥离。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种柔性光电器件的制造方法，能够在很大程度上提高在大面积硬性基板表面铺设大面积柔性衬底的平整度和尺寸稳定性。

为达到上述目的，本发明提供了一种柔性光电器件的制造方法，包括：

提供硬性基板；

在所述硬性基板表面铺设纤维织物层；

在所述纤维织物层表面铺设柔性衬底，所述柔性衬底的横向或纵向尺寸大于所述纤维织物层的横向或纵向尺寸；

在所述柔性衬底层表面施加压板并加热烘烤使柔性衬底材料黏附于所述硬性基板的侧边缘；

移去所述压板；

在所述柔性衬底表面沉积光电器件各层系；

在所述光电器件各层系表面形成封装层；

切割柔性衬底边缘使柔性光电器件脱离所述硬性基板。

可选的，所述硬性基板为玻璃。

可选的，所述压板的材料为玻璃或石墨。

可选的，所述方法还包括在压板和柔性衬底之间铺设一层隔离层的步骤。

可选的，所述隔离层的材料为特氟隆Teflon。

可选的，所述柔性衬底的材料为透明、柔性、耐温、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。

可选的，所述加热烘烤的温度为200～220℃。

可选的，所述方法还包括在移去压板后移去所述隔离层的步骤。

可选的，所述纤维织物为玻璃纤维织物或碳纤维织物。

可选的，所述纤维织物为经纱支撑面、纬纱无屈曲织物，或纬纱支撑面、经纱无屈曲织物；或经纬共同构成织物支持面、经纬纱均有屈曲的织物。

可选的，所述硬性基板表面和纤维织物层之间具有粘结层。

可选的，所述纤维织物层和柔性衬底之间具有粘结层。

可选的，所述纤维织物层表面填涂有防潮透明材料。

可选的，所述纤维织物层为一层或多层。

与现有技术相比，本发明的优点：

本发明的柔性光电器件的制造方法在柔性衬底铺设前首先铺设一层透明玻璃纤维织物，然后再压上柔性衬底材料。由于织物的几何结构具有经纱和纬纱在织物中相互之间搭接的空间关系，在经纱和纬纱之间具有细微的空间构成的气流通道。这样，柔性衬底材料覆盖在纤维织物表面并压紧之后，在加热和抽真空的过程中，柔性衬底材料和纤维织物之间的空气就会被充分地经气流通道排出，柔性衬底和纤维织物之间的空气残留非常少，极大地减少了柔性衬底的变形，提高了平展度，有利于后续薄膜沉积工艺的良率提高。此外，由于纤维织物为透明的玻璃纤维织物或碳纤维织物，整体理化性能非常稳定，不会对后续的激光划线工艺产生任何影响，也很容易使柔性光电器件从硬性基板上取下。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。为清楚起见，放大了层的厚度。

图1至图9为说明本发明的柔性光电器件的制造方法的器件结构流程示意图。

所述示图是示意性的，而非限制性的，在此不能过度限制本发明的保护范围。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图1至图9为说明本发明的柔性光电器件的制造方法的器件结构流程示意图。如图1所示，本发明的柔性光电器件的制造方法首先提供一硬性基板100，例如玻璃，以下称作玻璃基板100；然后在玻璃基板100表面铺设一层纤维织物层200。纤维织物层200可以是玻璃纤维织物或碳纤维织物，优选为玻璃纤维织物，玻璃纤维织物具有理化性能稳定、耐高温、透明、尺寸稳定等优点。

如图2a所示的纤维织物层200一般由经、纬两个方向的纱线或长丝交织而成，它的整体结构特点是外表呈平面型板状，经、纬两向结构重复，垂直向一般结构单一，但也可以是几层。经纬纱线交织成网状，既有覆盖，又有空隙，并有一定厚度。为了便于说明织物的几何结构，如图2b和2c所示，往往假定纱线为均匀的圆柱形可绕体，即所谓理想结构。图2b所示的为经纱201作为支撑面、纬纱202无屈曲的纤维织物层200。纤维织物层200也可以是纬纱202支撑面、经纱201无屈曲的纤维织物。纤维织物层200还可以是如图2c所示的经纱201和纬纱202共同构成织物支持面、经纬纱均有屈曲的纤维织物。

然后，在纤维织物层200表面铺设一柔性衬底300，所述柔性衬底300的横向或纵向尺寸要大于所述纤维织物层200的横向或纵向尺寸。这样在覆盖柔性衬底300之后，柔性衬底300会完全覆盖纤维织物层200并延伸到玻璃基板边缘外侧。柔性衬底300的材料要是透明、柔性、耐温、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。所说的聚合物包括含聚酰亚胺、特氟隆的聚合物、FEP、PFA等。

接着，优选地，在柔性衬底层300表面铺设一隔离层400，其材料为特氟隆Teflon。然后在施加一块压板500压在隔离层400上，以使柔性衬底层300保持平展。然后加热烘烤，温度在200～220℃，使柔性衬底300材料刚好变软，利用粘结剂或直接压住，将柔性衬底300延伸到玻璃基板100外侧的部分粘结在硬性基板100的侧边缘。压板500的材料可以是玻璃或石墨。在其他实施例中，柔性衬底层300和压板500之间也可以不铺设隔离层400。

在加热的过程中，纤维织物层200的经纱201和纬纱202之间的空隙为柔性衬底300和玻璃基板100之间的空气提供了透气的气体通道。柔性衬底300和玻璃基板100之间的空气会沿箭头方向所示从通道中流出，如图3和图4所示。柔性衬底300和玻璃基板100之间的空气会被彻底或接近彻底地排出，因此不会在柔性衬底300下方产生气泡，柔性衬底层300会始终保持平展。

在其他实施例中，硬性基板100表面和纤维织物层200之间可以利用粘结层粘结。

在其他实施例中，纤维织物层200和柔性衬底300之间也可以利用粘结层进行粘结。

在其他实施例中，纤维织物层200的表面可以填涂有防潮透明材料210，如图5和图6所示。这层防潮透明材料210可以起到防潮的作用，防止水气进入到柔性衬底300中。

在上述的对柔性衬底300的预处理的过程中，柔性衬底300和玻璃基板100之间的空气被充分排出，柔性衬底300表面会很平展，不会产生气泡，无变形。

接下来，移去压板500和隔离层400，在柔性衬底300表面沉积光电器件各层系600，然后在光电器件各层系600表面形成封装层700，如图7所示。然后，切割柔性衬底300边缘，使柔性光电器件脱离所述硬性基板100，如图8和图9所示。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (15)

1.一种柔性光电器件的制造方法，包括：

提供硬性基板；

在所述硬性基板表面铺设纤维织物层；

在所述纤维织物层表面铺设柔性衬底，所述柔性衬底的横向或纵向尺寸大于所述纤维织物层的横向或纵向尺寸；

在所述柔性衬底层表面施加压板并加热烘烤使柔性衬底材料黏附于所述硬性基板的侧边缘；

移去所述压板；

在所述柔性衬底表面沉积光电器件各层系；

在所述光电器件各层系表面形成封装层；

切割柔性衬底边缘使柔性光电器件脱离所述硬性基板。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述硬性基板为玻璃。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述压板的材料为玻璃或石墨。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述方法还包括在压板和柔性衬底之间铺设一层隔离层的步骤。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述隔离层的材料为特氟隆Teflon。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述柔性衬底的材料为透明、柔性、耐温、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。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：所述聚合物包括含聚酰亚胺、特氟隆的聚合物、FEP、PFA。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述加热烘烤的温度为200～220℃。

9.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述方法还包括在移去压板后移去所述隔离层的步骤。

10.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述纤维织物为玻璃纤维织物或碳纤维织物。

11.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述纤维织物为经纱支撑面、纬纱无屈曲织物，或纬纱支撑面、经纱无屈曲织物；或经纬共同构成织物支持面、经纬纱均有屈曲的织物。

12.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述硬性基板表面和纤维织物层之间具有粘结层。

13.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述纤维织物层和柔性衬底之间具有粘结层。

14.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述纤维织物层表面填涂有防潮透明材料。

15.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于：所述纤维织物层为一层或多层。

Images