CN108010985B - 柔性薄膜太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柔性薄膜太阳能电池及其制备方法。该柔性薄膜太阳能电池的制备方法包括如下步骤：在刚性的基板上形成界面层，界面层的材料为钼，界面层的电阻率为1.5×10‑6Ω·m～3.5×10‑6Ω·m；在界面层上形成聚酰亚胺层；在聚酰亚胺层上形成背电极；在背电极上形成功能层；在功能层上形成栅电极；将层叠件在80℃～100℃下加热处理，以使聚酰亚胺层与界面层分离，得到柔性薄膜太阳能电池。上述柔性薄膜太阳能电池的方法能够避免柔性薄膜太阳能电池在剥离过程中出现的破损问题。

Description

柔性薄膜太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种柔性薄膜太阳能电池及其制备方法。
背景技术
由于铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池具有吸收系数高、带隙可调、性能稳定、转化效率高、弱光性能好等特点，而成为了现代光伏行业的研究热点。由于聚酰亚胺层的CIGS薄膜太阳能电池具有高的重量比功率、可弯曲、重量轻等特性，在光伏建筑一体化和智能穿戴等方面展现了很大的应用潜力。
然而在制作铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池时，通常是在刚性基板(例如，钠钙玻璃)上生长柔性薄膜太阳能电池，而由于衬底通常都是有机材质，其膨胀系数与金属材质的背电极不匹配，导致背电极会有断裂现象，这使得在刚性基板(例如，钠钙玻璃)上生长出来的柔性薄膜太阳能电池在剥离的过程中容易出现破损，不仅会影响柔性薄膜太阳能电池的成品率，导致柔性CIGS薄膜太阳能电池的生产效率较低，而且还会造成资源浪费。
发明内容
基于此，有必要提供一种柔性薄膜太阳能电池的方法，该方法能够避免柔性薄膜太阳能电池在剥离过程中出现的破损问题。
此外，还提供一种柔性薄膜太阳能电池。
一种柔性薄膜太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
在刚性的基板上形成界面层，所述界面层的材料为钼，所述界面层的电阻率为1.5×10-6Ω·m～3.5×10-6Ω·m；
在所述界面层上形成聚酰亚胺层；
在所述聚酰亚胺层上形成背电极；
在所述背电极上形成功能层；
在所述功能层上形成栅电极，得到层叠件；及
将所述层叠件在80℃～100℃下加热处理，以使所述聚酰亚胺层与所述界面层分离，得到柔性薄膜太阳能电池。
上述柔性薄膜太阳能电池的制备方法通过采用聚酰亚胺层作为衬底，并在形成聚酰亚胺层之前，在刚性的基板上形成材质为钼的界面层，然后再将聚酰亚胺层形成在界面层上，而由于电阻率为1.5×10-6Ω·m～3.5×10-6Ω·m、材质为钼的界面层和聚酰亚胺层的受热性质有差异，在80℃～100℃下加热处理时聚酰亚胺层会自行脱离电阻率为1.5×10-6Ω·m～3.5×10-6Ω·m的界面层，从而实现聚酰亚胺层与界面层分离，避免了直接将生长在刚性基板上的柔性薄膜太阳能电池剥离下来而导致背电极断裂的问题，从而有效地避免了柔性薄膜太阳能电池的破损问题。
在其中一个实施例中，所述在刚性的基板上形成界面层的方法为磁控溅射，工艺参数为：靶材为钼，氩气气氛，所述氩气的流量为18sccm～25sccm，溅射功率为1600瓦～2000瓦，气压为0.01Pa～0.3Pa，溅射3次～12次，溅射厚度为300纳米～1200纳米。
在其中一个实施例中，所述在所述界面层上形成聚酰亚胺层的步骤为：在保护性气体的气氛下，将4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐在溶剂中反应，得到聚酰胺酸溶液；将所述聚酰胺酸溶液涂覆在所述界面层上，再在460℃～470℃下退火处理，形成聚酰亚胺层，其中，所述4,4'-二氨基二苯醚和所述3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐的摩尔比为1:0.8～1:1.2。
在其中一个实施例中，所述将所述聚酰胺酸溶液涂覆在所述界面层上的步骤之后，所述退火处理的步骤之前，还包括对涂覆有所述聚酰胺酸溶液的所述界面层进行干燥以去除所述溶剂的步骤：将涂覆有所述聚酰胺酸溶液的所述界面层在50℃～55℃下保温10分钟～15分钟，再升温至60℃～70℃，并保温2小时～3小时。
在其中一个实施例中，所述退火处理的步骤为：在保护气体的气氛中，将涂覆有所述聚酰胺酸溶液的所述界面层在195℃～205℃下保温1小时～1.5小时，接着升温至350℃～370℃，并保温1小时～1.5小时，再升温至460℃～470℃，并保温30分钟～40分钟，然后自然冷却。
在其中一个实施例中，所述在所述背电极上形成功能层的步骤为：在所述背电极上形成吸收层，再在所述吸收层上形成缓冲层，接着在所述缓冲层上依次形成阻挡层和窗口层，得到所述功能层，其中，所述栅电极形成在所述窗口层上。
在其中一个实施例中，所述吸收层的材料为铜铟镓硒薄膜。
在其中一个实施例中，在所述背电极上形成所述吸收层的方法为分子束外延法：先在气压为7.2×10-3Pa～1.2×10-2Pa的条件下，同时通入温度为820℃～830℃的铟单质蒸发源、温度为920℃～925℃的镓单质蒸发源和温度为200℃～220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为350℃～370℃，沉积时间为30分钟～35分钟；
然后在气压为1.2×10-2Pa～2.1×10-2Pa的条件下，同时通入温度为1250℃～1300℃的铜单质蒸发源和温度为200℃～220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为480℃～500℃，沉积时间为15分钟～20分钟；接着在气压为2.5×10-2Pa～2.8×10-2Pa的条件下，同时通入温度为750℃～770℃的铟单质蒸发源、温度为850℃～860℃的镓单质蒸发源和温度为200℃～220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为480℃～500℃，沉积时间为15分钟～20分钟。
在其中一个实施例中，所述背电极包括层叠的第一钼层和第二钼层，所述在聚酰亚胺层上形成背电极的步骤为：在所述聚酰亚胺层上磁控溅射形成第一钼层，然后在所述第一钼层上磁控溅射形成所述第二钼层，得到所述背电极，所述功能层形成在所述第二钼层上；其中，形成所述第一钼层的工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气流量为22sccm～24sccm，溅射功率为1100W～1200W，溅射气压为3Pa～4Pa，溅射次数为11次～13次，所述第一钼层的厚度为700纳米～800纳米；形成所述第二钼层的工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为22sccm～24sccm，溅射功率为1500瓦～1600瓦，溅射次数为4次～6次，溅射气压为0.1Pa～0.3Pa，所述第二钼层的厚度为400纳米～500纳米。
一种上述柔性薄膜太阳能电池的制备方法制备得到的柔性薄膜太阳能电池。
附图说明
图1为一实施方式的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的流程图；
图2为图1所示的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的步骤S110得到的界面层与基板的结构示意图；
图3为图1所示的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的步骤S120的聚酰亚胺层的制备步骤的流程图；
图4为图1所示的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的步骤S120得到的聚酰亚胺层、界面层与基板的结构示意图；
图5为图1所示的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的步骤S130得到的背电极、聚酰亚胺层、界面层与基板的结构示意图；
图6为图1所示的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的步骤S140的功能层的制备步骤的流程图；
图7为图1所示的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的步骤S140得到的功能层、背电极、聚酰亚胺层、界面层与基板的结构示意图；
图8图1所示的柔性薄膜太阳能电池的制备方法的步骤S150得到的栅电极、功能层、背电极、聚酰亚胺层、界面层与基板的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，一实施方式的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤S110：在刚性的基板上形成界面层。
具体地，基板为玻璃基板，例如钠钙玻璃。
其中，界面层的材料为钼。界面层的电阻率为1.5×10-6Ω·m～3.5×10-6Ω·m，通过控制界面层的电阻率来控制界面层的致密度，且将界面层的电阻率控制在该范围内才能够实现后续聚酰亚胺层自行从界面层上分离。其中，界面层的电阻率可以通过探针法精确测量得到。通常，溅射层的厚度是通过先称量基板溅射前后的重量差，然后利用界面层的厚度来计算密度，这种方法得到的结果没有上述通过直接测量电阻率的方法精确。
其中，在刚性的基板上形成界面层的方法为磁控溅射，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为18sccm～25sccm，溅射功率为1600瓦～2000瓦，气压为0.01Pa～0.3Pa，溅射3次～12次，溅射厚度为300纳米～1200纳米。工艺参数的不同会导致界面层的致密程度的不同，特别是氩气的气压和溅射功率，对界面层的致密程度的影响尤为显著，而不同致密度的钼层与聚酰亚胺层的粘附性能不同，而采用上述工艺参数能够得到具有上述电阻率的界面层。同时，由于界面层的分离步骤是在最后一步完成的，通过控制界面层的厚度为300纳米～1200纳米能够保证在整个生长过程中，聚酰亚胺层不会和界面层提前发生剥离。
其中，图2为形成有界面层210的基板220，界面层210层叠在基板220的一个表面上。
步骤S120：在界面层上形成聚酰亚胺层。
聚酰亚胺膜具有较好的柔韧性，且重量较轻，能够使电池具有较好的弯曲性能和较轻的质量。
请一并参阅图3，具体地，在界面层上形成聚酰亚胺层的步骤为：
步骤S122：在保护性气体的气氛下，将4,4'-二氨基二苯醚(ODA)和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐(BTDA)在溶剂中反应，得到聚酰胺酸(PAA)溶液。
具体地，步骤S122为：在保护性气体的气氛中，在0℃～-5℃的条件下，将4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐于溶剂中持续搅拌1小时～2小时，然后在10℃～30℃下持续搅拌22小时～24小时，再在室温下静置22小时～24小时，得到聚酰胺酸溶液。
其中，4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐的摩尔比为1:0.8～1:1.2。溶剂选自二甲基乙酰胺(DMAC)及二甲基甲酰胺(DMF)中的一种。
步骤S122中，保护性气体为氮气或氩气，由于氮气价格相对低廉，优选为氮气。
步骤S124：将聚酰胺酸溶液涂覆在界面层上，干燥去除溶剂，再在460℃～470℃下退火处理，形成聚酰亚胺层。
具体地，将聚酰胺酸溶液涂覆在界面层上的方法为旋涂。
具体地，干燥以去除溶剂的步骤为：将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层在50℃～55℃下保温10分钟～15分钟，再升温至60℃～70℃，并保温2小时～3小时。通过在退火处理之前先低温干燥去除溶剂能够使得聚酰亚胺层的性能更好，例如薄膜的延展性，厚度的均一性等。低温干燥去除溶剂可以使得溶剂慢慢挥发，聚酰亚胺层成型更好。
需要说明的是，将聚酰胺酸溶液涂覆在界面层上的步骤之后，退火处理的步骤之前，也可以不将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层进行干燥的步骤，可以直接将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层进行退火处理。
具体地，退火处理的步骤为：在保护气体的气氛中，将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层在195℃～205℃下保温1小时～1.5小时，接着升温至350℃～370℃，并保温1小时～1.5小时，再升温至460℃～470℃，并保温30分钟～40分钟，然后自然冷却。其中，保护气体为氮气。
上述在界面层上形成聚酰亚胺层的方法得到的聚酰亚胺层能够耐500℃。由于在后续吸收层的制备过程中，采用的是低温生长工艺，衬底的温度不超过500℃(通常热电偶探测到的温度比衬底的实际温度要高，而衬底的实际温度是不超过500℃的)，因此，聚酰亚胺层耐500℃能够保证在生长吸收层的过程聚酰亚胺层不变形。
具体地，聚酰亚胺层的厚度为9微米～11微米。
其中，图4为形成有聚酰亚胺层230和界面层210的基板220，界面层210和聚酰亚胺层230依次层叠在基板220上。
步骤S130：在聚酰亚胺层上形成背电极。
其中，背电极的材料为钼。具体地，背电极为包括层叠的第一钼层和第二钼层，此时，在聚酰亚胺层上形成背电极的步骤为：在聚酰亚胺层上形成第一钼层，然后在第一钼层上形成第二钼层，得到背电极。
其中，形成第一钼层和形成第二钼层的方法均为磁控溅射。形成第一钼层的工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气流量为22sccm～24sccm，溅射功率为1100W～1200W，溅射气压为3Pa～4Pa，溅射次数为11次～13次，所述第一钼层的厚度为700纳米～800纳米；形成所述第二钼层的工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为22sccm～24sccm，溅射功率为1500瓦～1600瓦，溅射次数为4次～6次，溅射气压为0.1Pa～0.3Pa，所述第二钼层的厚度为400纳米～500纳米。通过在不同气压下生长出两层不同致密度的钼层，先生长出的一层疏松的第一钼层，以增加背电极与聚酰亚胺层的粘附性，第二钼层为致密的钼，能够增加背电极的导电性。
其中，图5为形成有背电极240、聚酰亚胺层230和界面层210的基板220，界面层210、聚酰亚胺层230和背电极240依次层叠在基板220上，背电极240包括第一钼层242和第二钼层244，第一钼层242层叠在聚酰亚胺层230上。
步骤S140：在背电极上形成功能层。
请一并参阅图6，具体地，在背电极上形成功能层的步骤为：
步骤S142：在背电极上形成吸收层。
其中，吸收层的材料为铜铟镓硒薄膜。
具体地，在背电极上形成吸收层的方法为分子束外延法。具体地，在背电极上形成吸收层的步骤为：先在气压为7.2×10-3Pa～1.2×10-2Pa的条件下，同时通入温度为820℃～830℃的铟单质蒸发源、温度为920℃～925℃的镓单质蒸发源和温度为200℃～220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为350℃～370℃，沉积时间为30分钟～35分钟；然后在气压为1.2×10-2Pa～2.1×10-2Pa的条件下，同时通入温度为1250℃～1300℃的铜单质蒸发源和温度为200℃～220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为480℃～500℃，沉积时间为15分钟～20分钟；接着在气压为2.5×10-2Pa～2.8×10-2Pa的条件下，同时通入温度为750℃～770℃的铟单质蒸发源、温度为850℃～860℃的镓单质蒸发源和温度为200℃～220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为480℃～500℃，沉积时间为15分钟～20分钟。
需要说明的是，形成吸收层的方法不限于采用上述分子束外延法，还可以采用“溅射后硒化法(两步法)，然而利用上述分子束外延的方法在制备过程中出现的降温点可以精确控制吸收层的生长，从而通过结合上述工艺参数能够制备出具有高效率的吸收层。
其中，吸收层的厚度为1.5微米～2微米。
步骤S144：在吸收层上形成缓冲层。
其中，缓冲层的材料为硫化镉。具体地，步骤S144为：在67℃～69℃的条件下，将吸收层远离背电极的一侧浸渍在硫脲和硫酸镉的混合水溶液中，以在吸收层上形成缓冲层。其中，硫脲和硫酸镉的混合水溶液中，硫脲的浓度为0.108克/毫升～0.112克/毫升，硫酸镉的浓度为0.00127克/毫升～0.00134克/毫升。
更具体地，硫脲和硫酸镉的混合水溶液的配置方法为：将硫脲溶解在去离子水中，得到硫脲的水溶液；将硫酸镉溶解在去离子水中，得到硫酸镉的水溶液；然后将硫脲的水溶液和硫酸镉的水溶液混合，并加入去离子水直至混合液中硫脲的浓度为0.108克/毫升～0.112克/毫升，硫酸镉的浓度为0.00127克/毫升～0.00134克/毫升，得到硫脲和硫酸镉的混合水溶液。
进一步地，将吸收层远离背电极的一侧浸渍在硫脲和硫酸镉的混合水溶液中的步骤是在水浴加热的条件下进行的。
即形成缓冲层的方法为化学水浴法，需要说明的是，形成上述缓冲层的方法不限于为化学水浴法，还可以为原子层沉积和磁控溅射，然而，化学水浴法沉积的缓冲层具有无针孔、结构致密的特点，与材质为铜铟镓硒薄的吸收层的晶格失配较低。且它能够完整的包覆在粗糙的铜铟镓硒薄膜的表面，有效地阻止后续阻挡层的溅射对铜铟镓硒薄膜的表面造成的损伤。同时，通过薄膜中Cd原子扩散到铜铟镓硒薄膜表面有序缺陷层进行微量掺杂，改善异质结的特性，有利于提高电池效率。
其中，缓冲层的厚度为50纳米～70纳米。
步骤S146：在缓冲层上依次形成阻挡层和窗口层，得到功能层。
其中，阻挡层的材料为本征氧化锌。具体地，形成阻挡层的方法为磁控溅射。
更具体地，形成阻挡层步骤为：在压强0.09Pa～0.11Pa、氩气与氧气的流量比为20:2～20:2.1的条件下，使用ZnO为靶材，先在110瓦～120瓦下循环溅射4次～5次，然后在200瓦～220瓦下循环溅射15次～16次，得到阻挡层。阻挡层的厚度为200纳米～220纳米。
其中，窗口层的材料为铝掺杂氧化锌(AZO)。具体地，形成窗口层的方法为交流磁控溅射。
更具体地，形成窗口层的工艺参数为：压强0.09Pa，氩气与氢气的流量比为20:2.5，使用Al:ZnO为靶材，靶材温度为90℃，基板温度为130℃，功率为750瓦，溅射为10次。窗口层的厚度为300纳米～330纳米。
可以理解，功能层不限于为上述结构，功能层的结构可以根据所需功能需求进行更改。
其中，图7为形成有功能层250、背电极240、聚酰亚胺层230和界面层210的基板220，背电极240包括第一钼层242和第二钼层244，界面层210、聚酰亚胺层230、第一钼层242和第二钼层244和功能层250依次层叠在基板220上，功能层250包括依次层叠的吸收层252、缓冲层254、阻挡层256和窗口层258，吸收层252层叠在第二钼层244上。
步骤S150：在功能层上形成栅电极，得到层叠件。
具体地，步骤S150为在窗口层上形成栅电极。
其中，栅电极包括层叠的第一镍层、铝层和第二镍层，相对于铝电极，该栅电极具有更好的粘附性，不容易脱落；在窗口层上形成栅电极的步骤为：在窗口层上形成第一镍层，在第一镍层上依次形成铝层和第二镍层。
具体地，形成第一镍层、铝层和第二镍层的方法均为电子束蒸发。更具体地，形成第一镍层的电子束束流为60mA～80mA；形成铝层的电子束束流为220mA～300mA；形成第二镍层的电子束束流为60mA～80mA。
第一镍层的厚度为100纳米～120纳米；铝层的厚度为7500纳米～8000纳米；第二镍层的厚度为100纳米～120纳米。
其中，图8为形成有栅电极260、功能层250、背电极240、聚酰亚胺层230和界面层210的基板220，背电极240包括第一钼层242和第二钼层244，界面层210、聚酰亚胺层230、第一钼层242、第二钼层244、功能层250和栅电极260依次层叠在基板220上，功能层250包括依次层叠的吸收层252、缓冲层254、阻挡层256和窗口层258，吸收层252层叠在第二钼层244上，栅电极层260叠在窗口层258上。
需要说明的是，栅电极不限于为上述结构，例如，栅电机还可以为铝层。
步骤S160：将层叠件在80℃～100℃下加热处理，以使聚酰亚胺层与界面层分离，得到柔性薄膜太阳能电池。
由于上述电阻率的、材质为钼的界面层和聚酰亚胺层的受热性质有差异，在上述温度下加热聚酰亚胺层会脱离界面层，而漂浮在水面上，从而实现聚酰亚胺层与界面层分离。
具体地，将层叠件在80℃～100℃下加热处理的步骤是在水浴条件下进行。加热处理的时间为20分钟～40分钟。水浴条件下加热能够使层叠件受热更加均匀。
上述柔性薄膜太阳能电池的制备方法通过采用聚酰亚胺层作为衬底，并在形成聚酰亚胺层之前，在刚性的基板上形成材质为钼的界面层，然后再将聚酰亚胺层形成在界面层上，而由于电阻率为1.5×10-6Ω·m～3.5×10-6Ω·m、材质为钼的界面层和聚酰亚胺层的受热性质有差异，在80℃～100℃下加热处理时聚酰亚胺层会自行脱离电阻率为1.5×10-6Ω·m～3.5×10-6Ω·m的界面层，从而实现聚酰亚胺层与界面层分离，避免了直接将生长在刚性基板上的柔性薄膜太阳能电池剥离下来而导致背电极断裂的问题，从而有效地避免了柔性薄膜太阳能电池的破损问题。因此，该柔性薄膜太阳能电池的制备方法能够有效地提高柔性薄膜太阳能电池的生产效率，减少资源浪费。
采用上述柔性薄膜太阳能电池的制备方法，聚酰亚胺层的厚度仅需9微米～11微米即可，大大地减小了聚酰亚胺层的厚度，降低了柔性薄膜太阳能电池的重量，提高了电池的重量比功率。
且上述柔性薄膜太阳能电池的制备方法制备的柔性薄膜太阳能电池采用的衬底为聚酰亚胺层，与刚性衬底的太阳能电池相比，具有较好的柔韧性。
一实施方式的柔性薄膜太阳能电池，由上述柔性薄膜太阳能电池的制备方法制备得到。该方法柔性薄膜太阳能电池的重量较小，且具有较高的重量比功率。
以下为实施例部分(以下实施例如无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其它未明确指出的组分；以下实施例采用的基板的面积均为10cm×10cm，用分析天平测量基板的初始重量为47.53g。)：
实施例1
本实施例的柔性薄膜太阳能电池的制备过程如下：
(1)在基板上磁控溅射形成界面层，工艺参数为：靶材为钼，氩气气氛，氩气的流量为22sccm，溅射功率为1800瓦，气压为0.2Pa，溅射8次，溅射厚度为800纳米。
(2)在界面层上形成聚酰亚胺层：在氮气气氛和0℃的条件下，将质量比为1:1的4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐于10毫升的二甲基乙酰胺中持续搅拌1小时，然后在20℃下持续搅拌24小时，然后在室温下静置24小时，得到聚酰胺酸溶液。
(3)将步骤(2)制备得到的聚酰胺酸溶液旋涂在界面层上，并置于加热台上升温至52℃，并保温10分钟，再在升温至65℃，并保温2小时，以去除二甲基乙酰胺；然后在氮气气氛中，将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层在200℃下保温1小时，接着升温至360℃，并保温1小时，再升温至465℃，并保温0.5小时，然后自然冷却，得到厚度为10微米的聚酰亚胺层。
(4)在聚酰亚胺层上磁控溅射形成第一钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气流量为24sccm，溅射功率为1200W，溅射气压为4Pa，溅射次数为13次，第一钼层的厚度为800纳米；然后在第一钼层上磁控溅射形成第二钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为22.5sccm，溅射功率为1600瓦，溅射次数为5次，溅射气压为0.3Pa，第二钼层的厚度为400纳米，得到背电极。
(5)采用分子束外延法在背电极上形成厚度为2微米的吸收层：先在气压为1×10- 2Pa的条件下，同时通入温度为829℃的铟单质蒸发源、温度为923℃的镓单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为370℃，沉积时间为35分钟；然后在气压为1.6×10- 2Pa的条件下，同时通入温度为1290℃的铜单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为490℃，沉积时间为15分钟；接着在气压为2.6×10-2Pa的条件下，同时通入温度为770℃的铟单质蒸发源、温度为856℃的镓单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为490℃，沉积时间为17分钟。
(6)在吸收层上形成缓冲层：将硫脲溶解在去离子水中，得到硫脲的水溶液；将硫酸镉溶解在去离子水中，得到硫酸镉的水溶液；然后将硫脲的水溶液和硫酸镉的水溶液混合，并加入去离子水直至混合液中硫脲的浓度为0.110克/毫升，硫酸镉的浓度为0.0013克/毫升，得到硫脲和硫酸镉的混合水溶液。在68℃的条件下，将吸收层远离背电极的一侧浸渍在硫脲和硫酸镉的混合水溶液中，直至在吸收层上形成厚度为60纳米的缓冲层。
(7)在缓冲层上磁控溅射形成阻挡层：在压强0.09Pa、氩气与氧气的流量比为20:2的条件下，使用ZnO为靶材，先在120瓦下循环溅射4次，然后在220瓦下循环溅射16次，得到厚度为220纳米的阻挡层。
(8)在阻挡层上磁控溅射形成窗口层：压强0.09Pa，氩气与氢气的流量比为20:2.5，使用Al:ZnO为靶材，靶材温度为90℃，基板温度为130℃，功率为750瓦，溅射为10次，形成厚度为315纳米的窗口层。
(9)在窗口层上电子束蒸发形成厚度为100纳米的第一镍层，电子束束流为60mA；在第一镍层上电子束蒸发形成厚度为8000纳米的铝层，电子束束流为260mA；在铝层上电子束蒸发形成厚度为100纳米的第二镍层，电子束束流为60mA，形成栅电极，得到层叠件。
(10)将层叠件在90℃下水浴加热30分钟，聚酰亚胺层与界面层分离，柔性薄膜太阳能电池漂浮在水面上，得到柔性薄膜太阳能电池。
采用四探针法测试本实施例的步骤(1)制备得到的界面层和步骤(4)制备得到的第一钼层和第二钼层的电阻率见表1。
测试本实施例的柔性薄膜太阳能电池的重量：用分析天平测量步骤(9)得到的柔性太阳能够电池的重量，见表1。
测试本实施例的柔性薄膜太阳能电池的重量比功率：采用太能模拟器测试本实施例的柔性薄膜太阳能电池的转换效率，其中，测试过程中的照射光的光强为100mW/cm2，得到本实施例的光转换效率见表2；由于基板的面积均为10×10cm，因此，柔性薄膜太阳能电池的面积为100cm2，而柔性薄膜太阳能电池的输出功率＝100mW/cm2×光转换效率×100cm2，从而计算得到面积为100cm2的本实施例的柔性薄膜太阳能电池在照射光的光强为100mW/cm2的输出功率，见表2；那么，本实施例的柔性薄膜太阳能电池的重量比功率＝该输出功率÷柔性太阳能够电池的重量，得到本实施例的柔性薄膜太阳能电池的重量比功率见表2。
脱落和褶皱测试：将本实施例的柔性薄膜太阳能电池浸泡在水中，并在功率为200W的条件下进行超声波处理1分钟，观察本实施例的柔性薄膜太阳能电池的聚酰亚胺层相对背电极是否出现脱落和褶皱现象，具体情况见表2。
利用光学显微镜在100倍的倍率下观察本实施例的步骤(10)得到的柔性薄膜太阳能的背电极层是否断裂，断裂情况见表2。
实施例2
本实施例的柔性薄膜太阳能电池的制备过程如下：
(1)在基板上磁控溅射形成界面层，工艺参数为：靶材为钼，氩气气氛，氩气的流量为18sccm，溅射功率为1600瓦，气压为0.01Pa，溅射3次，溅射厚度为300纳米。
(2)在界面层上形成聚酰亚胺层：在氮气气氛和-5℃的条件下，将质量比为1:1.2的4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐于10毫升的二甲基钾酰胺中持续搅拌1小时，然后在10℃下持续搅拌24小时，然后在室温下静置23小时，得到聚酰胺酸溶液。
(3)将步骤(2)制备得到的聚酰胺酸溶液旋涂在界面层上，并置于加热台上升温至50℃，并保温15分钟，再在升温至60℃，并保温3小时，以去除二甲基钾酰胺；然后在氮气气氛中，将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层在195℃下保温1.5小时，接着升温至350℃，并保温1.5小时，再升温至460℃，并保温40分钟，然后自然冷却，得到厚度为9微米的聚酰亚胺层。
(4)在聚酰亚胺层上磁控溅射形成第一钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气流量为22sccm，溅射功率为1100W，溅射气压为3Pa，溅射次数为11次，第一钼层的厚度为700纳米；然后在第一钼层上磁控溅射形成第二钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为24sccm，溅射功率为1500瓦，溅射次数为6次，溅射气压为0.2Pa，第二钼层的厚度为500纳米，得到背电极。
(5)采用分子束外延法在背电极上形成厚度为2微米的吸收层：先在气压为7.2×10-3Pa的条件下，同时通入温度为820℃的铟单质蒸发源、温度为920℃的镓单质蒸发源和温度为200℃的硒单质蒸发源，基板的温度为350℃，沉积时间为30分钟；然后在气压为2.1×10-2Pa的条件下，同时通入温度为1250℃的铜单质蒸发源和温度为200℃的硒单质蒸发源，基板的温度为500℃，沉积时间为20分钟；接着在气压为2.5×10-2Pa的条件下，同时通入温度为750℃的铟单质蒸发源、温度为860℃的镓单质蒸发源和温度为200℃的硒单质蒸发源，基板的温度为500℃，沉积时间为15分钟。
(6)在吸收层上形成缓冲层：将硫脲溶解在去离子水中，得到硫脲的水溶液；将硫酸镉溶解在去离子水中，得到硫酸镉的水溶液；然后将硫脲的水溶液和硫酸镉的水溶液混合，并加入去离子水直至混合液中硫脲的浓度为0.108克/毫升，硫酸镉的浓度为0.00127克/毫升，得到硫脲和硫酸镉的混合水溶液。在67℃的条件下，将吸收层远离背电极的一侧浸渍在硫脲和硫酸镉的混合水溶液中，直至在吸收层上形成厚度为70纳米的缓冲层。
(7)在缓冲层上磁控溅射形成阻挡层：在压强0.1Pa、氩气与氧气的流量比为20:2.1的条件下，使用ZnO为靶材，先在110瓦下循环溅射5次，然后在220瓦下循环溅射15次，得到厚度为210纳米的阻挡层。
(8)在阻挡层上磁控溅射形成窗口层：压强0.09Pa，氩气与氢气的流量比为20:2.5，使用Al:ZnO为靶材，靶材温度为90℃，基板温度为130℃，功率为750瓦，溅射为10次，形成厚度为300纳米的窗口层。
(9)在窗口层上电子束蒸发形成厚度为120纳米的第一镍层，电子束束流为80mA；在第一镍层上电子束蒸发形成厚度为7500纳米的铝层，电子束束流为220mA；在铝层上电子束蒸发形成厚度为120纳米的第二镍层，电子束束流为80mA，形成栅电极，得到层叠件。
(10)将层叠件在80℃下水浴加热40分钟，聚酰亚胺层与界面层分离，柔性薄膜太阳能电池漂浮在水面上，得到柔性薄膜太阳能电池。
采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的步骤(1)制备得到的界面层、步骤(4)制备得到的第一钼层和第二钼层的电阻率见表1；以及采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的柔性薄膜太阳能电池的重量、光转换效率、输出功率、重量比功率、脱落和褶皱问题以及背电极的断裂情况见表2。
实施例3
本实施例的柔性薄膜太阳能电池的制备过程如下：
(1)在基板上磁控溅射形成界面层，工艺参数为：靶材为钼，氩气气氛，氩气的流量为25sccm，溅射功率为2000瓦，气压为0.3Pa，溅射12次，溅射厚度为1200纳米。
(2)在界面层上形成聚酰亚胺层：在氮气气氛和-3℃的条件下，将质量比为1:0.8的4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐于二甲基乙酰胺中持续搅拌2小时，然后在30℃下持续搅拌22小时，然后在室温下静置22小时，得到聚酰胺酸溶液。
(3)将步骤(2)制备得到的聚酰胺酸溶液旋涂在界面层上，并置于加热台上升温至55℃，并保温12分钟，再在升温至70℃，并保温2.5小时，以去除二甲基乙酰胺；然后在氮气气氛中，将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层在205℃下保温1.5小时，接着升温至370℃，并保温1小时，再升温至470℃，并保温0.5小时，然后自然冷却，得到厚度为11微米的聚酰亚胺层。
(4)在聚酰亚胺层上磁控溅射形成第一钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气流量为23sccm，溅射功率为1100W，溅射气压为4Pa，溅射次数为12次，第一钼层的厚度为750纳米；然后在第一钼层上磁控溅射形成第二钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为22sccm，溅射功率为1600瓦，溅射次数为4次，溅射气压为0.1Pa，第二钼层的厚度为400纳米，得到背电极。
(5)采用分子束外延法在背电极上形成厚度为1.8微米的吸收层：先在气压为1.2×10-2Pa的条件下，同时通入温度为830℃的铟单质蒸发源、温度为925℃的镓单质蒸发源和温度为210℃的硒单质蒸发源，基板的温度为360℃，沉积时间为32分钟；然后在气压为1.2×10-2Pa的条件下，同时通入温度为1280℃的铜单质蒸发源和温度为210℃的硒单质蒸发源，基板的温度为480℃，沉积时间为18分钟；接着在气压为2.8×10-2Pa的条件下，同时通入温度为760℃的铟单质蒸发源、温度为850℃的镓单质蒸发源和温度为210℃的硒单质蒸发源，基板的温度为480℃，沉积时间为20分钟。
(6)在吸收层上形成缓冲层：将硫脲溶解在去离子水中，得到硫脲的水溶液；将硫酸镉溶解在去离子水中，得到硫酸镉的水溶液；然后将硫脲的水溶液和硫酸镉的水溶液混合，并加入去离子水直至混合液中硫脲的浓度为0.112克/毫升，硫酸镉的浓度为0.00134克/毫升，得到硫脲和硫酸镉的混合水溶液。在69℃的条件下，将吸收层远离背电极的一侧浸渍在硫脲和硫酸镉的混合水溶液中，直至在吸收层上形成厚度为55纳米的缓冲层。
(7)在缓冲层上磁控溅射形成阻挡层：在压强0.11Pa、氩气与氧气的流量比为20:2的条件下，使用ZnO为靶材，先在110瓦下循环溅射4次，然后在220瓦下循环溅射15次，得到厚度为200纳米的阻挡层。
(8)在阻挡层上磁控溅射形成窗口层：压强0.09Pa，氩气与氢气的流量比为20:2.5，使用Al:ZnO为靶材，靶材温度为90℃，基板温度为130℃，功率为750瓦，溅射为10次，形成厚度为330纳米的窗口层。
(9)在窗口层上电子束蒸发形成厚度为110纳米的第一镍层，电子束束流为70mA；在第一镍层上电子束蒸发形成厚度为7800纳米的铝层，电子束束流为300mA；在铝层上电子束蒸发形成厚度为110纳米的第二镍层，电子束束流为70mA，得到栅电极。
(10)将层叠件在100℃下水浴加热20分钟，聚酰亚胺层与界面层分离，柔性薄膜太阳能电池漂浮在水面上，得到柔性薄膜太阳能电池。
采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的步骤(1)制备得到的界面层、步骤(4)制备得到的第一钼层和第二钼层的电阻率见表1；以及采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的柔性薄膜太阳能电池的重量、光转换效率、输出功率、重量比功率、脱落和褶皱问题以及背电极的断裂情况见表2。
实施例4
本实施例的柔性薄膜太阳能电池的制备过程如下：
(1)在基板上磁控溅射形成界面层，工艺参数为：靶材为钼，氩气气氛，氩气的流量为20sccm，溅射功率为1700瓦，气压为0.05Pa，溅射10次，溅射厚度为600纳米。
(2)在界面层上形成聚酰亚胺层：在氮气气氛和-2℃的条件下，将质量比为1:0.9的4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐于二甲基乙酰胺中持续搅拌1小时，然后在15℃下持续搅拌24小时，然后在室温下静置24小时，得到聚酰胺酸溶液。
(3)将步骤(2)制备得到的聚酰胺酸溶液旋涂在界面层上，并置于加热台上升温至54℃，并保温10分钟，再在升温至70℃，并保温2小时，以去除二甲基乙酰胺；然后在氮气气氛中，将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层在205℃下保温1小时，接着升温至350℃，并保温1小时，再升温至470℃，并保温0.5小时，然后自然冷却，得到厚度为9.5微米的聚酰亚胺层。
(4)在聚酰亚胺层上磁控溅射形成第一钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气流量为24sccm，溅射功率为1200W，溅射气压为4Pa，溅射次数为13次，第一钼层的厚度为800纳米；然后在第一钼层上磁控溅射形成第二钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为23sccm，溅射功率为1600瓦，溅射次数为5次，溅射气压为0.3Pa，第二钼层的厚度为400纳米，得到背电极。
(5)采用分子束外延法在背电极上形成厚度为1.5微米的吸收层：先在气压为8×10-3Pa的条件下，同时通入温度为822℃的铟单质蒸发源、温度为923℃的镓单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为355℃，沉积时间为30分钟；然后在气压为1.5×10-2Pa的条件下，同时通入温度为1270℃的铜单质蒸发源和温度为205℃的硒单质蒸发源，基板的温度为485℃，沉积时间为15分钟；接着在气压为2.7×10-2Pa的条件下，同时通入温度为770℃的铟单质蒸发源、温度为852℃的镓单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为485℃，沉积时间为18分钟。
(6)在吸收层上形成缓冲层：将硫脲溶解在去离子水中，得到硫脲的水溶液；将硫酸镉溶解在去离子水中，得到硫酸镉的水溶液；然后将硫脲的水溶液和硫酸镉的水溶液混合，并加入去离子水直至混合液中硫脲的浓度为0.110克/毫升，硫酸镉的浓度为0.00134克/毫升，得到硫脲和硫酸镉的混合水溶液。在69℃的条件下，将吸收层远离背电极的一侧浸渍在硫脲和硫酸镉的混合水溶液中，直至在吸收层上形成厚度为65纳米的缓冲层。
(7)在缓冲层上磁控溅射形成阻挡层：在压强0.09Pa、氩气与氧气的流量比为20:2的条件下，使用ZnO为靶材，先在120瓦下循环溅射4次，然后在220瓦下循环溅射16次，得到厚度为220纳米的阻挡层。
(8)在阻挡层上磁控溅射形成窗口层：压强0.09Pa，氩气与氢气的流量比为20:2.5，使用Al:ZnO为靶材，靶材温度为90℃，基板温度为130℃，功率为750瓦，溅射为10次，形成厚度为300纳米纳米的窗口层。
(9)在窗口层上电子束蒸发形成厚度为100纳米的第一镍层，电子束束流为65mA；在第一镍层上电子束蒸发形成厚度为7800纳米的铝层，电子束束流为270mA；在铝层上电子束蒸发形成厚度为100纳米的第二镍层，电子束束流为65mA，形成栅电极，得到层叠件。
(10)将层叠件在85℃下水浴加热35分钟，聚酰亚胺层与界面层分离，柔性薄膜太阳能电池漂浮在水面上，得到柔性薄膜太阳能电池。
采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的步骤(1)制备得到的界面层、步骤(4)制备得到的第一钼层和第二钼层的电阻率见表1；以及采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的柔性薄膜太阳能电池的重量、光转换效率、输出功率、重量比功率、脱落和褶皱问题以及背电极的断裂情况见表2。
实施例5
本实施例的柔性薄膜太阳能电池的制备过程如下：
(1)在基板上磁控溅射形成界面层，工艺参数为：靶材为钼，氩气气氛，氩气的流量为22sccm，溅射功率为1900瓦，气压为0.2Pa，溅射5次，溅射厚度为500纳米。
(2)在界面层上形成聚酰亚胺层：在氮气气氛和0℃的条件下，将质量比为1:1.1的4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐于二甲基乙酰胺中持续搅拌2小时，然后在25℃下持续搅拌23小时，然后在室温下静置23小时，得到聚酰胺酸溶液。
(3)将步骤(2)制备得到的聚酰胺酸溶液旋涂在界面层上，并置于加热台上升温至55℃，并保温10分钟，再在升温至68℃，并保温2小时，以去除二甲基乙酰胺；然后在氮气气氛中，将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层在201℃下保温1小时，接着升温至355℃，并保温1小时，再升温至460℃，并保温0.5小时，然后自然冷却，得到厚度为10.5微米的聚酰亚胺层。
(4)在聚酰亚胺层上磁控溅射形成第一钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气流量为24sccm，溅射功率为1200W，溅射气压为4Pa，溅射次数为13次，第一钼层的厚度为800纳米；然后在第一钼层上磁控溅射形成第二钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为22.5sccm，溅射功率为1600瓦，溅射次数为5次，溅射气压为0.3Pa，第二钼层的厚度为400纳米，得到背电极。
(5)采用分子束外延法在背电极上形成厚度为2微米的吸收层：先在气压为0.9×10-2Pa的条件下，同时通入温度为827℃的铟单质蒸发源、温度为923℃的镓单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为365℃，沉积时间为33分钟；然后在气压为1.8×10-2Pa的条件下，同时通入温度为1290℃的铜单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为500℃，沉积时间为15分钟；接着在气压为2.5×10-2Pa的条件下，同时通入温度为770℃的铟单质蒸发源、温度为856℃的镓单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为500℃，沉积时间为17分钟。
(6)在吸收层上形成缓冲层：将硫脲溶解在去离子水中，得到硫脲的水溶液；将硫酸镉溶解在去离子水中，得到硫酸镉的水溶液；然后将硫脲的水溶液和硫酸镉的水溶液混合，并加入去离子水直至混合液中硫脲的浓度为0.112克/毫升，硫酸镉的浓度为0.00132克/毫升，得到硫脲和硫酸镉的混合水溶液。在67℃的条件下，将吸收层远离背电极的一侧浸渍在硫脲和硫酸镉的混合水溶液中，直至在吸收层上形成厚度为60的缓冲层。
(7)在缓冲层上磁控溅射形成阻挡层：在压强0.09Pa、氩气与氧气的流量比为20:2的条件下，使用ZnO为靶材，先在120瓦下循环溅射4次，然后在220瓦下循环溅射15次，得到厚度为200纳米的阻挡层。
(8)在阻挡层上磁控溅射形成窗口层：压强0.09Pa，氩气与氢气的流量比为20:2.5，使用Al:ZnO为靶材，靶材温度为90℃，基板温度为130℃，功率为750瓦，溅射为10次，形成厚度为310纳米的窗口层。
(9)在窗口层上电子束蒸发形成厚度为100纳米的第一镍层，电子束束流为60mA；在第一镍层上电子束蒸发形成厚度为8000纳米的铝层，电子束束流为250mA；在铝层上电子束蒸发形成厚度为100纳米的第二镍层，电子束束流为60mA，形成栅电极，得到层叠件。
(10)将层叠件在95℃下水浴加热25分钟，聚酰亚胺层与界面层分离，柔性薄膜太阳能电池漂浮在水面上，得到柔性薄膜太阳能电池。
采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的步骤(1)制备得到的界面层、步骤(4)制备得到的第一钼层和第二钼层的电阻率见表1；以及采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的柔性薄膜太阳能电池的重量、光转换效率、输出功率、重量比功率、脱落和褶皱问题以及背电极的断裂情况见表2。
实施例6
本实施例的柔性薄膜太阳能电池的制备过程如下：
(1)在基板上磁控溅射形成界面层，工艺参数为：靶材为钼，氩气气氛，氩气的流量为25sccm，溅射功率为1800瓦，气压为0.1Pa，溅射10次，溅射厚度为1000纳米。
(2)在界面层上形成聚酰亚胺层：在氮气气氛和0℃的条件下，将质量比为1:1的4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐于二甲基甲酰胺中持续搅拌1小时，然后在20℃下持续搅拌24小时，然后在室温下静置24小时，得到聚酰胺酸溶液。
(3)将步骤(2)制备得到的聚酰胺酸溶液旋涂在界面层上，并置于加热台上升温至50℃，并保温10分钟，再在升温至70℃，并保温2小时，以去除二甲基甲酰胺；然后在氮气气氛中，将涂覆有聚酰胺酸溶液的界面层在195℃下保温1小时，接着升温至365℃，并保温1小时，再升温至465℃，并保温0.5小时，然后自然冷却，得到厚度为10微米的聚酰亚胺层。
(4)在聚酰亚胺层上磁控溅射形成第一钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气流量为24sccm，溅射功率为1200W，溅射气压为4Pa，溅射次数为13次，第一钼层的厚度为800纳米；然后在第一钼层上磁控溅射形成第二钼层，工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为22.5sccm，溅射功率为1600瓦，溅射次数为5次，溅射气压为0.3Pa，第二钼层的厚度为400纳米，得到背电极。
(5)采用分子束外延法在背电极上形成厚度为2微米的吸收层：先在气压为1.1×10-2Pa的条件下，同时通入温度为829℃的铟单质蒸发源、温度为923℃的镓单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为370℃，沉积时间为35分钟；然后在气压为2×10-2Pa的条件下，同时通入温度为1290℃的铜单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为495℃，沉积时间为15分钟；接着在气压为2.7×10-2Pa的条件下，同时通入温度为770℃的铟单质蒸发源、温度为856℃的镓单质蒸发源和温度为220℃的硒单质蒸发源，基板的温度为495℃，沉积时间为17分钟。
(6)在吸收层上形成缓冲层：将硫脲溶解在去离子水中，得到硫脲的水溶液；将硫酸镉溶解在去离子水中，得到硫酸镉的水溶液；然后将硫脲的水溶液和硫酸镉的水溶液混合，并加入去离子水直至混合液中硫脲的浓度为0.109克/毫升，硫酸镉的浓度为0.00129克/毫升，得到硫脲和硫酸镉的混合水溶液。在69℃的条件下，将吸收层远离背电极的一侧浸渍在硫脲和硫酸镉的混合水溶液中，直至在吸收层上形成厚度为65纳米的缓冲层。
(7)在缓冲层上磁控溅射形成阻挡层：在压强0.09Pa、氩气与氧气的流量比为20:2的条件下，使用ZnO为靶材，先在120瓦下循环溅射4次，然后在220瓦下循环溅射16次，得到厚度为208纳米的阻挡层。
(8)在阻挡层上磁控溅射形成窗口层：压强0.09Pa，氩气与氢气的流量比为20:2.5，使用Al:ZnO为靶材，靶材温度为90℃，基板温度为130℃，功率为750瓦，溅射为10次，形成厚度为300纳米～330纳米的窗口层。
(9)在窗口层上电子束蒸发形成厚度为100纳米的第一镍层，电子束束流为60mA；在第一镍层上电子束蒸发形成厚度为8000纳米的铝层，电子束束流为280mA；在铝层上电子束蒸发形成厚度为100纳米的第二镍层，电子束束流为60mA，形成栅电极，得到层叠件。
(10)将层叠件在100℃下水浴加热20分钟，聚酰亚胺层与界面层分离，柔性薄膜太阳能电池漂浮在水面上，得到柔性薄膜太阳能电池。
采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的步骤(1)制备得到的界面层、步骤(4)制备得到的第一钼层和第二钼层的电阻率见表1；以及采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的柔性薄膜太阳能电池的重量、光转换效率、输出功率、重量比功率、脱落和褶皱问题以及背电极的断裂情况见表2。
实施例7
本实施例的柔性薄膜太阳能电池的制备过程：
(1)与实施例1的步骤(1)大致相同，区别在于气压为0.4Pa。
(2)～(10)与实施例1的步骤(2)～(10)相同。然而本实施例将层叠件在100℃下水浴加热20分钟后，聚酰亚胺层与界面层仍然粘附在一起，未完全分离。
采用实施例1相同的方法测试得到本实施例的步骤(1)制备得到的界面层的电阻率见表1。
对比例1
对比例1的太阳能电池的制备过程如下：
步骤(1)在基板上形成聚酰亚胺层：在氮气气氛和0℃的条件下，将质量比为1:1的4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐于10毫升的二甲基钾酰胺中持续搅拌1小时，然后在10℃下持续搅拌24小时，然后在室温下静置24小时，得到聚酰胺酸溶液。
(2)～(8)：与实施例1的步骤(3)～(9)相同，形成太阳能电池。
(9)步骤(8)将层叠件在90℃下水浴加热30分钟，聚酰亚胺层与基板不分离。
采用实施例1相同的测试方法测试对比例1的太阳能电池的重量、光转换效率、输出功率、重量比功率、脱落和褶皱问题以及背电极的断裂情况见表2。
表1表示的是实施例1～7的步骤(1)制备得到的界面层和实施例1～6的步骤(4)制备得到的第一钼层和第二钼层的电阻率。
表1
从表1中可以看出，实施例1～6的界面层的电阻率均在1.5×10-6Ω·m～3.5×10-6Ω·m之间，第一钼层的电阻率至少为2.1×10-5Ω·m，第二钼层的电阻率在1.5×10-6Ω·m～2.5×10-6Ω·m之间，而电阻率越大，致密度越低，即第一钼层相对于界面层和第二钼层是较为疏松的。其中，实施例1的界面层的电阻率为2.4×10-6Ω·m，而实施例7的界面层的电阻率高达8.9×10-5Ω·m，显然，实施例1的界面层更加致密。
表2表示的是实施例1～6的柔性薄膜太阳能电池的重量、光转换效率、输出功率、重量比功率、脱落和褶皱问题以及背电极的断裂情况和对比例1的太阳能电池的重量、光转换效率、输出功率、重量比功率、脱落和褶皱问题以及背电极的断裂情况。
表2
从表2中可以看出，实施例1～实施例6的柔性薄膜太阳能电池的重量比功率至少为3.98W/g，且实施例1～6的柔性薄膜太阳能电池浸泡在水中，并在功率为200W的条件下进行超声波处理1分钟后，聚酰亚胺层均没有出现脱落和褶皱现象，且背电极也没有出现断裂现象。而因为对比例1的太阳能电池的基板无法脱离，若通过物理脱离会导致背电极断裂，因此，对比例1的太阳能电池的重量包含了基板的重量，导致整个太阳能电池的重量高达47.7293g，致使对比例1的太阳能电池的重量比功率仅为0.166W/g，而由于对比例1的基板与聚酰亚胺层没有分离，因此，对比例1的聚酰亚胺层不存在脱落和褶皱问题，且背电极也不存在断裂问题。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种柔性薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在刚性的基板上形成界面层，所述界面层的材料为钼，所述界面层的电阻率为1.5×10-6Ω·m～3.5×10-6Ω·m；
在所述界面层上形成聚酰亚胺层；
在所述聚酰亚胺层上形成背电极；
在所述背电极上形成功能层；
在所述功能层上形成栅电极，得到层叠件；及
将所述层叠件在80℃～100℃下加热处理，以使所述聚酰亚胺层与所述界面层自行分离，得到柔性薄膜太阳能电池，其中，界面层的厚度为300纳米～1200纳米。
2.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在刚性的基板上形成界面层的方法为磁控溅射，工艺参数为：靶材为钼，氩气气氛，所述氩气的流量为18sccm～25sccm，溅射功率为1600瓦～2000瓦，气压为0.01Pa～0.3Pa，溅射3次～12次，溅射厚度为300纳米～1200纳米。
3.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在所述界面层上形成聚酰亚胺层的步骤为：在保护性气体的气氛下，将4,4'-二氨基二苯醚和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐在溶剂中反应，得到聚酰胺酸溶液；将所述聚酰胺酸溶液涂覆在所述界面层上，再在460℃～470℃下退火处理，形成聚酰亚胺层，其中，所述4,4'-二氨基二苯醚和所述3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐的摩尔比为1:0.8～1:1.2。
4.根据权利要求3所述的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述将所述聚酰胺酸溶液涂覆在所述界面层上的步骤之后，所述退火处理的步骤之前，还包括对涂覆有所述聚酰胺酸溶液的所述界面层进行干燥以去除所述溶剂的步骤：将涂覆有所述聚酰胺酸溶液的所述界面层在50℃～55℃下保温10分钟～15分钟，再升温至60℃～70℃，并保温2小时～3小时。
5.根据权利要求3所述的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述退火处理的步骤为：在保护气体的气氛中，将涂覆有所述聚酰胺酸溶液的所述界面层在195℃～205℃下保温1小时～1.5小时，接着升温至350℃～370℃，并保温1小时～1.5小时，再升温至460℃～470℃，并保温30分钟～40分钟，然后自然冷却。
6.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在所述背电极上形成功能层的步骤为：在所述背电极上形成吸收层，再在所述吸收层上形成缓冲层，接着在所述缓冲层上依次形成阻挡层和窗口层，得到所述功能层，其中，所述栅电极形成在所述窗口层上。
7.根据权利要求6所述的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述吸收层的材料为铜铟镓硒薄膜。
8.根据权利要求7所述的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述背电极上形成所述吸收层的方法为分子束外延法：先在气压为7.2×10-3Pa～1.2×10-2Pa的条件下，同时通入温度为820℃～830℃的铟单质蒸发源、温度为920℃～925℃的镓单质蒸发源和温度为200℃～220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为350℃～370℃，沉积时间为30分钟～35分钟；然后在气压为1.2×10-2Pa～2.1×10-2Pa的条件下，同时通入温度为1250℃～1300℃的铜单质蒸发源和温度为200℃～220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为480℃～500℃，沉积时间为15分钟～20分钟；接着在气压为2.5×10-2Pa～2.8×10-2Pa的条件下，同时通入温度为750℃～770℃的铟单质蒸发源、温度为850℃～860℃的镓单质蒸发源和温度为200℃～220℃的硒单质蒸发源，所述基板的温度为480℃～500℃，沉积时间为15分钟～20分钟。
9.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述背电极包括层叠的第一钼层和第二钼层，所述在聚酰亚胺层上形成背电极的步骤为：在所述聚酰亚胺层上磁控溅射形成第一钼层，然后在所述第一钼层上磁控溅射形成所述第二钼层，得到所述背电极，所述功能层形成在所述第二钼层上；其中，形成所述第一钼层的工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气流量为22sccm～24sccm，溅射功率为1100W～1200W，溅射气压为3Pa～4Pa，溅射次数为11次～13次，所述第一钼层的厚度为700纳米～800纳米；形成所述第二钼层的工艺参数为：钼为靶材，氩气气氛，氩气的流量为22sccm～24sccm，溅射功率为1500瓦～1600瓦，溅射次数为4次～6次，溅射气压为0.1Pa～0.3Pa，所述第二钼层的厚度为400纳米～500纳米。
10.一种如权利要求1～9任意一项所述的柔性薄膜太阳能电池的制备方法制备得到的柔性薄膜太阳能电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110157188A (zh) * 2019-06-17 2019-08-23 中山职业技术学院 一种柔性聚酰亚胺薄膜及其制备方法、聚酰亚胺薄膜太阳能电池
CN110491958A (zh) * 2019-08-21 2019-11-22 深圳先进技术研究院 用于薄膜太阳能电池的柔性衬底及其制备方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4688589B2 (ja) * 2005-06-30 2011-05-25 三洋電機株式会社 積層型光起電力装置
JP2009545872A (ja) * 2006-06-05 2009-12-24 ダウ コーニング コーポレイシヨン シリコーン樹脂層を含む太陽電池
CN102054901A (zh) * 2010-11-11 2011-05-11 福建钧石能源有限公司 柔性薄膜太阳能电池的制造方法
US8987590B2 (en) * 2012-08-01 2015-03-24 International Business Machines Corporation Thin film solar cells
CN102983219B (zh) * 2012-12-03 2015-04-15 深圳先进技术研究院 薄膜太阳能电池组件的制备方法
CN103346194B (zh) * 2013-06-18 2015-11-18 天津理工大学 一种铜铟镓硒太阳电池器件及其制备方法
CN107248591A (zh) * 2017-06-14 2017-10-13 深圳先进技术研究院 柔性全固态薄膜锂电池及其制备方法

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