CN117457763A - 柔性透明非晶硅薄膜太阳电池及组件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性透明薄膜太阳电池及组件的制备方法。柔性透明薄膜太阳电池包含一透明衬底；一第一透明电极，位于透明衬底上；一薄膜太阳电池，位于第一透明电极上；以及一第二透明电极，位于薄膜太阳电池上，柔性透明薄膜太阳电池的可见光范围的透过率介于0至80％之间。本发明还公开了激光切割互联和提高透过率的模板掩膜互联两种方法制备柔性透明薄膜太阳电池组件。将这种电池组件依附到玻璃幕墙、塑料大棚、遮雨棚等上面，可以将现有的建筑设施增加光伏发电功能的同时保持室内自然光照明需求。

Description

柔性透明非晶硅薄膜太阳电池及组件的制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜太阳电池技术领域，且特别涉及一种柔性透明非晶硅薄膜太阳电池以及柔性透明非晶硅薄膜太阳电池组件的制备方法。
背景技术
现今光伏市场主要以晶体硅太阳电池为主，晶体硅太阳电池的成本比较高，特别是硅材料的供应和价格变化极大。晶体硅材料的光学带隙在1.1电子伏特(eV)左右，即使硅片厚度薄到几个微米也不透光。另外，晶体硅材料易碎，目前的金刚线切片技术获得的硅片厚度在150至200微米之间，再薄的切片会导致碎片率显著增加。制作完成的晶体硅太阳电池需要前、后玻璃盖板保护，防止恶劣环境影响导致晶体硅太阳电池的损坏，从而使整个电池组件的总重量大幅增加，比如一块200瓦(W)的晶体硅太阳电池组件的重量在50公斤左右，这导致晶体硅太阳电池在使用中需要考虑承重的问题，这限制了晶体硅太阳电池的应用范围。
薄膜太阳电池一般都是采用前电极/薄膜材料/背电极的三明治结构，薄膜太阳电池吸收光后产生光生载流子，前电极及背电极将薄膜太阳电池产生的光生载流子输送到外部，从而产生电力。其中前电极(迎光面)的电极需要透明从而在容许光通过它进入薄膜太阳电池的同时可以将光生载流子收集和输运到电池外部；而背电极一般做成不透明，而且需要增强光的反射能力从而增强光的吸收。对于某些应用场合，比如建筑玻璃幕墙、大棚等，需要一定的透光率以达到室内自然光的照明同时还可以实现光伏发电。因此，在太阳电池及组件的重量及透光率方面，有待更进一步的改良。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种柔性透明非晶硅薄膜太阳电池及组件的制备方法，以提供轻量化的柔性透明非晶硅薄膜太阳电池及组件，满足多样化的需求。
为达上述目的，本发明提供一种柔性透明薄膜太阳电池，包含：一透明衬底；一第一透明电极，位于该透明衬底上；一薄膜光伏结构，位于该第一透明电极上；以及一第二透明电极，位于该薄膜光伏结构上，该柔性透明薄膜太阳电池的可见光范围的透过率介于0至80％之间。
在优选的实施方式中，该薄膜光伏结构的可见光范围的透过率介于20％至70％之间，该薄膜光伏结构的光学带隙介于1.75eV与2.2eV之间，该透明衬底的材料包含选自于聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)及超薄玻璃所组成的群组，该第一透明电极与该第二透明电极的材料是选自于由ITO、AZO、IZO、IGZO、石墨烯及金属所组成的群组，该薄膜光伏结构的材料包含选自于由非晶硅、微晶硅与钙钛矿所组成的群组，该透明衬底包含一透明基板及一高透过率的阻挡层，该高透过率的阻挡层位于该第一透明电极与该透明基板之间，该高透过率的阻挡层的材料包含由SiNx及SiOx所组成的群组，该透明基板的材料包含选自于聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)所组成的群组，该非晶硅薄膜吸收层中的碳含量落在10％至15％的原子比。
在优选的实施方式中，该薄膜光伏结构包含依序堆栈的一第一型非晶硅碳薄膜层、一非晶硅薄膜吸收层及一第二型非晶硅碳薄膜层，该第一型非晶硅碳薄膜层位于该第一透明电极上，该第二透明电极位于该第二型非晶硅碳薄膜层上。
在优选的实施方式中，该非晶硅薄膜吸收层具有：一光电导率，范围落于10-5S/cm与10-6S/cm之间；以及一暗电导率，范围落于10-10S/cm与10-12S/cm之间。
本发明又提供一种柔性透明薄膜太阳电池的制备方法，包含：第一步骤，于一透明衬底上形成一第一透明电极；第二步骤，于90至200℃的温度下，于该第一透明电极形成一薄膜光伏结构；以及第三步骤，于该薄膜光伏结构上形成一第二透明电极，使该柔性透明薄膜太阳电池的可见光范围的透过率介于0％至80％之间。
在优选的实施方式中，该第二步骤是采用PECVD制备该薄膜光伏结构，该PECVD采用氢稀释或碳掺杂的工艺完成。
本发明又提供一种柔性透明薄膜太阳电池组件的制备方法，包含：第一步骤，于一透明衬底上形成一第一透明电极层；第二步骤，移除该第一透明电极层的多个部分以形成分开的多个第一透明电极；第三步骤，于90至200℃的温度下，于该多个第一透明电极上形成一薄膜光伏结构层；第四步骤，移除该薄膜光伏结构层的多个部分以形成分开的多个薄膜光伏结构；第五步骤，于该多个薄膜光伏结构上形成一第二透明电极层；以及第六步骤，移除该第二透明电极层的多个部分以形成分开的多个第二透明电极及串联或并联连接的多个柔性透明薄膜太阳电池，其中该多个柔性透明薄膜太阳电池的可见光范围的透过率介于0％至80％之间。
在优选的实施方式中，该第二步骤、该第四步骤及该第六步骤是通过激光切割而执行。
本发明又提供一种柔性透明薄膜太阳电池组件的制备方法，包含：第一步骤，利用一第一掩模板，于一透明衬底上形成排列成一第一图案的多个第一透明电极；第二步骤，利用一第二掩模板，于90至200℃的温度下，于该多个第一透明电极上形成排列成一第二图案的多个薄膜光伏结构；以及第三步骤，利用一第三掩模板，于该多个第一透明电极上形成排列成一第三图案的多个第二透明电极，以形成串联或并联连接的多个柔性透明薄膜太阳电池，其中该多个柔性透明薄膜太阳电池的可见光范围的透过率介于20％至70％之间。
通过上述实施方式，可以提供柔性透明薄膜太阳电池及组件的制备方法，利用低温制备硅薄膜材料，可以调节光学带隙范围1.75至2.2eV，通过薄膜厚度的控制，使可见光范围的透过率介于0％至80％之间。此外，采用激光切割互联和掩膜互联可制备大面积柔性透明薄膜太阳电池组件。再者，在塑料透明基板和透明导电薄膜之间的阻挡层可以阻挡水汽等杂质进入硅薄膜光伏层，同时增强塑料的机械性能。将这种电池组件依附到玻璃幕墙、塑料大棚、遮雨棚等上面，可以将现有的建筑设施增加光伏发电功能的同时保持室内自然光照明需求。
附图说明
在下文中将简要地说明为了描述本发明实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本发明的具体实施。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本发明中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。
图1A与图1B为具体实施例的两个例子的柔性透明非晶硅薄膜太阳电池的示意图。
图2为具体实施例中两种材料界面PEN/AZO和PEN/ITO的透过率曲线图。
图3为具体实施例中1.9eV的光学带隙的不同厚度的非晶硅薄膜太阳电池的透过率曲线图。
图4A至图4F为具体实施例中柔性透明非晶硅薄膜太阳电池组件的制备方法的示意图。
图5A至图5F为另一具体实施例的柔性透明非晶硅薄膜太阳电池组件的制备方法的示意图。
图6为具体实施例中不同厚度的非晶硅薄膜太阳电池的量子响应图。
图7为采用激光切割互联所制备的透明非晶硅薄膜太阳电池组件。
图8为采用掩膜互联所制备的透明非晶硅薄膜太阳电池组件。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
本发明的具体实施例将会被详细的描示在下文中。在本发明说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本发明的基本理解。本发明的具体实施说明和实施例不应该被解释为对本发明的限制。
另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的一者”、“中的一个”、“中的一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目中的任一者。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的一者”意味着仅A或仅B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的一者”意味着仅A；仅B；或仅C。项目A可包含单个组件或多个组件。项目B可包含单个组件或多个组件。项目C可包含单个组件或多个组件。
对于某些应用场合，比如建筑玻璃幕墙、大棚等，需要一定的透光率以达到室内自然光的照明同时还可以实现光伏发电。一般人眼能感知的可见光波长范围是400至780nm(带隙范围1.58至3.1eV)。相比光学带隙1.12eV的晶体硅材料，非晶硅薄膜材料的光学带隙在1.75至2.2eV之间，甚至更宽，而且申请人发现可以在塑料衬底上实现低温制备，适合用于柔性透明太阳电池，且能有效节省能源，降低碳排放。特别是，制备在塑料柔性衬底上的半透明非晶硅薄膜太阳电池，不需要更换现有的玻璃幕墙，直接将电池附着在玻璃上，就可以在实现光伏发电的同时给室内提供一定程度的自然照明，而且不需要考虑承重问题，可以避免更换玻璃幕墙的浪费，从而降低成本。此外，由于非晶硅薄膜电池可以吸收紫外(UV)光，故通过太阳电池的光线的UV光已经被滤除，可以防止UV光对人体造成的伤害。
本发明公开了一种柔性透明非晶硅薄膜太阳电池及组件的制备方法。如图1A所示，柔性透明薄膜太阳电池100包含：一透明衬底1；一第一透明电极2，位于透明衬底1上；一薄膜光伏结构3，位于第一透明电极2上；以及一第二透明电极4，位于薄膜光伏结构3上。在制造柔性透明非晶硅薄膜太阳电池时，采用低温制程，比如范围在90至200℃之间，或100至200℃之间的温度。由于本发明所采用的透明衬底的材料能忍受的最高温度大约是220℃，超过这个温度就会软化，故本发明加上安全因子的考虑，采用200℃以下的低温制备方式。于其他实施例中，低温制程的温度介于100至190℃之间；介于110至180℃之间；介于120至170℃之间；或介于130至150℃之间，于上述这些情况下的透明衬底1与第一透明电极2之间的材料界面可以获得更进一步的改进，使得低温制备的产品的附着性及透过率进一步改良，可以将现有的建筑设施增加光伏发电功能的同时保持室内自然光照明需求。首先将透明衬底1仔细的清洗、干燥之后放入多功能高真空薄膜制备系统的腔室中，在加热室加热到制备薄膜需要的温度100至200℃之间，稳定烘烤15至30分钟，以维持上述温度范围进行后续处理，说明如下。于第一步骤，在透明衬底1制备第一透明电极2(比如一层透明导电薄膜)。之后，于第二步骤，在第一透明电极2上制备薄膜光伏结构3(比如非晶硅薄膜光伏结构)，其包括依序堆栈的一第一型非晶硅碳薄膜层31(比如P型非晶硅碳薄膜层，位于第一透明电极2上)、一非晶硅薄膜吸收层32及一第二型非晶硅碳薄膜层33(比如N型非晶硅碳薄膜层)上。可以采用电浆增强化学气相沉积法(PECVD)来制备薄膜光伏结构3。比如，PECVD可以采用氢稀释或碳掺杂的工艺完成。于第三步骤，沉积第二透明电极4(比如一层透明导电层)于第二型非晶硅碳薄膜层33上。可以理解的，虽然上述步骤都是于100至200℃之间执行，但是实际执行时，只要将在第一透明电极2上制备薄膜光伏结构3的步骤控制在90至200℃之间即可达成本发明的效果。
于一例中，透明导电薄膜采用磁控溅射的方法制备。磁控溅射时在真空室通入一定流量的氩气或者氩气加上氧气的混合气体，在阴极和阳极间施加直流，中频或者13.56MHz的射频电压下产生辉光放电，辉光放电使得电极间的气压离化形成离子和电子，离子在电场作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，在位于阳极上的衬底表面形成薄膜。电子在电场作用下加速运动的过程中收到磁场(洛兰磁力)的作用，使得电子被束缚在靶材表面附近的等离子体区域内，不断同气体原子碰撞，产生电子和离子，离子又不断地轰击靶材，形成连续辉光放电，使薄膜连续沉积，实现在柔性塑料衬底上制备透明导电薄膜的低温制备技术。
太阳电池的非晶硅薄膜采用PECVD技术制备。PECVD是利用辉光放电的物理作用来启动粒子的一种化学气相沉积反应的一种薄膜沉积技术。在沉积过程中，辉光放电产生等离子体，从宏观上看这种等离子体温度不高，但其内部却处于受激发的状态，其电子能量足以使分子键断裂，并导致具有化学活性的物质(活化分子、原子、粒子、原子团等)产生，使本来需要在高温下才能进行的化学反应，在较低的温度下甚至常温下就能在衬底上形成固态薄膜。
有关P型非晶硅碳薄膜层(第一型非晶硅碳薄膜层31)是在非晶硅材料中掺杂碳元素来提高其光学带隙，同时掺杂P型元素使其呈现P型材料特性，在具体实施例中采用硼烷，其光学带隙为2.0eV，光、暗电导率均在10-6S/cm的范围。
有关非晶硅薄膜吸收层32，为了提高薄膜光伏结构的光学带隙和稳定性，采用氢稀释方法获得的光学带隙在1.9eV左右，光、暗电导率分别是10-5S/cm和10-10S/cm的范围；或者采用碳掺杂的方式获得非晶硅碳薄膜，其光学带隙在1.9至2.2eV，所述非晶硅碳薄膜层中碳的含量在10％至15％的原子比，光、暗电导率分别是10-6S/cm和10-12S/cm的范围。因此，本发明的非晶硅薄膜吸收层32的光电导率的范围落于10-5S/cm与10-6S/cm之间；以及暗电导率的范围落于10-10S/cm与10-12S/cm之间。
有关N型非晶硅薄膜(第二型非晶硅碳薄膜层33)，在非晶硅材料中掺杂碳元素来提高其光学带隙，同时掺杂N型元素使其呈现N型材料特性，在具体实施例中采用磷烷，N型非晶硅薄膜材料的光学带隙为2.0eV，光、暗电导率均大于10-3S/cm。
在图1A中，透明衬底1为一透明基板11，其材料包含玻璃或塑料材料。塑料材料比如是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)及超薄玻璃。此外，第一透明电极2与第二透明电极4的材料可以是氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌(AZO)、氧化铟锌(IZO)及/或氧化铟镓锌(IGZO)等金属氧化物、石墨烯及/或金属(比如金属栅电极所使用的透明导电薄膜材料)。由于采用低温制备，所以通过薄膜厚度的控制，可以使得柔性透明薄膜太阳电池100的可见光范围的透过率介于0％至80％之间(较佳是介于10％至75％之间；20％至70％之间；30％至60％之间；40％至50％之间)，且可以调节薄膜光伏结构3的光学带隙介于1.75eV与2.2eV之间。
在图1B中，透明衬底1包含一透明基板11及一高透过率的阻挡层12，高透过率的阻挡层12位于第一透明电极2与透明基板11之间，且其材料包含SiNx及/或SiOx，用于阻挡来自塑料基板的水汽等杂质对薄膜光伏结构3的损坏，同时增强薄膜光伏结构3在透明基板11上的附着力以及透明衬底1的机械性能。
图2为具体实施例中两种材料界面PEN/AZO和PEN/ITO的透过率曲线图。如图2所示，在可见光范围的透过率都非常高，大于60％。
在上述实施例中，薄膜光伏结构3采用PECVD技术制备，采用不同的工艺，比如氢稀释，碳掺杂等可以增大材料的光学带隙，使其范围从1.75eV到2.2eV，甚至更大，同时降低非晶硅材料的光致衰退，提高稳定性。薄膜太阳电池的厚度对透过率也有重要的影响，图3为具体实施例中1.9eV的光学带隙的不同厚度的非晶硅薄膜太阳电池的透过率曲线图。如图3所示，厚度100至300nm的非晶硅薄膜在可见光波长大于700纳米之后的透过率都非常高，而厚度400nm的非晶硅薄膜的透过率下降明显。因此，可以控制非晶硅薄膜吸收层32的厚度，来调整柔性透明薄膜太阳电池的透过率，甚至可以调整柔性透明薄膜太阳电池组件的数个部分的厚度，使这些部分具有不同的透过率，以满足各种场合的需求。
可以理解的，虽然上述薄膜光伏结构3的材料为非晶硅材料，但是于其他例子中，亦可使用微晶硅或钙钛矿当作材料。
图4A至图4F为具体实施例中柔性透明非晶硅薄膜太阳电池组件的制备方法的示意图。本发明提供了柔性透明非晶硅薄膜太阳电池组件的制备方法。将多个前述的柔性透明非晶硅薄膜太阳电池串连或并联的方式形成电池组件，可以采用激光切割来达成互联，也可以采用模板掩膜来达成互联，从而实现制备大面积的电池组件。激光切割可以达到最细小的切割线，从而使面积的损失更少。如图4所示，制备流程包括：第一步骤，于透明衬底1上形成一第一透明电极层2A；第二步骤，移除第一透明电极层2A的多个部分以形成分开的多个第一透明电极2；第三步骤，于100至200℃的温度下，于多个第一透明电极2上形成一薄膜光伏结构层3A；第四步骤，移除薄膜光伏结构层3A的多个部分以形成分开的多个薄膜光伏结构3；第五步骤，于多个薄膜光伏结构3上形成一第二透明电极层4A；及第六步骤，移除第二透明电极层4A的多个部分以形成分开的多个第二透明电极4及串联或并联连接的多个柔性透明薄膜太阳电池100。于一例子中，上述的第二步骤、该第四步骤及该第六步骤是通过激光切割而执行，以达成互联，故可称为激光切割互联。
为进一步增加整体柔性透明薄膜太阳电池组件的光的透过率，以及替代昂贵的激光切割设备投资，本发明还提供了一种采用掩膜互联的方式制备柔性透明薄膜太阳电池组件。图5A至图5F为另一具体实施例的柔性透明非晶硅薄膜太阳电池组件的制备方法的示意图。如图5A至图5F所示，一柔性透明薄膜太阳电池组件200的制备方法包含：第一步骤，如图5A至5B所示，利用一第一掩模板601，于一透明衬底1上形成排列成一第一图案501的多个第一透明电极2；第二步骤，如图5C至5D所示，利用一第二掩模板602，于100至200℃的温度下，于多个第一透明电极2上形成排列成一第二图案502的多个薄膜光伏结构3；以及第三步骤，如图5E至5F所示，利用一第三掩模板603，于多个第一透明电极2上形成排列成一第三图案503的多个第二透明电极4，以形成串联或并联连接的多个柔性透明薄膜太阳电池100。
以下说明数个制备例子，但并非将本发明限制于此。
于第一实施例中，柔性透明薄膜太阳电池的制备方法包含以下步骤：
1.将PEN的透明基板11(参见图1B)仔细的清洗、干燥之后放入多功能高真空薄膜制备系统的腔室中，在加热室加热到制备薄膜需要的温度100至200℃，稳定烘烤15至30分钟；
2.在透明基板11采用PECVD技术制备一层SiOx，当作高透过率的阻挡层12(参见图1B)，厚度200nm；
3.磁控溅射制备第一透明电极2，材料为AZO，厚度300nm；
4.在第一透明电极2上制备光学带隙1.9eV的薄膜光伏结构3，依次制备：P型非晶硅薄膜(31)，厚度7nm；非晶硅薄膜吸收层(32)，厚度分别为100nm，200nm，300nm，400nm；以及N型非晶硅薄膜(33)，厚度10nm；
5.在薄膜光伏结构3上磁控溅射制备第二透明电极4，材料为ITO，厚度200nm。
因此，制备出四个样品，量测其量子响应曲线如图6所示，从图6可以看出，随着厚度的增加，更多的光被吸收，量子响应曲线向长波长方向移动，响应的透过率就降低(比对图3)。
于第二实施例中，激光切割互联的柔性透明薄膜太阳电池组件的制备方法如下：
1.将PEN的透明基板11(参见图1B)仔细的清洗、干燥之后放入多功能高真空薄膜制备系统的腔室中，在加热室加热到制备薄膜需要的温度100至200℃，稳定烘烤15至30分钟；
2.在透明基板11采用PECVD技术制备一层SiOx当作高透过率的阻挡层12，厚度200nm；
3.磁控溅射制备第一透明电极2，材料为AZO，厚度300nm；
4.用激光将第一透明电极2切割，形成图4B的结构；
5.在图4B的结构上制备薄膜光伏结构3，依次制备P型非晶硅薄膜(31)，厚度7nm；非晶硅薄膜吸收层(32)，厚度150nm；以及N型非晶硅薄膜(33)，厚度10nm；
6.用激光将非晶硅薄膜光伏结构3切割，形成图4D的结构；
7.在图4D的结构上制备磁控溅射制备第二透明电极4，材料为ITO，厚度200nm；以及
8.用激光将第二透明电极4切割，形成图4F的柔性透明薄膜太阳电池组件(可以不用太精准控制激光，故可能会形成过切(over-cut)部OC)。
于第三实施例中，掩膜互联的柔性透明薄膜太阳电池组件的制备方法如下：
1.将PEN的透明基板11(参见图1B)仔细的清洗、干燥之后放入多功能高真空薄膜制备系统的腔室中，在加热室加热到制备薄膜需要的温度100至200℃，稳定烘烤15至30分钟；
2.在透明基板11采用PECVD技术制备一层SiOx当作高透过率的阻挡层12，厚度200nm，以形成透明衬底1；
3.采用第一掩模版601在透明衬底1上沉积第一透明电极2，形成排列成第一图案501的第一透明电极2；
4.利用第二掩模板602，于第一透明电极2上形成排列成第二图案502的薄膜光伏结构3，依次制备厚度7nm的P型非晶硅薄膜(31)，厚度150nm的非晶硅吸收层(32)，以及厚度10nm的N型非晶硅薄膜(33)；以及
5.利用第三掩模板603，于第一透明电极2上形成排列成第三图案503的第二透明电极4，完成柔性透明薄膜太阳电池100的互联及制作。
图7为采用激光切割互联所制备的透明非晶硅薄膜太阳电池组件，其中细线为雷射切割线。激光切割互联的透明非晶硅薄膜太阳电池的可见光平均透过率达到40％，光电转换效率5％。
图8为采用掩膜互联所制备的透明非晶硅薄膜太阳电池组件，其中整个组件可卷绕。掩膜互联的透明非晶硅薄膜太阳电池的可见光平均透过率大于60％，光电转换效率4.2％，在本实施例中掩模板上掩膜的间距3.5毫米，可以增加光的透过率，但是非晶硅薄膜太阳电池的面积损失12％。通过调整掩膜的间距，可以调整透光率与发电效率的占比。
通过上述实施方式，可以提供柔性透明薄膜太阳电池及组件的制备方法，利用低温制备硅薄膜材料，可以调节光学带隙范围1.75至2.2eV，通过薄膜厚度的控制，使可见光范围的透过率介于0％至80％之间。考虑到光电转换效率和透过率的优化平衡，本发明也提出一种透过率介于40％至50％之间的电池。此外，採用激光切割互联和掩膜互联可制备大面积柔性透明薄膜太阳电池组件。再者，在塑料透明基板和透明导电薄膜之间的阻挡层可以阻挡水汽等杂质进入硅薄膜光伏层，同时增强塑料的机械性能。将这种电池组件依附到玻璃幕墙、塑料大棚、遮雨棚等上面，可以将现有的建筑设施增加光伏发电功能的同时保持室内自然光照明需求。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (18)

1.一种柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，包含：
一透明衬底；
一第一透明电极，位于该透明衬底上；
一薄膜光伏结构，位于该第一透明电极上；以及
一第二透明电极，位于该薄膜光伏结构上，该柔性透明薄膜太阳电池的可见光范围的透过率介于0至80％之间。
2.根据权利要求1所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该透过率介于20％至70％之间。
3.根据权利要求1所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该薄膜光伏结构的光学带隙介于1.75eV与2.2eV之间。
4.根据权利要求1所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该透明衬底的材料包含选自于聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺及超薄玻璃所组成的群组。
5.根据权利要求1所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该第一透明电极与该第二透明电极的材料是选自于由ITO、AZO、IZO、IGZO、石墨烯及金属所组成的群组。
6.根据权利要求1所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该薄膜光伏结构的材料包含选自于由非晶硅、微晶硅与钙钛矿所组成的群组。
7.根据权利要求1所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该透明衬底包含一透明基板及一高透过率的阻挡层，该高透过率的阻挡层位于该第一透明电极与该透明基板之间。
8.根据权利要求7所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该高透过率的阻挡层的材料包含由SiNx及SiOx所组成的群组。
9.根据权利要求7所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该透明基板的材料包含选自于聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺所组成的群组。
10.根据权利要求1所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该薄膜光伏结构包含依序堆栈的一第一型非晶硅碳薄膜层、一非晶硅薄膜吸收层及一第二型非晶硅碳薄膜层，该第一型非晶硅碳薄膜层位于该第一透明电极上，该第二透明电极位于该第二型非晶硅碳薄膜层上。
11.根据权利要求10所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该非晶硅薄膜吸收层具有：一光电导率，范围落于10-5S/cm与10-6S/cm之间；以及一暗电导率，范围落于10-10S/cm与10-12S/cm之间。
12.根据权利要求10所述的柔性透明薄膜太阳电池，其特征在于，该非晶硅薄膜吸收层中的碳含量落在10％至15％的原子比。
13.一种柔性透明薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，包含：
第一步骤，于一透明衬底上形成一第一透明电极；
第二步骤，于90至200℃的温度下，于该第一透明电极形成一薄膜光伏结构；以及
第三步骤，于该薄膜光伏结构上形成一第二透明电极，使该柔性透明薄膜太阳电池的可见光范围的透过率介于0至80％之间。
14.根据权利要求13所述的柔性透明薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，该第二步骤是采用PECVD制备该薄膜光伏结构。
15.根据权利要求14所述的柔性透明薄膜太阳电池的制备方法，其特征在于，该PECVD采用氢稀释或碳掺杂的工艺完成。
16.一种柔性透明薄膜太阳电池组件的制备方法，其特征在于，包含：
第一步骤，于一透明衬底上形成一第一透明电极层；
第二步骤，移除该第一透明电极层的多个部分以形成分开的多个第一透明电极；
第三步骤，于90至200℃的温度下，于该多个第一透明电极上形成一薄膜光伏结构层；以及
第四步骤，移除该薄膜光伏结构层的多个部分以形成分开的多个薄膜光伏结构；
第五步骤，于该多个薄膜光伏结构上形成一第二透明电极层；以及
第六步骤，移除该第二透明电极层的多个部分以形成分开的多个第二透明电极及串联或并联连接的多个柔性透明薄膜太阳电池，其中该多个柔性透明薄膜太阳电池的可见光范围的透过率介于0至80％之间。
17.根据权利要求16所述的柔性透明薄膜太阳电池组件的制备方法，其特征在于，该第二步骤、该第四步骤及该第六步骤是通过激光切割而执行。
18.一种柔性透明薄膜太阳电池组件的制备方法，其特征在于，包含：
第一步骤，利用一第一掩模板，于一透明衬底上形成排列成一第一图案的多个第一透明电极；
第二步骤，利用一第二掩模板，于90至200℃的温度下，于该多个第一透明电极上形成排列成一第二图案的多个薄膜光伏结构；以及
第三步骤，利用一第三掩模板，于该多个第一透明电极上形成排列成一第三图案的多个第二透明电极，以形成串联或并联连接的多个柔性透明薄膜太阳电池，其中该多个柔性透明薄膜太阳电池的可见光范围的透过率介于0至80％之间。
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