DE102011014795B4 - Verfahren zum Herstellen von flexiblen Dünnschicht-Solarzellen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von flexiblen Dünnschicht-Solarzellen.
- Flexible Dünnschicht-Solarzellen sind beispielsweise aus der
DE 100 05 680 B4 sowieDE 100 06 823 C2 bekannt. Als flexibles Substrat bzw. flexibles Trägermaterial wird zur Herstellung beispielsweise eine bandförmige Kupferfolie verwendet. Dabei weist der Stand der Technik auf Herstellungsprobleme bei der Verwendung von flexiblen Folien aus Kunststoffen oder Metallen hin. - Die
US 2010/0255344 A1 - Des Weiteren ist bekannt, dass der Dünnschichtaufbau vom starren Substrat durch chemische Ablösung (
JP 2009-049389 A US 2007/0044834 A1 DE 101 27 255 A1 ) entfernt werden kann. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von flexiblen Dünnschicht-Solarzellen zu schaffen, bei dem ein vom Stand der Technik unterschiedlicher Weg zu deren Verwirklichung gegangen werden soll.
- Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren zum Herstellen von flexiblen Dünnschicht-Solarzellen die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
- Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein Herstellungsverfahren für flexible Dünnschicht-Solarzellen erreicht, bei dem Probleme beim Aufbau der einzelnen Schichten unmittelbar auf einer flexiblen Folie vermieden sind und zwar dadurch, dass die einzelnen Schichten zunächst in an sich bekannter Weise auf ein starres Substrat, nämlich ein Glassubstrat, aufgebaut bzw. übereinandergelegt werden und danach der gesamte Schichtaufbau als Einheit vom Glassubstrat abgenommen und auf eine flexible Folie gebracht wird.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen hinsichtlich des Schichtaufbaus und des Ablösens des Schichtaufbaus vom Substrat und der Verwendung entsprechender Folien als Trägermaterial und/oder als Abdeckung ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 9.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
-
1 bis6 jeweils in schematischer geschnittener Darstellung die einzelnen Verfahrensschritte zum Herstellen einer flexiblen Dünnschicht-Solarzelle und -
7 in den vorhergehenden Figuren entsprechender Darstellung eine fertig hergestellte Dünnschicht-Solarzelle zum Aufbau eines Solarmoduls. - Die in den
1 bis6 dargestellten einzelnen und aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte führen zu einer in7 dargestellten fertigen flexiblen Dünnschicht-Solarzelle10 , die einzeln oder in einer Vielzahl entsprechend verschalteter Dünnschicht-Solarzellen zu einem Dünnschicht-Solarmodul führt. Es versteht sich, dass Form und Größe der Dünnschicht-Solarzelle10 beliebig sein kann. - Gemäß
1 wird als vorläufiges Trägermaterial11 ein starres Trägermaterial in Form eines Glassubstrats verwendet. In einem ersten Herstellungsschritt wird auf das Glassubstrat11 eine Frontkontakt-Schicht12 in Form einer TCO-Schicht gebracht. Auf die Frontkontakt-Schicht12 wird eine fotoaktive Schicht13 aus beispielsweise Silizium in Dünnschicht gebracht. Auf die fotoaktive Schicht13 wird eine Rückkontaktschicht14 gebracht. Dieser aus den aufeinander gelegten Schichten12 bis14 hergestellte Schichtaufbau15 kann üblicher Bauart sein. Die Rückkontakt-Schicht14 kann aus beispielsweise Dünnschicht-Aluminium sein. Der auf dem Glassubstrat11 angeordnete fotoaktive Schichtaufbau15 ist in2 gezeigt. - In einem weiteren Herstellungsschritt wird gemäß
3 auf die Rückkontakt-Schicht14 eine flexible Folie16 aufgebracht, vorzugsweise auflaminiert. Die flexible Folie16 ist der Rückkontakt-Schicht14 zugewandt mit Leiterbahnen, insbesondere Kontaktdrähten versehen, wie dies in derDE 102 39 845 C1 beschrieben ist. Die Folie16 kann transparent oder opak sein. Dieser aus dem Glassubstrat11 , dem Schichtaufbau15 und der auflaminierten Folie16 bestehende Rohzellenaufbau wird gegebenenfalls nach Wenden von der freien Glassubstrat-Oberfläche her mit einem Laserstrahl20 beaufschlagt (4 ). Von dem von einem nicht dargestellten Laser ausgehenden Laserstrahl20 wird die gesamte freie dem Schichtaufbau15 abgewandte Oberfläche des Glassubstrats11 scannend abgetastet. Die Energie des Lasers bzw. des Laserstrahles ist so eingestellt, dass die Grenzschicht zwischen der Innenfläche des Glassubstrats11 und der gegenüberliegenden Fläche der Frontkontakt-Schicht12 derart behandelt wird, dass sich ein Ablöseprozess des Glassubstrats11 von der Frontkontakt-Schicht12 ergibt. Beispielsweise kann das Laserlicht eine Wellenlänge im Bereich von 532 nm besitzen, wobei das Glassubstrat11 beispielsweise eine Dicke von 4 mm aufweist. - Gemäß
5 wird das Glassubstrat11 nach seinem Ab- bzw. Loslösen aufgrund des Laserstrahls20 abgehoben und bei Seite gelegt. Das Glassubstrat11 kann nach einer Reinigung wieder verwendet werden. - Anstelle des Glassubstrats
11 wird gemäß6 eine transparente Folie22 auf die Frontkontakt-Schicht12 des erhalten gebliebenen Schichtaufbaus15 aufgebracht, vorzugsweise laminiert. Diese transparente Folie22 besitzt ebenfalls eine teilweise elektrisch leitende Oberfläche in Form von Leiterbahnen, insbesondere Kontaktdrähten, wobei diese transparente Folie22 ebenso wie die Folie16 entsprechend derDE 102 39 845 C1 aufgebaut ist. In beiden Fällen handelt es sich um eine Kunststofffolie. - Gemäß
7 ergibt sich damit die fertige flexible Solarzelle10 in Form einer Dünnschicht-Solarzelle, deren Lichteinfallseite für die fotoaktive Schicht13 die frei liegende Oberfläche21 der transparenten Folie22 ist. - Die fertige sehr dünne flexible Dünnschicht-Solarzelle
10 kann in verschiedenen Geometrien hergestellt oder insbesondere nachträglich zugeschnitten werden. Mehrere solcher Dünnschicht-Solarzellen10 können zu einem größeren Dünnschicht-Solarzellenmodul zusammengefasst bzw. elektrisch verschaltet werden. - Alternativ ist es möglich, das Ablösen des Glassubstrats
11 von der Frontkontakt-Schicht12 mittels Laserstrahl statt nach5 von der dem Glassubstrat11 abgewandten Seite des Schichtaufbaus15 vorzunehmen.
Claims (9)
- Verfahren zum Herstellen von flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (10), aufweisend folgende Schritte: a. Aufbringen eines fotoaktiven Schichtaufbaus (15) auf ein starres Substrat (11) mit dessen Frontkontakt-Schicht (12) voraus, b. Aufbringen einer flexiblen Folie (16) auf die dem Substrat (11) abgewandte Rückkontakt-Schicht (14) des Schichtaufbaus (15), c. Ablösen des fotoaktiven Schichtaufbaus (15) vom Substrat (11) mittels Laserstrahl (20), d. Aufbringen einer weiteren flexiblen Folie (22) auf die Frontkontakt-Schicht (12), wobei ein Substrat (11) aus Glas verwendet wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtaufbau (15) dadurch gebildet wird, dass die Frontkontakt-Schicht (12) auf das Substrat (11), dann auf die Frontkontakt-Schicht (12) eine fotoaktive Schicht (13) und danach auf die fotoaktive Schicht (13) die Rückkontakt-Schicht (14) aus elektrisch leitendem Material gebracht wird. - Verfahren nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass als Frontkontakt-Schicht (12) eine TCO-Schicht verwendet wird. - Verfahren nach
Anspruch 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass als fotoaktive Schicht (13) eine Schicht (13) aus Silizium verwendet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Folien (16, 22) auf die betreffende Schicht (14, 12) laminiert werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ablösen des Substrats (11) das Laserlicht (20) auf die dem Schichtaufbau (15) abgewandte Oberfläche des Substrats (11) gerichtet wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die weitere flexible Folie (22) eine transparente Folie verwendet wird.
- Verfahren nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass eine transparente Folie mit Leiterbahnen verwendet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie des Laserstrahls derart eingestellt wird, dass eine Grenzschicht zwischen einer Innenfläche des Substrats (11) und einer gegenüberliegenden Fläche der Frontkontakt-Schicht (12) derart behandelt wird, dass sich ein Ablöseprozess des Substrats (11) von der Frontkontakt-Schicht (12) ergibt.
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R084 | Declaration of willingness to licence |
Effective date: 20121012 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: , Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE DR. SOLF & ZAPF, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: DR. SOLF & ZAPF PATENT- UND RECHTSANWALTS PART, DE |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HEGLA BORAIDENT GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: BORAIDENT GMBH, 06118 HALLE, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: DR. SOLF & ZAPF PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE Representative=s name: DR. SOLF & ZAPF PATENT- UND RECHTSANWALTS PART, DE Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE DR. SOLF & ZAPF, DE |
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