JP6937050B2 - フレキシブル太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は太陽電池の技術分野に関し、特にフレキシブル太陽電池の製造方法に関する。
フレキシブル太陽電池は柔軟性に優れ、動力対質量比が高く携帯しやすいなどの利点を備えるため、様々分野において広範な市場を有する。従来技術において、フレキシブル電池は大面積生産が困難で、コストがずっと高い。主な原因は以下の通りである。フレキシブル電池の材料、特に多接合フレキシブル太陽電池の材料自身は脆質であり、面積が大きいと破砕しやすく、フレキシブル太陽電池のエピタキシャル層の部分を硬質基板に移動させることにより該問題を解決しにくく、例えば、従来技術は二次一時的ボンディングの方法を採用し大面積の多接合フレキシブル太陽電池を製造することが多く、具体的には、エピタキシャル基板に反転された太陽電池ユニットをエピタキシャル成長することにより、それから、太陽電池ユニットの裏面に電子ビーム蒸着工程又はマグネトロンスパッタリング工程により裏面電極を製造した後、裏面電極に１つの一時的基板を一回目に一時的ボンディングすることにより、それから太陽電池ユニットの正面におけるエピタキシャル基板を分離し、太陽電池ユニットの正面に電子ビーム蒸着工程又はマグネトロンスパッタリング工程により正面電極を製造し、次に、前記正面電極に２回目に別の一時的基板をボンディングし、それから一番目の一時的基板と裏面電極をデボンディングした後、前記裏面電極にフレキシブル基板を製造し、最後に２番目の一時的基板と前記太陽電池ユニットをデボンディングし必要な多接合フレキシブル太陽電池を取得する。
上記二次一時的ボンディング方法は以下の欠点を有する。共に２回のボンディング操作があり、工程が複雑で、繰り返したボンダによるボンディング及びデボンディング試薬などの補助手段によるデボンディングを行わなければならず、製造コストが高く、製造効率が低い。一番目のボンディング操作は電池表面粗さに対する要求が高く、電池表面粗さを十分に小さくしなければならず、デボンディングが複雑である。そのボンディング操作は高温で行わなければならず、材料の熱膨張係数が異なるため、高温条件でウエハの反りが発生しやすく、歩留まり率を低下させる。
これを鑑みて、上記問題を解決するために、本発明はフレキシブル太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を実現するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用する。
本発明はフレキシブル太陽電池の製造方法を提供する。基板に分離層を製造することと、前記分離層に太陽電池をフリップチップ成長することと、前記太陽電池の裏面に裏面電極を製造することと、前記裏面電極に金属薄膜を製造することと、前記金属薄膜を一時的基板にボンディングすることと、前記分離層と前記太陽電池を分離することと、前記太陽電池の正面に正面電極を製造することと、前記一時的基板と前記金属薄膜をデボンディングすることと、を含む。
好ましくは、前記分離層は腐食障壁層であり、前記分離層と前記太陽電池を分離する方法は、湿式剥離方式を採用し前記基板を腐食し除去することと、湿式剥離方式を採用し前記腐食障壁層を剥離し除去することと、を含む。
好ましくは、前記分離層は犠牲層であり、前記分離層と前記太陽電池を分離する方法は、湿式剥離方式を採用し前記犠牲層を除去することを含む。
好ましくは、前記太陽電池の正面に正面電極を製造した後、前記製造方法は、さらに、前記正面電極に反射防止膜を蒸着することを含む。
好ましくは、前記太陽電池は多接合太陽電池である。
好ましくは、前記金属薄膜を一時的基板にボンディングする方法は、低温状態で低温ボンディング接着剤を利用し前記金属薄膜と前記一時的基板をボンディングすることを含む。
好ましくは、前記低温ボンディング接着剤は低温硬化シリカゲルである。
好ましくは、前記一時的基板と前記金属薄膜をデボンディングする方法は、低温接着剤の洗浄剤を利用し前記低温ボンディング接着剤を洗浄し除去することを含む。
好ましくは、前記裏面電極に金属薄膜を製造する方法は、電気めっき工程を利用し前記裏面電極に電気めっきにより金属薄膜を形成することと、前記金属薄膜の表面に対して機械化学研磨処理を行うことと、を含む。
本発明は上記フレキシブル太陽電池の製造方法により製造されるフレキシブル太陽電池を提供する。
本発明はフレキシブル太陽電池の製造方法を提供する。前記製造方法は、第１硬質基板に反転された太陽電池を製造することと、前記太陽電池ユニットの裏面に積層設置された裏面電極及びフレキシブル基板を製造することと、前記フレキシブル基板を接着剤が塗布された第２硬質基板に接着し、焼成により前記接着剤を硬化して、前記フレキシブル基板を第２硬質基板に接着することと、前記第１硬質基板を前記太陽電池ユニットから分離することと、前記太陽電池ユニットの正面に正面電極を製造することと、前記第２硬質基板を剥離することと、を含む。
好ましくは、第１硬質基板に反転された太陽電池ユニットを製造する方法は、第１硬質基板に腐食障壁層を製造することと、前記腐食障壁層に反転された太陽電池ユニットを製造することと、を含む。
好ましくは、前記太陽電池ユニットの裏面に積層設置された裏面電極及びフレキシブル基板を製造する方法は、前記太陽電池ユニットの裏面に裏面シード層を電気めっきすることと、前記裏面シード層に裏面電極を電気めっきすることと、前記裏面電極に金属薄膜を電気めっきしてフレキシブル基板を形成することと、を含む。
好ましくは、前記金属薄膜は銅薄膜であり、前記第２硬質基板はホウケイ酸ガラスである。
好ましくは、前記接着剤は剥離可能なシリカゲルであり、前記剥離可能なシリカゲルは前記第２硬質基板に対する接着強度が前記フレキシブル基板に対する接着強度より大きい。
好ましくは、前記第１硬質基板を前記太陽電池ユニットから分離する方法は、湿式剥離工程を利用し前記腐食障壁層における第１硬質基板を腐食し除去することと、を含み、湿式剥離工程を利用し前記腐食障壁層における第１硬質基板を除去した後、前記フレキシブル太陽電池の製造方法は、さらに、湿式剥離工程を利用し前記太陽電池ユニットにおける腐食障壁層を腐食し除去することと、を含む。
好ましくは、前記太陽電池ユニットの正面に正面電極を製造する方法は、前記太陽電池ユニットの正面に正面シード層を電気めっきすることと、前記正面シード層に正面電極を電気めっきすることと、を含む。
好ましくは、前記太陽電池の正面に正面電極を製造した後、前記フレキシブル太陽電池の製造方法は、さらに、前記太陽電池ユニットの正面電極及び前記太陽電池ユニットの正面の前記正面電極により覆われない領域に反射防止層を製造することを含む。
好ましくは、前記太陽電池は多接合太陽電池である。
本発明により提供されるフレキシブル太陽電池及びその製造方法は、従来技術の複数回のボンディング、繰り返したエピタキシャル層の移動を行わなければならない解決手段に比べ、ボンディング及びデボンディングの操作を減らし、製造効率を向上させ、産業化の適用価値があり、ボンディングに必要な高温条件で電池に損傷を与えることを回避することができる。フレキシブル太陽電池の製造を完了させた後、一時的基板をフレキシブル基板から直接分離し、過程が迅速で、電池に損傷を与えにくい。そして、前記フレキシブル太陽電池における正面電極、裏面電極及びフレキシブル基板はいずれも電気めっき方法により製造されることができ、相対コストが低く、設備要求が低い。
本発明の目的、技術的解決手段及び利点をより明瞭にし、図面に合わせて本発明の具体的な実施様態を詳しく説明する。これらの好ましい実施様態の例を図面に示す。図面に示し及び図面により説明された本発明の実施様態は例示的なもので、本発明はこれらの実施様態に限定されない。
ここで、説明しなければならないのは、必要としない細部により本発明を明瞭にしないことを回避するため、図面に本発明による解決手段に密接に関連している構造及び／又は処理ステップのみを示し、関連がほとんどないその他の細部を省略する。
図１及び図３に示すように、本実施例はフレキシブル太陽電池の製造方法を提供し、以下を含む。
ステップＳ０１において、基板１０に分離層２０を製造する。前記基板１０が採用するのは半導体材料ＧａＡｓであり、ＧａＡｓ材料バンドギャップは太陽のスペクトルにマッチングし、効率的な多接合太陽電池の成長に有利である。前記分離層２０は犠牲層であり、前記犠牲層の材料はＡ１Ａｓであり、前記犠牲層は前記基板と前記太陽電池を分離する場合に除去しなければならない構造である。
ステップＳ０２において、前記分離層２０に太陽電池３０をフリップチップ成長する。高い光電変換効率の太陽電池３０を取得するために、前記太陽電池３０は３接合、４接合又はより多い接合に配置されてもよく、電池を異なる帯域の光を吸収させる。本実施例において、前記太陽電池３０の各接合はいずれも１つの電池ユニットである。
図４に示すように、各電池ユニットはいずれも窓層１００、エミッタ領域１１０、ベース領域１２０及び裏面電界層１３０を有し、前記窓層１００が所在する面は前記太陽電池３０の正面であり、前記裏面電界層１３０が所在する面は前記太陽電池３０の裏面である。前記太陽電池３０を製造する場合、前記太陽電池３０はフリップチップ成長し、即ち、太陽電池３０の各電池ユニットを製造する場合、順に基板に窓層１００、エミッタ領域１１０、ベース領域１２０及び裏面電界層１３０を製造する。
ステップＳ０３において、前記太陽電池３０の裏面に裏面電極４０を蒸着する。裏面電極４０の材料はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕである。蒸着工程の具体的な方法は、電子ビームを利用しＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸発し、それを太陽電池３０の裏面に蒸着し、裏面電極４０を形成し、それから裏面電極４０を高速アニーリングし、太陽電池３０とオーミックコンタクトを形成させる。
ステップＳ０４において、前記裏面電極４０に金属薄膜５０を製造し、フレキシブル基板とする。図２に合わせて、本実施例の前記裏面電極４０に金属薄膜５０を製造する方法は、具体的には、以下を含む。
ステップＳ０４１において、電気めっき工程を利用し前記金属薄膜５０を前記裏面電極４０に蒸着する。前記金属薄膜５０の材質はＣｕであり、金属Ｃｕは優れた延性を有し、フレキシブル基板とすることができる。
ステップＳ０４２において、前記金属薄膜５０の表面に対して機械化学研磨処理を行う。ボンディング操作の操作表面粗さに対する要求が高く、表面粗さをできる限り小さくしなければならないため、前記金属薄膜５０に対して機械化学研磨処理を行うことができ、処理が完了した後、前記金属薄膜５０の厚さは１０〜２０μｍである。当然ながら、前のステップの電気めっき工程により製造された金属薄膜５０は十分に平らであり、その表面粗さを十分に小さくしボンディング操作の要求を満たす場合、ステップＳ０４２を実行せずに前記金属薄膜５０の表面に対して機械化学研磨処理を行う。
ステップＳ０５において、前記金属薄膜５０を一時的基板７０にボンディングする。前記ボンディング工程は真空環境で行い、高真空はボンディング界面の気体分子の排出に役立ち、接触面積を増加させ、低温ボンディング接着剤６０を採用し前記金属薄膜５０を一時的基板７０に結合させ、前記一時的基板７０は太陽電池の熱膨張係数に近い材料であり、ＧａＡｓ又はガラスであってもよい。前記低温ボンディング接着剤６０は熱硬化温度が９０℃であり、熱安定性温度が３００℃の低温硬化シリカゲルである。
ステップＳ０６において、前記分離層２０と前記太陽電池３０を分離し、本実施例において、前記分離層２０は犠牲層であり、前記犠牲層と前記太陽電池３０を分離させる方法は湿式剥離工程であり、湿式剥離工程により犠牲層を腐食させ、前記基板１０と前記太陽電池３０の分離を実現することができ、分離した後の前記基板１０に損害を与えることがなく、再利用することができる。
ステップＳ０７において、前記太陽電池３０の正面に正面電極８０を蒸着する。基板を分離した後、前記太陽電池３０の正面を露出させ、正面に正面電極８０を蒸着し、正面電極８０の材料はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕであり、蒸着後にアニーリングせずに太陽電池３０とオーミックコンタクトを形成することができ、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕは櫛形構造となり、光を通して太陽電池３０に照射するだけではなく、電流収集を実現することもできる。一度に製造された電池が大きいと、太陽電池３０にアイソレーション溝をエッチングすることができ、太陽電池３０を必要な大きさに分割する。
ステップＳ０８において、前記正面電極８０に反射防止膜９０を蒸着する。反射防止膜９０は正面電極８０を覆い、電池表面の光に対する反射を大幅に低下させ、より多いの光エネルギーは電池に吸収されることができ、太陽電池３０のエネルギー変換率を向上させる。
ステップＳ０９において、前記一時的基板７０と前記金属薄膜５０をデボンディングする。金属薄膜５０と一時的基板７０の間に応力が存在するため、低温接着剤の洗浄剤において、低温ボンディング接着剤が次第に溶解するに従い、金属薄膜５０と一時的基板７０の間に格子定数と熱膨張係数の差による応力が存在するために、金属薄膜５０と一時的基板７０を分離し、即ち、前記フレキシブル太陽電池を取得することができ、分離後の前記一時的基板７０は破壊することがなく、再利用することができる。
好ましい実施様態として、本実施例に記載の太陽電池３０は３つの電池ユニットを有し、順にそれぞれＧａＩｎＰサブ電池、ＧａＡｓサブ電池及びＩｎＧａＡｓサブ電池である。前記太陽電池３０の前記基板における製造順序は、順に前記ＧａＩｎＰサブ電池、前記ＧａＡｓサブ電池及び前記ＩｎＧａＡｓサブ電池である。前記ＧａＩｎＰサブ電池のバンドギャップは１．８８ｅＶであり、前記ＧａＡｓサブ電池のバンドギャップは１．４２ｅＶであり、前記ＩｎＧａＡｓサブ電池のバンドギャップは１．０５ｅＶである。前記ＩｎＧａＡｓサブ電池はミスマッチ成長する。
別の好ましい実施様態として、前の実施様態と異なるのは、前記分離層２０は腐食障壁層であり、前記腐食障壁層は前記基板と前記太陽電池を分離する場合に前記太陽電池に損害を与えることを阻止するのに用いられ、前記腐食障壁層の材料はＧａＩｎＰである。前記分離層２０と前記太陽電池３０を分離する方法は、湿式剥離の方法を採用し前記基板１０を剥離し、基板１０を除去する溶液は過酸化水素、水酸化アンモニウム及び水により調和された混合溶液であり、その場合、腐食障壁層の太陽電池３０に対する保護役割を果たし、前記基板１０を全部腐食したまで、再び湿式剥離の方法を採用し前記腐食障壁層を剥離し、腐食障壁層を除去する溶液は塩酸及びリン酸により調和された混合溶液であってもよく、腐食が完了した後、太陽電池３０の正面を露出させる。しかし、このような方法は前記基板１０を破壊することになり、前記基板１０を再利用することができない。
本実施例はフレキシブル太陽電池及びその上記製造方法を提供し、電池を製造する過程において、一次のボンディング及びデボンディングのみを行うことにより、従来技術の二次ボンディング及びデボンディングに比べ、より簡単であり、製造効率を向上させ、デボンディング過程は迅速で電池及び一時的基板７０に損害を与えることがなく、電気めっきされた金属薄膜５０の延性を利用しフレキシブル基板として、柔軟性に優れるだけではなく、さらに製造コストを低下させ、産業化の適用価値がある。
図５及び図６に示すように、本実施例は別のフレキシブル太陽電池の製造方法を提供し、前記製造方法は以下を含む。
ステップＳ１において、第１硬質基板に反転された太陽電池ユニット２を製造し、前記太陽電池２は実施例１における太陽電池３０の電池ユニットに相当する。図７に示すように合わせて、前記太陽電池ユニット２は前記第１硬質基板１に順に積層設置された正面コンタクト層２１、窓層２２、エミッタ領域２３、ベース領域２４及び裏面コンタクト層２５を含み、前記正面コンタクト層２１の所在する面は前記太陽電池ユニット２の正面であり、光線は前記太陽電池ユニットの正面から入射しなければならず、前記裏面コンタクト層２５の所在する面は前記太陽電池２の裏面である。
本実施例において、具体的には、第１硬質基板に反転された太陽電池ユニット２を製造する方法は、
第１硬質基板１に腐食障壁層１１を製造することと、
前記腐食障壁層１１に反転された太陽電池ユニット２を製造することと、を含む。
第１硬質基板１に腐食障壁層１１を製造することと、
前記腐食障壁層１１に反転された太陽電池ユニット２を製造することと、を含む。
前記腐食障壁層１１は後に湿式剥離工程を利用し前記腐食障壁層１１における第１硬質基板１を腐食し除去し、腐食液の前記太陽電池ユニット２に対する腐食を阻止することができ、前記太陽電池ユニット２を保護し、前記腐食障壁層１１は実施例１における分離層２０に相当する。前記腐食障壁層１１の厚さは１５０〜１７０ｎｍであり、好ましくは１６０ｎｍである。
具体的には、前記第１硬質基板１はＧａＡｓ基板を選択し、前記ＧａＡｓ基板に順に前記太陽電池ユニット２の正面コンタクト層２１、窓層２２、エミッタ領域２３、ベース領域２４及び裏面コンタクト層２５をエピタキシャル成長し、反転された太陽電池ユニット２を形成する。本実施例において、前記太陽電池２は多接合太陽電池である。例示的に、ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓの３接合太陽電池であり、ＧａＩｎＰ太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池及びＩｎＧａＡｓ太陽電池は順に前記第１硬質基板に反転するように成長し、三者のバンドギャップは順にそれぞれ１．９ｅＶ、１．４２ｅＶ及び１．０５ｅＶであり、前記ＩｎＧａＡｓ太陽電池はミスマッチ成長する。
ステップＳ２において、前記太陽電池ユニット２の裏面に積層設置された裏面電極３及びフレキシブル基板４を製造する。前記裏面電極３が前記太陽電池ユニット２の裏面にオーミックコンタクトを形成する。
具体的には、前記太陽電池ユニット２の裏面に積層設置された裏面電極３及びフレキシブル基板４を製造する方法は、
前記太陽電池ユニット２の裏面に裏面シード層３１を電気めっきすることと、
前記裏面シード層３１に裏面電極３を電気めっきすることと、
前記裏面電極３に金属薄膜を電気めっきしてフレキシブル基板４を形成することと、を含む。
前記太陽電池ユニット２の裏面に裏面シード層３１を電気めっきすることと、
前記裏面シード層３１に裏面電極３を電気めっきすることと、
前記裏面電極３に金属薄膜を電気めっきしてフレキシブル基板４を形成することと、を含む。
電極を電気めっきしなければならない場合、まずコンタクト層にシード層、例えば、Ｎｉ薄膜を電気めっきすることにより、それから、さらにシード層に電気めっきによりオーミックコンタクトの電極を形成し、電極の安定に有利である。例示的に、前記裏面電極３はＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ及びＣｕなどの金属又は合金であり、前記裏面電極３の厚さは５００ナノメートルより小さい。銅に比べて、コバール合金が電池材料の熱膨張係数に近く、応力の電池性能に対する影響を減少させるのに有利であるため、本実施例において、前記金属薄膜はコバール合金薄膜であることが好ましく、前記裏面電極３に電気めっきされた薄膜をフレキシブル基板とすることにより、前記薄膜の厚さは１０〜２０マイクロンであり、１５マイクロンであることが好ましい。さらに、前記フレキシブル基板４の表面にさらに抗酸化処理を行わなければならない。
ステップＳ３において、前記フレキシブル基板４を接着剤が塗布された第２硬質基板５に接着し、焼成により前記接着剤６を硬化して、前記フレキシブル基板４を第２硬質基板５に接着する。前記第２硬質基板５を太陽電池ユニット２のエピタキシャル部分を移動させる一時的基板とし、前記太陽電池ユニット２のエピタキシャル材料の熱膨張係数に近いホウケイ酸ガラスを採用する。
さらに、焼成により前記接着剤を硬化する方法は、具体的には、前記第２硬質基板５をホットプレートに置き焼成して前記接着剤６を硬化する。上記ステップは低温の焼成方式を利用し前記接着剤６を硬化し、従来技術のボンディング解決手段を使用せず、高温環境の電池に対する損害を回避する。
例示的に、本実施例において、前記接着剤６は剥離可能なシリカゲルであり、前記剥離可能なシリカゲルの前記第２硬質基板５に対する接着強度が前記フレキシブル基板４に対する接着強度より大きいため、後ろのステップは前記フレキシブル基板４から前記第２硬質基板５を直接剥離した際、前記接着剤６はより前記第２硬質基板５に接着する傾向があり、前記第２硬質基板５は前記接着剤６とともに前記フレキシブル基板から剥離することができる。例示的に、前記焼成時間は２０分間であることが好ましく、前記焼成温度は９０℃より低い。
例示的に、本実施例は前記第２硬質基板５に塗布された接着剤６が半固体状になる場合、前記フレキシブル基板４を前記第２硬質基板５の接着剤６に接着し焼成による硬化を行い、接着剤６の硬化後の前記フレキシブル基板４と第２硬質基板５の間の接着が十分に確実であることを保証するだけではなく、その過程において前記フレキシブル基板４を自動で第２硬質基板５における接着剤６により吸着され接触界面における空気を排出し尽くし、よって移動効率及び製品品質を向上させることができる。前記半固体状態とは未硬化状態と完全な硬化状態の間の状態を指す。本実施例におけるフレキシブル基板４及び第２硬質基板５は電池材料の熱膨張係数に近く、製造過程において応力の電池性能に対する影響を大幅に減少させ、フレキシブル電池の品質を向上させる。
従来技術における二次一時的ボンディングの方法に比べて、本実施例はフレキシブル太陽電池の正面電極７を製造する前にまず金属薄膜を電気めっきによりフレキシブル基板４を形成し、前記フレキシブル基板４を前記第２硬質基板５に接着してエピタキシャル層の移動を完了させる。前記フレキシブル基板４が前記第２硬質基板５に接触することにより、裏面コンタクト層２５の表面粗さが大きすぎることによるエピタキシャル層を移動させた後の正面コンタクト層２１の表面の平らでない問題及び裏面コンタクト層２５又は裏面電極３における一時的基板に対するボンディングの難しさが大きく、設備に対する要求が高い問題を回避する。また、同様に、金属薄膜を電気めっきするようにフレキシブル基板４を形成した後、さらなる研削及び研磨の方法を選択し前記フレキシブル基板４の表面粗さを低下し続け、表面を滑らか且つ平らにして製造要求に応じる。
ステップＳ４において、前記第１硬質基板１を前記太陽電池ユニット２から分離する。
具体的には、前記第１硬質基板１を前記太陽電池ユニット２から分離する方法は、湿式剥離工程を利用し前記腐食障壁層１１における第１硬質基板を腐食し除去することを含み、
湿式剥離工程を利用し前記腐食障壁層１１における第１硬質基板１を腐食し除去した後、前記フレキシブル太陽電池の製造方法は、さらに湿式剥離工程を利用し前記太陽電池ユニット２における腐食障壁層１１を腐食し除去することを含む。
湿式剥離工程を利用し前記腐食障壁層１１における第１硬質基板１を腐食し除去した後、前記フレキシブル太陽電池の製造方法は、さらに湿式剥離工程を利用し前記太陽電池ユニット２における腐食障壁層１１を腐食し除去することを含む。
前記ステップＳ４において、湿式剥離工程によれば、腐食液を採用し第１硬質基板１及び腐食障壁層１１に対して選択腐食を行い、約４インチの第１硬質基板及び約１６０ｎｍの厚さの腐食障壁層１１を完全に除去することを実現し、電池に損害を与えることがない。
ステップＳ５において、前記太陽電池２の正面に正面電極７を製造する。
具体的には、前記太陽電池２の正面に正面電極７を製造する方法は、
前記太陽電池ユニット２の正面に正面シード層７１を電気めっきすることと、
前記正面シード層７１に正面電極７を電気めっきすることと、を含む。
前記太陽電池ユニット２の正面に正面シード層７１を電気めっきすることと、
前記正面シード層７１に正面電極７を電気めっきすることと、を含む。
前記正面電極７は前記太陽電池ユニット２の正面に櫛状配列され、前記太陽電池ユニット２の正面の前記正面電極７及び正面シード層７１により覆わない領域において、正面コンタクト層２１を除去して窓層２２を露出させ、光に対する遮蔽を回避する。本実施例において、電気めっき方法を利用し正面電極７、裏面電極３及びフレキシブル基板４を製造し、全部電気めっき方式により金属膜層を製造し、従来技術における電子ビーム蒸着又はマグネトロンスパッタリング方式によりオーミックコンタクト電極を製造することに比べ、電気めっき方法は設備に対する要求が低く、必要なコストが低い。
例示的に、前記正面電極７はＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕ及びＣｕのうちのいずれかの合金又は金属であり、前記正面電極７の厚さは５００ナノメートルである。
ステップＳ６において、前記第２硬質基板５を剥離する。上記のように、電気めっきされた金属薄膜を採用しフレキシブル基板４として前記第２硬質基板５に接着し、金属薄膜からなる前記フレキシブル基板４の柔軟性に優れるため、前記フレキシブル基板４から前記第２硬質基板５を直接剥離し、前記太陽電池ユニットに損害を与えることがない。上記電気めっきにより製造された金属薄膜は太陽電池のエピタキシャル層を効果的に支持し、ディボンディング操作によるエピタキシャル層の破裂を回避する。
さらに、前記太陽電池ユニットの正面に正面電極７を製造した後、前記フレキシブル太陽電池の製造方法は、さらに、前記太陽電池ユニット２の側壁に前記側壁を覆ったパッシベーション層を製造することを含む。前記パッシベーション層は絶縁材料であり、前記太陽電池ユニットの側壁を保護するのに用いられ、漏電を防止する。例示的に、本実施例において、前記パッシベーション層は窒化ケイ素材料を選択し、前記パッシベーション層の厚さは２９０ｎｍ〜３１０ｎｍであり、好ましくは３００ｎｍである。
さらに、前記太陽電池ユニット２の正面に正面電極７を製造した後、前記フレキシブル太陽電池の製造方法は、さらに、前記太陽電池ユニットの正面電極７及び前記太陽電池ユニット２の正面の前記正面電極により覆わない領域に反射防止層８を製造する。
前記反射防止層８は太陽電池の表面の光に対する反射を大幅に減少させることができ、より多くの光子は電池により吸収され、光電変換効率を向上させ、前記反射防止層８は実施例１における反射防止膜９０に相当する。本実施例において、前記反射防止層８はＴｉＯ２／ＳｉＯ２／ＴｉＯ２／ＳｉＯ２の４層の光学膜により構成される。
本発明はさらにフレキシブル太陽電池を提供し、前記フレキシブル太陽電池は上記のフレキシブル太陽電池の製造方法により製造される。
図８に示すように、本発明は例示的に４インチのフレキシブル太陽電池を製造し、ＡＭ１．５Ｇスペクトルにおける電流密度と電圧の関係を示した曲線からわかるように、その光電変換効率（Ｅｆｆ）は２８．８％を達成し、開路電圧（Ｖｏｃ）は約２．７４Ｖであり、短絡電流密度（Ｊｓｃ）は約１３．０７ｍＡ／ｃｍ２であり、充填因子（ＦＦ）は約８０．７６％である。
本発明の実施例により提供されるフレキシブル太陽電池及びその製造方法は、裏面電極３に製造されたフレキシブル基板４は接着剤６により第２硬質基板５に移動させ、前記接着剤６の硬化は低温の焼成方法により実現され、ボンディングに必要な高温の条件の電池に対する損害を回避し、フレキシブル太陽電池の製造が完了した後、第２硬質基板５をフレキシブル基板４から直接剥離することができ、従来技術の複数回のボンディング、繰り返したエピタキシャル層に対する移動を行わなければならない方法に比べ、ボンダによるボンディングを必要とせず、直接な剥離方式により前記第２硬質基板５を剥離し付加の補助的手段によりデボンディングを必要とせず、同様に製造効率を向上させる。
説明しなければならないのは、本文において、例えば、第１及び第２のような関係用語は１つの実体又は操作と別の実体又は操作を区別するもので、これらの実体又は操作の間には必ず如何なるこのような実際の関係又は順序を求め又は暗示するとは限らない。用語「含む」、「含める」又はいずれのその他の変体は非排他的な包含を含むためで、よって一連の要素を含む過程、方法、物品又は設備はそれらの要素を含むだけではなく、明確に列挙されないその他の要素も含み、又はこのような過程、方法、物品又は設備の固有の要素をさらに含む。より多くの制限が存在しない場合、ステートメント「１つ……を含み」により限定される要素は、前記要素を含む過程、方法、物品又は設備にさらに別の同じである要素が存在することを排除しない。
上記は本願の具体的な実施様態に過ぎず、当業者であれば、本願の原理を逸脱しない前提において、いくつかの改良及び補正を行うことができ、これらの改良及び補正は本願の保護範囲に属するべきであることを指摘しなければならない。
Claims (7)
- フレキシブル太陽電池の製造方法であって、
第１硬質基板に腐食障壁層を製造することと、
前記腐食障壁層に反転された太陽電池ユニットを製造することと、
前記太陽電池ユニットの裏面に裏面電極を製造することと、
前記裏面電極に金属薄膜を電気めっきしてフレキシブル基板を製造することと、
前記フレキシブル基板を接着剤が塗布された第２硬質基板に接着し、焼成により前記接着剤を硬化して、前記フレキシブル基板を第２硬質基板に接着することと、
前記腐食障壁層を前記太陽電池ユニットから分離することと、
前記太陽電池ユニットの正面に正面電極を製造することと、
前記第２硬質基板と前記フレキシブル基板を剥離することと、を含み、
前記接着剤は剥離可能なシリカゲルであり、前記剥離可能なシリカゲルは前記第２硬質基板に対する接着強度が前記フレキシブル基板に対する接着強度より大きい、
ことを特徴とするフレキシブル太陽電池の製造方法。 - 前記太陽電池ユニットの裏面に裏面電極を製造する方法は、
前記太陽電池ユニットの裏面に裏面シード層を電気めっきすることと、
前記裏面シード層に裏面電極を電気めっきすることと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル太陽電池の製造方法。 - 前記金属薄膜は銅薄膜であり、前記第２硬質基板はホウケイ酸ガラスである、
ことを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル太陽電池の製造方法。 - 前記腐食障壁層を前記太陽電池ユニットから分離する方法は、湿式剥離工程を利用し前記腐食障壁層における第１硬質基板を腐食し除去することを含み、
湿式剥離工程を利用し前記腐食障壁層における第１硬質基板を腐食し除去した後、前記フレキシブル太陽電池の製造方法は、さらに、湿式剥離工程を利用し前記太陽電池ユニットにおける腐食障壁層を除去することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル太陽電池の製造方法。 - 前記太陽電池ユニットの正面に正面電極を製造する方法は、
前記太陽電池ユニットの正面に正面シード層を電気めっきすることと、
前記正面シード層に正面電極を電気めっきすることと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル太陽電池の製造方法。 - 前記太陽電池ユニットの正面に正面電極を製造した後、前記フレキシブル太陽電池の製造方法は、さらに、前記太陽電池ユニットの正面電極及び前記太陽電池ユニットの正面の前記正面電極により覆われない領域に反射防止層を製造することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル太陽電池の製造方法。 - 前記太陽電池ユニットは多接合太陽電池である、
ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル太陽電池の製造方法。
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