柔性太阳能电池设备及其制造方法
【专利摘要】公开了一种柔性太阳能电池设备及其制造方法。所述柔性太阳能电池设备包括：支撑基板，所述支撑基板包括内部区域和围绕所述内部区域的外部区域；在所述内部区域上的多个太阳能电池；以及，在所述外部区域和所述太阳能电池上的保护层。每一个太阳能电池的顶表面比所述支撑基板的所述外部区域的顶表面低。
【专利说明】柔性太阳能电池设备及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 实施例涉及柔性太阳能电池设备及其制造方法。
【背景技术】
[0002]可以将太阳能电池定义为用于通过使用当光入射在P-N结二极管上时产生电子的光生伏特效应来将光能转换为电能的装置。太阳能电池可以根据构成结型二极管的材料被分类为:硅太阳能电池、主要包括1-1I1-VI族化合物或II1-V族化合物的化合物半导体太阳能电池、染料敏化太阳能电池和有机太阳能电池。
[0003]太阳能电池的最小单位是单元电池。通常，一个单元电池产生约0.5V至约0.6V的很小电压。因此，在基板上彼此串联多个单元电池以产生在几伏至几百伏特的范围内的电压的板状结构被称为模块，并且具有在框中安装几个模块的结构被称为太阳能电池设备。
[0004]通常，太阳能电池设备具有玻璃/填充材料(乙烯乙酸乙烯酯，EVA)/太阳能电池模块/填充材料(EVA) /表面材料(背板)的结构。
[0005]通常，玻璃包括低铁钢化玻璃。该玻璃必须表现出高透光率，并且被处理以减少入射光的表面反射损失。
[0006]在太阳能电池的前侧/后侧和背板之间插入被用作填充材料的EVA，以保护易碎的太阳能电池装置。当EVA较长时间暴露到UV光时，EVA可能褪色，并且EVA的防潮性能可能变差。因此，当制造模块时，重要的是，选择适合于EVA片材的特性的处理，使得可以延长该模块的使用寿命，并且，可以保证该模块的可靠性。背板被布置在太阳能电池模块的后侧上。背板必须表现出优越的在层之间的粘结强度，必须容易被处理，并且必须通过防止潮气渗入到太阳能电池模块的后侧中而保护太阳能电池装置不受外部环境影响。
[0007]通常，用于太阳能电池设备的基板包括塑料基板或金属基板。然而，当上述的基板因为外部物理力而弯曲时，该等基板可能破裂而引起对于光吸收层的损坏。另外，在传统太阳能电池设备中使用的填充材料可能因为其结构特性导致没有足以吸收外部冲击的厚度。
【发明内容】
[0008]【技术问题】
[0009]实施例提供了一种柔性太阳能电池设备及其制造方法，所述柔性太阳能电池设备具有抵抗外部冲击的抵抗力并且具有改善了的弯曲特性。
[0010]【技术解决方案】
[0011]根据实施例，提供了一种柔性太阳能电池设备，所述柔性太阳能电池设备包括:支撑基板，其包括内部区域和围绕所述内部区域的外部区域；在所述内部区域上的多个太阳能电池；以及，在所述外部区域和所述太阳能电池上的保护层。每一个太阳能电池的顶表面比所述支撑基板的所述外部区域的顶表面低。
[0012]根据实施例，提供了一种柔性太阳能电池设备，包括:支撑基板，所述支撑基板包括中心区域和外部区域，所述中心区域有具有第一凹凸图案的顶表面和具有与所述第一凹凸图案对应的第二凹凸图案的底表面，所述外部区域围绕所述中心区域；在所述中心区域上的多个太阳能电池；以及，在所述外部区域和所述太阳能电池上的保护层。所述太阳能电池的顶表面比所述支撑基板的所述外部区域的顶表面低。
[0013]根据实施例，提供了一种制造柔性太阳能电池设备的方法。所述方法包括:制备支撑基板；通过图案化所述支撑基板而形成具有高度差的中心和外部区域；在所述中心区域上形成多个太阳能电池；并且，在所述外部区域和所述太阳能电池上形成保护层。
[0014]【有益效果】
[0015]根据实施例的柔性太阳能电池设备，所述太阳能电池被布置为低于所述支撑基板。因此，在所述太阳能电池上形成的所述保护层可以以较厚的厚度被形成，并且可以具有改善了的免受外部冲击或损害的抵抗力。
[0016]另外，根据实施例，可以通过在所述支撑基板的顶表面上形成凹凸图案来改善支撑基板的弯曲强度。因此，根据实施例的太阳能电池设备可以容易地适用于需要柔性的场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是示出根据实施例的太阳能电池设备的截面图；
[0018]图2和图3是示出根据实施例的凹凸图案的截面图；
[0019]图4是示出根据实施例的太阳能电池设备的截面图；以及
[0020]图5和图6是不出根据实施例的用于形成第一凹凸图案的方案的截面图。
【具体实施方式】
[0021]在对实施例的描述中，应当理解，当基板、层、膜或电极被称为在另一个基板、另一个层、另一个膜或另一个电极“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在该另一个基板、另一个层、另一个膜或另一个电极上，或者也可以存在一个或多个中间层。已经参考附图描述了层的这种位置。为了方便或清楚，可能夸大、省略或示意性地示出附图中所示出的每层的厚度和大小。另外，元件的大小不完全反映实际大小。
[0022]图1和图4是示出根据实施例的柔性太阳能电池设备的截面图。图2和图3是示出根据实施例的凹凸图案的截面图，并且图5和图6是示出根据实施例的形成第一凹凸图案的方案的截面图。
[0023]参见图1，根据实施例的柔性太阳能电池设备包括支撑基板100、阻挡层200、多个太阳能电池300和保护层400。
[0024]支撑基板100具有平板形状，并且支撑阻挡层200、太阳能电池200和保护层400。
[0025]支撑基板100可以包括刚性板或柔性板。更详细而言，支撑基板100可以包括柔性板。
[0026]支撑基板100可以包括玻璃板、塑料板或金属板。更详细而言，支撑基板100可以包括柔性塑料板或柔性金属板。例如，支撑基板100可以包括不锈钢板、聚对苯二甲酸乙酯(PET)板或聚酰亚胺板，但是实施例不限于此。
[0027]参见图1，支撑基板100包括中心区域支撑基板110和围绕中心区域支撑基板110的外部区域支撑基板120。在下面的说明中，即使为了说明的目的而将中心区域支撑基板110与外部区域支撑基板120相区别，但是实施例不限于此。换句话说，中心区域支撑基板110与外部区域支撑基板120 —体形成。
[0028]中心区域支撑基板110和外部区域支撑基板120具有高度差h2。外部区域支撑基板120的顶表面可以比中心区域支撑基板的顶表面高出一个高度差h2。例如，高度差匕可以在约300 μ m至约1500 μ m的范围内，但是实施例不限于此。
[0029]换句话说，支撑基板100可以具有凹陷结构，其中，具有中心区域支撑基板110的中心区域形成得低于具有外部区域支撑基板120的外部区域。
[0030]如上所述，根据实施例的柔性太阳能电池设备，中心区域支撑基板110被形成得低于外部区域支撑基板120，并且一组在中心区域支撑基板110上顺次形成太阳能电池300和保护层400。因此，在太阳能电池300上形成的保护层400具有较厚的厚度，使得太阳能电池设备具有改善了的免受外部冲击或损害的抵抗力。
[0031]在中心区域支撑基板110的顶表面111上形成第一凹凸图案10。与没有凹凸图案的支撑基板相比，具有凹凸图案的支撑基板100可以具有改善了的弯曲强度。例如，即使支撑基板100因为外力而弯曲，破裂也可能略微出现。换句话说，支撑基板100由于第一凹凸图案10而具有改善的柔性特性。
[0032]第一凹凸图案10具有足以改善支撑基板100的柔性特性的各种形状。第一凹凸图案10的截面表面可以具有诸如三角形形状或四边形形状的多边形(参见图2)、正弦波的曲线形状(参见图3)或半圆形形状，但是实施例不限于此。另外，可以规则地或不规则地形成第一凹凸图案10。
[0033]参见图2和图3，第一凹凸图案10可以包括凹槽30和凸起20。第一凹凸图案10的宽度、高度和间隔可以是几十纳米至几十微米，但是实施例不限于此。例如，第一凹凸图案10的宽度a可以在约0.2μπι至约2μπι的范围内。另外，第一凹凸图案10的高度b可以在约0.2μπι至约2μπι的范围内。第一凹凸图案10的间隔c可以在约0.2μπι至约2μπι的范围内，如果第一凹凸图案10的宽度a、高度b和间隔c小于约0.2 μ m或大于约2 μ m,则弯曲特性或冲击缓冲功能可能降低。
[0034]同时，尽管实施例被描述为中心区域支撑基板110具有相对于地表面平坦的底表面112，但是实施例不限于此。换句话说，中心区域支撑基板110的底表面112可以被图案化。例如，如果中心区域支撑基板110具有较薄的厚度，则可以在图案化中心区域支撑基板110的顶表面111的处理中图案化中心区域支撑基板110的底表面112。
[0035]图4是示出根据另一个实施例的太阳能电池设备的截面图。参见图4，根据实施例的中心区域支撑基板110可以包括具有第一凹凸图案10的顶表面111和具有与第一凹凸图案对应的第二凹凸图案的底表面112。第一凹凸图案在与第二凹凸图案相对的同时可以与第二凹凸图案间隔预定距离。
[0036]可以通过图案化具有平坦顶表面的支撑基板来制造中心区域支撑基板110和外部区域支撑基板120。
[0037]可以通过在本领域中公知的各种图案化工艺来图案化支撑基板100。例如，图案化处理可以包括使用印模的模塑工艺、干法蚀刻工艺、湿法蚀刻工艺或使用激光源的工艺。
[0038]参见图5和图6，在制备具有与第一凹凸图案10对应的第三凹凸图案30的印模1000后，将印模1000与支撑基板100接触。其后，可以通过相对于支撑基板100按压印模1000来在支撑基板100的顶表面112上形成第一凹凸图案10。根据实施例的制造方法，可以在使用印模1000的模塑工艺期间或在执行模塑工艺后执行UV固化处理，但是实施例不限于此。
[0039]在支撑基板100上形成阻挡层200。可以在保护层400和支撑基板100之间插设阻挡层200。例如，可以在外部区域支撑基板120和保护层400之间插入在外部区域OR中形成的阻挡层200。另外，可以在中心区域支撑基板110和太阳能电池300之间形成在中心区域OR中形成的阻挡层200。
[0040]阻挡层200可以防止因为水(H2O)或氧气(O2)而氧化太阳能电池，使得太阳能电池的电特性不降低。具体地说，阻挡层200可以容易地屏蔽(H2O)或氧气(O2)以免渗入到太阳能电池设备的侧面。
[0041]阻挡层200可以包括有机阻挡层、无机阻挡层或有机/无机复合阻挡层。例如，有机阻挡层可以包括聚二甲苯基聚合物。另外，无机阻挡层可以包括选自由如下成分及其化合物组成的组的化合物:Al203、Mg0、Be0、SiC、Ti02、Si3N4、Si02。更详细地，阻挡层200可以包括氧化铝(Al2O3)层，但实施例不限于此。
[0042]太阳能电池300设置在阻挡层200上。太阳能电池300将太阳光转换为电能。太阳能电池300可以彼此串联。另外，太阳能电池300可以在一个方向上彼此平行。例如，太阳能电池300可以包括含有1-1I1-1V族半导体化合物的太阳能电池，诸如CIGS基的太阳能电池、硅基太阳能电池或者染料敏化太阳能电池，但是实施例不限于此。
[0043]太阳能电池300的顶表面和外部区域支撑基板120的顶表面具有高度阶梯4。可以将太阳能电池300的顶表面形成为比外部区域支撑基板120的顶表面低出一个高度台阶hi ο例如，高度阶梯Ii1可以在约100 μ m至约500 μ m的范围内，但是实施例不限于此。
[0044]换句话说，支撑基板100可以具有凹陷结构，其中，将中心区域CR形成得低于外部区域0R，并且在凹陷的中心区域CR中形成太阳能电池300，使得太阳能电池300可以相对于支撑基板100的外部区域OR具有高度差。
[0045]保护层400设置在支撑基板100上。更详细地，形成在外部区域OR中的保护层400可以与阻挡层200直接接触。另外，形成在中心区域CR中的保护层400可以与形成在阻挡层200上的太阳能电池300直接接触。
[0046]保护层400在中心区域CR中而不是在外部区域OR中向支撑基板100凸出。换句话说，与没有太阳能电池300的外部区域OR相比，具有太阳能电池300的中心区域CR中的保护层400具有更厚的厚度。因此，太阳能电池300由于具有更厚的厚度的保护层400而具有改善了的免受外部冲击或损害的抵抗力。
[0047]更详细地，保护层400包括第一保护部分410和设置在第一保护部分410的两侧上的第二保护部分420。第一保护部分410和第二保护部分420具有高度差h3。换句话说，第一保护部分410可以向支撑基板100凸出得比第二保护部分420高出一个高度差。例如，在第一保护部分410和第二保护部分420之间的高度差h3可以在约200 μ m至约1000 μ m的范围内，但是实施例不限于此。
[0048]保护层400可以是透明的且柔性的。保护层400可以包括透明塑料。更详细地，保护层400可以包括乙烯-醋酸乙烯树脂。
[0049]同时，虽然未示出，但是根据所述数量的柔性太阳能电池设备可以进一步包括保护面板、框架、母线、接线盒和电缆。
[0050]在保护层400上设置了保护面板。保护面板保护太阳能电池300以防外部物理冲击和/或外来杂质。保护面板是透明的，例如，可以包括钢化玻璃。
[0051]框架在支撑支撑基板100至保护层400的同时容纳支撑基板100至保护层400。框架固定支撑基板100和保护层400。
[0052]母线与太阳能电池300的顶表面接触，并且可以通过导线连接到在接线盒中的电路板。
[0053]接线盒可以被设置在支撑基板100的底表面上。接线盒可以容纳在其上安装了二极管的电路板。根据实施例的太阳能电池模块，电缆从接线盒延伸。电缆通过在接线盒中容纳的电路板来连接到母线。另外，电缆连接到另一个太阳能电池模块。
[0054]在本说明书中对于“ 一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的任何弓丨用表示在本发明的至少一个实施例中包括结合实施例描述的特定特征、结构或特性。在本说明书中的各个位置中的这样的短语的出现不必然全部指的是同一实施例。而且，当结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时，认为它在本领域内的技术人员实现与实施例的其它一些相关的这样的特征、结构或特性的范围内。
[0055]虽然已经参考其多个说明性实施例而描述了实施例，但是应当明白，本领域内的技术人员可以设计落在本公开的精神和原理范围内的多种其他修改和实施例。更具体地，在本公开、附图和所附的权利要求的范围内的主组合布置的部件部分和/或布置中，各种改变和修改是可能的。除了在部件部分和/或布置中的改变和修改之外，替代使用也对于本领域内的技术人员是显然的。
【权利要求】
1.一种柔性太阳能电池设备，包括: 支撑基板，所述支撑基板包括内部区域和围绕所述内部区域的外部区域； 在所述内部区域上的多个太阳能电池；以及， 在所述外部区域和所述太阳能电池上的保护层， 其中，每一个太阳能电池的顶表面比所述支撑基板的所述外部区域的顶表面低。
2.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池设备，其中，所述太阳能电池的所述顶表面和所述支撑基板的所述外部区域的所述顶表面之间的高度差在100 μ m至500 μ m的范围内。
3.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池设备，其中，在所述支撑基板的中心区域的顶表面上形成第一凹凸图案。
4.根据权利要求3所述的柔性太阳能电池设备，其中，所述第一凹凸图案具有在0.2μηι至2μηι的范围内的宽度。
5.根据权利要求3所述的柔性太阳能电池设备，其中，所述第一凹凸图案具有在0.2μπι至2μπι的范围内的高度。
6.根据权利要求3所述的柔性太阳能电池设备，其中，所述第一凹凸图案具有在0.2μπ?至2μπ?的范围内的间隔。
7.根据权利要求3所述的柔性太阳能电池设备，其中，所述第一凹凸图案具有三角形、四边形或半圆形形状。
8.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池设备，其中，所述支撑基板的所述内部区域和所述外部区域之间的高度差在300 μ m至1500 μ m的范围内。
9.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池设备，进一步包括在所述保护层和所述支撑基板之间的阻挡层。
10.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池设备，其中，所述保护层包括: 与中心区域对应的第一保护部分；以及 与所述外部区域对应的第二保护部分， 其中，所述第一保护部分插入到所述支撑基板的所述外部区域内。
11.根据权利要求10所述的柔性太阳能电池设备，其中，所述第一保护部分和所述第二保护部分之间的高度差在100μL?至ΙΟΟΟμπι的范围内。
12.—种柔性太阳能电池设备，包括: 支撑基板，其包括中心区域和外部区域，所述中心区域有具有第一凹凸图案的顶表面和具有与所述第一凹凸图案对应的第二凹凸图案的底表面，所述外部区域围绕所述中心区域； 在所述中心区域上的多个太阳能电池；以及， 在所述外部区域和所述太阳能电池上的保护层， 其中，所述太阳能电池的顶表面比所述支撑基板的所述外部区域的顶表面低。
13.根据权利要求12所述的柔性太阳能电池设备，其中，所述太阳能电池的所述顶表面和所述支撑基板的所述外部区域的所述顶表面之间的高度差在100 μ m至500 μ m的范围内。
14.一种制造柔性太阳能电池设备的方法，所述方法包括:制备支撑基板； 通过图案化所述支撑基板而形成具有高度差的中心区域和外部区域； 在所述中心区域上形成多个太阳能电池；并且， 在所述外部区域和所述太阳能电池上形成保护层。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述支撑基板的所述图案化中，在所述中心区域的顶表面上形成包括凹槽和凸起的第一凹凸图案。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述支撑基板的所述图案化包括: 制备具有与所述第一凹凸图案对应的第三凹凸图案的印模，并且令所述印模与所述支撑基板接触；以及按压所述印模。
17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括:在图案化所述支撑基板后，在所述中心区域和所述外部区域上形成阻挡层。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一凹凸图案的宽度、高度和间隔在.0.2μm至2μm的范围内。
【文档编号】H01L31/18GK104081541SQ201280062483
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年5月25日 优先权日:2011年10月17日
【发明者】李东根 申请人:Lg伊诺特有限公司