光伏电池的连续量产机构的制作方法

本实用新型涉及一种连续量产机构，尤指一种用以连续性生产光伏电池的连续量产机构。

背景技术：

太阳能电池的研究是再生能源中受众人期待的一个方向。虽然现今已商业化的多数产品是以硅为其主要材料，不过使用高分子材料所开发的太阳能电池因其工艺简单、造价便宜、材质轻盈、可挠曲等特性而受到业界与学术界的瞩目。

目前在制备光伏太阳能电池时，可通过涂布(Coating)或蒸镀为制备太阳能电池薄膜的技术手段，其优点在于能够使得该薄膜具有较佳的平整性与均匀性。而进一步可以结合R2R(Roll-to-Roll,R2R)工艺即是一种具有潜力用以大面积制备光伏太阳能电池的技术，其在产业界已有配合，R2R工艺即可良好地配合其运作，得以在较低成本之下生产这些具有可塑性、重量轻、耐冲击等优点的光伏元件。

光伏电池结构100a(如图1)的光电转换元件，如有机光伏电池或者是钙钛矿太阳能电池，利用在基板101a上的光伏层103a提供光电转换机制，经由上、下导电层104a、102a构成电性回路，其中所谓的光伏层103a以电子传递层 1031a、主动层1032a、电洞传递层1033a所构成，借由与上、下导电层104a、 102a的结合达成光电转换及电子传递的效果，其结构可参照图1所示，其中所谓的主动层1032a可以是有机光伏(OPV)材料或钙钛矿PSC的光伏材料，进一步利用不同电子特性的电子传递层1031a与电洞传递层1033a，以增益主动层 1032a的光电转换效率。

为配合低廉的量产机制与成本，因此为使生产机制可以连续进行光伏层的涂布制作，因此每个光伏层的涂布制作甚至到封装，应可以顺利在同一卷基材上顺利涂布蚀刻完成，因此为使卷对卷可以连续涂布作业，尤其是面临大尺寸幅宽500mm以上的连续性量产需求，为避免于连续生产过程，因结构性幅宽限制导致产生曲折不良或材料膨胀系数差异限制而产生的外观皱褶不良的发生，相关连续生产载具需加以设计改良。

缘是，本实用新型有感上述的结合可增益功能的提升，且依据多年来从事此方面的相关经验，悉心观察且研究之，并配合学理的运用，而提出一种设计合理且有效的实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的，在于提供一种连续量产机构，将透明导电膜卷材借由增厚离型膜(保护膜)覆卷增厚，以增加在连续长度的传递，避免卷材变形，并且为消弥贴合增后的复合卷材应力产生皱折扭曲，设置退火单元消弥复合卷材应力，并且利于在连续工艺的涂布作业，本实用新型可将透明导电膜连续卷材经贯穿各该涂布与蚀刻作业与进行裁切封装作业，达成光伏电池元件的制作。

为达上述的目的，本实用新型提供一种光伏电池的连续量产机构，依生产顺序配置包含：一透明导电膜卷材、一增厚离型膜覆膜(保护膜)单元、一退火单元、一第一材料层涂布单元、一第一材料层烘干单元、一第二材料层涂布单元、一第二材料层烘干单元、一第三材料层涂布单元、一第三材料层烘干单元、一第一蚀刻单元、一第四材料层涂布单元、一第四材料层烘干单元、一第二蚀刻单元、一裁切单元、一透明导电膜下脚料回收单元、一增厚离型膜回收单元、一上封装膜单元、一下封装膜单元、一封装压合单元、一裁切出料单元及多个滚轮组，配置于各该单元间，提供卷材的支撑与移转。

透明导电膜卷材，提供生产光伏电池所需的一透明导电膜，该透明导电膜由一塑料基材与一下导电层构成﹔

增厚离型膜覆膜单元，将该透明导电膜塑料基材一侧贴附一增厚离型膜﹔

退火单元，将贴附该增厚离型膜的透明导电膜提供加温及冷却回温，同时消弥改变前贴附该增厚离型膜的该透明导电膜的基材内部应力﹔

第一材料层涂布单元，以于前述该透明导电膜的该下导电层一侧表面进行狭缝式作业形成有一电子传输层或一电洞传输层﹔

第一材料层烘干单元，以对前述该第一材料层涂布单元形成的该电子传输层或该电洞传输层以加热方式进行烘干﹔

第二材料层涂布单元，以对于前述的该电子传输层或该电洞传输层一侧表面进行狭缝式作业形成有一主动层﹔

第二材料层烘干单元，以对前述该第二材料层涂布单元的主动层以加热方式进行烘干﹔

第三材料层涂布单元，以对前述该主动层一侧表面进行狭缝式作业形成有该电洞传输层或该电子传输层，并以该电子传输层、该主动层及该电洞传输层形成一光伏层﹔

第三材料层烘干单元，以对前述第三材料层涂布单元的该电洞传输层或该电子传输层以加热方式进行烘干﹔

第一蚀刻单元，以对前述完成的光伏层以激光进行蚀刻，并于该光伏层上形成有一第一蚀刻线﹔

第四材料层涂布单元，以对于前述经蚀刻后的该光伏层一侧表面及该第一蚀刻线上以狭缝式形成有一上导电层﹔

第四材料层烘干单元，以对前述第四材料层涂布单元的该上导电层以加热方式进行烘干﹔

第二蚀刻单元，以对该前述完成的该上导电层及该光伏层，以激光进行蚀刻并形成有一第二蚀刻线，以利后续上导电层的线路连接构成电性线路﹔

裁切单元，以对前述完成半成品的光伏电池的透明导电膜进行元件裁切﹔

透明导电膜下脚料回收单元，以覆卷回收经裁切后的透明导电膜的无效边料﹔

上封装膜单元，以上封装膜的一侧表面有封装黏胶，该封装黏胶一侧贴覆该半成品的光伏电池一侧﹔

增厚离型膜回收单元，在该上封装膜贴覆后，该增厚离型膜与该半成品的光伏电池脱离，该增厚离型膜经由该增厚离型膜回收单元进行回收﹔

下封装膜单元，以贴附于该半成品的光伏电池另一侧表面，使该光伏电池的半成品借由上、下封装膜贴合封装﹔

封装压合单元，在该半成品的光伏电池被上、下封装膜贴合后，以该封装压合单元提供温度与真空抽气，使该半成品的光伏电池确保封装结构内脱气及封装胶的贴合完全﹔

裁切出料单元，以对前述贴合有上、下封装膜且无该半成品的光伏电池的区域进行裁切，并且裁切部分该半成品的光伏电池表面使部分的上、下导线层的线路区域部分露出，以利后续电性连接之用，经裁切无效区域的封装膜经覆卷回收，裁切的成品出料﹔及

多个滚轮组，以配置于各该单元之间，提供卷材的支撑与移转。

在本实用新型的一实施例中，该透明导电膜卷材为幅宽大于150mm以上，厚度大于20um的透明导电膜。

在本实用新型的一实施例中，该透明导电膜由一塑料基材与一下导电层构成，其中该塑料基材厚度小于500um。

在本实用新型的一实施例中，该塑料基材的一侧或两侧设置有一硬化层以增益该透明导电膜卷材的挺性以利生产作业。

在本实用新型的一实施例中，该增厚离型膜一侧表面涂覆有离型胶，以该离型胶一侧与该透明导电膜的塑料基材一侧进行覆膜黏贴。

在本实用新型的一实施例中，该增厚离型膜幅宽宽于该透明导电膜，两边小于5mm-10mm为佳。

在本实用新型的一实施例中，该退火单元为热风循环或是热辐射方式的供热方式。

在本实用新型的一实施例中，该供热方式可以是热油式、电热式、红外线、微波等方式进行，加热可维持70℃-160℃为佳，卷材至单元出口需降温回室温为佳。

在本实用新型的一实施例中，该电子传输层经烘干后厚度为1nm-500nm。

在本实用新型的一实施例中，该第一材料层烘干单元、该第二材料层烘干单元及该第三材料层烘干单元的加热烘干为热风循环或是热辐射方式的供热方式。

本实用新型的一实施例中，该供热方式为热油式、电热式、红外线、微波等方式进行，提供加热50℃-120℃为佳。

在本实用新型的一实施例中，该主动层为有机光伏材料或是钙钛矿结构材料的光伏材料。

在本实用新型的一实施例中，该主动层经烘干后厚度为50nm-1000nm。

在本实用新型的一实施例中，该电洞传输层材料为聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)、三氧化钼(MoO3)、或五氧化二钒(V2O5)。

在本实用新型的一实施例中，该电洞传输层经烘干后厚度为1nm-1000nm。

在本实用新型的一实施例中，该第一蚀刻单元及第二蚀单元的蚀刻以激光干式蚀刻作业，其中该激光蚀刻是以激光镜组提供多个多重镜头配合该透明导电膜的移载行进速度，进行连续面蚀刻。

在本实用新型的一实施例中，该第四材料层烘干单元的加热烘干为热油式、电热式、红外线、微波等方式进行，提供加热70℃-160℃为佳。

在本实用新型的一实施例中，该裁切单元为冲压机或是雷切机。

在本实用新型的一实施例中，该裁切单元裁切深度除完全切断透明导电膜外，对于增厚离型膜仅裁切一部份深度不完全切断，经裁切后的该半成品的光伏电池可以保留贴附于该增厚离型膜上。

在本实用新型的一实施例中，该封装黏胶黏度大于该增厚离型膜的离型胶，该半成品的光伏电池可以转贴于该上封装膜上。

在本实用新型的一实施例中，于该增厚离型膜覆膜单元与该退火单元间设置一表面处理单元，该表面处理单元为接触式或非接触式的超音波、电弧或电浆表面处理，以提高该透明导电膜的下导电层表面的达因值，以利后续镀膜作业的附着力提升。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为传统的光伏电池结构示意图；

图2为本实用新型的光伏电池的连续量产机构示意图；

图3a-图3p为本实用新型的光伏电池在量产过程中的每一层结构示意图。

其中，附图标记：

现有技术：

100a 光伏电池结构

101a 基板

102a 下导电层

103a 光伏层

1031a 电子传递层

1032a 主动层

1033a 电洞传递

本实用新型：

10 透明导电膜卷材

101 透明导电膜

102 塑料基材

103 下导电层

20 增厚离型膜覆膜单元

201 增厚离型膜

30 退火单元

40 第一材料层涂布单元

401 电子传输层

50 第一材料层烘干单元

60 第二材料层涂布单元

601 主动层

70 第二材料层烘干单元

80 第三材料层涂布单元

801 电洞传输层

90 第三材料层烘干单元

100 第一蚀刻单元

1001 第一蚀刻线

110 第四材料层涂布单元

1101 上导电层

120 第四材料层烘干单元

130 第二蚀刻单元

1301 第二蚀刻线

140 裁切单元

1401 裁切

150 透明导电膜下脚料回收单元

160 增厚离型膜回收单元

170 上封装膜单元

1701 上封装膜

180 下封装膜单元

1801 下封装膜

190 封装压合单元

200 裁切出料单元

210 多个滚轮组

A 无效边料

具体实施方式

兹有关本实用新型的技术内容及详细说明，现配合图式说明如下：

请参阅图2，为本实用新型的光伏电池的连续量产机构示意图。同时，配合图3a-图3p的光伏电在量产过程中的每一层结构示意图进行说明，如图所示：本实用新型的一种光伏电池的连续量产机构，依生产顺序配置包含：一透明导电膜卷材10、一增厚离型膜覆膜(保护膜)单元20、一退火单元30、一第一材料层涂布单元40、一第一材料层烘干单元50、一第二材料层涂布单元60、一第二材料层烘干单元70、一第三材料层涂布单元80、一第三材料层烘干单元90、一第一蚀刻单元100、一第四材料层涂布单元110、一第四材料层烘干单元120、一第二蚀刻单元130、一裁切单元140、一透明导电膜下脚料回收单元150、一增厚离型膜回收单元160、一上封装膜单元170、一下封装膜单元180、一封装压合单元190、一裁切出料单元200及一多个滚轮组210，配置于各该单元间，提供卷材的支撑与移转。

本实用新型装置将该透明导电膜卷材10借由增厚离型膜覆单元20增厚(如图3a、图3b)，以增加在连续长度的传递，避免变形卷材变形，并且为消弥贴合增后的复合卷材应力产生皱折扭曲，设置退火单元30消弥复合卷材应力，并且利于在连续工艺的涂布作业，本实用新型可将透明导电膜连续卷材10经贯穿各该涂布与蚀刻作业与进行裁切封装作业，达成光伏电池元件的制作。为详述该各单元的功能说明如下：

该透明导电膜卷材10，提供欲生产制作光伏电池所需的一透明导电膜101 置放供料区域，其中该透明导电膜卷材10可以是幅宽大于150mm以上，厚度大于20um的透明导电膜101，该透明导电膜101由一塑料基材102与一下导电层103构成；其中该塑料基材102厚度如小于500um，可以覆卷贴覆增厚离型膜201增厚该卷材，以利镀膜作业；其中该塑料基材102为聚酰亚胺 (Polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氨酯(Polyurethanes，PU)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，简称PMMA)、聚乙烯(Polyethylene， PE)、聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)，其中该下导电层103为金属或金属氧化物如铝、银、金或氧化铟锡等，或是有机导体材料如聚3,4-乙撑二氧噻吩(Poly-3,4-Ethylenedioxyt

hiophene，PEDOT:PSS)、纳米碳管、石墨烯或前述的两种以上材料的组合；其中该塑料基材102的一侧或两侧可以设置一硬化层(图中未示)以增益该透明导电膜卷材10的挺性以利生产作业。

该增厚离型膜覆膜单元20，以将该入料的透明导电膜101的基材一侧贴附一增厚离型膜201，以利增加制作该光伏电池的基材强度，便于后续生产涂布作业提供一大面积宽广平坦低变形的作业面，其中该增厚离型膜201的材料为 PI、PEN、PU、PMMA、PE、PET，一侧表面涂覆有离型胶(图中未示)，以该离型胶一侧与该透明导电膜101的塑料基材102一侧进行覆膜黏贴，该增厚离型膜201幅宽略宽于该透明导电膜101，两边略小于5mm-10mm为佳，而不致影响卷材的收卷；

该退火单元30，以将该前述贴附增厚离型膜201的透明导电膜101提供加温及冷却回温，以同时消弥改变前贴附增厚离型膜201的透明导电膜101的各该基材内部应力，便于后续涂布作业避免基材变形，该加热烘干可以是热风循环或是热辐射方式，供热方式可以是热油式、电热式、红外线、微波等方式进行，加热可维持70-160℃为佳，卷材至单元出口需降温回室温为佳。

该第一材料层涂布单元40，以于前述该透明导电膜101的下导电层103一侧表面进行狭缝式涂布作业来制作电子传输层401(或第三材料层涂布单元80 的所涂布的电洞传输层801)。其中该电子传输层401主成分可以是氧化锌、二氧化钛等金属氧化物，经涂布烘干后厚度1nm-500nm(如图3c)。

该第一材料层烘干单元50，以于前述第一材料层涂布单元40的电子传输层401或第三材料层涂布单元80所涂布的电洞传输层802经涂布后，以加热方式进行烘干，该加热烘干可以是热风循环或是热辐射方式，供热方式可以是热油式、电热式、红外线、微波等方式进行，提供加热50℃-120℃为佳。

该第二材料层涂布单元60，以于前述的电子传输层401(或电洞传输层801) 一侧表面进行狭缝式涂布作业来制作主动层601。其中该主动层601可以是有机光伏材料或是钙钛矿结构材料的光伏材料，经涂布烘干后厚度可以是 50nm-1000nm(如图3d)。

该第二材料层烘干单元70，以于前述第二材料层涂布单元60的主动层601 经涂布后，以加热方式进行烘干，该加热烘干为热风循环或是热辐射方式的供热方式，该供热方式为热油式、电热式、红外线、微波等方式进行，提供加热 50℃-120℃为佳。

该第三材料层涂布单元80，以于前述主动层601一侧表面进行狭缝式涂布作业来制作电洞传输层801(或第一材料层涂布单元40所涂布的电子传输层 401)。其中该电洞传输层801材料可以是PEDOT、三氧化钼(MoO3)、五氧化二钒(V2O5)等，厚度可以是1nm-1000nm(如图3e)。在本图式中，以该电子传输层、该主动层及该电洞传输层形成一光伏层。

该第三材料层烘干单元90，以于前述第三材料层涂布单元80的电洞传输层801(或电子传输层401)经涂布后，以加热方式进行烘干，该加热烘干可以是热油式、电热式、红外线、微波等方式进行，提供加热50℃-120℃为佳。

该第一蚀刻单元100，以于该前述的光伏层，以激光进行蚀刻并于该光伏层上形成有一第一蚀刻线1001(如图3f)，以利后续上或下导电层1101、103的导电线路连接构成电性线路。其中该蚀刻式以激光干式蚀刻作业。其中该激光蚀刻是以激光镜组提供多个多重镜头配合该透明导电膜101的移载行进速度，进行连续面蚀刻。

该第四材料层涂布单元110，以于前述该经蚀刻后的光伏层的一侧表面及该第一蚀刻线1001上以狭缝式涂布作业来制作上导电层1101，该上导电层1101 可以金属或金属氧化物，如铝、银、金或氧化铟锡等(如图3g)。

该第四材料层烘干单元120，以于前述第四材料层涂布单元110的上导电层1101经涂布后，以加热方式进行烘干，该加热烘干可以是热油式、电热式、红外线、微波等方式进行，提供加热70℃-160℃为佳。

该第二蚀刻单元130，以于该前述完成的上导电层1101及光伏层，以激光进行蚀刻并形成有第二蚀刻线1301(如图3h)，以利后续线路连接构成电性线路。其中该蚀刻式以激光干式蚀刻作业。其中该激光蚀刻是以激光镜组提供多个多重镜头配合该透明导电膜101的行进速度，进行连续面蚀刻。

该裁切单元140，可以是冲压机或是雷切机，已于前述的完成的光伏层的涂层的透明导电膜101进行裁切1401(如图3i)，其中裁切深度除完全切断该透明导电膜101外，对于该增厚离型膜201仅裁切一部份深度不完全切断，之后经裁切后的光伏电池半成品可以仍保留贴附于该增厚离型膜201上，经裁切后的该透明导电膜101的无效边料A去除(如图3j)经由透明导电膜下脚料回收单元150覆卷回收。

之后，贴附于增厚离型膜201上的半成品的光伏电池，进行封装，先由上封装膜单元170进行贴覆，其中该上封装膜1701的一侧表面有封装黏胶(图中未示)，该封装黏胶一侧贴覆该半成品的光伏电池一侧，且该封装黏胶黏度大于该增厚离型膜201的离型胶，如此该半成品的光伏电池可以转贴于该上封装膜 1701上(如图3k、图3l)，而增厚离型膜201于此机构后开始与该半成品的光伏电池脱离，该增厚离型膜201经由该增厚离型膜回收单元160进行回收。

该下封装膜单元180接续于该增厚离型膜回收单元160之后提供贴附于该半成品的光伏电池另一侧表面，使该半成品的光伏电池借由上、下封装膜1701、 1801贴合封装(如图3m)，进一步进入封装压合单元190使该半成品的光伏电池完整被上、下封装膜1701、1801贴合，其中该封装压合单元190可以提供温度与真空抽气，俾使该光伏电池确保封装结构内脱气及封装胶的贴合完全(如图 3n)。

经由封装光伏电池的半成品以该材切出料单元200，可以是冲压机或雷切机，已于前述的完成封装的光伏电池半成品，将上下贴合的上下封装膜1701、 1801无光伏电池的区域进行裁切(如图3o)，并且裁切部分半成品的光伏电池表面使部分的上、下导线层1101、103的线路区域部分露出，以利后续电性连接之用，经裁切无效区域的封装膜经覆卷回收，裁切的成品出料(如图3p)。

进一步于该增厚离型膜覆膜单元20与该退火单元30之间可以设置一表面处理单元可以是非接触式或非接触式的超音波、电弧或电浆表面处理，以提高透明导电膜101的下导电层103表面的达因值，以利后续镀膜作业的附着力提升。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。