CN108766865A - 一种柔性太阳能电池前板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性太阳能电池前板的制备方法，包括：提供第一表层；对所述第一表层进行等离子体清洗；向清洗后的第一表层沉积无机薄膜层；提供第二表层并层压于第一表层之上。该方法采用等离子体清洗法对太阳能电池前板中改性前的聚酯材料层进行清洗，大大简化了现有技术中制作柔性太阳能电池前板的工艺，从而降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种柔性太阳能电池前板的制备方法。
背景技术
柔性太阳能电池是薄膜太阳能电池的一种，通常包括三个部分，即电池前板、光伏芯片和电池背板。
柔性太阳能电池具有重量轻，可折叠、卷曲，便于携带等优点，甚至还可粘贴在其它物体的表面(如汽车玻璃，衣服等)，集成在窗户或屋顶、外墙或内墙上等，故越来越受到人们的重视。然而，由于柔性太阳能电池组件在实际应用中大多处于比较苛刻的环境中，如风雨、日晒、灰尘、硬物等，并且不便于频繁更换、清洗，因此，对于电池前板的要求就相对较高：如较高的透光率，较好的阻水、隔氧性、具有一定的机械强度等等。
为了获得上述这些优异的性能，通常需要对柔性太阳能电池前板的聚酯材料进行改性，在改性前需要对聚酯材料表面的有机污染物进行处理，以保证后续改性处理的表面是清洁的。现有技术中，通常采用有机清洗液等清洗聚酯材料表面、烘干，然后再进行改性处理，然而这样的工序较为复杂，且生产成本较高。
因此，亟需提供一种新的柔性太阳能电池前板的制备方法，以解决本领域中存在的上述问题。
需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种柔性太阳能电池前板的制备方法，该方法采用等离子体清洗法对太阳能电池前板中改性前的聚酯材料层进行清洗，大大简化了现有技术中制作柔性太阳能电池前板的工艺，从而降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种柔性太阳能电池前板的制备方法，包括：提供第一表层；对所述第一表层进行等离子体清洗；向清洗后的第一表层沉积无机薄膜层，得到改性后的第一表层；及提供第二表层；将第二表层层压于第一表层之上。
根据本发明的一个实施方式，所述等离子体清洗是等离子体原位清洗。
根据本发明的一个实施方式，所述第二表层与第一表层之间设有粘结剂。
根据本发明的一个实施方式，所述等离子体清洗的步骤包括：
在压力为10毫托(mtorr)～100托(torr)下，通过处理气体对所述第一表层进行等离子体清洗，其中所述压力优选为10毫托(mtorr)～1托(torr)，所述处理气体选自氮气(N2)、氩气(Ar)、氢气(H2)、四氟化碳(CF4)、氨气(NH3)、氧气(O2)和臭氧(O3)中的一种或多种，优选为氧气或臭氧。
根据本发明的一个实施方式，所述等离子体清洗的时间为1～100min。
根据本发明的一个实施方式，所述等离子体清洗的温度为25℃～180℃。
根据本发明的一个实施方式，所述沉积的方法为原子层沉积或化学气相沉积。
根据本发明的一个实施方式，所述聚酯材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate,PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(polypropylene terephthalate,PTT)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate PEN)、聚酰胺(polyamide,PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)中的一种或多种。
根据本发明的一个实施方式，所述第二表层为含氟材料层。
根据本发明的一个实施方式，所述无机薄膜层的材料选自氮化钛(TiN)、氧化铝(AlO)、氧化钛(TiO)中的一种或多种。
根据上述技术方案的描述可知，本发明的有益效果在于：
本发明在制备柔性太阳能电池前板的过程中，采用等离子体原位清洗的方法清洗太阳能电池前板中改性前的聚酯材料，以去除其表面的污染物，省去了现有工艺中传统的湿法清洗、烘干等复杂的步骤，大大简化了电池前板的制备工艺，降低了柔性太阳能电池前板的生产成本。
附图说明
为了让本发明实施例能更容易理解，以下配合所附附图作详细说明。应该注意，根据工业上的标准范例，各个部件未必按照比例绘制，且仅用于图示说明的目的。实际上，为了让讨论清晰易懂，各个部件的尺寸可以被任意放大或缩小。
图1为现有技术中的一种柔性太阳能电池前板的结构示意图；
图2为本发明一个实施方式的制备太阳能电池前板的方法流程图；
其中，附图标记说明如下：
1：第一表层
2：无机薄膜层
3：粘结剂
4：第二表层
具体实施方式
以下内容提供了许多不同实施例或范例，以实现本发明实施例的不同部件。以下描述组件和配置方式的具体范例，以简化本发明实施例。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本发明实施例。本发明实施例可在各个范例中重复参考标号和/或字母。此重复是为了简化和清楚的目的，其本身并非用于指定所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在本发明实施例中形成一部件在另一部件上、连接至另一部件、和/或耦接至另一部件，其可包含形成此部件直接接触另一部件的实施例，并且也可包含形成额外的部件介于这些部件之间，使得这些部件不直接接触的实施例。再者，为了容易描述本发明实施例的一个部件与另一部件之间的关系，在此可以使用空间相关用语，举例而言，“较低”、“较高”、“水平”、“垂直”、“在…上方”、”之上”、“在…下方”、“在…底下”、”向上”、”向下”、”顶部”、”底部”等衍生的空间相关用语(例如“水平地”、“垂直地”、”向上地”、”向下地”等)。这些空间相关用语意欲涵盖包含这些部件的装置的不同方位。
柔性太阳能电池前板通常包含聚酯材料层和含氟材料层。为了使柔性太阳能电池前板获得一些优异的性能，如较高的透光率，较好的阻水、隔氧性、具有一定的机械强度等等，通常都要对聚酯材料层进行改性，即在聚酯材料层上沉积一层无机薄膜层。如图1所示，柔性太阳能电池前板包括第一表层1即聚酯材料层、无机薄膜层2、粘结剂3及第二表层4即含氟材料层。
然而，在聚酯材料制备成薄膜和运输的过程中，会或多或少的在其表面形成一定的有机、无机离子玷污，因此，在向聚酯材料层上沉积无机薄膜层之前，通常需要对聚酯材料进行预清洗，以避免其上的污染物对沉积过程及产品良率等的影响。常规的清洗方法为技术含量较低的湿法清洗，通常采用酒精、丙酮、乙二醇等有机清洗液来进行清洗，再进行烘干等后续处理，再进行沉积工艺。但这样的工序较为复杂，同时需要考虑后续污水处理等事宜，生产成本较高。
为此，本发明提供一种新的柔性太阳能电池前板的制备方法。图2为本发明一个实施方式的制备太阳能电池前板的方法流程图。如图2所示，该方法包括：
提供一第一表层；
对所述第一表层进行等离子体清洗，得到清洗后的第一表层；
向所述清洗后的第一表层沉积无机薄膜层，得到改性后的第一表层；及
通过层压处理形成一第二表层于所述改性后的第一表层上，所述第二表层与第一表层之间连接有粘结剂；
其中，所述第一表层为聚酯材料层。
在一些实施例中，该等离子体清洗的步骤包括：在压力为10mtorr～100torr下，通过处理气体对所述第一表层进行等离子体清洗，其中压力优选为10mtorr-1torr，若压力过大，等离子体去除的效果较差，需要处理的时间较长。处理气体选自氮气(N2)、氩气(Ar)、氢气(H2)、四氟化碳(CF4)、氨气(NH3)、氧气(O2)和臭氧(O3)中的一种或多种，优选为氧气或臭氧。在使用氧气这样的活泼气体产生等离子体时，其还可以生成臭氧而进一步增加氧气的氧化能力，对于一般有机物污垢的去除更有效果。所述等离子体清洗的时间为1～100min。所述等离子体清洗的温度为25℃～180℃。
在一些实施例中，在进行沉积的装置中对第一表层进行等离子体原位清洗后，再沉积无机薄膜层。通过在沉积无机薄膜层之前，在沉积无机薄膜层的反应腔室内采用等离子体轰击清洗的方法，对聚酯材料进行“干法”清洗，而不采用传统的预清洗工艺，极大的缩短了产品的生产周期，降低了柔性太阳能电池的成本。
在一些实施例中，该沉积无机薄膜层的工艺方法为原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)。进行该些工艺的设备具有等离子体原位清洗功能，可通过优化上述清洗工艺参数而达到所需的清洗效果。
在一些实施例中，第一表层为聚酯材料层，选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate,PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(polypropylene terephthalate,PTT)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate PEN)、聚酰胺(polyamide,PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)中的一种或多种。聚酯材料层的厚度约为100～200μm。
在一些实施例中，第二表层为含氟材料层，含氟材料为含氟聚合物，该含氟聚合物选自乙烯-四氟乙烯共聚物(ethylene-tetra-fluoro-ethylene,ETFE)、聚四氟乙烯(polytetra fluoroethylene,PTFE)、聚偏二氟乙烯(poly vinylidene fluoride,PVDF)中的一种或多种。含氟材料层的厚度约为10～100μm。
在一些实施例中，无机薄膜层的材料选自氮化钛、氧化铝、氧化钛中的一种或多种。沉积在第一表层上的无机薄膜层厚度约为10nm～1000nm。
下面通过具体实施例说明：
实施例1
提供一PET薄膜树脂，厚度约为125μm，透光率大于85％，双向牵伸，热收缩率<2％(150℃，30min)。
在压力为400mtorr下，用氧气(50sccm)对PET薄膜进行等离子体清洗，清洗温度为100℃，清洗约15min后，使PET薄膜树脂表面的有机污染物去除。经接触角测试仪测试，清洁前的PET薄膜的接触角为80.7度，经上述方法清洁后，PEN薄膜接触角为38.9度，表明该PET薄膜树脂的表面已清洁。
向清洁后的PET树脂沉积TiN无机薄膜，沉积温度为110℃，采用ALD工艺，沉积该TiN无机薄膜厚度为50nm，得到改性后的PET薄膜。
将改性后的PET薄膜与ETFE薄膜及粘结剂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)加热层压处理，其中EVA薄膜厚度为50μm，ETFE薄膜厚度为25μm，层压温度为150℃，层压压力为20kPa。层压处理后即得柔性太阳能电池前板。
实施例2
提供一PEN薄膜树脂，厚度约为125μm，透光率大于85％，双向牵伸，热收缩率<2％(150℃，30min)。
在压力为500mtorr下，用氧气(100sccm)对PEN薄膜进行等离子体清洗，清洗温度为150℃，清洗约10min后，使PEN薄膜树脂表面的有机物等污染物去除。经接触角测试仪测试，清洁前的PEN薄膜的接触角为78度，经上述方法清洁后，PEN薄膜接触角为51度，表明该PEN薄膜树脂的表面已清洁。
向清洁后的PEN树脂沉积TiO无机薄膜，沉积温度为180℃，采用ALD工艺，沉积该TiN无机薄膜厚度为50nm，得到改性后的PEN薄膜。
将改性后的PEN薄膜与ETFE薄膜及粘结剂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)加热层压处理，其中EVA薄膜厚度为50μm，ETFE薄膜厚度为25μm，层压温度为150℃，层压压力为20kPa。层压处理后即得柔性太阳能电池前板。
对比例
提供一与实施例1相同的PET薄膜树脂，该薄膜树脂在改性前采用湿法清洗工艺，具体地，清洗压力为200Torr，清洗时间30min，采用酒精对PET薄膜树脂进行清洗，然后烘干处理。经接触角测试仪测试，清洁后的PET薄膜接触角为70度，清洁效果并不理想。
本发明已以数个实施例公开如上，以利本领域普通技术人员理解本发明。本领域普通技术人员可采用本发明为基础，设计或调整其他工艺与结构，用以实施实施例的相同目的，和/或达到实施例的相同优点。本领域普通技术人员应理解上述等效置换并未偏离本发明的构思与范畴，并可在未偏离本发明的构思与范畴下进行这些不同的改变、置换、与调整。
Claims (10)
1.一种柔性太阳能电池前板的制备方法，包括：
提供第一表层；
对所述第一表层进行等离子体清洗；
向清洗后的第一表层沉积无机薄膜层，得到改性后的第一表层；
提供第二表层；及
将第二表层层压于第一表层之上。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体清洗是等离子体原位清洗。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第二表层与第一表层之间设有粘结剂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体清洗的步骤包括：
在压力为10毫托～100托下，通过处理气体对所述第一表层进行等离子体清洗，所述处理气体选自氮气、氩气、氢气、四氟化碳、氨气、氧气和臭氧中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，其中所述压力为10毫托～1托。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述处理气体为氧气或臭氧。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体清洗的时间为1～100min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述等离子体清洗的温度为25℃～180℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉积为原子层沉积或化学气相沉积。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一表层的材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；所述无机薄膜层的材料选自氮化钛、氧化铝、氧化钛中的一种或多种。
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