CN114678444A - 发电面积增加型太阳能电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在不增加太阳能电池的大小的情况下，可以增加用于实际发电的面积的发电面积增加型太阳能电池的制作方法。

Description

发电面积增加型太阳能电池的制作方法
技术领域
本发明涉及发电面积增加型太阳能电池的制作方法，尤其，涉及如下的发电面积增加型太阳能电池的制作方法，即，在不增加太阳能电池的大小的情况下，可以增加用于实际发电的面积。
背景技术
随着对可再生能源的关心和使用的迅速增加，最近对于太阳能发电的关心和使用也显着增加。尤其，最近，与其他可再生能源相比，设置及利用简单的利用太阳能发电的事例显著增加。
随着这种电池板技术的发展，具有长寿命及比现有技术更高的效率，由此进一步加速。但是，尽管如此，使用电池板的发电只能在一天中的一部分时间内进行，与其他可再生能源相比，对于安装位置的限制很少，但存在为了获得大量的发电量而需要更大的面积的限制。
为了解决这种问题而摸索了改变电池板的材料或者使用建筑屋顶、未利用的裸地的方法等，但各自具有优点缺点及限制。
即，目前需要可以增加发电效率的方法，因这种发电效率的增加而摸索了可在相同的设置面积中增加发电面积的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：公开专利公报第10-2020-0119518号(公开日期2020年10月20日)太阳能发电装置
发明内容
要解决的技术问题
因此，本发明的目的在于，提供如下的发电面积增加型太阳能电池的制作方法，即，在不增加太阳能电池的大小的情况下，可以增加用于实际发电的面积。
解决问题的技术方案
本发明的太阳能电池的制作方法包括：基板供给步骤；突出部形成步骤，在基板上形成突出部；层形成步骤，在形成有上述突出部的基板上依次形成构成太阳能电池的多个层；以及基板回收步骤，回收形成多个层的基板。
在上述基板供给步骤或上述基板回收步骤中，上述基板以辊形态卷绕。
在上述突出部形成步骤中，通过对上述基板施加压力来形成上述突出部。
在上述突出部形成步骤中，通过压延辊对上述基板施加压力。
在形成上述多个层的步骤中，包括多个蒸镀装置，配置在通过移送辊确定的上述基板的移动路径上，依次形成上述多个层。
上述蒸镀装置包括：桶，配置在烧成炉内部，放置有上述基板，在移送过程中对所放置的上述基板进行加热；以及靶，从上述桶的外周延隔开配置，具有用于形成上述多个层中的一个层的材料物质。
本发明的特征在于，上述靶沿着上述基板的移动路径形成多个。
在形成上述多个层的步骤中，通过退火装置在形成有上述多个层中的一个层的上述基板执行后处理。
发明的有益效果
在本发明的发电面积增加型太阳能电池的制作方法中，可以轻松生产发电面积增加的太阳能电池，由此，贡献于利用太阳能电池的发电量的增加，不仅如此，降低利用太阳能电池的发电单价。
附图说明
图1为示出第一实施例的发电面积增加的太阳能电池的剖面结构的例示图。
图2为示出第二实施例的发电面积增加的太阳能电池的剖面结构的例示图。
图3为示出突出部形状的另一例的例示图。
图4为示出发电面积增加的太阳能电池的制作过程的流程图。
图5为示出太阳能电池的制作过程的各个装置的例示图。
图6为更加详细示出压延部的例示图。
符号说明
10、110：基板 11、111：突出部
12：尖锐部 112：侧部
20、120：绝缘层 30、130：后部面电极
40、140：吸收层 50、150：缓冲层
60、160：前部面电极 117：供给辊
119：回收辊 200：加压部
210：压延辊 211：对辊
213：凹凸部 220：支撑辊
230：蒸镀装置 240：靶
250：桶 290：移送辊
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施例，以使本发明所属技术领域的普通技术人员可以轻松实施本发明。在附图中，当在其他附图中标记相同的结构时，在结构中标记的附图标记尽可能使用相同的附图标记。并且，在说明本发明的过程中，在判断为对于相关的公知功能或结构的具体说明使本发明的主旨不清楚的情况下，将省略对其的详细说明。而且，为了说明的便利，图中所示的一种特征可以放大或缩小或简化，附图及其结构要素并非按适当的比例示出。但是，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员可以轻松理解这种详细事项。
图1为示出第一实施例的发电面积增加的太阳能电池的剖面结构的例示图。
参照图1，本发明第一实施例的发电面积增加的太阳能电池包括基板10、绝缘层20、后部面电极30、吸收层40、缓冲层50及前部面电极60。
构成在基板10的一面依次层叠绝缘层20、后部面电极30、吸收层40、缓冲层50及前部面电极60的太阳能电池板。上述基板10由柔性材质制成，尤其，为了扩大发电面积而加工板状的基板10来形成为立体结构。为使基板10具有柔韧性，基板10可以为被加工成薄板的金属板。作为一例，可以为如不锈钢的耐腐蚀性强且在弯曲的情况下也不会断开的合金板。此外，也可以为将加工及上述机械特性优秀的单一金属加工成薄板形态的物质。或者可利用合成树脂来形成基板10。
形成于基板10的立体解耦股可以为使基板10的一部分突出来形成的突出部11。为了形成突出部11，基板10被压延或挤压加工。在利用金属来构成基板的情况下，可以使用压延、挤压来形成突出部11，在合成树脂的情况下，可制作通过挤压及注射形成突出部11的基板。以下，为了说明的便利，以利用如不锈钢的合金来制作的基板10为主进行说明。
绝缘层20形成于基板10的一面上。上述绝缘层20以规定厚度形成，以维持形成于基板10的突出部11的形成。为此，绝缘层20利用蒸镀工序来形成。尤其，在本发明中，以包括绝缘层20的后部面电极30、吸收层40、缓冲层50及前部面电极60均通过溅射形成的为例为基准来进行说明。只是，本发明并不局限于此，只要是可以在基板10上形成规定厚度的薄膜的工序，利用其它工序也无妨，可利用其它方式的蒸镀方式来形成绝缘层20。上述绝缘层20在向后部面电极30与基板10之间提供绝缘的同时防止杂质向吸收层40渗透。
后部面电极30层叠在绝缘层20上，利用如铜(Cu)、钼(Mo)的金属来形成。上述后部面电极30也为了在绝缘层20上形成为规定厚度的薄膜而利用溅射来形成。
吸收层40形成于后部面电极30上并与后部面电极30电连接。吸收上述吸收层40的光来与缓冲层50一同生产光电力。上述吸收层40可以为在如硅(Si)合成镓(Ga)或铟(in)的物质来形成空穴的P型半导体，当吸收层40利用硅(Si)来制成时，在后续工序中可以进行如退火的热处理工序。尤其，在本发明中，吸收层40可以为CIGS(Cu-In-Ga-Se)类的化合物半导体，或者可以为如铜锌锡硫类(CZTS)、铜锌锡硒类(CZTSe)的化合物半导体。
缓冲层50在吸收层50上以薄膜形成并与吸收层40及前部面电极60电连接。上述缓冲层50与吸收层40一同生产光电力。上述缓冲层50在硅(Si)掺杂锑(Sb)或砷(As)的物质，可以为N型半导体。或者当吸收层40构成化合物半导体时，缓冲层50也可以利用锡化金属、硒化金属的金属来形成。
前部面电极60形成于缓冲层50上。上述前部面电极60与缓冲层50电连接并吸收在缓冲层50中生成的光电力。为此，前部面电极60可利用透明电极来形成，或者利用一般的金属来以可向前部面电极60供给光的形态形成在前部面电极60上。作为一例，当前部面电极60的材料利用不透明金属时，可形成为提供光可以通过的空间的形态，例如，矩阵形式。
同时，以覆盖前部面电极60和缓冲层50的方式可形成封装层，但本发明并不局限于此。
这种第一实施例的太阳能电池在图1中示出，如上所述，在基板10形成突出部11，维持突出部11的形状，以与基板形成相同形状的方式形成各个层。由此，突出部11的形状也呈现在吸收层30和缓冲层40，吸收层30与缓冲层40的接合部位通过突出部11形状而使接触面积增加。由此，与未形成突出部11的情况相比，光电力的生产显著增加。
另一方面，在本发明中，说明了通过压入及挤压形成突出部11的例，这种突出部11也可利用半导体制作工序，通过部分蚀刻形成在基板10上。只是，在此情况下，将伴随生产速度缓慢，生产费用增加，很难生产规定面积以上的电池板的问题。
其中，在上述第一实施例的情况下，形成尖锐部12a、12b。即，可在突出部11的末端形成尖锐形态的尖锐部12a，在突出部11与突出部11之间的沟槽形成尖锐部12b。在突出部11与突出部11隔着规定间隔形成的情况下，在基板10与突出部11之间也可形成如尖锐部12的拐点。
这种尖锐部12为在溅射，尤其，在利用如气相蒸镀的其他蒸镀的工序中无法维持突出部11的形态的原因。作为一例，如金属化学气相蒸镀，当在基板10的蒸镀过程中形成电磁场时，电磁场或磁场将集中在尖锐部12而发生无法形成均匀的薄膜的问题。尤其，在利用溅射的情况下，因尖锐部12的角度，金属物质无法堆积，从而发生厚度变薄的问题，且发生在与从基板10较远的层，例如，在缓冲层40或前部面电极50中，突出部11的形态消失的情况。为了解决这种问题，可以制作如图2的第二实施例的电池板。
图2为示出第二实施例的发电面积增加的太阳能电池的剖面结构的例示图。
在说明图2的第二实施例的过程中，将省略对于与上述第一实施例相同的内容的说明，以不同之处为主进行说明。
在第二实施例的基板110形成突出部111。上述突出部111与相邻的突出部111隔开并形成间隙A。如图所示，这种突出部111可呈半球形状，可以将顶部112b和侧部112a以圆弧形态形成，上述侧部112a连接顶部112b与作为间隙部分的沟槽，均在顶部112b和侧部112a形成圆弧形，从而不会形成尖锐部。另一方面，顶部112b部分可平坦地形成，从而突出部111可以形成为圆板形状，未形成尖锐部，即，拐点可变成形成为圆弧形的形态。
如上所述，形成于基板110的突出部111与相邻的突出部111形成间隙。越接近上部，各层层叠在与突出部111对应的位置的沟槽(与A对应)，从而间隙A变窄。即，若比较基板110的间隙A与形成在前部面电极160的突出部之间的间隙A'，则与基板110的间隙A相比，前部面电极160的间隙A'变窄。因此，形成于基板110的突出部111以考虑到层叠在基板110的绝缘层120、后部面电极130、吸收层140、缓冲层150及前部面电极160的厚度来实验性计算的间隔隔开形成。
另一方面，图3为示出突出部形状的另一例的例示图。如图3所示，突出部111可以相互交替地分别向基板110的前部面和后部面突出形成。
图4为示出发电面积增加的太阳能电池的制作过程的流程图，图5为示出太阳能电池的制作过程的各个装置的例示图。另一方面，图6为更加详细示出压延部的例示图。
参照图4至图6，本发明的太阳能电池的制作过程包括供给步骤S10、突出部形成步骤S20、层形成步骤S30及回收步骤S40。
供给步骤S10为向工序装置供给基板110的步骤。本发明的基板110和通过其制作的太阳能电池被制成柔性板(flexible pannel)。
尤其，这种柔性板的制作连续进行，一次性生产较长长度的板。为此，如上所述，在供给步骤S10中，在不锈钢以辊形态卷绕在供给辊117的状态下，通过多个移送管290经过各个工序装置使得最终板卷绕在回收辊119。为此，在供给步骤S10中，准备辊形态的基板110并向移送辊290供给。
突出部形成步骤S20为在基板110形成突出部111的步骤。为此，在突出部形成步骤S20中，对基板110施加压力来形成突出部111。这种压力通过冲压方式对规定面积施加压力来形成突出部111，基于此，可以使基板110前进规定长度。可以利用上述方式，但在本发明中，使用用于保障连续工序的速度和持续性的方法。
具体地，在本发明中，使基板110通过形成于加压部200的压延辊210来在基板110连续形成突出部111。对此的更具体的形态在图6中示出。
如图6所示，基板110以通过形成于加压部200的多个上部辊与多个下部管之间的方式被移送，在通过多个上部辊及多个下部辊的过程中，通过压延辊210形成突出部111。
为此，加压部200由多个上部辊和多个下部辊构成。为了便利，将配置在基板等上部的多个辊称为多个上部辊，将配置在基板的下部的多个辊称为多个下部辊。
在上部辊和下部辊中的一个形成压延辊210。图6中示出压延辊210配置在上部，其位置可根据突出部111的形态和突出方向改变。上述压延辊210在表面形成用于形成突出部111的多个凹凸部213。上述凹凸部213的形状与突出部111的形状对应。上述压延辊210与基板110的移送调谐来进行旋转并对基板110施加压力来连续形成突出部111。
在这种压延辊210组合支撑辊220。支撑辊220为配置在压延辊210的周围的一个以上的辊，图6中示出配置两个支撑辊220的例。上述支撑辊220紧贴在压延辊210并对压延辊210施加压力，由此，起到使压延辊210顺畅地形成突出部111的作用。其中，在本发明中，以基板110使用如不锈钢的强度较强的金属的情况为例，因此，示出支撑辊220形成多个的例。但是，当与不锈钢相比，基板110为软金属时，支撑辊220可以仅配置一个或可被省略。
另一方面，隔着基板110，与多个上部辊成对地配置多个下部辊。上述多个下部辊向上部辊方向对基板110施加压力，以通过压延辊210准确地对基板110施加压力。为此，多个下部辊可以由对辊211和支撑对辊211的多个支撑辊构成。支撑上述对辊211的支撑辊也可根据基板110的种类或加压程度省略或改变数量。
另一方面，在图6中示出对辊211的表面光滑，上述对辊211可起到与压延辊210类似的作用。即，在对辊211可形成与压延辊110对应的形状，即，突出部110被加压而成的形状对应的凹凸部。作为一例，在与形成压延辊210的突出部的位置对应的对辊211的位置可形成凹陷部，从而可形成对应的形状。由此，可形成准确的突出部的形状。同时，在这种过程中，弥补如不锈钢的金属基板的缺点。通常，利用金属的基板110通过挤压成型生产并卷绕成辊形态。在此情况下，除在挤压过程中发生的表面刮痕之外，还发生金属内部的方向性，即，纹理。这种纹理呈现出从表面向一方向排列的刮痕形态。这种内外部的纹理在压延过程中被压延辊施加压力，由此将消失到一定程度。由此，在之后过程中，可以减少在各个层形成过程中发生的裂痕等的发生。通过压延辊210呈现出与进行如金属锻造的过程类似的效果，由此，可以将存在于基板110的纹理去除到能够进行工序的水平。
另一方面，在突出部形成步骤S20中，在形成突出部111之前，可执行研磨(Polishing)从供给辊117排出的基板170的表面的步骤。为此，为了研磨基板170，在加压部200与供给辊117之间形成研磨部250来研磨基板170的表面。上述研磨部250研磨基板170的表面以具有预设水平以下的粗糙度。由此，研磨部250在之后蒸镀工序中均匀地涂敷蒸镀物质，并防止因基板170的粗糙表面而发生蒸镀层的不均匀。这种研磨部250可包括支撑辊252和研磨辊251。基板170通过支撑辊252与研磨辊251之间，研磨辊251配置在形成有以下的多个层的面。
另一方面，在图5中示出研磨部250设置在一处，可以构成多个研磨部250来将基板170的表面的粗糙度加工成需要的水平。作为一例，在基板170为不锈钢的情况下，可对表现进行加工，以使基于中心线平均计算法算术平均粗糙度(Ra)为0.03μm以下，或者基于十点平均计算法的十点平均粗糙度(Rz)为0.10μm以下。
层形成步骤S30为在形成有突出部111的基板上依次形成绝缘层120、后部面电极130、吸收层140、缓冲层150及前部面电极160的步骤。
为此，在层形成步骤S30中，通过多个蒸镀装置230来形成各个层。只是，在形成吸收层140之后，形成用于退火的退火装置260，从而对吸收层140执行退火处理。
这种各个层的形成利用所示的蒸镀装置230，具体地，利用溅射装置来进行蒸镀。本发明的蒸镀装置230可连续投入基板并在移动过程中进行层的成型。为此，本发明的蒸镀装置230包括桶250和沿着桶250的外周延，向基板110的移送方向配置的多个靶240。其中，为了说明的便利，将省略用于电离靶240的多个单元。
桶250与基板110接触向一方向移送基板110，并将基板110加热到用于进行工序的温度。并且，桶250在向基板110供给蒸镀物质的期间内起到支撑基板110的作用。
靶240包括用于形成各个层的材料物质形成，利用已知的溅射方法来使材料物质碰撞作为靶的基板110并形成各个层。尤其，在本发明中，基板110按规定速度移动，因此，为了形成准确且均匀的层，具有相同材料的蒸镀物质的多个靶沿着移送方向以放射状配置。
在这种蒸镀装置230配置桶250和靶240，包括与外部的装置内部隔离的烧成炉(未图示)。
如图5所示，这种蒸镀装置形成多个，通过一个蒸镀装置形成一个层。图5中，作为另一示出在一个蒸镀装置中依次形成绝缘层120和后部面电极130的例，示出蒸镀装置230构成4个的例，为了稳定的工序而可以具有5个蒸镀装置230。
在这种过程中，为了吸收层140的结晶生长等而在形成吸收层140之后，利用激光进行退火过程，之后，再次利用蒸镀装置230来形成缓冲层150及前部面电极160。
在回收步骤S40中，形成各个层的基板110卷绕在回收辊119并被回收。
如上所述，在本发明中，通过具有柔韧性的材料和厚度加工太阳能电池板来生产。与此同时，利用适合太阳能电池板的柔韧性的工序和工序装置来生产太阳能电池板，由此，与现有的标准化的板不同，可以迅速且有效地生产。尤其，在基板形成突出部110来生产发电面积增加的太阳能电池板，由此，可通过生产费用节俭及电力生产增加来降低发电单价。进而，太阳能电池板由柔性版形成，由此，可以代替现有的太阳能设备，同时，也可以用在无法使用现有的太阳能电池板的领域和位置，从而可以提高太阳能发电的使用可能性。
以上，为了例示本发明的技术思想而示出具体的例并进行了说明，本发明的并不局限于与上述具体实施例相同的结构及作用，多种变形可以在不超出本发明的范围内的限度内实施。因此，上述变形也属于本发明的范围内，本发明的范围通过后述的发明要求保护范围定义。

Claims (5)

1.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，
包括：
基板供给步骤；
突出部形成步骤，在基板上形成突出部；
层形成步骤，在形成有上述突出部的基板上依次形成构成太阳能电池的多个层；以及
基板回收步骤，回收形成多个层的基板，
在上述基板供给步骤或上述基板回收步骤中，上述基板以辊形态卷绕，
在上述突出部形成步骤中，通过使在表面形成多个凹凸部的压延辊旋转并对上述基板施加压力来形成上述突出部，
上述突出部相互交替地分别向上述基板的前部面和后部面突出，与相邻的突出部隔开并形成间隙，
各个突出部的顶部和连接顶部与作为间隙部分的沟槽的侧部均形成圆弧形，以防止在各个突出部的末端与突出部之间的沟槽分别形成尖锐的尖锐部，
上述顶部部分以圆弧或平坦形状形成，以使得上述突出部形成为圆板型或者拐点形成为圆弧形，
越接近上侧，形成于上述多个层的突出部之间的间隙越窄，
上述突出部按考虑到层叠在上述基板的上述多个层的厚度来计算的间隔形成。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在形成上述多个层的步骤中，包括多个蒸镀装置，配置在通过移送辊确定的上述基板的移动路径上，依次形成上述多个层。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，上述蒸镀装置包括：
桶，配置在烧成炉内部，放置有上述基板，在移送过程中对所放置的上述基板进行加热；以及
靶，从上述桶的外周延隔开配置，具有用于形成上述多个层中的一个层的材料物质。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，上述靶沿着上述基板的移动路径形成多个。
5.根据权利要求2所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，在形成上述多个层的步骤中，通过退火装置在形成有上述多个层中的一个层的上述基板执行后处理。
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