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TW201313950A - 薄膜太陽能電池製造系統 - Google Patents

薄膜太陽能電池製造系統 Download PDF

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TW201313950A
TW201313950A TW100134778A TW100134778A TW201313950A TW 201313950 A TW201313950 A TW 201313950A TW 100134778 A TW100134778 A TW 100134778A TW 100134778 A TW100134778 A TW 100134778A TW 201313950 A TW201313950 A TW 201313950A
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flexible
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Shih-Wei Lee
Yao-Tsang Tsai
Ming-Hung Lin
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Axuntek Solar Energy
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Abstract

本發明揭露一種薄膜太陽能電池製造系統，其包含有一爐腔；一托座，設置於爐腔內；一具有一第一前置層的硬基板，第一前置層包含一第一ⅠB族與ⅢA族，及一具有一第二前置層的可撓式基板，第二前置層包含一第二ⅠB族與ⅢA族；一氣體控制器，用來通入一反應氣體至爐腔內：以及一加熱器，用來提高爐腔內之溫度，以使反應氣體與第一前置層與第二前置層反應以形成一黃銅礦結構。

Description

薄膜太陽能電池製造系統
本發明係有關於一種製造系統，尤指一種同時製作硬基板太陽能電池與可撓式基板太陽能電池，或提高可撓式基板太陽能電池之產能的製造系統。
硬基板太陽能電池一般係利用硒化技術製作。可撓式基板太陽能電池一般則係利用捲繞傳輸(R2R)技術以共蒸方式製作，而捲繞傳輸技術無法應用於製造硬基板的太陽能電池。捲繞傳輸技術所使用的共蒸鍍方式需使用線性蒸鍍源，例如銅靶，其靶材需於極高的溫度下才可進行共蒸鍍，且靶材的揮發量不易控制，故不利用市場量產的需求。因此，若能設計一種可利用硒化技術同時製作硬基板太陽能電池與可撓式基板太陽能電池以提高產能的製造系統，即為現今太陽能面板產業亟需努力發展的課題之一。
本發明係提供一種薄膜太陽能電池製造系統，以同時製作硬基板太陽能電池與可撓式基板太陽能電池，或提高可撓式基板太陽能電池之產能的製造系統，以解決上述之問題。
本發明之申請專利範圍另揭露一種薄膜太陽能電池的製造系統。製造系統包含有一爐腔；一托座，設置於爐腔內；一具有一第一前置層的硬基板，第一前置層包含一第一ⅠB族與ⅢA族；一具有一第二前置層的可撓式基板，第二前置層包含一第二ⅠB族與ⅢA族；一氣體控制器，氣體控制器係用來通入一反應氣體至爐腔內：以及一加熱器，加熱器係用來提高爐腔內之溫度，以使反應氣體同時與第一前置層與第二前置層反應以形成一黃銅礦結構。
本發明之申請專利範圍另揭露一固定元件包含有一主體，其係用來承載硬基板與可撓式基板；以及至少一卡勾部，設置於主體之一側邊。卡勾部係用來止擋於硬基板與可撓式基板所形成之組合的一端面，以防止硬基板與可撓式基板分離。
本發明之申請專利範圍另揭露固定元件係為一L型扣掛結構，L型扣掛結構係用來設置於組合之一端面，以使硬基板與可撓式基板緊密貼合。
本發明之申請專利範圍另揭露一固定元件另包含有二卡勾部，分別設置於主體之兩側邊。二卡勾部係用來止擋於硬基板與可撓式基板所形成之組合之兩端面，以防止硬基板與可撓式基板分離。
本發明之申請專利範圍另揭露固定元件係為一ㄇ型夾持結構，ㄇ型夾持結構係用來自組合之兩端面相向夾持，以使硬基板與可撓式基板緊密貼合。
本發明之申請專利範圍另揭露硬基板與可撓式基板以各自底板相抵靠之方式固定而形成一組合。
本發明之申請專利範圍另揭露可撓式基板係部分折曲以掛扣於硬基板而形成一組合，且托座係用來承載組合。
本發明之申請專利範圍另揭露第一ⅠB族與第二ⅠB族包含銅及第一ⅢA族與第二ⅢA族包含銦、鎵或其組合。
本發明之申請專利範圍另揭露加熱器係用來將爐腔內之溫度提高至400℃~550℃。
本發明之申請專利範圍另揭露可撓性基板為一金屬箔片。
本發明之申請專利範圍另揭露反應氣體為硒化氫或硫化氫。
本發明之申請專利範圍另揭露一種薄膜太陽能電池的製造系統。製造系統包含有一爐腔；一托座，設置於爐腔內；一支撐件；至少二具有一前置層的可撓式金屬基板，前置層包含一ⅠB族與ⅢA族，且這些可撓式金屬基板分別以其底板抵靠於支撐件之兩端面而形成一組合；一氣體控制器，氣體控制器係用來通入一反應氣體至爐腔內：以及一加熱器，加熱器係用來提高爐腔內之溫度，以使反應氣體與前置層反應以形成一黃銅礦結構。
本發明之製造系統係可同時製作硬基板太陽能電池與可撓式基板太陽能電池，或提高可撓式基板太陽能電池之產能，並可藉由多種類的排列方式，將硬基板與可撓式基板以背對背(或面對面)方式與面對背(或背對面)方式安裝於托座內，以達到提高產能之目的。
請參閱第1圖，第1圖為本發明實施例之薄膜太陽能電池的製造系統10之功能方塊示意圖。需提及的是，以下說明所提及之硬基板A與可撓性基板B均為包括具有ⅠB族與ⅢA族之前置層(例如Cu-Ga/In,Cu-Ga-In合金，或Cu,Ga,In疊層)，並可藉由硒化或硫化製程而形成黃銅礦結構(例如銅銦硒(CIS)、銅銦硫(CIS)、銅銦鎵硒(CIGS)或銅銦鎵硒硫(CIGSS))。其中，硬基板A與可撓性基板B上之前置層可為具有相同或不相同之化合物組成或比例，其視設計決定。再者，硬基板A可為一鈉鈣玻璃(Soda Lime Glass,SLG硬基板)或無鹼玻璃(non-alkali glass)，可撓性基板B可為金屬箔片或其它可耐高溫(例如400度C以上)之薄板，可撓式基板B之厚度可約為0.05~0.5mm。請參閱第1圖，製造系統10可包含有一爐腔12、一托座14、一硬基板A、一可撓性基板B、一氣體控制器18以及一加熱器20。爐腔12係可為一密閉式容器，可用來防止有毒反應氣體散逸出腔體，而影響操作者健康。托座14係以可活動方式設置於爐腔12內，且具有複數個凹槽。固定元件16可用來固定硬基板A與可撓式基板B所形成之組合，並裝入托座14以送入爐腔12內進行氣體反應製程。氣體控制器18係用來控制自外部引入之反應氣體至爐腔12內，反應氣體可為硒化氫或硫化氫。加熱器20係用來提高爐腔12內的溫度至400℃~550℃來進行高溫熱處理，以使反應氣體可同時與硬基板以及可撓式基板上的前置層產生化學反應，經過約20至60分鐘的反應時間後，可形成黃銅礦結構。
請參閱第2圖，第2圖為本發明之第一實施例之固定元件16A之示意圖。固定元件16A包含有一主體161，主體161係用來承載及支撐硬基板A與可撓式基板B，以及一卡勾部163，卡勾部163係設置於主體161之一側邊。卡勾部163係用來止擋於硬基板A與可撓式基板B所形成之組合的一端面，以防止硬基板A與可撓式基板B分離。如第2圖所示，固定元件16A係可為一L型扣掛結構。硬基板A係以其底板，例如SLG基板，側向抵靠於可撓式基板B之底板而形成該組合。L型扣掛結構可用來置放於該組合之一端面，並可搭配托座14內之凹槽以將硬基板A與可撓式基板B緊密貼合，由於可撓式基板B(例如金屬箔片)可具有較佳的熱傳導性，藉由緊密貼合於硬基板之底板，如此可同時使硬基板與可撓式基板更均勻受熱升溫而可得到較佳之品質。再者，硬基板A以及可撓式基板B所形成之組合可藉由第一實施例之固定元件16A置入爐腔12內，以同時進行硒化或硫化製程來提高產能。
請參閱第3圖，第3圖為本發明之第二實施例之固定元件16B之示意圖。固定元件16B包含有主體161及二卡勾部163。兩個卡勾部163係分別設置於主體161之兩側邊，用來止擋於硬基板A與可撓式基板B所形成之組合的兩端面，以防止硬基板A與可撓式基板B分離。如第3圖所示，固定元件16B可為一ㄇ型夾持結構。硬基板A與可撓式基板B之組合係如前述實施例所述，故於此不再詳述。ㄇ型夾持結構可用來自該組合的兩端面相向夾持，以確保硬基板A與可撓式基板B可緊密貼合，因此硬基板A與可撓式基板B所形成之組合可藉由第二實施例之固定元件16B置入爐腔12內，以同時進行硒化或硫化製程來提高產能。
請參閱第4圖，第4圖為本發明之第三實施例之固定元件16B之示意圖。相較於第一實施例及第二實施例，第三實施例係可用來同時將複數個可撓式基板B進行硒化或硫化製程反應。首先，兩個可撓式基板B分別將其可撓式底板抵靠於一支撐件S(例如SLG或其它可耐高溫之物件)之兩端面而形成一組合，意即兩個可撓式基板B的前置層塗層係分別面向該組合之外部。可撓性基板B的底板係可由金屬箔片所形成之可撓性基材，藉由金屬材質的高熱傳導性，可同時使支撐件S與兩可撓式基板均勻受熱升溫，以於硒化或硫化製程中製作出品質良好的CIS系結晶層。固定元件16B係為由主體161及兩個卡勾部163所組成之夾持結構。於第三實施例中，固定元件16B可自該組合(兩個可撓式基板B與一個支撐件S)之兩端面相向夾持，以確保可撓性基板可彼此緊密貼合，以便於置入爐腔12內來同時對兩個可撓式基板B進行硒化或硫化製程。
除此之外，可撓式基板B另可藉由其自身撓性而與硬基板A緊密貼合，以形成一組合來安裝至托座14內。請參閱第5圖，第5圖為本發明另一實施例之硬基板A與可撓式基板B之組合示意圖。由於可撓式基板B具有可彎折之撓性，因此使用者可藉由部分折曲可撓式基板B之一側邊，並將被折曲之側邊掛吊於硬基板A上以形成第5圖所示之組合，因此該組合可直接裝入托座14內(意即可不需使用固定元件16來固定硬基板A與可撓式基板B)，以送進爐腔12來同時進行硒化或硫化製程。
值得一提的是，前述實施例之硬基板A與可撓式基板B之組合係將各太陽能電池的底板相抵靠，例如硬基板抵接於可撓式基板，以使硬基板A與可撓式基板B的前置層分別面向該組合之外部，藉此與氣體控制器18所噴發之反應氣體反應，而生成黃銅礦結構之薄膜。
請參閱第6圖與第7圖，第6圖與第7圖分別為本發明不同實施例之硬基板A與可撓式基板B的配置示意圖。如第6圖所示，硬基板A之前置層系以面對面(face to face)方式依序擺放，可撓式基板B之前置層亦以面對面方式依序擺放，此外，硬基板A與可撓式基板B例如藉由L型扣掛結構配合托座14內之凹槽而緊密貼合。另一方面，如第7圖所示，硬基板A之前置層與可撓性基板B之前置層彼此系以面對面方式依序擺放。本發明額外將可撓式基板B置於硬基板A之底板(亦即非反應側)上，且由於可撓式基板B之厚度將不影響硬基板A之前置層所需要之反應空間，因此製造系統10相較傳統技術係可多出一倍的產能。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。說明書中所提及之第一前置層與第二前置層等，僅用以表示元件的名稱，並非用來限制元件數量上的上限或下限。
10．．．製造系統
12．．．爐腔
14．．．托座
16、16A、16B．．．固定元件
161．．．主體
163．．．卡勾部
18．．．氣體控制器
20．．．加熱器
A．．．硬基板
B．．．可撓式基板
S．．．支撐件
第1圖為本發明實施例之薄膜太陽能電池的製造系統之功能方塊示意圖。
第2圖為本發明之第一實施例之固定元件之示意圖。
第3圖為本發明之第二實施例之固定元件之示意圖。
第4圖為本發明之第三實施例之固定元件之示意圖。
第5圖為本發明另一實施例之硬基板與可撓式基板之組合示意圖。
第6圖與第7圖分別為本發明不同實施例之硬基板與可撓式基板的配置示意圖。
10．．．製造系統
12．．．爐腔
14．．．托座
16．．．固定元件
161．．．主體
163．．．卡勾部
18．．．氣體控制器
20．．．加熱器
A．．．硬基板
B．．．可撓式基板

Claims (18)

  1. 一種薄膜太陽能電池的製造系統，該製造系統包含有：一爐腔；一托座，設置於該爐腔內；一具有一第一前置層的硬基板，該第一前置層包含一第一ⅠB族與ⅢA族；一具有一第二前置層的可撓式基板，該第二前置層包含一第二ⅠB族與ⅢA族；一氣體控制器，該氣體控制器係用來通入一反應氣體至該爐腔內；以及一加熱器，該加熱器係用來提高該爐腔內之溫度，以使該反應氣體與該第一前置層與該第二前置層反應以形成一黃銅礦結構。
  2. 請求項1所述之製造系統，更包括一固定元件以固定該硬基板與該可撓性基板，其中該固定元件包含有：一主體，該主體係用來承載該硬基板與該可撓式基板；以及至少一卡勾部，設置於該主體之一側邊，該卡勾部係用來止擋於該硬基板與該可撓式基板所形成之組合的一端面，以防止該硬基板與該可撓式基板分離。
  3. 如請求項2所述之製造系統，其中該固定元件係為一L型扣掛結構，該L型扣掛結構係用來設置於該組合之一端面，以使該硬基板與該可撓式基板緊密貼合。
  4. 如請求項1所述之製造系統，更包括一固定元件以固定該硬基板與該可撓性基板，其中該固定元件包含有：一主體，該主體係用來承載該硬基板與該可撓式基板；以及二卡勾部，分別設置於該主體之兩側邊，該二卡勾部係用來止擋於該硬基板與該可撓式基板所形成之組合之兩端面，以防止該硬基板與該可撓式基板分離。
  5. 如請求項4所述之製造系統，其中該固定元件係為一ㄇ型夾持結構，該ㄇ型夾持結構係用來自該組合之兩端面相向夾持，以使該硬基板與該可撓式基板緊密貼合。
  6. 如請求項1所述之製造系統，其中該硬基板與該可撓式基板以各自底板相抵靠之方式固定而形成一組合。
  7. 如請求項1所述之製造系統，其中該可撓式基板係部分折曲以掛扣於該硬基板而形成一組合，且該托座係用來承載該組合。
  8. 如請求項1所述之製造系統，其中該第一ⅠB族與該第二ⅠB族包含銅及該第一ⅢA族與該第二ⅢA族包含銦、鎵或其組合。
  9. 如請求項1所述之製造系統，其中該加熱器係用來將該爐腔內之溫度提高至400℃~550℃。
  10. 如請求項1所述之製造系統，其中該可撓性基板為一金屬箔片。
  11. 如請求項1所述之製造系統，其中該反應氣體為硒化氫或硫化氫。
  12. 一種薄膜太陽能電池的製造系統，該製造系統包含有：一爐腔；一托座，設置於該爐腔內；一支撐件；至少二具有一前置層的可撓式金屬基板，該前置層包含一ⅠB族與ⅢA族，且該些可撓式金屬基板分別以其底板抵靠於該支撐件之兩端面而形成一組合；一氣體控制器，該氣體控制器係用來通入一反應氣體至該爐腔內：以及一加熱器，該加熱器係用來提高該爐腔內之溫度，以使該反應氣體與該前置層反應以形成一黃銅礦結構。
  13. 如請求項12所述之製造系統，更包括一固定元件以固定該些可撓性基板，該固定元件另包含有：一主體，該主體係用來承載該些可撓式金屬基板與該支撐件；以及二卡勾部，分別設置於該主體之兩側邊，該二卡勾部係用來止擋於該些可撓式金屬基板與該支撐件所形成之該組合之兩端面，以防止該些可撓式金屬基板分離。
  14. 如請求項13所述之製造系統，其中該固定元件係為一ㄇ型夾持結構，該ㄇ型夾持結構係用來自該組合之兩端面相向夾持，以使該些可撓式金屬基板與該支撐件緊密貼合。
  15. 如請求項12所述之製造系統，其中該可撓式金屬基板係部分折曲以掛扣於該支撐件而形成該組合，且該托座係用來承載該組合。
  16. 如請求項12所述之製造系統，其中該加熱器係用來將該爐腔內之溫度提高至400℃~550℃。
  17. 如請求項12所述之製造系統，其中該ⅠB族包含銅，且該ⅢA族包含銦、鎵或其組合。
  18. 如請求項12所述之製造系統，其中該反應氣體為硒化氫或硫化氫。
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