[发明专利]一种柔性薄膜器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性薄膜器件及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：(1)在具有层状晶体结构的第一衬底表面制备薄膜器件；(2)用胶带将薄膜器件从第一衬底表面剥离；(3)将附着在胶带上的薄膜器件转移至柔性的第二衬底表面，得到柔性薄膜器件。本发明的制备方法简便，不会损坏薄膜器件的结构，巧妙地解决了因柔性衬底不耐高温而导致柔性薄膜器件难以直接制备的问题。

技术领域

本发明涉及一种柔性薄膜器件及其制备方法，属于柔性电子器件技术领域。

背景技术

铜铟镓硒光伏技术是目前具有最高光电转化效率的薄膜类太阳能电池(超过23％)，其还具有弱光性能好、温度系数低、户外功率衰减小、外观优美等优势。铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池已应用于地面电站、建筑物、移动能源等各种领域，其商业化前景极其广泛。

柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有质量轻、功率重量比大、可折叠、可携带等特点，可根据所附着物的形状进行铺设，适用于低载荷建筑物、运输工具等。柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池也可用于消费品领域，如便携式充电设备、背包、遮阳伞等。

目前制备铜铟镓硒半导体吸收层所广泛采用的方法是共蒸发法。在共蒸发法制备CIGS膜层的工艺中，通常要求衬底达到600℃至700℃的最优温度，在此高温范围下沉积的铜铟镓硒膜层的结晶度高、晶粒尺寸大、缺陷少，从而制备的光伏电池效率性能高。常规双玻刚性铜铟镓硒薄膜太阳能电池以玻璃为衬底，玻璃能够承受600℃至700℃的工艺温度。而柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池通常以塑料、织物等有机类材料为衬底，这些柔性衬底材料最多能耐受约450℃的工艺温度，较高的衬底温度会严重损坏这类柔性衬底。

发明内容

本发明解决的技术问题是，薄膜太阳能电池的柔性衬底不耐高温，因而无法直接在柔性衬底上制备太阳能电池薄膜。

本发明的目的是将制备好的薄膜太阳能电池转移至柔性衬底上，以得到柔性薄膜太阳能电池。

本发明的另一目的是，将这种方法进行推广至所有的柔性薄膜器件的制备工艺中，特别是用于解决薄膜器件的制备需要高温工艺，而柔性不耐高温的技术问题。

本发明的技术方案是，提供一种柔性薄膜器件的制备方法，包括以下步骤：

(1)在具有层状晶体结构的第一衬底表面制备薄膜器件；

(2)用胶带将薄膜器件从第一衬底表面剥离；

(3)将附着在胶带上的薄膜器件转移至柔性的第二衬底表面，得到柔性薄膜器件。

以玻璃为衬底，在玻璃上制备薄膜器件后，用胶带转移薄膜器件时，由于玻璃衬底与薄膜器件之间的结合力很强，容易损坏器件的整体结构。本发明在具有层状衬底材料上先制备薄膜器件，再转移至柔性的第二衬底上。

由于第一衬底具有层状的晶体结构，这种材料有一个很重要的特点是，每一层原子层之间具有层层堆垛结构，每一层是厚度仅有0.3纳米至1纳米的晶格结构，每一层之间是通过较弱的范德华力相结合。层状晶体衬底材料可以被逐层剥离，且剥离出来的单层晶格结构是具有柔性的。

本发明选择的第一衬底的耐温性能优于第二衬底的耐温性能。在第一衬底上制备薄膜器件不会损坏第一衬底的层状结构，再在胶带的粘结作用下克服第一衬底材料层与层之间的作用力，使与薄膜器件接触的部分第一衬底剥离。被剥离的第一衬底具有一定的厚度，通常为一层或若干原子层的厚度。由于被剥离的第一衬底很薄(如5nm以下)，仍可以保持柔性。当剥离的第一衬底较厚时，可以对其进行减薄处理。这也是本发明的另一个优点，衬底厚度可以简便地进行减薄。

在某些实施方案中，步骤(2)中，薄膜器件被剥离时，薄膜器件下方的部分第一衬底被一同剥离，并在步骤(3)中被一同转移至柔性的第二衬底的表面。