太陽能電池柔性襯底的表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種太陽能電池柔性襯底的表面處理 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能是眾多可再生能源中最為豐富的能源，全球太陽光一小時(shí)的能量就相當(dāng)于 地球一年的能耗，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)能、地?zé)?、水電、海洋能、生物能等能源。太陽能電池的一個(gè)重 要發(fā)展方向是多用途的柔性襯底太陽能電池。與常規(guī)太陽電池 W剛性材料（玻璃等）作為 襯底的區(qū)別在于，柔性太陽電池的襯底材料是柔軟、可彎曲的金屬錐片或者有機(jī)高分子材 料，例如不誘鋼錐、侶錐、聚酷亞胺薄膜等。
[0003] 柔性太陽能電池脫離了傳統(tǒng)的襯底材料玻璃，使其具備輕質(zhì)可彎曲的特性，但同 時(shí)也帶來了新的問題：（1)目前通用的柔性薄膜太陽能電池的金屬襯底表面均較為粗糖， 需要采用相應(yīng)的技術(shù)對(duì)其表面進(jìn)行拋光處理，降低其表面粗糖度，但是多采用化學(xué)處理的 方式，時(shí)間一般在20min W上，并且表面微結(jié)構(gòu)不可控，表面的氧化層難W有效去除干凈， 甚至有可能增加金屬襯底的表面粗糖度；（2)大多數(shù)的柔性襯底材料的熱膨脹系數(shù)偏大， 容易導(dǎo)致膜層附著力較差，影響制備工藝的穩(wěn)定性和重復(fù)率，特別是表面比較平整的柔性 材料。
[0004] 專利CN 102034881 A公開了一種太陽能電池的結(jié)構(gòu)，是于一基板上表面形成峰谷 起伏狀的主動(dòng)表面，接續(xù)于該主動(dòng)表面上依序成形導(dǎo)電層、銅銅嫁砸化合物（CIG巧層W及 透明導(dǎo)電層，所述峰谷起伏狀的主動(dòng)表面可W侵入成形手段所完成，借此令后續(xù)成形其上 的導(dǎo)電層、銅銅嫁砸化合物（CIG巧層等膜層沿續(xù)其峰谷起伏狀，因而可W增加其收光及反 應(yīng)面積，進(jìn)而提升其對(duì)光的能量轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換率。其峰谷起伏狀的主動(dòng)表面包含V型、 倒圓錐、倒角錐裝的凹坑，采用的是入侵、噴砂、激光加工等手段，最后需要采用氨氣酸腐蝕 較尖銳的凸部，形成平緩的峰谷起伏表面。但是，運(yùn)項(xiàng)技術(shù)適用于剛性的玻璃襯底，難W向 柔性襯底推廣。
[0005] 專利CN 103151399 A公開了一種具有周期性陷光結(jié)構(gòu)的柔性薄膜太陽能電池及 其制備方法，該方法在柔性金屬襯底上沉積一層厚度為1~10 y m的侶薄膜，然后通過在侶 表面陽極氧化再去除氧化層的方式形成周期性的陷光結(jié)構(gòu)，接著在其表面制作包括電極及 功能層等的薄膜電池層。運(yùn)種方法制備的周期性結(jié)構(gòu)工藝簡單，陷光效果較好，但是侶本身 的熱膨脹系數(shù)較高（23. ^ipm/K)，遠(yuǎn)高于銅銅嫁砸（7~lOppm/K)和蹄化儒巧.9ppm/K)，在 加熱和冷卻過程中相互之間的由于膨脹速率不同導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增加，容易造成薄膜剝落等問 題。因此，本技術(shù)方法也局限于非晶娃、微晶娃等娃材料相關(guān)技術(shù)工藝，通用性不強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的主要目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的柔性襯底表面微結(jié)構(gòu)不可控，氧 化層去除不徹底，與膜層結(jié)合力不好的問題，提供一種太陽能電池柔性襯底的表面處理方 法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟（1):柔性金屬襯底材料放入酒精溶液中超聲5~20min ;
[0010] 步驟（2):配制電化學(xué)處理溶液，所述電化學(xué)處理溶液選自硫酸溶液或硫酸溶液 與溶劑I的混合溶液，所述溶劑I選自水、甲醇、乙醇或離子溶液的任一種；
[0011] 步驟（3):經(jīng)步驟（1)處理的柔性金屬襯底材料放入到步驟（2)所述的處理溶液 中，在平行于所述柔性金屬襯底材料的表面依次施加兩次電信號(hào)，所述兩次電信號(hào)方向相 互垂直，所述電信號(hào)為恒壓電信號(hào)和/或恒流電信號(hào)；
[0012] 步驟（4):將所述柔性金屬襯底材料取出，用去離子水沖洗，干燥氮?dú)獯蹈蓸悠繁?面殘留液，得到處理后的柔性襯底。
[0013] 本發(fā)明的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，電化學(xué)處理溶液處理后，在平行 于柔性金屬襯底的表面依次施加方向相互垂直的兩次電信號(hào)，通過前述技術(shù)手段，本發(fā)明 的表面處理方法不僅可快速、有效除去柔性金屬材料表面的氧化層，而且可W在襯底表面 形成類似"金字塔"的微結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅可W改善電鍛薄膜與襯底之間的結(jié)合力，而且有 助于薄膜電池形成陷光結(jié)構(gòu)，提高電池效率。前述兩次電信號(hào)，可W為兩次恒壓電信號(hào)、兩 次恒流電信號(hào)、一次恒流電信號(hào)和一次恒壓電信號(hào)、或者一次恒壓電信號(hào)和一次恒流電信 號(hào)，并且，當(dāng)為兩次恒壓電信號(hào)或者兩次恒流電信號(hào)時(shí)，前后兩次電信號(hào)的工作電壓或者電 流，W及工作時(shí)間可W不相同，只要在本發(fā)明前述限定的范圍內(nèi)即可。
[0014] 作為優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，步驟（3)中，所述兩次電 信號(hào)為：
[0015] A.施加兩次恒壓電信號(hào)，所述恒壓電信號(hào)的電壓范圍為0. 1~15V，每次恒壓電信 號(hào)的工作時(shí)間為1~600s ;或
[0016] B.施加兩次恒流電信號(hào)，所述恒流電信號(hào)的電流范圍為0.0 l~lA/cm2,每次恒流 電信號(hào)的工作時(shí)間為1~600s ;或
[0017] C.先施加恒壓電信號(hào)，再施加恒流電信號(hào)，所述恒壓電信號(hào)的電壓范圍為0. 1~ 15V，所述恒壓電信號(hào)的工作時(shí)間為1~600s ;所述恒流電信號(hào)的電流范圍為0.0 l~IA/ cm2,所述恒流電信號(hào)的工作時(shí)間為1~600s ;或 陽01引化先施加恒流電信號(hào)，再施加恒壓電信號(hào)，所述恒流電信號(hào)的電流范圍為0.0 l~ lA/cm2,所述恒流電信號(hào)的工作時(shí)間為1~600s ;所述恒壓電信號(hào)的電壓范圍為0. 1~15V， 所述恒壓電信號(hào)的時(shí)間為1~600s。
[0019] 發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，通過優(yōu)選電壓范圍、電流范圍，W及信號(hào)工作時(shí)間，本發(fā)明 的處理方法不僅能夠有效地控制金屬錐片的表面形貌，且改善金屬錐片的氧含量。
[0020] 作為優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，步驟（2)中，所述硫酸溶 液與溶劑I的體積比為1:0. 1~10。
[0021] 作為進(jìn)一步優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，步驟（2)中，所述 硫酸溶液與溶劑I的體積比為1:0. 1~3。
[0022] 通過篩選硫酸溶液與溶劑I的體積比，能夠有效地降低金屬錐片表面的氧含量。
[0023] 作為優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，所述柔性金屬襯底材料 選自金屬鋼錐片、金屬侶錐片、金屬鐵錐片或不誘鋼錐片的任一種，所述錐片厚度為25~ 150微米。作為進(jìn)一步優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，所述柔性金屬襯 底材料的純度為>99%。
[0024] 作為進(jìn)一步優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，所述柔性金屬襯 底材料為金屬鋼錐片。
[0025] 作為優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，步驟（2)所述的離子溶 液為氯化膽堿與尿素的混合溶液，所述氯化膽堿與尿素的重量比為1 :1~3。采取前述離 子溶液，溶劑穩(wěn)定，具有良好的導(dǎo)電性，揮發(fā)性小，環(huán)境友好。
[00%] 作為進(jìn)一步優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，步驟（3)中，所述 恒流電信號(hào)的電流范圍為0. 5~0. 8A/cm2,所述恒流電信號(hào)的工作時(shí)間為50~200s。
[0027] 作為進(jìn)一步優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，步驟（3)中，所述 恒壓電信號(hào)的電壓范圍為6~10V，所述恒壓電信號(hào)的工作時(shí)間為100~300s。
[0028] 作為最優(yōu)選，前述的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，
[0029] 步驟（1)中，所述金屬襯底材料選自金屬鋼錐片；所述金屬鋼錐片厚度為100微 米；
[0030] 步驟（2)中，所述電化學(xué)處理溶液為硫酸溶液，或硫酸溶液與甲醇溶液的混合溶 液，所述硫酸溶液與甲醇溶液的體積比為1:3 ;
[00川步驟（3)中，所述兩次電信號(hào)為兩次恒壓電信號(hào)，所述恒壓電信號(hào)的電壓范圍為 6~10V，每次恒壓電信號(hào)的工作時(shí)間為100~300s。
[0032] 發(fā)明人通過大量研究發(fā)現(xiàn)，通過篩選電化學(xué)處理液，并進(jìn)一步篩選兩次電信號(hào)的 工作方式，本發(fā)明的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，能夠利用電場沿金屬錐片表面 的分布來有效地刻蝕柔性金屬襯底，在相互垂直的電信號(hào)作用下形成類"金字塔"的表面微 結(jié)構(gòu)，且有效降低表面氧含量到2 % W下。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0034] 一、本發(fā)明的太陽能電池柔性襯底的表面處理方法，通過在襯底表面垂直的兩個(gè) 方向上依次施加特定電信號(hào)，通過精確的電信號(hào)控制和時(shí)間控制，處理時(shí)間極大的縮短，并 能有效去除襯底表面的氧化層，獲得符合目標(biāo)要求的柔性沉底表面。
[0035] 二、本發(fā)明的太陽能電池柔