[发明专利]太阳能电池柔性衬底的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池柔性衬底的表面处理方法。

背景技术

太阳能是众多可再生能源中最为丰富的能源，全球太阳光一小时的能量就相当于地球一年的能耗，远远高于风能、地热、水电、海洋能、生物能等能源。太阳能电池的一个重要发展方向是多用途的柔性衬底太阳能电池。与常规太阳电池以刚性材料(玻璃等)作为衬底的区别在于，柔性太阳电池的衬底材料是柔软、可弯曲的金属箔片或者有机高分子材料，例如不锈钢箔、铝箔、聚酰亚胺薄膜等。

柔性太阳能电池脱离了传统的衬底材料玻璃，使其具备轻质可弯曲的特性，但同时也带来了新的问题：(1)目前通用的柔性薄膜太阳能电池的金属衬底表面均较为粗糙，需要采用相应的技术对其表面进行抛光处理，降低其表面粗糙度，但是多采用化学处理的方式，时间一般在20min以上，并且表面微结构不可控，表面的氧化层难以有效去除干净，甚至有可能增加金属衬底的表面粗糙度；(2)大多数的柔性衬底材料的热膨胀系数偏大，容易导致膜层附着力较差，影响制备工艺的稳定性和重复率，特别是表面比较平整的柔性材料。

专利CN 102034881 A公开了一种太阳能电池的结构，是于一基板上表面形成峰谷起伏状的主动表面，接续于该主动表面上依序成形导电层、铜铟镓硒化合物(CIGS)层以及透明导电层，所述峰谷起伏状的主动表面可以侵入成形手段所完成，借此令后续成形其上的导电层、铜铟镓硒化合物(CIGS)层等膜层沿续其峰谷起伏状，因而可以增加其收光及反应面积，进而提升其对光的能量转换为电能的转换率。其峰谷起伏状的主动表面包含V型、倒圆锥、倒角锥装的凹坑，采用的是入侵、喷砂、激光加工等手段，最后需要采用氢氟酸腐蚀较尖锐的凸部，形成平缓的峰谷起伏表面。但是，这项技术适用于刚性的玻璃衬底，难以向柔性衬底推广。

专利CN 103151399 A公开了一种具有周期性陷光结构的柔性薄膜太阳能电池及其制备方法，该方法在柔性金属衬底上沉积一层厚度为1～10μm的铝薄膜，然后通过在铝表面阳极氧化再去除氧化层的方式形成周期性的陷光结构，接着在其表面制作包括电极及功能层等的薄膜电池层。这种方法制备的周期性结构工艺简单，陷光效果较好，但是铝本身的热膨胀系数较高(23.6ppm/K)，远高于铜铟镓硒(7～10ppm/K)和碲化镉(5.9ppm/K)，在加热和冷却过程中相互之间的由于膨胀速率不同导致内应力增加，容易造成薄膜剥落等问题。因此，本技术方法也局限于非晶硅、微晶硅等硅材料相关技术工艺，通用性不强。

发明内容

本发明的主要目的是针对上述现有技术中存在的柔性衬底表面微结构不可控，氧化层去除不彻底，与膜层结合力不好的问题，提供一种太阳能电池柔性衬底的表面处理方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

太阳能电池柔性衬底的表面处理方法，包括如下步骤：

步骤(1)：柔性金属衬底材料放入酒精溶液中超声5～20min；

步骤(2)：配制电化学处理溶液，所述电化学处理溶液选自硫酸溶液或硫酸溶液与溶剂Ⅰ的混合溶液，所述溶剂Ⅰ选自水、甲醇、乙醇或离子溶液的任一种；

步骤(3)：经步骤(1)处理的柔性金属衬底材料放入到步骤(2)所述的处理溶液中，在平行于所述柔性金属衬底材料的表面依次施加两次电信号，所述两次电信号方向相互垂直，所述电信号为恒压电信号和/或恒流电信号；

步骤(4)：将所述柔性金属衬底材料取出，用去离子水冲洗，干燥氮气吹干样品表面残留液，得到处理后的柔性衬底。

本发明的太阳能电池柔性衬底的表面处理方法，电化学处理溶液处理后，在平行于柔性金属衬底的表面依次施加方向相互垂直的两次电信号，通过前述技术手段，本发明的表面处理方法不仅可快速、有效除去柔性金属材料表面的氧化层，而且可以在衬底表面形成类似“金字塔”的微结构，该结构不仅可以改善电镀薄膜与衬底之间的结合力，而且有助于薄膜电池形成陷光结构，提高电池效率。前述两次电信号，可以为两次恒压电信号、两次恒流电信号、一次恒流电信号和一次恒压电信号、或者一次恒压电信号和一次恒流电信号，并且，当为两次恒压电信号或者两次恒流电信号时，前后两次电信号的工作电压或者电流，以及工作时间可以不相同，只要在本发明前述限定的范围内即可。

作为优选，前述的太阳能电池柔性衬底的表面处理方法，步骤(3)中，所述两次电信号为：

A.施加两次恒压电信号，所述恒压电信号的电压范围为0.1～15V，每次恒压电信号的工作时间为1～600s；或