薄膜及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开提供了一种制备一种具有至少一层预定厚度不超过5微米薄膜的工艺，使薄膜的完好性得以保持。制备这样一种薄膜的工艺包括辊扎至少一层薄材的步骤。辊扎的步骤是在叠放至少一层薄材于具有预定厚度基层的步骤之后。叠放的工艺优选包括压接至少一层薄材到基层的步骤。该薄材是一种金属、合金或其中组合，金属和合金是选自IB、IIB、IIIA、IVA、IVB、VB及VIB族的各种金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】薄膜及其制备工艺
本专利技术公开涉及薄膜。定义在本说明书中所用措辞“薄材”指的是但不限于是均质/异质层、包含导线及其中的网格/阵列/网孔的导电材料，此类薄材具有至少一个平面和非平面构形。在本说明书中所用措辞“叠放”指的是但不限于是将金属或合金薄材上下逐个摆放、浇铸和扩散熔化金属或合金、金属或合金的糊状物以形成薄材层，其中的措辞薄材按上述定义。在本说明书中所用措辞“基层”指的是至少一层柔性金属/合金薄材，其中的措辞薄材按上述定义。在本说明书中所用措辞“金属加工”指的是基于压力的非破坏性减薄工艺，包括但不限于薄材的辊压、拉制、熨烫及砑光，排除以去除材料的方式进行蚀刻、刮擦、溅射及其他物理、化学、光致或声致的破坏性工艺，其中的措辞薄材按上述定义。这些定义是对本领域其他措辞的补充。
技术介绍
薄膜通常用作光伏太阳能电池的活性层，捕捉太阳光并将其转变成电能，常与其他层结合成为电子或空穴受体及导电层。活性层的部分实例是无定形硅、碲化镉、铜铟镓硒(CIGS)、铜铟硒(CIS)、铜锌锡硫化物(CZTS)、二氧化钛、二氧化硅及硫化锌。此类电池的效率(所产生电能:入射太阳能)比50%小很多，大多数情况小于20%，且大大小于对应电池类型的理论估计最大光效率。尽管这样，薄膜太阳能电池仍具有吸引力，因其材料需求少(所以往往成本低)，尤其是薄膜太阳能电池的情况，低于理论最大效率归结于多种因素，包括层间接触电阻、膜的分流电阻及膜生长过程中形成的有害空洞。薄膜技术为设备及制造提供了范围宽广的各种选择。获得薄膜的优选方法包括选择大范围的各种基层，例如，柔性、刚性、金属或绝缘体基层，然后采用气相沉积(PVD、CVD、E⑶、基于等离子体、混合沉积)、蒸发、溅射、或溶液丝网印刷/喷墨印刷、旋转或浸涂、电沉积等各种沉积工艺进行涂层。对制造商来说，主要挑战是薄膜的成型，因为最高性能的薄膜太阳能电池需要符合一种适当沉积方法的困难组合，在高温和高真空下操作、延长沉积时间、管理受控组分和反应、安排四要素、Na掺杂和大晶粒尺寸。例如，基于油墨的CIGS沉积技术采用金属盐或纳米粒子沉积于基层，然后将沉积了金属盐或纳米粒子的基层经过高温，旨在去除有机化合物或纳米粒子的烧结。膜内和膜间的CIGS特性可能改变，预计会影响设备的性能，这些特性包括带隙(Eg)、载流子寿命(t)、载流子密度(P )、载流子迁移率(μ )及前后表面复合速度(SF和SR)。此外，在此类传统方法中还涉及去除贵金属成为废弃物。再者，此类方法往往需要先制备膜(例如，在溅射过程中，此类方法涉及相当高纯度的纳米粒子、金属盐及其溶液的沉积)。传统的薄膜受限于其制备工艺的厚度，目的是保持薄膜的完好性，通常厚度小于10微米，一般应用于薄膜太阳能电池。在太阳能之类的应用中，不希望薄膜中有裂纹/针孔，因为此类缺陷影响设备的工作效率。业已做了一些努力来克服此缺点。其中之一就是在高温下压力辊扎Cu-1n合金，形成厚度20微米的箔，如日本专利编号4127483所公开的专利技术。采用超声波进一步加工此类箔，减小其厚度至20微米以下。需要经过此两阶段工艺，旨在保持薄膜的完好性。再者，美国专利应用20060163329公开了压接工艺。然而，该工艺需在活化和溅射工艺之后，旨在所得薄膜随后采用压接工艺压接。此类附加的前期工艺增加了制造薄膜工艺的复杂性，使其经济性差而不可行。在先有技术中探索了获得多层薄材的辊压压接工艺。其中之一就是在美国专利6267830中的专利技术公开，该专利技术涉及采用辊压压接得到5层复合金属产品用于制造炊具。该工艺受限于所应用的产品不需要非常薄的膜(通常厚度小于10微米)，例如，炊具、硬币等。其他专利技术公开(如美国专利20120017969)也公开了辊压压接工艺。然而，该专利技术公开也应用于制造太阳能电池用的基层，而太阳能电池并不受限于对极薄膜的需求。故此，该专利技术公开并未提供一种所得薄膜厚度至少小于10微米的持久解决方案，特别是应用于作为吸收层的太阳能电池的薄膜，而不牺牲膜的完好性。因此，感到需要提供一种简单、成本效益好及高效的工艺，克服与迄今报道工艺和本领域公知的其他工艺相关的缺点，而不牺牲膜的完好性。
技术实现思路
目的本专利技术公开的部分目的旨在改善先有技术的一个或多个问题，或旨在至少提供一种本文下述有用的选择:本专利技术公开的一个目的是提供薄膜。本专利技术公开的另一个目的是提供一种制备包括至少一层薄材的薄膜的工艺。本专利技术公开的又一个目的是提供一种制备成本效益好薄膜的工艺，该薄膜包括至少一层具有5微米以下预定厚度的薄材。而本专利技术公开的另一个目的是提供一种制备包括至少一层薄材的高效薄膜的工艺。本专利技术公开的再一个目的是提供薄膜，其中膜的完好性得以保持。而且，本专利技术公开的目的是提供一种制备薄膜的简单工艺，从而提升生产率。本专利技术公开的其他目的和优点将从以下描述中更清楚地反映，但这些描述并未打算限定本专利技术公开的范围。概述根据本专利技术公开，提供了一种制备一种薄膜的工艺，该工艺包括金属加工至少一层薄材的步骤，旨在获得具有至少一层不超过5微米预定厚度的薄膜，其中该薄膜的完好性得以保持，该薄材是一种金属薄材、合金或其中组合，金属和合金是选自IB、IIB、IIIA、IVA、IVB, VB及VIB族的各种金属。通常，根据本专利技术公开，金属加工的步骤在叠放至少一层薄材于具有预定厚度基层的步骤之后。作为优选,金属加工的步骤在叠放至少一层薄材于厚度至少5倍于任一薄材最小厚度的基层的步骤之后，此外，根据本专利技术公开，叠放的步骤是在至少一层具有至少10微米厚的薄材上实施。作为优选，根据本专利技术公开的一个方案，叠放薄材的步骤还包括将薄材相互压接或压接至少一层薄材到基层的步骤。而且，压力辊扎的步骤是在环境温度或高温下实施。此外，采用本文上述工艺形成的至少一层要经过一种工艺，该工艺选自硒化、硫化和締化(tellurization)组成的一组工艺中的至少一种。根据本专利技术公开，提供了一种包括至少一层金属、合金或其中组合的薄材的薄膜，金属和合金是选自IB、IIB、IIIA、IVA、IVB, VB及VIB族的各种金属，该薄膜的特征是，至少一层的预定厚度不超过5微米，薄膜的完好性得以保持，其中至少一层采用金属加工工艺获得。通常，根据本专利技术公开，本文上述的薄膜包括至少一层金属加工层，金属加工工艺是在叠放薄材于具有预定厚度基层的工艺之后，其中，作为优选，该基层的厚度至少5倍于任一薄材的最小厚度。作为优选，根据本专利技术公开，本文上述薄膜包括至少一层金属加工层，金属加工工艺是在叠放至少一层具有至少10微米厚薄材的工艺之后。而且，根据本专利技术公开，采用本文上述工艺所得薄膜应用于一种太阳能电池，作为吸收层或接触/导电层。此类太阳能电池可以包含在一种太阳能模块中。【具体实施方式】详述在以下描述中，将一种非限定方案、各种特点及其优点在此说明如下。描述中省略了公知的组件和加工工艺，避免造成本文的方案不清晰。本文所举实例只打算方便理解本文方案的实践方式，进而使本领域技术人员能够实践本文方案。据此，此类实例不应诠释为限定本文方案的范围。传统上，获得薄膜的工艺和进一步加工该薄膜以适合太阳能电池应用涉及高温和高真空。此类工艺，除了需要先行加工步骤，可能还会在所得薄膜中造成裂纹或针孔，从而牺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备一种薄膜的工艺，所述工艺包括步骤：金属加工至少一层薄材，旨在获得至少一层厚度不超过5微米的所述薄膜，其中所述薄膜的完好性得以保持；所述薄材是金属、合金或其中组合的薄材，所述金属和合金是选自IB、IIB、IIIA、IVA、IVB、VB及VIB族的各种金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.24 IN 2993/MUM/20111.一种制备一种薄膜的工艺， 所述工艺包括步骤: >金属加工至少一层薄材，旨在获得至少一层厚度不超过5微米的所述薄膜，其中所述薄膜的完好性得以保持； 所述薄材是金属、合金或其中组合的薄材，所述金属和合金是选自IB、IIB、IIIA、IVA、IVB, VB及VIB族的各种金属。2.根据权利要求1所述的工艺，所述金属加工的步骤是在叠放至少一层所述薄材于具有预定厚度基层的步骤之后。3.根据权利要求1所述的工艺，所述金属加工的步骤是在叠放至少一层所述薄材于厚度至少5倍于任一层所述薄材最小厚度的基层的步骤之后。4.根据权利要求2所述的工艺，所述叠放的步骤是在至少一层具有至少10微米厚的所述薄材上实施。5.根据权利要求2所述的工艺，所述叠放的步骤进一步包括将所述薄材相互压接的步骤。6.根据权利要求2所述的工艺，所述叠放的步骤进一步包括压接至少一层所述薄材到所述基层的步骤。7.根据权利要求1所述的工艺，所述金属加工的步骤是在预定温度下实施。8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·阿加瓦尔，S·帕蒂尔，
申请(专利权)人：信实工业公司，
类型：发明
国别省市：印度;IN