用于制造光电池的带金属膜衬底制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制造光电池（30）的带金属膜（12）衬底（10），其中金属膜（12）的第一面用于设置光电吸收层（18）。在所述金属膜（12）的第二面设置由硅基溶胶-凝胶涂层形成的保护层（16），以便改善升高温度下的耐化学性和耐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造光电池的带金属膜衬底本专利技术涉及一种用于制造光电池的带金属膜衬底，所述金属膜的第一面用于设置光电(photovoltaik)吸收层。本专利技术还涉及一种包含这种衬底的光电池。高效光电器件如太阳能电池包括由例如IB、IIIA和VIA族元素(例如铜与铟和/或镓的合金，或者铝与硒和/或硫的合金)形成的吸收层。上述元素的常规组合是铜-铟-镓-联硒化物(CIGS)，由此制成的器件常被称作CIGS太阳能电池。CIGS吸收层可沉积在衬底上。最好在铝膜衬底上制造这种吸收层，因为铝膜相对便宜，重量轻且柔性好。由US 2007/0000537A1已知一种具有在铝膜上形成的CIGS吸收层的太阳能电池。在最高达600° C的温度下对这种涂覆在铝膜上的吸收层进行数分钟的退火处理。在将基于溶液的吸收材料涂布或印刷到衬底上以及随后在升高的温度下进行固化的这两个过程，铝膜都会受到蒸汽和气体形态的化学物质的腐蚀。铝固有的氧化物层和电解产生的氧化物层的耐化学性不好，或者说对腐蚀性化学品的耐蚀能力不佳。另外，铝膜在高温的作用下变 软，因此机械强度下降。本专利技术的目的是提供一种前述类型的衬底，其与现有技术中的衬底相比具有更好的耐化学性，或者说对于制造光电池所使用的化学试剂具有更好的耐受力。此外，本专利技术所提供的衬底易于制造，成本低廉。本专利技术用来达成上述目的解决方案为在金属膜的第二面设置由硅基溶胶-凝胶涂层形成的保护层，以便改善升高的温度下的耐化学性和耐蚀性。优选地，所述金属膜至少在所述第一面上经高光泽辊压和/或电解抛光处理，以便获得Ra〈100nm (纳米),优选Ra〈50nm的表面粗糙度。优选地，所述保护层在干燥或固化的状态下的厚度优选介于约O. 5μπι与4μπι之间。所述金属膜优选是由铝或一种铝合金形成的膜。由溶胶-凝胶涂层形成的保护层除耐化学性以外还具有其他优点，其能够支撑在高温的作用下变软的铝膜，赋予其更好的机械稳定性。直接在所述金属膜(特别是由铝或铝合金形成的薄膜)上实现的保护层是溶胶-凝胶涂层，该溶胶-凝胶涂层来自于直接涂在金属膜上的溶胶-凝胶体系。形状稳定、容易变形且富含液体的分散体系被称为凝胶，由固定的不规则三维网状结构和液体构成。溶胶-凝胶体系在此理解为这样一种由溶胶-凝胶工艺制成的溶胶-凝胶涂层，其在按照具体产品进行相应的施用与固化后会形成一个与衬底(在此是一种金属膜)固定连接的固化保护层。该层优选是透明固化的溶胶-凝胶涂层，其能显露出衬底基色。透明固化的溶胶-凝胶涂层理解为特别是清澈无色的透明层。衬底干净表面上的涂覆层优选溶胶-凝胶涂层，特别是由聚硅氧烷形成的溶胶-凝胶涂层，优选由硅烷醇溶液(特别是烷氧基硅烷溶液)和水性胶体硅酸溶液制成的聚硅氧烷形成的溶胶-凝胶涂层。聚硅氧烷是由交联硅氧烷构成的聚合物。聚硅氧烷特别通过经水解的可交联硅烷(特别是烷氧基硅烷)与胶体硅酸之间的缩合反应而产生。经水解的硅烷(特别是烷氧基硅烷)之间的缩合反应以及水解硅烷(特别是烷氧基硅烷)与胶体硅酸之间的缩合反应会产生聚硅氧烷的无机网状结构。与此同时，有机基团，特别是烷基(或低级烷基)通过碳键被纳入该无机网状结构。但是，有机基团或烷基不直接参与聚合反应或硅氧烷的交联过程，即，这些有机基团不用于形成有机聚合物体系，而仅仅用于官能化。其官能化作用为有机基团(特别是烷基)在溶胶-凝胶过程中附着于聚硅氧烷外侧，由此形成对外疏水层，该疏水层会赋予溶胶-凝胶涂层突出的疏水性。如前所述，上述溶胶-凝胶法可以通过选择性水解以及硅的醇盐与硅酸之间的缩合反应产生由无机网状结构以及结合在其中的烷基所构成的溶胶-凝胶涂料。因此，由此而获得的聚硅氧烷确切而言应该属于无机聚合物。在制备作为保护层的溶胶-凝胶涂层的一种优选实施方案中，合适的是从两种基础溶液A和B开始制备。溶液A是一种或多种不同烷氧基硅烷的醇溶液，其中，所述烷氧基硅烷以非水解形态存在于不含水介质中。醇适合用作溶剂，例如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇，优选使用异丙 醇。烷氧基硅烷可由通式XnSi (OR) 4_n描述，其中，“R”是低级烷基，优选选自甲基、乙基、丙基和丁基。“X”同样合适为烧基，优选选自甲基、乙基、丙基和丁基。合适的烧氧基娃烷例如为四甲氧基硅烷(TMOS )，优选四乙氧基硅烷(TEOS )和甲基三甲氧基硅烷(MTMOS )及其他烧氧基娃烧。在特别优选实施方案中，所述溶液A是以甲醇、乙醇或丙醇为溶剂，特别是以异丙醇为溶剂用四乙氧基硅烷(TEOS)和/或甲基三甲氧基硅烷(MTMOS)制备而成。溶液A例如可包含25-35wt% (重量百分比)、特别是30wt%的TEOS以及15_25wt%、特别是20wt%的MTMOS, 二者溶解于40-60wt%、特别是50wt%的异丙醇中。溶液B含有溶解在水中的胶体硅酸。在合适的实施方案中，使用酸，优选用硝酸(HNO3)将溶液B的pH值调节至2. 0-4，优选2. 5-3. 0，特别是2. 5。合适的是，所用硅酸是在酸性介质中稳定的硅酸，其中硅酸的pH值有利地为2-4。该娃酸尽量不含碱。该娃酸的碱含量(Na2O)优选低于O. 04wt%。溶液B例如包含70_80wt%、特别是75wt%的水作为溶剂和20_30wt%、特别是25wt%的胶体硅酸。合适的是，用硝酸(HNO3)将溶液B的pH值调节至2. 0-3. 5，优选2. 5-3. 0，特别是2. 5。在存在硝酸的情况下，将A和B两份基础溶液合并混合后，在溶液B中所含的水和溶液A中所含的烷氧基硅烷之间发生水解反应。水解反应Si(OR) η+ηΗ20 — Si (OH) n+nR (OH)同时发生缩合反应，在该过程中，每两个Si-OH基团之间脱水形成一个硅氧烷键(Si-O-Si)0通过进一步的聚合反应过程形成结合有烷基的聚硅氧烷网状结构。新产生的混合溶液呈凝胶状。溶液A和B优选以7 3的重量比混合。合适的是将凝胶状的溶胶-凝胶涂层涂覆或沉积到所述衬底或相应表面上，并随后干燥或固化。干燥过程是移除溶胶-凝胶涂层中残留的水和醇，借此使该溶胶-凝胶涂层固化并在金属膜表面形成耐蚀且能耐受化学物质的保护层。涂膜通过例如涂覆、旋涂或喷涂等方法进行，合适的是以连续方法进行，这适用于处理带状金属膜。特别有利的涂膜方法是喷淋、喷涂、浸溃和浸涂。特别适合用来形成保护层的溶胶-凝胶体系是Akzo Nobel公司的商品名为CERAPAINT 的产品。通过施用溶胶-凝胶体系而产生的保护层(溶胶-凝胶涂层)，也即使用溶胶-凝胶体系在金属膜衬底上产生的涂层，需要经过固化或干燥处理才能最终制成，在该过程中，溶胶-凝胶体系转变成稳定的溶胶-凝胶涂层。合适的是，涂布溶胶-凝胶涂层的衬底通过辐射(例如紫外线辐射、电子辐射、激光辐射)、热辐射(例如红外辐射)或对流加热或者上述干燥或固化方法的组合进行干燥或固化。合适的是，对流加热可通过施加加热的气体如空气、氮气、稀有气体或其混合物来实现。凝胶涂层优选在连续炉中干燥或固化。 本专利技术的其他优点、特征和技术细节可由下述对优选实施例的描述并根据附图明显看出。附图中图I为带有保护层的衬底截面图；图2为在图I所示衬底上制成的光电池截面图。图I所示的衬底10具有厚度例如为150 μ m的铝膜12。制造该膜所使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.26 EP 09405208.11.一种用于制造光电池(30)的带金属膜(12)衬底，所述金属膜(12)的第一面用于设置光电吸收层(18)，其特征在于，在所述金属膜(12)的第二面设置由硅基溶胶-凝胶涂层形成的保护层(16)，以改善在升高的温度下的耐化学性和耐蚀性。2.如权利要求I所述的衬底，其特征在于，所述金属膜(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·阿夫塞斯，V·吉利希，J·斯塔蒂，R·普拉特，S·安托万，
申请(专利权)人：肯联铝业瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：