[发明专利]薄膜太阳能电池前电极透明导电薄膜的制绒工艺

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其是涉及一种薄膜太阳能电池前电极透明导电薄膜的制绒工艺。

背景技术

薄膜太阳能电池是薄膜化的将太阳的光能转化成直流（DC）电的光电器件，透明导电薄膜是薄膜太阳能电池结构中必需的，透明导电薄膜在薄膜太阳能电池中作为前电极即把太阳能电池所发的电收集引出，又必须做到最大化的容许太阳光的透过。这就要求作为薄膜太阳能电池前电极的透明导电薄膜对太阳光要有高的透过率，同时本身又必须是低的方块电阻，以降低欧姆接触的损失。为了最大程度的提高薄膜太阳能电池的光电转换效率，必须尽可能提高电池对太阳光的吸收利用，也就是减少进入薄膜太阳能电池内的太阳光的损失，提高薄膜太阳能电池对阳光的吸收利用，这就要求透明导电薄膜与薄膜太阳能电池接触的一面绒面化，通过绒面技术，使电池内的光线产生漫反射，增加光线在薄膜太阳能电池的路程，以提高电池对太阳光的吸收利用，提高薄膜太阳能电池的光电转换效率。绒面的衡量标准是绒度、表面粗糙度和表面均匀性：绒度是指在波长为700nm的入射光由薄膜的非绒面的照射下，光线在薄膜的绒面分散的透过率与入射光线总的透过率的比值；表面粗糙度则是指绒面的均方根粗糙度；而均匀性则是特指绒面的绒度及表面粗糙度在单位面积内的均匀程度。

薄膜太阳能电池所需的前电极透明导电薄膜通常采用物理气相沉积法或者化学气相沉积法制备。化学气相沉积法制备得透明导电薄膜在薄膜沉积时就已经形成了相应的绒面，所以不需要在后续的制绒工序。而物理气相沉积法制备薄膜太阳能电池所需的透明导电薄膜能够大规模的展开，物理气相沉积法制备薄膜太阳能电池所需的透明导电薄膜表面几乎没有绒度，必须另增一道薄膜的表面制绒工序才能满足薄膜太阳能电池对透明导电薄膜所需的要求。物理气相沉积法制备薄膜太阳能电池所需的透明导电薄膜的表面制绒有干法制绒和湿法制绒，其中干法制绒为物理法，工业化大面积生产难度大，目前很少。而湿法制绒为化学法刻蚀，是目前薄膜太阳能电池所需的透明导电薄膜的表面制绒的首选工业化方向。湿法制绒主要有浸泡刻蚀和喷淋刻蚀两种通用工艺。浸泡刻蚀表面绒度易于控制，表面粗糙度的均匀性好，制绒过程便于自主掌控，多用于手工单件生产，产能低，工业化大规模生产难度大；喷淋刻蚀则便于连续工业化大规模生产，产量大，但是喷淋刻蚀表面绒度不易控制，表面粗糙度的均匀性波动较大，制绒过程难于掌控。无论是浸泡刻蚀还是喷淋刻蚀对生产的工艺技术和相应的操作的熟练成度要求高，工业化大规模生产的产品的一致性稳定性都难以达到薄膜太阳能电池对所需的透明导电薄膜的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种薄膜太阳能电池前电极透明导电薄膜的制绒工艺，综合现有的浸泡刻蚀和喷淋刻蚀两种通用工艺的优缺点，将喷淋刻蚀易于采用连续工业化大规模生产的优点与浸泡刻蚀表面绒度易于控制、表面粗糙度的均匀性好、制绒过程便于自主掌控相结合优点结合，实现薄膜太阳能电池所需透明导电薄膜的工业化自动连续浸泡刻蚀生产。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的薄膜太阳能电池前电极透明导电薄膜的制绒工艺，包括浸泡、清洗、烘干三个依次进行的工序步骤，所述的浸泡、清洗、烘干工序采用自动控制方法进行自动连续浸泡刻蚀制绒；其中，透明导电薄膜蚀刻的溶液由草酸、盐酸、表面活性稳定剂和去离子水按如下的重量比比例配制而成：草酸0.1wt%～1.5wt%；盐酸0.3wt%～2.5wt%；表面活性稳定剂0.01wt%～0.5wt%；其余为去离子水；所述表面活性稳定剂为烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂、脂肪醇聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂、脂肪酸聚氧乙烯醚系列表面活性稳定剂中的一种或者几种的混合物；在浸泡、清洗、烘干工序中上下料采用自动控制手段，通过对不同规格和基体材料的已经沉积好透明导电薄膜的物料进行自动识别和分料，来确定各工序的工艺参数和选用相对应的透明导电薄膜刻蚀溶液；在浸泡、清洗、烘干工序中采用自动控制手段根据不同的环境温度自主调节控制浸泡工序、清洗工序的温度，确保透明导电薄膜制绒过程中浸泡工序和清洗工序的温度稳定在20℃～25℃之间；烘干工序干燥的温度根据已经沉积好透明导电薄膜的不同规格和基体材料自动控制在40℃～75℃；在浸泡、清洗、烘干工序中采用自动监测手段，进行自动反馈和异常报警，并及时纪录或者自动停止运行。