[发明专利]一种电化学机械复合抛光不锈钢衬底的设备及工艺

说明书

本发明公开了一种电化学机械复合抛光不锈钢衬底的设备及工艺，其中设备包括机械三轴运动本体、复合阴极刀具、绝缘板和电解池，复合阴极刀具顶端与机械三轴运动本体传动连接，底端伸入电解池的电解液内；复合阴极刀具底端设置有不锈钢衬底，绝缘板安装在电解池内，并置于不锈钢衬底底端；电解池外接有电解电源，电解电源的正极与不锈钢衬底电连，电解电源的负极与复合阴极刀具电连。本发明提高了不锈钢衬底的抛光效率和精度，从而提高了太阳能电池对光的吸收率。

技术领域

本发明属于太阳能电池组件技术领域，更具体的说是涉及一种电化学机械复合抛光不锈钢衬底的工艺。

背景技术

薄膜太阳能电池结构：自下而上依次为不锈钢柔性衬底扩散阻挡层、背电极(阻挡层和Mo)、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层。位于最底层的柔性不锈钢衬底对薄膜太阳能电池的主要影响表现在以下几个方面：①表面粗糙度、②表面形貌平坦化、③表面化学成分，其中，①表面粗糙度会影响衬底与电池上层薄膜阻挡层和Mo层的结合强度，进而影响薄膜吸收层如光吸收率；②表面形貌平坦化会影响薄膜的形核和生长进而决定薄膜的形貌和平坦化程度；③表面化学成分会影响有害元素Fe和Cr在电池制造过程中扩散至薄膜吸收层从而降低电池光电转化效率，另外也可以起到阻挡层的作用。因此，不锈钢衬底的低表面粗糙度、高平整度和均匀致密的阻挡层成为表面处理的主要指标。

因此，如何提供一种能够有效除去阻挡层的电化学机械复合抛光不锈钢衬底的设备及工艺成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电化学机械复合抛光不锈钢衬底的设备及工艺，提高了不锈钢衬底的抛光效率和精度，从而提高了太阳能电池对光的吸收率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电化学机械复合抛光不锈钢衬底的设备，包括：机械三轴运动本体、复合阴极刀具、绝缘板和电解池，其中，所述复合阴极刀具顶端与所述机械三轴运动本体传动连接，底端伸入所述电解池的电解液内；所述复合阴极刀具底端设置有不锈钢衬底，所述绝缘板安装在所述电解池内，并置于所述不锈钢衬底底端；所述电解池外接有电解电源，所述电解电源的正极与所述不锈钢衬底电连，所述电解电源的负极与所述复合阴极刀具电连。

本发明采用复合阴极刀具对不锈钢衬底进行机械抛光处理，采用电解池对不锈钢衬底进行电化学抛光，实现了不锈钢衬底的电化学机械复合抛光，提高了不锈钢衬底的抛光效率和精度，降低了其表面粗糙度、提高了平整度，从而提高了不锈钢衬底的反射率，进而提高了太阳能电池对光的吸收率。

优选的，所述复合阴极刀具包括阴极结构和磨具结构，所述阴极结构与所述机械三轴运动本体相连，所述磨具结构安装于所述阴极结构底端。阴极结构一端与机械三轴运动本体相连，另一端与磨具结构相连，实现了磨具结构对不锈钢衬底的抛光打磨。

优选的，所述磨具结构包括外定位环、内定位环和多个磨块，多个所述磨块均匀分布在所述内定位环的外壁上，所述外定位环套设在多个所述磨块围成的圆环上。磨块设置在内定位环与外定位环之间，对磨块的位置起到限定作用，避免在抛光时磨块出现径向移动的问题。

优选的，所述阴极结构包括连接杆和固定卡头，所述固定卡头与所述连接杆相连，所述固定卡头远离所述连接杆的一端设置有卡槽，所述磨块卡接在所述卡槽内。通过卡槽可将磨块固定，同时连接杆的转动将会带动磨块的转动，从而对不锈钢衬底进行抛光。

优选的，所述卡槽内设置有压簧，所述压簧一端抵住所述固定卡头，另一端抵住所述磨块。压簧的设置保证了磨块与不锈钢衬底为弹性接触，通过选择合适弹簧系数和微小压缩变形，使得不锈钢衬底表面的接触力作用比直接接触要小得多。一方面减少了不锈钢衬底表面由于较大作用力而可能出现的缺陷，另一方面减少了磨具的磨损而提高加工的效率。