阅读说明：本技术 不锈钢衬底机械抛光方法、装置、系统及太阳能薄膜电池 (Mechanical polishing method, device and system for stainless steel substrate and solar thin film battery ) 是由 刘宇 王雪戈 于 2018-06-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种不锈钢衬底机械抛光方法、装置、系统及太阳能薄膜电池,其中,不锈钢衬底的机械抛光方法包括：调节抛光刀片组中的抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离至设定距离,其中,所述设定距离为30nm～300nm；利用所述抛光刀片切割所述不锈钢衬底表面的毛刺。本发明解决了电池效率下降的问题,增加了背电极和不锈钢衬底的结合力,降低了机械抛光成本。(The invention discloses a mechanical polishing method, a device and a system for a stainless steel substrate and a solar thin film battery, wherein the mechanical polishing method for the stainless steel substrate comprises the following steps: adjusting the distance from a polishing blade in the polishing blade set to the surface of the stainless steel substrate to a set distance, wherein the set distance is 30-300 nm; and cutting burrs on the surface of the stainless steel substrate by using the polishing blade. The invention solves the problem of battery efficiency reduction, increases the binding force of the back electrode and the stainless steel substrate and reduces the mechanical polishing cost.)

不锈钢衬底机械抛光方法、装置、系统及太阳能薄膜电池

技术领域

本发明实施例涉及机械抛光技术领域，尤其涉及一种不锈钢衬底机械抛光方法、装置、系统及太阳能薄膜电池。

背景技术

目前，由于不锈钢衬底重量轻，有一定的可弯折性，可以随意裁剪，随意焊接，且不锈钢衬底的厚度在20-100μm时，仍然具有一定的强度和韧性，可以支撑薄膜电池的后续制造工艺，同时不锈钢衬底的热稳定性和化学稳定性相对较高，可以支持几十年的薄膜电池寿命，因此柔性太阳能薄膜电池常采用不锈钢衬底。

然而不锈钢衬底在微观结构上往往有很多毛刺，而较高的毛刺无法被太阳能薄膜电池的金属电极层覆盖，会深入到太阳能薄膜电池的吸收层，从而导致电池效率下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种不锈钢衬底机械抛光方法、装置、系统及太阳能薄膜电池，以提高电池效率，增加背电极和不锈钢衬底的结合力以及降低机械抛光成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种不锈钢衬底的机械抛光方法，包括：

调节机械抛光装置中的抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离至设定距离，其中，所述设定距离为30nm～300nm；

利用所述抛光刀片切割所述不锈钢衬底表面的毛刺。

进一步地，所述机械抛光装置包括至少一个所述抛光刀片、切面和传动轴，所述抛光刀片固定于所述切面上，所述传动轴与所述切面固定连接；

所述调节机械抛光装置中的抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离至设定距离，包括：

通过所述传动轴的上下移动，调节所述抛光刀片到所述不锈钢衬底表面的距离至设定距离。

进一步地，所述利用所述抛光刀片切割所述不锈钢衬底表面的毛刺，包括：

将所述机械抛光装置固定；

利用卷对卷装置传送所述不锈钢衬底；

所述抛光刀片对传送至所述抛光刀片处的毛刺进行切割。

进一步地，所述卷对卷装置的传送速度小于5m/min。

进一步地，所述机械抛光装置包括一排平行设置的多个所述抛光刀片。

进一步地，在所述抛光刀片的排布方向上，所述抛光刀片的长度与相邻抛光刀片之间间距的比值为1/3～3。

第二方面，本发明实施例提供了一种不锈钢衬底的机械抛光装置，包括至少一个抛光刀片、切面和可上下移动的传动轴，所述抛光刀片固定于所述切面上，所述传动轴与所述切面固定连接；

所述传动轴用于调节所述抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离至设定距离，其中，所述设定距离为30nm～300nm。

进一步地，包括一排平行设置的多个所述抛光刀片。

进一步地，在所述抛光刀片的排布方向上，所述抛光刀片的长度与相邻抛光刀片之间间距的比值为1/3～3。

第三方面，本发明实施例提供了一种不锈钢衬底的机械抛光系统，包括卷对卷装置和上述第二方面所述的不锈钢衬底的机械抛光装置；

所述不锈钢衬底的机械抛光装置固定设置，所述卷对卷装置用于传送不锈钢衬底，以使所述不锈钢衬底的机械抛光装置的抛光刀片切割所述不锈钢衬底表面的毛刺。

第四方面，本发明实施例提供了一种太阳能薄膜电池，包括依次叠层设置的不锈钢衬底、背电极、吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极，所述不锈钢衬底采用上述第一方面所述的不锈钢衬底的机械抛光方法进行抛光；

所述背电极完全覆盖所述不锈钢衬底表面的毛刺。

进一步地，还包括位于所述不锈钢衬底和所述背电极之间的阻挡层，所述阻挡层完全覆盖所述毛刺。

本发明的有益效果是：本发明提供的不锈钢衬底机械抛光方法、装置、系统及太阳能薄膜电池，通过调节机械抛光装置中的抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离为30nm～300nm，使得不锈钢衬底表面被抛光刀片切割后的毛刺可以被太阳能薄膜电池的背电极完全覆盖，从而使太阳能薄膜电池的吸收层不受毛刺的影响，提高了电池效率；同时，不锈钢衬底表面残留的毛刺使得不锈钢衬底表面具有一定的粗糙度，可以增加沉积的背电极与不锈钢衬底的结合力；另外，不锈钢衬底表面存在大量的高度低于设定距离的毛刺未被抛光刀片切割到，由此减少了抛光刀片的损耗，从而可以大幅降低机械抛光成本。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：

图1是本发明实施例提供的不锈钢衬底的机械抛光方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的不锈钢衬底在机械抛光前的微观剖面示意图；

图3是本发明实施例提供的抛光刀片切割毛刺时的示意图；

图4是本发明实施例提供的不锈钢衬底在机械抛光后的微观剖面示意图；

图5是本发明实施例提供的不锈钢衬底的机械抛光系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种太阳能薄膜电池的剖面结构示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种太阳能薄膜电池的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例

图1是本发明实施例提供的不锈钢衬底的机械抛光方法的流程示意图。该方法适用于对不锈钢衬底表面的毛刺进行切割的情况，该方法可以由不锈钢衬底的机械抛光装置或不锈钢衬底的机械抛光系统来执行。上述装置和系统可以由硬件的方式来实现。如图1所示，该不锈钢衬底的机械抛光方法包括：

步骤110、调节机械抛光装置中的抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离至设定距离。

图2是本发明实施例提供的不锈钢衬底在机械抛光前的微观剖面示意图。如图2所示，不锈钢衬底10在微观结构上存在很多毛刺101，而在后续太阳能薄膜电池的制备工艺中，较高的毛刺101无法被沉积的背电极覆盖，导致部分毛刺101深入到太阳能薄膜电池的吸收层，从而导致电池效率下降。

针对上述问题，本发明设置可带动抛光刀片上下移动的机械抛光装置，通过调节机械抛光装置中的抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离，实现对较高毛刺101的切割，避免较高的毛刺101深入到太阳能薄膜电池的吸收层。示例性地，本发明实施例中，机械抛光装置可包括至少一个抛光刀片，设定距离可以为30nm～300nm。由此，切割后的毛刺的高度不会高于设定距离，相应地，毛刺的最大高度可不高于300nm，而背电极的厚度一般为300nm～1μm，因此，在该设定距离下切割后的毛刺可以被背电极完全覆盖，不会深入到太阳能薄膜电池的吸收层，有效防止电池效率的下降；另外，在上述设定距离下，将被切割的毛刺的最小高度可不低于30nm，因此，可在不影响电池效率的情况下，使不锈钢衬底的表面仍具有一定的粗糙度，而一定的粗糙度却可以增加背电极和不锈钢衬底的结合力，从而提高了太阳能薄膜电池整体牢固结合的可靠性。

通常，在太阳能薄膜电池中，不锈钢衬底和背电极之间设置有阻挡层，以防止不锈钢衬底的粒子扩散至吸收层，因此，本发明的设定距离也可根据阻挡层的厚度进行设置。目前，阻挡层包括一层或两层阻挡层，整体厚度为100nm～200nm，对此，本发明实施例的设定距离可以为30nm～200nm，针对阻挡层的厚度适当调整设定距离，使得阻挡层可完全覆盖切割后的毛刺，避免毛刺的材料扩散至吸收层，从而提高了电池效率。

步骤120、利用抛光刀片切割不锈钢衬底表面的毛刺。

图3是本发明实施例提供的抛光刀片切割毛刺时的示意图。如图3所示，在调节抛光刀片11到不锈钢衬底10表面的距离至设定距离d后，控制机械抛光装置1和/或不锈钢衬底10移动，使得不锈钢衬底10迎着抛光刀片11的刀刃相对移动，且在移动过程中始终保持抛光刀片11到不锈钢衬底10表面的距离为设定距离d，以确保切割后的毛刺不会深入到吸收层。

图4是本发明实施例提供的不锈钢衬底在机械抛光后的微观剖面示意图。如图4所示，利用抛光刀片切割不锈钢衬底10表面的毛刺101，实现对不锈钢衬底10的机械抛光，此时，不锈钢衬底10表面仍残留被抛光刀片切割后的第一毛刺1011，以及未被抛光刀片切割到的较小的第二毛刺1012，第一毛刺1011和第二毛刺1012可以增加背电极和不锈钢衬底的结合力；同时，较多的第二毛刺1012未被抛光刀片切割到，在不影响电池效率的情况下大大减少了抛光刀片的损耗，从而降低了更换抛光刀片的成本，进而可以大幅降低机械抛光成本。

本发明提供的不锈钢衬底机械抛光方法，通过调节机械抛光装置中的抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离为30nm～300nm，使得不锈钢衬底表面被抛光刀片切割后的毛刺可以被太阳能薄膜电池的背电极完全覆盖，从而使太阳能薄膜电池的吸收层不受毛刺的影响，提高了电池效率；同时，不锈钢衬底表面残留的毛刺使得不锈钢衬底表面具有一定的粗糙度，可以增加沉积的背电极与不锈钢衬底的结合力；另外，不锈钢衬底表面存在大量的高度低于设定距离的毛刺未被抛光刀片切割到，由此减少了抛光刀片的损耗，从而可以大幅降低机械抛光成本。

可选地，继续参考图3，机械抛光装置1还包括切面12和传动轴13，抛光刀片11固定于切面12上，传动轴13与切面12固定连接。

进一步地，调节机械抛光装置中的抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离至设定距离，包括：通过传动轴13的上下移动，调节抛光刀片11到不锈钢衬底10表面的距离至设定距离d。

其中，机械抛光装置1可包括一排平行设置的多个抛光刀片11。考虑到随着抛光刀片11切割次数的增加，抛光刀片11的损耗增大，无法有效切割毛刺。因此，一次性设置一排平行设置的多个抛光刀片11，可避免对抛光刀片11的频繁更换，减少更换时间，提高抛光效率，且可以保证对毛刺的有效切割。

进一步地，在抛光刀片11的排布方向上，抛光刀片11的长度a与相邻抛光刀片之间间距b的比值为1/3～3。此时，既能有效地让很多毛刺101进入空隙范围，从而被抛光刀片11切割掉，又能使抛光刀片11有足够的切割力度，实现对毛刺的有效切割。

可选地，上述方案中，利用抛光刀片切割不锈钢衬底表面的毛刺，可包括：

A、将机械抛光装置固定；具体可固定机械抛光装置的传动轴的顶部，仅通过传动轴的上下移动来带动抛光刀片的上下移动，并限制抛光刀片水平向的移动。

B、利用卷对卷装置传送不锈钢衬底。

通过卷对卷装置可控制中间部分的不锈钢衬底水平向移动，且可保证中间部分的不锈钢衬底在移动过程中始终位于同一水平面，使得设定距离固定不变；而且，仅通过卷对卷装置控制不锈钢衬底移动，而机械抛光装置固定，可将一大卷不锈钢衬底在较小的空间内进行机械抛光。

可选地，卷对卷装置的传送速度小于5m/min，即不锈钢衬底的移动速度小于5m/min。这是因为不锈钢衬底移动太快，不锈钢衬底表面的毛刺容易越过抛光刀片，得不到有效的切割；而如果不锈钢衬底移动速度太慢，则影响切割的效率，因此卷对卷装置的传送速度可大于1m/min。

C、抛光刀片对传送至抛光刀片处的毛刺进行切割。

本发明实施例还提供了一种不锈钢衬底的机械抛光装置，可参考图3，该不锈钢衬底的机械抛光装置包括至少一个抛光刀片11、切面12和可上下移动的传动轴13，抛光刀片11固定于切面12上，传动轴13与切面12固定连接；传动轴13用于调节抛光刀片到不锈钢衬底表面的距离至设定距离，其中，设定距离为30nm～300nm。

进一步地，不锈钢衬底的机械抛光装置可包括一排平行设置的多个抛光刀片11。

进一步地，在抛光刀片11的排布方向上，抛光刀片11的长度a与相邻抛光刀片之间间距b的比值为1/3～3。

对本发明实施例提供的不锈钢衬底的机械抛光装置的具体描述及有益效果可参考上述不锈钢衬底的机械抛光方法，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种不锈钢衬底的机械抛光系统，如图5所示，该不锈钢衬底的机械抛光系统包括卷对卷装置2和上述不锈钢衬底的机械抛光装置1；其中，不锈钢衬底的机械抛光装置1固定设置，卷对卷装置2用于传送不锈钢衬底10，以使不锈钢衬底的机械抛光装置1的抛光刀片切割不锈钢衬底10表面的毛刺。

进一步地，卷对卷装置的传送速度小于5m/min。

另外，本发明实施例还提供了一种太阳能薄膜电池，如图6所示，该太阳能薄膜电池包括依次叠层设置的不锈钢衬底10、背电极20、吸收层30、缓冲层40、窗口层50和顶电极60，不锈钢衬底10采用本发明实施例提供的不锈钢衬底的机械抛光方法进行抛光；背电极20完全覆盖不锈钢衬底10表面的毛刺。

进一步地，如图7所示，上述太阳能薄膜电池还可包括位于不锈钢衬底10和背电极20之间的阻挡层70，此时，阻挡层70完全覆盖毛刺。

本发明实施例所提供的太阳能薄膜电池，其中的不锈钢衬底采用本发明实施例提供的不锈钢衬底的机械抛光方法进行抛光，具备相应的功能和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。