电流收集系统及其制备装置和制备方法与流程

1.本发明涉及栅线制备技术领域，具体地涉及一种电流收集系统及其制备装置和制备方法。


背景技术：

2.为了在保持电流收集效率的同时，进一步降低前电极厚度而提高透光率，实验室会采用将金属栅线沉积于透明导电薄膜表面的方法，这种方式不仅可以降低窗口层厚度以提高透光率，还可以很好的收集电流，降低电阻发热损失，且技术手段较为成熟。而随着越来越多的电站系统集成商要求薄膜组件生产商提供低电压高电流的组件，组件制造商迫切希望将实验室电流收集技术转移至生产线，即在大组件表面制备金属栅电极。
3.对于大面积的光伏组件的栅线制备技术，现阶段主要采用丝网印刷方式制备，但该方法的网眼宽度一般被限制在60μm至80μm，进一步降低网眼宽度会存在容易导致金属浆液不能顺利透过丝网的问题。其次，丝网印刷工艺使用银浆作为导电栅线原料，需要在印刷完成后进行高温固化，使银浆保持定型。cigs电池(太阳能薄膜电池)温度耐受范围比较低，因而一般采用低温银浆代替普通的高温银浆，可以使固化工艺的温度降低至180℃左右，以尽量减少固化工艺对cigs电池组件效率的影响。但低温银浆的成本是普通高温银浆的1.5倍至2倍左右，因而会增加工业化生产的成本。而且低温固化中的ag颗粒的扩散性降低，也会增加ag栅线与ito薄膜(铟锡氧化物半导体透明导电膜)的接触电阻。
4.真空蒸发工艺结合掩膜板的方法制备的金属栅线具有致密度高、电阻率低和与tco(透明导电氧化物)膜层接触电阻低的优点，被大多数实验室用来作为小面积电池栅线的制备方法。这种方法不需要高温工艺，因而不会对cigs电池效率产生影响，而且金属栅线的尺寸主要由掩膜板的加工工艺决定，一般可以做到50μm以下，因而可以进一步提高组件的吸收面积。
5.然而，工业生产的组件尺寸大，采用真空蒸发镀膜方式制备栅线时存在蒸发源发热烘烤使掩膜板热胀而出现的位移问题，会导致栅线变模糊。真空溅射方法的工艺过程温度相对较低，但是不适用磁力固定掩膜板，因而如何保证掩膜板与组件表面紧密贴合是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明实施例的目的是提供一种电流收集系统及其制备装置和制备方法，用于解决上述技术问题中的一者或多者。
7.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电流收集系统的制备装置，所述制备装置包括：真空溅射镀膜单元，用于将溅射产生的金属沉积到组件与掩膜板的贴合位置以形成金属栅线；以及按压单元，设置在所述组件和所述掩膜板的上方且与所述掩膜板相接触，用于使得所述组件与所述掩膜板的表面保持贴合状态。
8.可选的，所述制备装置还包括：溅射屏蔽板，设置在所述真空溅射镀膜单元的真空
镀膜区域内，用于限定沉积金属栅线的区域；以及传送单元，用于传送所述组件和所述掩膜板以顺序经过所述沉积金属栅线的区域。
9.可选的，所述按压单元设置在所述溅射屏蔽板外侧，以使得所述溅射屏蔽板限定的沉积金属栅线的区域内的组件与掩膜板保持贴合状态。
10.可选的，所述按压单元包括多组按压模块，所述多组按压模块构成的按压单元的长度与所述掩膜板的宽度相匹配。
11.可选的，所述按压单元通过与以下任意一者相连接而被设置在所述真空溅射镀膜单元内部：所述真空溅射镀膜单元的腔体、位于所述真空溅射镀膜单元腔体内部的支架和所述溅射屏蔽板。
12.可选的，所述按压单元与所述掩膜板之间发生相对滑动或相对滚动。
13.可选的，所述按压单元包括滚轮，所述滚轮为圆球形或圆柱形，其中，所述滚轮通过带有铰链的连杆连接至所述腔体、所述支架或所述溅射屏蔽板；或者所述滚轮通过弹簧连接至所述腔体、所述支架或所述溅射屏蔽板。
14.可选的，通过以下任意一种方式来调节所述组件与所述掩膜板的贴合度：在所述滚轮通过带有铰链的连杆连接至所述腔体、所述支架或所述溅射屏蔽板的情况下，通过调整所述滚轮的重量以调节所述组件与所述掩膜板的贴合度；在所述滚轮通过带有铰链的连杆连接至所述腔体、所述支架或所述溅射屏蔽板的情况下，设置与所述滚轮或所述连杆连接的液压杆，由所述液压杆调整所述滚轮对所述掩膜板的压力，以调节所述组件与所述掩膜板的贴合度；以及在所述滚轮通过弹簧连接至所述腔体、所述支架或所述溅射屏蔽板的情况下，通过调整所述弹簧的状态以调节所述组件与所述掩膜板的贴合度。
15.另一方面，本发明提供一种电流收集系统的制备方法，所述制备方法包括：将掩膜板平铺至组件表面并固定后，移至真空溅射镀膜单元的真空镀膜腔室；将所述掩膜板随所述组件传送至所述真空溅射镀膜单元的预加热腔室；在所述掩膜板和所述组件达到第一预设温度的情况下，将所述掩膜板随所述组件传送至真空镀膜区域，并顺序沉积金属栅线；移出并分离所述掩膜板和所述组件；以及待所述组件降温至第二预设温度，完成电流收集系统的金属栅线的沉积。
16.另一方面，本发明提供一种电流收集系统，所述电流收集系统由上述中任一项所述的电流收集系统的制备装置制备。
17.可选的，所述电流收集系统包括光伏组件。
18.本发明提供的上述技术方案，通过设置按压单元以使得掩膜板能够与组件充分贴合，可以避免真空镀膜过程中的金属绕镀/浸润，通过上述方案制备的组件上的金属栅线能够与掩膜板形状和宽度保持一致，并且按压单元的存在可以有效解决由于组件表面不平整或者掩膜板形变等而影响金属线制备的问题。
19.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
21.图1是本发明实施例提供的电流收集系统的制备装置的结构示意图；
22.图2是本发明实施例提供的电流收集系统的制备装置的局部示意图；
23.图3是本发明实施例提供的电流收集系统的制备装置的局部示意图。
24.附图标记说明
[0025]1ꢀꢀ
靶材
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2ꢀꢀ
溅射屏蔽板
[0026]3ꢀꢀ
滚轮
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4ꢀꢀ
掩膜板
[0027]5ꢀꢀ
组件
具体实施方式
[0028]
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
[0029]
本发明实施例提供了一种电流收集系统的制备装置，该制备装置可用于制备通过栅线收集电流的电流收集系统，尤其适用于需要在大面积的组件表面制备栅线的电流收集系统。
[0030]
具体的，本发明实施例提供的电流收集系统的制备装置包括真空溅射镀膜单元和按压单元。其中，掩膜板被平铺在组件表面，真空溅射单元设置在掩膜板上方，用于将溅射产生的金属沉积到组件与掩膜板的贴合位置以形成金属栅线，所述按压单元设置在掩膜板上方且与掩膜板相接触，用于使得所述组件与所述掩膜板之间保持贴合的状态，以使得制备的金属栅线符合预设的特定形状和尺寸。
[0031]
本发明上述实施例提供的制备装置可应用于电池等栅线的制备工艺中，尤其适用在大组件表面利用掩膜板制备栅线的情况，例如cigs电池组件必须采用大面积印刷。
[0032]
本发明实施例提供的电流收集系统的制备装置采用真空镀膜工艺，通过可靠的机械结构保证柔性掩膜板与大面积组件的完美贴合，有效解决了大组件表面利用掩膜板制备栅线时的组件与掩膜板贴合不紧密和栅线的线宽不均匀的问题，并且通过该制备装置在大面积组件表面沉积栅线的形状和尺寸能够达到预期要求，有利于提高产品良率。另外，该制备装置可对掩膜板无损伤，因此可以重复使用掩膜板以在组件表面沉积栅线，从而能够降低生产成本。
[0033]
其中，所述掩膜板优选为柔性掩膜板，以具有可以弯曲及可以被加工的特征，例如可以使用激光加工出狭缝作为金属栅线的沉积通道。掩膜板加工的狭缝可以是直线型、手指型以及其他可用于收集电流的形状，所述掩膜板的狭缝构成的具体形状可以根据产品需求自行设定。
[0034]
本发明实施例提供的电流收集系统的制备装置中的真空溅射镀膜单元，可以为现有的任意具备真空溅射镀膜功能的设备，例如真空溅射镀膜单元的靶材可以为圆柱型、平板型或者其他溅射镀膜靶材的形状。
[0035]
考虑到本发明提供的电流收集系统的制备装置主要针对大面积的组件，因而为了提高制备效率和制备质量，可以在真空溅射镀膜单元内部设置溅射屏蔽板和传送单元，通过调整所述溅射屏蔽板的位置和高度等参数，以限定沉积金属栅线的区域，所述传送单元可以持续的传送大面积的组件依次经过由所述溅射屏蔽板限定的区域，而使得组件与掩膜板的贴合位置沉积金属栅线。
[0036]
在设置有溅射屏蔽板的情况下，为了不影响金属栅线的沉积过程，可以考虑将按压单元设置在屏蔽板的外侧，具体可以在溅射屏蔽板的两侧都设置有按压单元，以使得溅射屏蔽板限定的沉积金属栅线的区域内的组件与掩膜板能够保持贴合状态，从而能够得到满足预期要求的金属栅线。
[0037]
在组件的长度和宽度均较大的情况下，为了便于管理按压单元以及提高产品制备效果，可以考虑设置多组按压模块，使得多组按压模块构成的按压单元的长度与所述掩膜板的宽度相匹配即可。其中，按压模块的具体数量以及每组按压模块之前的间隔都可以根据实际生产需求自行设定。
[0038]
本发明该实施例所述的按压单元的一端需要与掩膜板相接触，另一端可以通过任意方式被设置在真空溅射镀膜单元内部。例如，按压单元可以通过与真空溅射镀膜单元的腔体、位于真空溅射镀膜单元腔体内部的支架或者溅射屏蔽板相连接而被设置在真空溅射镀膜单元的内部。
[0039]
可选的，在设置有传送单元的情况下，为了保证金属栅线沉积效果，需要避免按压单元在与掩膜板平行的方向上发生大幅度位置变动。
[0040]
考虑到掩膜板会存在小凸起和凹陷的情况而导致按压单元可能会出现小范围波动，因此可以考虑按压单元的另一端与真空溅射镀膜单元的腔体、位于真空溅射镀膜单元腔体内部的支架或者溅射屏蔽板之间设置铰链等柔性连接部件，以使得按压单元在与掩膜板所在平面相平行的方向上不会发生大幅度位置变动的同时，在与掩膜板垂直方向上可以发生小幅度位置变动。
[0041]
另外，在设置有溅射屏蔽板和传送单元的情况下，需要合理设置按压单元的自身重量、安装位置和受力情况等，使得按压单元能够对掩膜板和组件施加一定的压力的同时，不会影响掩膜板与组件的传送动作。
[0042]
例如，可以设置按压单元会连接到弹簧或者液压杆等部件，通过调整力的关系以调整组件与掩膜板的贴合度。
[0043]
本发明实施例提供的方案可以采用如圆柱体、球体、立方体或者其他不规则立体结构等部件作为按压单元的一部分或者作为按压模块，即所述按压单元可以为滑动结构，也可以为滚动结构。
[0044]
其中，优选结构为圆柱体和球体等能够与掩膜板发生滚动摩擦的部件，这样不仅能够减少掩膜板与组件的传动阻力，还能够减少对掩膜板的磨损，避免样品受到损坏等。
[0045]
其中，考虑到在采用除圆柱体和球体等结构以外的立体结构的情况下，其不能与掩膜板之间发生滚动摩擦，因而可以考虑将立方体结构的框架设置成具有一定弧度的圆角结构以减小阻力并避免损坏掩膜板等。
[0046]
本发明实施例提供的电流收集系统的制备装置优选采用真空溅射工艺制备金属栅线，也可以采用真空热蒸发工艺和真空电子束蒸发工艺制备栅线，并且由于采用了按压单元，所以掩膜板与组件之间能够在沉积金属栅线的过程中保持紧密贴合的状态。
[0047]
现结合图1，以一具体实施例来详细解释本发明实施例提供的电流收集系统的制备装置。
[0048]
如图1所示，本发明该实施例中采用滚轮作为按压单元。具体的，靶材1固定在腔室内部且与电源连接。溅射屏蔽板2固定在腔室内部且位置可调，用于限制溅射过程的沉积范
围，使溅射产生的金属只沉积到组件5与掩膜板4的贴合位置。滚轮3与掩膜板4相接触且设置在其上方，能够压紧掩膜板4并使掩膜板4紧密贴合在组件5表面。掩膜板4覆盖在组件5的表面上，组件5水平方向放置，并且能够通过传动带(图1中未示出)以一定速率移动而使得掩膜板4与组件5能够全部都经过由溅射屏蔽板2限定的沉积区域。图1中示出的掩膜板4和组件5的动作方向为沿着y轴方向。
[0049]
如图1所示，该方案中采用了两组滚轮3，并设置在溅射屏蔽板2的两个外侧，以使得位于溅射屏蔽板2内部区域的部分掩膜板4与组件5之间能够紧密贴合，能够很好的解决由于组件表面不平整和掩膜板形变导致的工艺结果不稳定的问题。
[0050]
图1中的滚轮3与溅射屏蔽板2之间通过两端带有铰链的金属杆连接，使得滚轮3可以根据组件表面的平整度沿图1中示出的z轴上下移动，并且还能够保证滚轮3在水平方向不发生移动。
[0051]
可选的，图1中示出的滚轮3还可以通过腔体等原有结构固定，或者还可以通过支架等单独增设的结构进行固定。
[0052]
基于图1中示出的电流收集系统的制备装置的结构，可以通过调整滚轮3的重量以调节组件5与掩膜板4的贴合度；或者可以在图1中示出的连杆与溅射掩膜板2之间设置液压杆，通过调节液压杆的长度而调整组件5与掩膜板4之间的贴合度；或者还可以采用弹簧取代图1中示出的连杆，通过选用具有合适的自由高度和弹簧刚度的弹簧(优选为压缩弹簧)以调整组件5与掩膜板4之间的贴合度。
[0053]
可选的，考虑到在组件的表面积很大时，其宽度值也一般较大，因此为了能够在组件上沉积与掩膜板形状和宽度一致的金属栅线，可以考虑基于组件的宽度设置多组滚轮。
[0054]
具体的，如图2所示，在设置有多组滚轮3的情况下，能够压紧位于溅射区域(图2中未示出溅射屏蔽板，每组滚轮之间的区域为溅射区域)的掩膜板，使其紧密贴合在大面积组件表面，如此避免在真空镀膜过程中的金属绕镀/浸润，最终实现在大面积组件上沉积与掩膜板形状和宽度一致的金属栅线。
[0055]
其中，所述多组滚轮中的滚轮优选为相互独立设置，这样通过调整每个滚轮的压力和位置可以使得处于沉积位置处的掩膜板与组件的贴合程度符合预期要求。
[0056]
受组件的表面不平整性和加热等因素影响，在组件和掩膜板面积较大的情况下，容易导致掩膜板不能紧密贴合在组件的表面，这会造成真空镀膜过程中的金属绕镀/浸润，最终导致组件的金属栅线宽度与掩膜板不一致，且可能造成栅线变形。
[0057]
图3提供了一种电流收集系统的制备装置的局部示意图。通过采用如图3所示的电流系统的制备装置，先通过溅射屏蔽板2限制沉积金属栅线的区域，通过组件的连续运动，实现金属栅线的大面积沉积。在此基础上，在掩膜板的上方设置有滚轮3，掩膜板为柔性材料(如不锈钢)，其在滚轮3的作用下可以使金属栅线沉积区域的掩膜板机密压合在组件表面上。在真空溅射工艺过程中，掩膜板随组件一起连续向同一方向运动，金属栅线能够顺序沉积在组件表面，因此可以保证金属栅线在大面积组件上的均匀分布。
[0058]
本发明实施例还提供了一种电流收集系统的制备方法，该制备方法具体包括：
[0059]
(1)选择合适的掩膜板，将其平铺到组件表面并固定后，移至真空溅射镀膜单元的真空镀膜腔室；
[0060]
(2)通过传送带将掩膜板随组件传送至真空溅射镀膜单元的预加热腔室，使得组
件和掩膜板的温度被预先提高；
[0061]
(3)在掩膜板和组件的温度达到第一预设温度的情况下，通过传送带将掩膜板随组件传送至真空镀膜区域，依次顺序沉积金属栅线；
[0062]
(4)完成真空镀膜工艺，将掩膜板和组件移出腔室，并分离掩膜板和组件；
[0063]
(5)待组件降温至第二预设温度，即可完成电流收集系统的金属栅线的沉积。
[0064]
其中，根据真空溅射工艺的实际需求，所述第一预设温度和第二预设温度可以由本领域技术人员根据实际需求自行设定。例如，所述第二预设温度可以为室温等。
[0065]
采用本发明实施例提供的电流收集系统的制备方法制备电流系统的金属栅线时，处于由溅射屏蔽板限定的真空镀膜区域内的组件与掩膜板在按压单元的作用下，能够始终保持紧密贴合的状态，以便于能够得到与掩膜形状和宽度保持一致的均匀金属栅线，可以有效提高成品率。
[0066]
有关于本发明上述实施例提供的电流收集系统的制备方法的具体细节及益处，可参阅上述针对本发明提供的电流收集系统的制备装置的描述，于此不再赘述。
[0067]
本发明实施例还提供一种电流收集系统，所述电流收集系统由本发明上述实施例中任一项所述的电流收集系统的制备装置制备。
[0068]
其中，所述电流收集系统包括光伏组件。
[0069]
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
[0070]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0071]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0072]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。