CN102974611B - 一种柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，包括以下步骤：选取材料；初轧得到厚度为0.4-1.0mm的不锈钢带半成品；中坯退火；二次轧制得到厚度为0.2-0.4mm的精密不锈钢带半成品；二次退火；利用抛光镜面轧辊对退火后的精密不锈钢带半成品进行轧制，得到表面粗糙度Ra为0.02-0.04的精密不锈钢带。本发明使得太阳能电池可提高将近1%-1.5%的转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢精密钢带成型技术领域，特别是涉及一种柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法。
背景技术
柔性衬底薄膜太阳电池是指在柔性材料（如不锈钢、聚酯膜）上制作的电池，与平板式晶体硅、玻璃衬底的非晶硅薄膜太阳能电池等硬衬底电池相比，其最大的特点是重量轻、可折叠和不易破碎，且具有极好的柔软性，可以任意卷曲、裁剪、粘贴，即使弯成很小的半径，做数百次卷曲，电池性能也不会发生变化。由于薄膜太阳能电池与薄膜晶体管具有类似的叠层结构，目前美国、欧洲、日本等世界柔性衬底薄膜太阳能电池主要生产商均基于TFT-LCD中用于生产薄膜晶体管的设备，采用自动化的卷对卷工艺，来生产柔性薄膜硅太阳能电池。采用卷对卷工艺技术来制备大面积柔性衬底非晶硅太阳电池，便于大面积连续生产，降低成本的潜力很大，具有很强的竞争力。
柔性太阳能电池的技术发展对柔性基板材料的选择提出了更高的要求。相比于其他基本材料，不锈钢箔材因为具备耐高温制程、具备阻水阻氧的功能、具备卷对卷工艺的制程可能性、机械强度高、成本低廉与取得方便、热系数匹配、可高温沉积获得高质量的硅薄膜等一系列优异的性能，成为当前柔性太阳能电池和柔性显示器的最广泛选用的基板材料。
柔性光伏器件所用不锈钢基材属于精密不锈钢带，其厚度不同于常规的不锈钢薄板，一般不大于0.5mm，具有品质要求严格，技术含量高。研究发现基板材料的表面粗糙度、表面形貌、厚度及其偏差控制，内应力水平和基板屈服强度等力学性能对基板材料的卷对卷工艺适应性以及最终的柔性太阳能电池和柔性显示器件的使用性能都具有重要影响。
柔性光伏电池板是采用在柔性基板上涂敷非晶硅类（相对单晶硅和多晶硅光伏电池）涂层来获得光伏能量，因此对基板的表面有特别要求，希望表面没有“缺陷”，就对“铜铟镓硒”光伏电池的镀层来讲，其每个涂层厚度在0.07–2.5um，如果表面的缺陷多，Ra值偏大，且有纹路，就会使得这些涂层不均匀，相互间发生“越层连接”，这就会被认为导电（短路），当太阳光照获得的电能后，其电能被这些“短路”点给消耗了，这就将会导致光伏电池板的效率下降，这是一个很致命的缺陷，因此基板的光亮程度，或者Ra数值是否足够小（低），对整个光伏电池有着很重要的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，使得太阳能电池可提高将近1%-1.5%的转化效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，包括以下步骤：
（1）选取材料：采用厚度为1.0-1.5mm，宽度为600-1219mm，重量为1000kg-20000kg的不锈钢带坯料；
（2）初轧：采用20辊轧机进行轧制，得到厚度为0.4-1.0mm的不锈钢带半成品；
（3）中坯退火：将上述不锈钢带半成品送入退火炉进行退火，使得退火后的不锈钢带半成品的维氏硬度小于170；
（4）二次轧制：采用20辊轧机进行二次轧制，得到厚度为0.2-0.4mm的精密不锈钢带半成品；
（5）二次退火：将上述精密不锈钢带送入退火炉进行退火，使得退火后的精密不锈钢带半成品的维氏硬度小于170；
（6）最终轧制：利用抛光镜面轧辊对退火后的精密不锈钢带半成品进行轧制，得到表面粗糙度Ra为0.02-0.04的精密不锈钢带。
所述步骤（6）后还包括对所述精密不锈钢带进行清洗，拉力矫平，分卷，裁剪，包装出厂的步骤。
所述步骤（6）中抛光镜面轧辊采用以下方式制得：采用砂轮对轧辊进行磨削，使得轧辊的粗糙度Ra为0.06—0.08um；对磨削后的轧辊进行粗抛光，使得轧辊的粗糙度Ra为0.04-0.06um；对粗抛光后的轧辊进行精抛光，使得轧辊的粗糙度Ra为0.02-0.03um。
所述步骤（1）中选取的不锈钢带坯料为铁素体系不锈钢带坯料。
所述步骤（1）中选取的不锈钢带坯料为铁素体系不锈钢带坯料,其成分为：
其余部分为Fe以及微量杂质，特别地，可选常用牌号SUS430
所述步骤（3）中退火的温度为850-1050℃、保温时间大于50秒。
所述步骤（5）中二次退火的温度为850-1050℃、保温时间为大于20秒。
所述步骤（6）中制得的不锈钢精密钢带宽度为1219mm。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
本发明最终轧制的轧辊采用抛光工艺进行加工，轧辊表面光滑，其表面粗糙度在Ra（0.02-0.04）范围，而传统工艺Ra0.06以上，表面粗糙度与沉积层的均匀程度有直接相关，表面越光滑，沉积层越均匀，表面短路越少，光电转化效率越高，粗糙度到0.02左右时可提高将近1%-1.5%的转化效率。
选用材料为铁素体系不锈钢，其热膨胀系数与沉积层材料接近，在加工以及实际使用中可以更好地与沉积层相符合（避免热胀冷缩产生沉积层裂纹，导致短路），降低加工成本，延长产品使用寿命。特别地，当选用常用牌号SUS430时，可以在达到以上技术目的同时降低采购原料的成本。
本发明的最终成品材料宽度达到1219mm宽，能有效提高后道工序加工效率，减少加工成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，包括以下步骤：
（1）选取材料：采用厚度为1.0-1.5mm，宽度为600-1219mm，重量为1000kg-20000kg的不锈钢带坯料；其中，不锈钢带坯料为铁素体系不锈钢带坯料，该铁素体系不锈钢带坯料包括铁元素，另外还含有其他微量杂质，
其成分见表1：
表1
其余部分为Fe以及微量杂质，特别地，可选常用牌号SUS430。
选用材料为铁素体系不锈钢，其热膨胀系数与沉积层材料接近，在加工以及实际使用中可以更好地与沉积层相符合（避免热胀冷缩产生沉积层裂纹，导致短路），降低加工成本，延长产品使用寿命。
（2）初轧：采用森基米尔20辊轧机进行轧制，得到厚度为0.4-1.0mm的不锈钢带半成品。
（3）中坯退火：将上述不锈钢带半成品送入退火炉进行退火，使得退火后的不锈钢带半成品的维氏硬度小于170，其中，退火温度为850-1050℃、保温时间大于50秒。
（4）二次轧制：采用森基米尔20辊轧机进行二次轧制，得到厚度为0.2-0.4mm的精密不锈钢带半成品。
（5）二次退火：将上述精密不锈钢带送入退火炉进行退火，使得退火后的精密不锈钢带半成品的维氏硬度小于170。其中，二次退火的温度为850-1050℃、保温时间大于20秒。
（6）最终轧制：利用抛光镜面轧辊对退火后的精密不锈钢带半成品进行轧制，得到表面粗糙度Ra为0.02-0.04的精密不锈钢带。最终，制得的不锈钢精密钢带宽度为1219mm，能有效提高后道工序加工效率，减少加工成本。
其中，抛光镜面轧辊通过以下方式制得：采用砂轮对轧辊进行磨削，使得轧辊的粗糙度Ra为0.06—0.08um，此时轧辊表面有纹路印（砂轮砂粒的纹路印）；对磨削后的轧辊进行粗抛光，使得轧辊的粗糙度Ra为0.04-0.06um；对粗抛光后的轧辊进行精抛光，使得轧辊的粗糙度Ra为0.02-0.03um，此时轧辊没有纹路印，完全接近光亮表面，形成镜面效果。
（7）对所述精密不锈钢带进行清洗，拉力矫平，分卷，裁剪，包装出厂。
本发明最终轧制的轧辊采用抛光工艺进行加工，轧辊表面光滑，其表面粗糙度在Ra（0.02-0.04）范围，而传统工艺Ra0.06以上，表面粗糙度与沉积层的均匀程度有直接相关，表面越光滑，沉积层越均匀，表面短路越少，光电转化效率越高，粗糙度到0.02左右时可提高将近1%-1.5%的转化效率。
Claims (8)
1.一种柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）选取材料：采用厚度为1.0-1.5mm，宽度为600-1219mm，重量为1000kg-20000kg的不锈钢带坯料；
（2）初轧：采用20辊轧机进行轧制，得到厚度为0.4-1.0mm的不锈钢带半成品；
（3）中坯退火：将上述不锈钢带半成品送入退火炉进行退火，使得退火后的不锈钢带半成品的维氏硬度小于170；
（4）二次轧制：采用20辊轧机进行二次轧制，得到厚度为0.2-0.4mm的精密不锈钢带半成品；
（5）二次退火：将上述精密不锈钢带送入退火炉进行退火，使得退火后的精密不锈钢带半成品的维氏硬度小于170；
（6）最终轧制：利用抛光镜面轧辊对退火后的精密不锈钢带半成品进行轧制，得到表面粗糙度Ra为0.02-0.04的精密不锈钢带。
2.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，其特征在于，所述步骤（6）后还包括对所述精密不锈钢带进行清洗，拉力矫平，分卷，裁剪，包装出厂的步骤。
3.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，其特征在于，所述步骤（6）中抛光镜面轧辊采用以下方式制得：采用砂轮对轧辊进行磨削，使得轧辊的粗糙度Ra为0.06—0.08um；对磨削后的轧辊进行粗抛光，使得轧辊的粗糙度Ra为0.04-0.06um；对粗抛光后的轧辊进行精抛光，使得轧辊的粗糙度Ra为0.02-0.03um。
4.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，其特征在于，所述步骤（1）中选取的不锈钢带坯料为铁素体系不锈钢带坯料。
5.根据权利要求4所述的柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，其特征在于，所述步骤（1）中选取的不锈钢带坯料为牌号SUS430的不锈钢带坯料。
6.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，其特征在于，所述步骤（3）中退火的温度为850-1050℃、保温时间大于50秒。
7.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，其特征在于，所述步骤（5）中二次退火的温度为850-1050℃、保温时间为大于20秒。
8.根据权利要求1所述的柔性太阳能电池基板不锈钢精密钢带成型方法，其特征在于，所述步骤（6）中制得的不锈钢精密钢带宽度为1219mm。
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