CN105355706B - 卷对卷浸渍镀膜系统以及柔性透明导电材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于柔性透明导电材料镀膜功能化领域，具体涉及一种卷对卷浸渍镀膜系统和基于该系统的制备柔性透明导电材料的方法。所述卷对卷浸渍镀膜系统包括依次设置的放卷台、浸渍镀膜槽、清洗槽、收卷台；放卷台和收卷台之间还设置有卷对卷传动装置，卷对卷传动装置设置于浸渍镀膜槽和清洗槽的上方。所述制备柔性透明导电材料的方法，首先将柔性透明衬底进行磁控溅射镀覆本底膜层，然后采用卷对卷浸渍镀膜系统镀覆掩膜，再采用卷对卷磁控溅射工艺镀覆导电膜层，即得所述柔性透明导电材料。所得柔性透明导电材料具有绒面陷光结构，可作为薄膜太阳能电池的前电极；通过控制膜层厚度和微球绒面尺度，可制备出满足柔性触控面板需求的柔性透明导电材料。
Description
技术领域
本发明属于柔性透明导电材料镀膜功能化领域，具体涉及一种卷对卷浸渍镀膜系统和基于该系统的柔性透明导电材料的制备方法。
背景技术
柔性薄膜太阳能电池作为太阳能电池中的一个类型,多年来一直受到各研究结构、企业及其政府的争相开发研究。与平板式晶体硅、玻璃衬底薄膜电池相比，柔性薄膜太阳能电池其最大的特点是重量轻、可折叠、不易破碎、具有高的质量功率比，在运输、携带、保管上均非常方便。柔性薄膜太阳能电池不但可以完全可以胜任现有硬质衬底太阳电池应用的所有角色，而且还可以在硬质电池难以胜任的许多其它领域得到应用和推广，包括太阳能汽车、飞机、飞艇、建筑等特殊曲面场合，甚至可以像地图一样挂在墙上，不用时卷起来即可。尤其是在光伏建筑一体化(BIPV)的市场推动下，现有的很多已经成型的建筑并不具备实现真正意义上的BIPV功能，采用硬质衬底电池组件就需要在现有建筑外面重新加钢构等结构来实现对组件的安装，这一定程度上会大幅度提高安装成本。而采用柔性薄膜太阳能电池可以将其附着在现有建筑结构上，实现发电、装饰、隔热等一体化功能。
以美国Uni-Solar公司采用不锈钢作衬底为例，不锈钢的厚度仅为127um，且具有极好的柔软性，可以任意卷曲、裁剪、粘贴，既使弯成很小的半径，作数百次卷曲，电池性能也不会发生变化。而以高分子聚合物聚酰亚胺为柔性衬底制备的非晶硅太阳电池，器件总厚度约100um左右(含封装层)，功率重量比可达到500W/Kg以上，比不锈钢衬底非晶硅电池高出近十倍，是世界上最轻的太阳电池。
柔性透明导电材料作为柔性薄膜太阳能电池中必不可少的一部分，兼具透明、导电电极和基片的功能。其性能的优劣直接关系到电池的性能和电池的制备成本，因此是制备柔性非晶硅、柔性非晶硅/微晶硅、柔性碲化镉等薄膜太阳能电池的关键原材料之一。如何低成本、大面积的制备出高品质的柔性透明导电衬底，是制备出低成本、高效率柔性薄膜太阳能电池的关键因素之一，是实现柔性太阳能电池得到大力推广应用的必要前提条件。
但是基于目前国际上均没有一家公司可以规模化生产柔性透明导电衬底材料，因此以美国Uni-solar为代表的公司只能去改变其电池的制备结构，在不锈钢或是聚酰亚胺塑料衬底上直接镀上一层银作为背电极层，该结构存在的不足之处：
1、该结构仅可以作为背电极层，无法用于电池的前电极，实现透明和导电的双重功能；
2、该电极层无法实现柔性绒面的制备；
3、采用背反射电极结构做出的太阳能电池效率整体会偏低2-4％点左右，Uni-solar历经30年的发展，最终其柔性太阳能电池组件的效率也仅能到7-8％左右，远低于前电极制备的太阳能电池；
4、采用背反射电极结构，电池的顶电极结构是采用磁控溅射工艺去完成的，而磁控溅射工艺一定程度上由于等离子轰击的影响会对电池结构产生一定的影响；
5、采用背反射电极结构，无法实现柔性透光组件的制备，一定程度上会降低产品的多样化开发。
另外，随着移动终端、可穿戴设备、智能家电等市场的发展，对柔性触摸面板有着强劲的需求，而现有主流导电薄膜材料掺锡氧化铟(Indium Tin Oxide ITO)无法用于弯曲应用，需要新型柔性导电材料来替代现有主流ITO材料，以满足柔性触控市场的需求。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷与不足、以及现有柔性触控市场的需求，本发明的首要目的在于提供一种可用于柔性薄膜的卷对卷浸渍镀膜系统，利用该卷对卷浸渍镀膜系统可实现在柔性薄膜上制备透明导电材料。
本发明的另一目的在于提供一种制备柔性透明导电材料的方法，该方法基于上述提出的卷对卷浸渍镀膜系统，可规模化制备出不同绒面尺寸的柔性透明导电材料；
本发明的再一目的在于提供由上述方法制备的柔性透明导电材料，该柔性透明导电材料可达到作为柔性薄膜太阳能电池的前电极和柔性触控面板的需求。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种卷对卷浸渍镀膜系统，包括依次设置的用于放置柔性薄膜的放卷台、用于放置镀膜液的浸渍镀膜槽、用于放置清洗液的清洗槽、用于收取镀膜后的柔性薄膜的收卷台；所述放卷台和所述收卷台之间还设置有卷对卷传动装置，所述卷对卷传动装置设置于所述浸渍镀膜槽和所述清洗槽的上方；所述放卷台和所述卷对卷传动装置之间设有用于吸取柔性薄膜并对接到卷对卷传动装置的第一机器人；所述卷对卷传动装置和所述收卷台之间设有用于从卷对卷传动装置吸取柔性薄膜并对接到收卷台的第二机器人。
具体的，所述卷对卷传动装置包括依次设置的传动电机、第一收放卷轴、用于固定柔性薄膜的支撑基底、用于将柔性薄膜贴合到支撑基底的贴合装置、至少两个镀膜段张力辊、支撑基底过渡装置、至少两个清洗段张力辊、用于将柔性薄膜与支撑基底分离的分离装置以及第二收放卷轴；
所述传动电机通过传动机构与所述第一收放卷轴和所述第二收放卷轴连接，带动所述第一收放卷轴和所述第二收放卷轴同步运转；所述第一收放卷轴和所述第二收放卷轴的轴线平行且设置于卷对卷传动装置的两端；所述支撑基底为卷带结构，所述支撑基底的两端分别与第一收放卷轴和第二收放卷轴固定连接，所述支撑基底的中间段依次经过贴合装置、镀膜段张力辊、支撑基底过渡装置、清洗段张力辊及分离装置；所述镀膜段张力辊和所述清洗段张力辊均紧贴于支撑基底的上表面。
所述镀膜段张力辊和清洗段张力辊用于控制支撑基底的张力平衡以及改变支撑基底运行位置。
具体的，所述镀膜段张力辊和所述清洗段张力辊位于第一收放卷轴和第二收放卷轴的下方；所述镀膜段张力辊和清洗段张力辊的轴线均与第一收放卷轴或第二收放卷轴平行；所有镀膜段张力辊的轴线位于同一水平面内，所有清洗段张力辊的轴线位于同一水平面内。
所述支撑基底过渡装置设置于所述镀膜段张力辊和所述清洗段张力辊的上方，从而改变支撑基底的运行方向，使支撑基底呈倒“V”形变向。
所述支撑基底过渡装置由上压辊及下压辊组成，所述上压辊及下压辊均由一轴杆及两个固定设置于轴杆两端的圆形转片组成，轴杆及圆形转片同心设置。
所述上压辊位于支撑基底的上表面，下压辊位于支撑基底的下表面；所述上压辊和所述下压辊的圆形转片均位于支撑基底的边缘，所述上压辊和所述下压辊的圆形转片相对设置，压合于支撑基底的边缘。
所述镀膜段张力辊设置于浸渍镀膜槽的上方且位于浸渍镀膜槽的两端，使支撑基底的下表面贴近镀膜液的液面；所述清洗段张力辊设置于清洗槽的上方且位于清洗槽的两端，使支撑基底的下表面贴近清洗液的液面。
具体的，所述卷对卷传动装置还设有压辊轨道，所述压辊轨道设置于第一收放卷轴与贴合装置之间，用于控制支撑基底的精确运动轨道。
具体的，所述贴合装置设有若干贴合夹，所述贴合夹设置有控制贴合夹启闭的电磁开关。所述贴合夹用于将柔性薄膜与支撑基底贴合夹紧。
所述分离装置用于将柔性薄膜与支撑基底进行分离；具体的，所述分离装置设有位置到位感应装置，所述位置到位感应装置用于感应贴合夹的位置，当感应到贴合夹的到位时，控制贴合夹进行开启，从而使柔性薄膜可与支撑基底分离。
为了去除支撑基底或柔性薄膜上附着的多余部分溶液(即非功能膜部分)，所述清洗段张力辊与所述分离装置之间设有干燥段。
具体的，所述干燥段包括依次设置的擦拭辊、风刀装置及烘干炉。
所述擦拭辊设置于支撑基底的上表面，用于擦拭支撑基底上表面附着的残留镀膜液或清洗液；
所述风刀装置包括上风刀和下风刀，所述上风刀位于支撑基底的上表面，所述下风刀位于支撑基底的下表面。所述上风刀用于对支撑基底的上表面进行风干；所述下风刀用于对柔性薄膜进行风干。
所述擦拭辊和上风刀结合使用可确保支撑基底上表面处于洁净状态，从而不影响支撑基底来回运动的张力控制。
为了避免经过风刀装置后的柔性薄膜膜面和支撑基底上表面依然有液体残留，在风刀装置之后设置一组烘干炉进行烘干处理。所述烘干炉分成两部分，分别设在支撑基底的两面。
支撑基底和柔性薄膜经分离装置分离，在支撑基底和柔性薄膜分离处形成的夹角处还可以设置U型烘干炉，所述U型烘干炉用于对支撑基底和柔性薄膜分离面的附着液体进行干燥处理。
一种基于上述卷对卷浸渍镀膜系统的制备柔性透明导电材料的方法，包括如下步骤：
S1、采用卷对卷磁控溅射工艺在柔性透明衬底上镀覆一层本底膜层，形成浸渍镀膜用的原材料柔性薄膜，然后将柔性薄膜通过收卷装置卷成柔性薄膜卷轴；
S2、将所得柔性薄膜卷轴放置于卷对卷浸渍镀膜装置的放卷台上，启动卷对卷传动装置使支撑基底由第一收放卷轴向第二收放卷轴方向传输，通过第一机器人将柔性薄膜对接并连续贴合到支撑基底的下表面，通过贴合装置将柔性薄膜固定于支撑基底；
S3、支撑基底继续由第一收放卷轴向第二收放卷轴方向传输，通过镀膜段张力辊的作用，调整支撑基底的位置，使贴合在支撑基底的柔性薄膜从浸渍镀膜槽的镀膜液中水平掠过，进行浸渍镀膜，在柔性薄膜的本底膜层上镀覆一层掩膜；所述镀膜液为微球溶液；
S4、支撑基底继续由第一收放卷轴向第二收放卷轴方向传输，通过支撑基底过渡装置进行变向，并由清洗段张力辊调整支撑基底的位置，使经过浸渍镀膜后的柔性薄膜进行清洗槽中进行清洗处理；
S5、清洗处理完成后，支撑基底继续向第二收放卷轴方向传输，经过分离装置使镀膜后的柔性薄膜与支撑基底分离，并经第二机器人对接到收卷台中进行收卷，得到镀覆掩膜的柔性薄膜卷轴；完成收卷后，通过控制第一收放卷轴和第二收放卷轴的运转方向，使支撑基底回到初始位置，准备进行下一批次的操作；
S6、将所得镀覆掩膜的柔性薄膜卷轴采用卷对卷磁控溅射工艺进行镀膜处理，在柔性薄膜的掩膜上镀覆一层导电膜层，得到具有绒面结构的柔性透明导电材料。
具体的，步骤S1中所述柔性透明衬底为乙烯-四氟乙烯共聚物膜(ETFE膜)、聚酰亚胺膜(PI膜)、聚碳酸酯膜(PC膜)或柔性玻璃；
具体的，步骤S1中所述本底膜层为金属氧化物膜层或掺杂金属氧化物膜层；更具体的，所述本底膜层为掺铝氧化锌膜层、氧化铟锡膜层、掺硼氧化锌膜层、掺氟氧化锡膜层、掺氧化锑的氧化锡膜层或掺镓氧化锌膜层中的一种或一种以上的叠层。
步骤S3中所述微球溶液为微球与水的混合液；具体的，所述微球为聚苯乙烯微球、二氧化硅微球或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球。通过采用不同粒径的微球，可使最终所得的柔性透明导电材料具有不同的绒面尺度。
具体的，步骤S6所述导电膜层为金属氧化物膜层或掺杂金属氧化物膜层；更具体的，所述导电膜层为掺铝氧化锌膜层、氧化铟锡膜层、掺硼氧化锌膜层、掺氟氧化锡膜层、掺氧化锑的氧化锡膜层或掺镓氧化锌膜层中的一种或一种以上的叠层。
本发明中，所述卷对卷磁控溅射工艺为现有技术。
由上述制备方法可制得柔性透明导电材料，所述柔性透明导电材料具有陷光结构，可作为薄膜太阳能电池的前电极和柔性触控面板导电材料。
本发明相对于现有技术具有的优点及效果：
(1)本发明首次提出可规模化制备不同绒面尺度的柔性透明导电材料的工艺。采用不同粒径的微球形成掩膜，可实现不同绒面尺度的控制，制备工艺简单。
(2)突破了柔性薄膜太阳能电池长期采用(substrate n-i-p)的倒立结构的限制，所制得的柔性透明导电材料为(superstrate p-i-n)结构，p-i-n结构在电池工艺上成熟，同时可充分发挥柔性透明导电材料陷光结构的作用，提升薄膜太阳能的电池效率。
(3)本发明所得的柔性透明导电材料具有陷光结构，可降低薄膜太阳能电池吸收层的厚度，从而降低薄膜太阳能电池的生产成本。
(4)本发明采用掠过式的浸渍镀膜工艺，相比于全部浸入到镀膜液的工艺，可大幅度降低镀膜液原材料的消耗，同时提升整个镀膜面的均匀性。
(5)通过控制本发明不同膜层的厚度和不同微球绒面尺度，可以制备出满足柔性触控面板需求的柔性透明导电材料。
附图说明
图1为实施例中卷对卷浸渍镀膜系统的结构示意图。
图2为实施例中卷对卷传动装置的结构示意图。
图3为实施例中支撑基底过渡装置的结构示意图。
图4为实施例中贴合装置的结构示意图。
图5为实施例中分离装置的结构示意图。
图6为实施例中干燥段的结构示意图。
图7为实施例中浸渍镀膜槽的结构示意图。
图8为实施例中清洗槽的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
结合图1和图2所示，本实施例提供一种卷对卷浸渍镀膜系统，包括依次设置的用于放置柔性薄膜100的放卷台1、用于放置镀膜液的浸渍镀膜槽2、用于放置清洗液的清洗槽3、用于收取镀膜后的柔性薄膜的收卷台4；所述放卷台和所述收卷台之间还设置有卷对卷传动装置5，所述卷对卷传动装置5设置于所述浸渍镀膜槽2和所述清洗槽3的上方；所述放卷台1和所述卷对卷传动装置5之间设有用于吸取柔性薄膜并对接到卷对卷传动装置的第一机器人6；所述卷对卷传动装置5和所述收卷台4之间设有用于从卷对卷传动装置吸取柔性薄膜并对接到收卷台的第二机器人7。
柔性薄膜100以卷的方式卷好在卷轴上面，然后通过机器人或人工将卷好的柔性薄膜卷轴101放置到放卷台上，为了实现规模化生产，放卷台上可以放置多卷柔性薄膜卷轴101。
为了完整贴合且支撑柔性薄膜，支撑基底的长度要比柔性薄膜的长度要长，且其长度是固定。
本实施例中，如图2所示，所述卷对卷传动装置5包括依次设置的传动电机501、第一收放卷轴502、用于固定柔性薄膜的支撑基底503、用于将柔性薄膜贴合到支撑基底的贴合装置504、至少两个镀膜段张力辊505、支撑基底过渡装置506、至少两个清洗段张力辊507、用于将柔性薄膜与支撑基底分离的分离装置508以及第二收放卷轴509。
所述传动电机501通过传动机构与所述第一收放卷轴502和所述第二收放卷轴509连接，带动所述第一收放卷轴502和所述第二收放卷轴509进行正向/反向的同步运转；所述第一收放卷轴502和所述第二收放卷轴509的轴线平行且设置于卷对卷传动装置5的两端；所述支撑基底503为卷带结构，所述支撑基底503的两端分别与第一收放卷轴502和第二收放卷轴509固定连接，所述支撑基底503的中间段依次经过贴合装置504、镀膜段张力辊505、支撑基底过渡装置506、清洗段张力辊507及分离装置508；所述镀膜段张力辊505和所述清洗段张力辊507均紧贴于支撑基底的上表面。
所述镀膜段张力辊505和清洗段张力辊507用于控制支撑基底503的张力平衡以及改变支撑基底503的运行位置。
本实施例中，所述镀膜段张力辊505和所述清洗段张力辊507位于第一收放卷轴502和第二收放卷轴509的下方；所述镀膜段张力辊505和清洗段张力辊507的轴线均与第一收放卷轴502或第二收放卷轴509平行；所有镀膜段张力辊505的轴线位于同一水平面内，所有清洗段张力辊507的轴线位于同一水平面内。
所述支撑基底过渡装置506设置于所述镀膜段张力辊505和所述清洗段张力辊507的上方，从而改变支撑基底503的运行方向，使支撑基底503呈倒“V”形变向。
如图3所示，所述支撑基底过渡装置506由上压辊5061及下压辊5062组成，所述上压辊5061及下压辊5062均由一轴杆及两个固定设置于轴杆两端的圆形转片组成，轴杆及圆形转片同心设置。
所述上压辊5061位于支撑基底503的上表面，下压辊5062位于支撑基底503的下表面；所述上压辊5061和所述下压辊5062的圆形转片均位于支撑基底503的边缘，所述上压辊5061和所述下压辊5062的圆形转片相对设置，压合于支撑基底503的边缘。
所述镀膜段张力辊505设置于浸渍镀膜槽2的上方且分开位于浸渍镀膜槽2的两端，使支撑基底503的下表面贴近镀膜液的液面；所述清洗段张力辊507设置于清洗槽3的上方且分开位于清洗槽3的两端，使支撑基底503的下表面贴近清洗液的液面。
本实施例中，所述卷对卷传动装置5还设有压辊轨道510，所述压辊轨道510设置于第一收放卷轴502与贴合装置504之间，用于控制支撑基底503的精确运动轨道。
本实施例中，所述第一机器人6的机器臂前端设有第一吸盘夹具601，可通过第一吸盘夹具601将柔性薄膜100从卷轴中拉出，并通过贴合装置504实现与支撑基底503的对接；所述第二机器人7的机器臂前端设有第二吸盘夹具701，可通过第二吸盘夹具701将镀膜并清洗后的柔性薄膜100从支撑基底503分离出来并对接到收卷台4上。
如图4所示，本实施例中，所述贴合装置504设有若干贴合夹5041，所述贴合夹设置有控制贴合夹启闭的电磁开关5042。所述贴合夹5041用于将柔性薄膜100与支撑基底503贴合夹紧。
第一机器人6的第一吸盘夹具601将柔性薄膜100拉到贴合夹5041中，电磁开关5042感应，贴合夹5041打开或关闭，实现柔性薄膜100与支撑基底50的结合，并在可调的等间距的范围内，通过电磁开关5042控制间隔实现贴合夹5041启闭，贴合夹5041在支撑基底503的两个边缘以间隔距离设计，通过调整贴合夹5041的间距实现柔性薄膜100与支撑基底503的良好贴合，从而确保柔性薄膜100在镀膜过程中不会因为不平整出现功能膜制备不均匀的现象。
所述分离装置508用于将柔性薄膜100与支撑基底503进行分离；如图5所示，所述分离装置508设有位置到位感应装置5081，所述位置到位感应装置5081用于感应贴合夹5041的位置，当感应到贴合夹5041的到位时，控制贴合夹5041进行开启，从而使柔性薄膜100可与支撑基底503分离。
本实施例中，为了去除支撑基底503或柔性薄膜100上附着的溶液，所述清洗段张力辊507与分离装置508之间还设有干燥段8。
如图6所示，所述干燥段8包括依次设置的擦拭辊801、风刀装置802及烘干炉803。
所述擦拭辊801设置于支撑基底503的上表面，用于擦拭支撑基底503上表面附着的残留镀膜液或清洗液；本实施例中，所述擦拭辊801为双轴擦拭辊，可加强擦拭效果。
支撑基底503和柔性薄膜100经擦拭后，仍可能残留液体，尤其是微球与微球的间隙上会附着液体，需要利用风刀装置将附着液体吹除。
所述风刀装置802包括上风刀8021和下风刀8022，所述上风刀8021位于支撑基底503的上表面，所述下风刀8022位于支撑基底503的下表面。所述上风刀8021用于对支撑基底503的上表面进行风干；所述下风刀8022用于对柔性薄膜100进行风干。
所述擦拭辊801和上风刀8021结合使用可确保支撑基底503上表面处于洁净状态，从而不影响支撑基底503来回运动的张力控制。
为了避免经过风刀装置802后的柔性薄膜膜100表面和支撑基底503上表面依然有液体残留，在风刀装置802之后设置一组烘干炉803进行烘干处理。所述烘干炉803分成两部分，分别设在支撑基底503的两面。
本实施例中，控制烘干炉503的温度为40～50℃，可保证烘干效果，且不影响镀膜质量。
支撑基底503和柔性薄膜100经分离装置分离，在支撑基底503和柔性薄膜100分离处形成的夹角处还可以设置U型烘干炉84，所述U型烘干炉804用于对支撑基底503和柔性薄膜100分离面的附着液体进行干燥处理。
一种基于上述卷对卷浸渍镀膜系统的制备柔性透明导电材料的方法，包括如下步骤：
S1、采用卷对卷磁控溅射工艺在柔性透明衬底上镀覆一层本底膜层，形成浸渍镀膜用的原材料柔性薄膜，然后将柔性薄膜通过收卷装置卷成柔性薄膜卷轴；
本实施例中，所述柔性透明衬底为柔性玻璃；在其他实施例中，所述柔性透明衬底也可选择ETFE、PI或PC。
本实施例中步骤S1中，所述卷对卷磁控溅射工艺的控制参数为：100℃温度下，本底压力为1.6×10-3Pa，溅射功率为8KW，反应压力为0.6Pa。所得本底膜层的电阻率为9.0×10-4ohm/cm。
所述本底膜层为金属氧化物膜层或掺杂金属氧化物膜层；具体的，所述本底膜层为掺铝氧化锌膜层、氧化铟锡膜层、掺硼氧化锌膜层、掺氟氧化锡膜层、掺氧化锑的氧化锡膜层或掺镓氧化锌膜层中的一种或一种以上的叠层。本实施例中，所述本底膜层为掺铝氧化锌膜层与掺镓氧化锌膜层的叠层。
S2、将所得柔性薄膜卷轴放置于卷对卷浸渍镀膜装置的放卷台上，启动卷对卷传动装置使支撑基底由第一收放卷轴向第二收放卷轴方向传输，通过第一机器人将柔性薄膜对接并连续贴合到支撑基底的下表面，通过贴合装置将柔性薄膜固定于支撑基底；
S3、支撑基底继续由第一收放卷轴向第二收放卷轴方向传输，通过镀膜段张力辊的作用，调整支撑基底的位置，使贴合在支撑基底的柔性薄膜从浸渍镀膜槽的镀膜液中水平掠过，进行浸渍镀膜，在柔性薄膜的本底膜层上镀覆一层掩膜；所述镀膜液为微球溶液；
所述微球溶液为微球与水的混合液；具体的，所述微球为聚苯乙烯微球、二氧化硅微球或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球。
本实施例中，所述微球溶液为PMMA微球与水的混合物，且PMMA微球与水的质量比可选择范围为1:10至1:40，PMMA微球的粒径可选范围50nm至3μm。通过采用不同粒径的微球，可使最终所得的柔性透明导电材料具有不同的绒面尺度。且为了优化镀膜环境，可在1～7的pH值区间内调节镀膜液的pH。
通过控制卷对卷传动装置中第一传动卷轴和第二传动卷轴的滚动速率，调节支撑基底的传输速度，进而控制柔性薄膜在镀膜液表面掠过速度，确保PMMA微球可以均匀的附着在柔性薄膜的本底膜层表面，PMMA微球的在本底膜层的覆盖率控制在20％～70％之间。
本实施例中，控制支撑基底的传输速度为0.5m/min。由于本底膜层在镀膜液中是水平匀速掠过，因此整个镀膜面的均匀性可控制在2％左右。
如图7所示，由于支撑基底及柔性薄膜的运动会带走部分镀膜液，因此为了确保浸渍镀膜槽2水量及水位的稳定性，在浸渍镀膜槽2中可设置第一自动补液装置201。
为了使浸渍镀膜槽内的溶液组分均匀，可在浸渍镀膜槽2底部设置搅拌装置202。
S4、支撑基底继续由第一收放卷轴向第二收放卷轴方向传输，通过支撑基底过渡装置进行变向，并由清洗段张力辊调整支撑基底的位置，使经过浸渍镀膜后的柔性薄膜进行清洗槽中进行清洗处理；
支撑基底过渡装置将支撑基底及柔性薄膜进行位置调整，解决了浸渍镀膜槽和清洗槽无法匹配兼容的问题，且支撑基底过渡装置仅压着柔性薄膜的边缘，不影响镀膜品质。
在步骤S3的浸渍镀膜工序中，柔性薄膜会出现局部PMMA微球附着出现叠层的现象，因此完成浸渍镀膜后，需要进行清洗工序。
如图8所示，为了确保在均匀传输的条件下将柔性薄膜表面的多余微球去除，在清洗槽中可设置水刀清洗装置301。
为达到最好的清洗效果，水刀清洗装置301安装于清洗槽3中，分布在柔性薄膜100水平面的侧面，水刀清洗装置301的出水喷头3011平行对准柔性薄膜的表面。
针对微球在柔性薄膜上的附着特性，在清洗槽3中可加入加热装置302，控制清洗液的水温，便于柔性薄膜100在离开清洗槽3后经过干燥段可瞬间干燥。本实施例中，清洗液的水温控制在30～40℃。
支撑基底及柔性薄膜的运动，会带走部分镀膜液及清洗液，因此为了确保浸渍镀膜槽及清洗槽的水量及水位的稳定性，在浸渍镀膜槽及清洗槽中可分别设置自动补液系统。所述自动补液装置包括补液泵、溶液槽、补液管及回流管组成。
S5、清洗处理完成后，支撑基底继续向第二收放卷轴方向传输，经过分离装置使镀膜后的柔性薄膜与支撑基底分离，并经第二机器人对接到收卷台中进行收卷，得到镀覆掩膜的柔性薄膜卷轴；完成收卷后，通过控制第一收放卷轴和第二收放卷轴的运转方向，使支撑基底回到初始位置，准备进行下一批次的操作；
S6、将所得镀覆掩膜的柔性薄膜卷轴采用卷对卷磁控溅射工艺进行镀膜处理，在柔性薄膜的掩膜上镀覆一层导电膜层，得到具有绒面结构的柔性透明导电材料；
所述导电膜层为金属氧化物膜层或掺杂金属氧化物膜层；具体的，所述导电膜层为掺铝氧化锌膜层、氧化铟锡膜层、掺硼氧化锌膜层、掺氟氧化锡膜层、掺氧化锑的氧化锡膜层或掺镓氧化锌膜层中的一种或一种以上的叠层。本实施例中，所述导电膜层为掺铝氧化锌膜层与掺镓氧化锌膜层的叠层。
本实施例步骤S6中，所述卷对卷磁控溅射工艺的参数为：室温条件下，本底压力为2.0×10-3Pa，溅射功率为5KW，反应压力为0.6Pa。
考虑到浸渍镀膜工艺对本底膜层的表面要求高，若采用传统的贴合式卷对卷，本底膜层与柔性薄膜基底之间会相互摩擦和碰撞，从而导入缺陷，影响到溶液的浸渍镀膜。因此，本实施例中，将镀上本底膜层的柔性薄膜采用非贴合式的卷绕，以解决本底膜层与柔性薄膜基底之间的相互摩擦问题，避免影响浸渍镀膜的成品率。
本实施例所得的柔性透明导电材料的产品性能为：在400～1000nm范围的透过率可以达到80％以上，最高红光雾度值(@560nm)可达60％，产品方阻为17ohm。完全达到柔性薄膜太阳能电池的前电极需求，且满足柔性触控面板需求。
Claims (7)
1.一种卷对卷浸渍镀膜系统，其特征在于，包括依次设置的用于放置柔性薄膜的放卷台、用于放置镀膜液的浸渍镀膜槽、用于放置清洗液的清洗槽、用于收取镀膜后的柔性薄膜的收卷台；所述放卷台和所述收卷台之间还设置有卷对卷传动装置，所述卷对卷传动装置设置于所述浸渍镀膜槽和所述清洗槽的上方；所述放卷台和所述卷对卷传动装置之间设有用于吸取柔性薄膜并对接到所述卷对卷传动装置的第一机器人；所述卷对卷传动装置和所述收卷台之间设有用于从卷对卷传动装置吸取柔性薄膜并对接到收卷台的第二机器人；
所述卷对卷传动装置包括依次设置的传动电机、第一收放卷轴、用于固定柔性薄膜的支撑基底、用于将柔性薄膜贴合到所述支撑基底的贴合装置、至少两个镀膜段张力辊、支撑基底过渡装置、至少两个清洗段张力辊、用于将柔性薄膜与所述支撑基底分离的分离装置以及第二收放卷轴；
所述镀膜段张力辊和所述清洗段张力辊位于所述第一收放卷轴和所述第二收放卷轴的下方；所述镀膜段张力辊和所述清洗段张力辊的轴线均与所述第一收放卷轴或所述第二收放卷轴平行；所有所述镀膜段张力辊的轴线位于同一水平面内，所有所述清洗段张力辊的轴线位于同一水平面内；所述支撑基底过渡装置设置于所述镀膜段张力辊和所述清洗段张力辊的上方；
所述镀膜段张力辊设置于所述浸渍镀膜槽的上方且位于所述浸渍镀膜槽的两端，使所述支撑基底的下表面贴近镀膜液的液面；所述清洗段张力辊设置于清洗槽的上方且位于所述清洗槽的两端，使所述支撑基底的下表面贴近清洗液的液面。
2.根据权利要求1所述的卷对卷浸渍镀膜系统，其特征在于：所述卷对卷传动装置设有压辊轨道，所述压辊轨道设置于所述第一收放卷轴与所述贴合装置之间；所述清洗段张力辊与所述分离装置之间设有干燥段；所述干燥段包括依次设置的擦拭辊、风刀装置及烘干炉。
3.一种基于权利要求1～2任一项所述卷对卷浸渍镀膜系统的柔性透明导电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采用卷对卷磁控溅射工艺在柔性透明衬底上镀覆一层本底膜层，形成浸渍镀膜用的原材料柔性薄膜，然后将柔性薄膜通过收卷装置卷成柔性薄膜卷轴；
S2、将所得柔性薄膜卷轴放置于卷对卷浸渍镀膜装置的放卷台上，启动卷对卷传动装置使支撑基底由第一收放卷轴向第二收放卷轴方向传输，通过第一机器人将柔性薄膜对接并连续贴合到支撑基底的下表面，通过贴合装置将柔性薄膜固定于支撑基底；
S3、支撑基底继续由第一收放卷轴向第二收放卷轴方向传输，通过镀膜段张力辊的作用，调整支撑基底的位置，使贴合在支撑基底的柔性薄膜从浸渍镀膜槽的镀膜液中水平掠过，进行浸渍镀膜，在柔性薄膜的本底膜层上镀覆一层掩膜；所述镀膜液为微球溶液；
S4、支撑基底继续由第一收放卷轴向第二收放卷轴方向传输，通过支撑基底过渡装置进行变向，并由清洗段张力辊调整支撑基底的位置，使经过浸渍镀膜后的柔性薄膜进行清洗槽中进行清洗处理；
S5、清洗处理完成后，支撑基底继续向第二收放卷轴方向传输，经过分离装置使镀膜后的柔性薄膜与支撑基底分离，并经第二机器人对接到收卷台中进行收卷，得到镀覆掩膜的柔性薄膜卷轴；成收卷后，通过控制第一收放卷轴和第二收放卷轴的运转方向，使支撑基底回到初始位置，准备进行下一批次的操作；
S6、将所得镀覆掩膜的柔性薄膜卷轴采用卷对卷磁控溅射工艺进行镀膜处理，在柔性薄膜的掩膜上镀覆一层导电膜层，然后清除掩膜，得到具有绒面结构的柔性透明导电材料。
4.根据权利要求3所述的柔性透明导电材料的制备方法，其特征在于：骤S1中所述柔性透明衬底乙烯-四氟乙烯共聚物膜、聚酰亚胺膜、聚碳酸酯膜或柔性玻璃。
5.根据权利要求3所述的柔性透明导电材料的制备方法，其特征在于：骤S1中所述本底膜层为金属氧化物膜层或掺杂金属氧化物膜层；骤S6所述导电膜层为金属氧化物膜层或掺杂金属氧化物膜层。
6.根据权利要求3所述的柔性透明导电材料的制备方法，其特征在于：骤S3中所述微球溶液为微球与水的混合液；所述微球为聚苯乙烯微球、二氧化硅微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球。
7.一种根据权利要求3～6任一项所述的柔性透明导电材料的制备方法制得的柔性透明导电材料，所述柔性透明导电材料具有陷光结构。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 516025 Guangdong city of Huizhou province huiao Avenue South High-tech Industrial Park Huatai Road No. 1 Applicant after: HUIZHOU E-FLY OPTOELECTRONIC MATERIALS Co.,Ltd. Address before: 516006 Guangdong city of Huizhou province huiao Avenue South High-tech Industrial Park Huatai Road No. 1 Applicant before: HUIZHOU YIHUI ENERGY SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230810 Address after: Building 1-4, Phase II Factory Building, Chancheng New Area, Anyuan County, Ganzhou City, Jiangxi Province, 342100 Patentee after: Jiangxi Yihui Optoelectronic Technology Co.,Ltd. Address before: No.1 Huatai South Road, Huinan hi tech Industrial Park, huiao Avenue, Huizhou City, Guangdong Province 516025 Patentee before: HUIZHOU E-FLY OPTOELECTRONIC MATERIALS Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |