TW201332135A - Ｃｉｇｓ太陽能電池基板材平坦化製程方法 - Google Patents
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Abstract
一種CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其包含有：一電解槽、一金屬基板、至少一動態陰極、多數之磨料及一供電源，其中電解槽內容置有電解液，金屬基板係捲繞成滾筒狀，以被動力裝置連續拉出拖帶或做捲收，該被拖帶出之金屬基板還能依循著動態陰極進、出電解槽之槽室，以充份浸漬過電解液，動態陰極為一轉動輪，其周緣往外依序包覆有一金屬導電層與一不導電之研磨層，研磨層表面並設有刷毛，當電化學平坦化之製程在進行時，即以該研磨層與刷毛來輕微接觸金屬基板，磨料係添加在電解槽之電解液中，俾與動態陰極產生快速流動撞擊金屬基板表面之數奈米到數十奈米之細微尖端，以用來增加研磨層與金屬基板間之摩擦力，供電源具有一正電極與一負電極，該金屬基板係連接至正電極，而樞組在電解槽內之動態陰極則與負電極相連接，俾令研磨層與刷毛能輕觸在金屬基板表面者。
Description
本發明係有關於一種「CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法」，尤指一種可消除電解時所產生之氣泡與雜質，俾令金屬基板在電解後可更趨平坦者。
按，目前習知之板材平坦化製程，多如附件所示，其係 鈞局於96年5月21日核准公告，94年2月5日申請之第I281519號之「電解拋光處理系統及方法」，該方法主要是將金屬薄片(20)接至電源供應部(40)的正電極(41)，而電極部(30)接至負電極(42)，當金屬薄片(20)與該電極部(30)接近時，會產生放電，若金屬薄片(20)表面高低不平，則表面較高部分會接近電極部(30)，而優先產生放電現象進而剝離，故可改善表面粗糙度，然由附件之申請專利範圍及圖式中可分析得知，其尚有下述之缺失：
其電極部(30)連續放電時所產生的微小剝離物會持續一直累積，故會影響放電效果，同時也會產生大量的氣體(氣泡)，由於該氣體(氣泡)不導電，因此係會阻礙電解之進行，該將會造成放電不均，並在金屬薄片(20)上產生麻點及孔蝕，讓製成之金屬薄板(20)表面難以達到平坦，此外當金屬薄板(20)之平坦度需在數十奈米或數奈米之微小尺寸時，由於凸起點太小金屬薄片(20)表面可視為平面，無法單以黏膜內高低點放電達到平坦化，該相對無法滿足業界之要求者。
故本發明人即有鑑於此，乃思及創作的意念，遂以多年的經驗加以設計，經多方探討並試作樣品試驗，及多次修正改良，乃推出本發明。
習知電解拋光時，電極部連續放電所產生的微小剝離物會持續一直累積，故會影響放電效果，同時也會產生大量的氣體(氣泡)，由於該氣體(氣泡)不導電，因此係會阻礙電解之進行，此乃欲解決之技術問題點者。
本發明之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其包含有：一電解槽、一金屬基板、至少一動態陰極、多數之磨料及一供電源，其中，電解槽具有一開口向上之槽室，槽室內容置有電解液，金屬基板為厚度界於1至0.01mm間、寬度界於1至100cm間之軟性不鏽鋼板，且該金屬基板係依序經過砂輪研磨、布輪研磨、羊毛輪研磨、除油、清洗等前置手續後，再送入電解槽中，以進行電化學平坦化之處理，當電化學平坦化完成後，則再經過清洗與乾燥收料等後製程，而可完成該CIGS太陽能電池基板材平坦化之製作方法，又金屬基板係捲繞成滾筒狀，以被動力裝置連續拉出拖帶或做捲收，該被拖帶出之金屬基板還能依循著動態陰極進、出電解槽之槽室，以充份浸漬過電解液，動態陰極為一轉動輪，其周緣往外依序包覆有一金屬導電層與一不導電之研磨層，研磨層表面並設有由高分子發泡塑膠或複合材料所構成之刷毛，當電化學平坦化之製程在進行時，即以該研磨層與刷毛來輕微接觸金屬基板，磨料為粒度界於10至50奈米間之陶瓷粉末或界面活性劑，該磨料係添加在電解槽之電解液中，以用來增加磨料粒子對金屬基板的撞擊力，利用此撞擊力消除金屬基板上的凸出物，使凸起部平坦化，供電源具有一正電極與一負電極，該金屬基板係連接至正電極，而樞組在電解槽內之動態陰極則與負電極相連接，俾令研磨層與刷毛能輕觸在金屬基板表面；藉此，係能構成該CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法者。
(一)本發明之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，由於電解時會產生大量的氣泡，本發明利用複合式動態陰極輕微的接觸金屬基板可去除電解時因氣泡所產生的麻點，進以達到無麻點之要求者。
(二)本發明之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其動態陰極同時可以去除金屬基板電解時剝離金屬基板表面之雜質，以達到良好的排屑效果，俾增加金屬基板平坦者。
(三)本發明之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其動態陰極可以抑制單點放電所造成的孔蝕者。
(四)本發明之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其動態陰極轉動可降低氣泡在電解過程中非均勻的流動，以去除金屬基板因氣泡流動所形成的流痕者。
(五)本發明之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其電子元件等級之金屬基板，平坦度一般要求在100奈米以下，若將100奈米以下之金屬基板，以尖端放電之方法將表面雜質或凸出物去除，其效果並不明顯，因為100奈米以下時其陰、陽極距離幾乎相同，所以導致尖端放電效果不佳，金屬基板表面的凸出物不易去除，因此，本發明在電解液中添加磨料粒子，實能用來解決其尖端放電不佳之問題。
為使 貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如後：通常根據本發明，請由第一圖持續搭配至第六圖所示觀之，其包含有：一電解槽(10)、一金屬基板(20)、至少一動態陰極(30)、多數之磨料(40)及一供電源(50)，其中：電解槽(10)具有一開口向上之槽室(11)，槽室(11)內容置有電解液(12)；金屬基板(20)為厚度界於1至0.01mm間、寬度界於1至100cm間之軟性不鏽鋼板，且該金屬基板(20)係依序經過砂輪研磨(1)、布輪研磨(2)、羊毛輪研磨(3)、除油(4)、清洗(5)等前置手續後，再送入電解槽(10)中，以進行電化學平坦化(6)之處理，當電化學平坦化(6)完成後，則再經過清洗(7)與乾燥收料(8)等後製程，而可完成該CIGS太陽能電池基板材平坦化之製作方法，又金屬基板(20)係捲繞成滾筒狀，以被動力裝置連續拉出拖帶或做捲收，該被拖帶出之金屬基板(20)還能依循著動態陰極(30)進、出電解槽(10)之槽室(11)，以充份浸漬過電解液(12)；動態陰極(30)為一轉動輪，其周緣往外依序包覆有一金屬導電層(31)與一不導電之研磨層(32)，研磨層(32)表面並設有由高分子發泡塑膠或複合材料所構成之刷毛(321)，當電化學平坦化(6)之製程在進行時，即以該研磨層(32)與刷毛(321)來輕微接觸金屬基板(20)；磨料(40)為粒度界於10至50奈米間之陶瓷粉末或界面活性劑，該磨料(40)係添加在電解槽(10)之電解液(12)中，以用來增加磨料(40)粒子對金屬基板(20)的撞擊力，利用此撞擊力消除金屬基板(20)上的凸出物，使凸起部平坦化；供電源(50)具有一正電極(51)與一負電極(52)，該金屬基板(20)係連接至正電極(51)，而樞組在電解槽(10)內之動態陰極(30)則與負電極(52)相連接，俾令研磨層(32)與刷毛(321)能輕觸在金屬基板(20)表面。
藉由上述方法，該尚未經過電化學平坦化(6)處理之金屬基板(20)表面係具有複數個凸起部(21)與凹陷處(22)(請同時由第四圖所示觀之)，當金屬基板(20)與動態陰極(30)相接近時，會產生發電，以進行電解，該在電解過程金屬基板(20)上所剝離的金屬離子會與電解液(12)中的磷酸形成一層磷酸鹽膜吸附在金屬基板(20)表面，這種黏膜在凸起部(21)較薄，凹陷處(22)較厚，因凸起部(21)黏膜薄，電阻小、電流密度大、氧氣析出多、溶液易更新、溶解速度快，而凹陷處(22)黏膜厚，電阻大、電流密度小，所以溶解緩慢，隨著電解拋光時間的延續，凸起部(21)將逐漸被削平，使表面變得平滑光潔(請同時由第五圖所示觀之)，又因放電過程中金屬基板(20)表面會產生大量的氫氣、氧氣與雜質，若未將這些氣泡(60)與雜質去除，則會影響放電效果，導致金屬基板(20)表面產生麻點及孔蝕，而本發明在電解槽(10)內設置動態陰極(30)(請同時由第六圖所示觀之)，除能達到尖端放電外，更能利用動態陰極(30)之旋動，配合刷毛(321)輕觸過金屬基板(20)，來將氣泡(60)與雜質掃除，俾以達到良好的排屑效果，同時磨料(40)受到刷毛(321)掃動，還能以動態衝擊的方式對金屬基板(20)表面產生摩擦，進而研磨，使金屬基板(20)表面能更趨於平坦，及該動態之磨料(40)亦有對氣泡(60)產生擊破之效果者。
續請由第七圖所示觀之，其動態陰極(30)之金屬導電層(31)部分係以錐形之金屬進行設置，該可使平板電場分佈均勻，不會產生金屬基板(20)邊緣過度腐蝕之問題者。
藉由上述CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法具有下列之優點：(一)由於電解時會產生大量的氣泡(60)，本發明利用複合式動態陰極(30)輕微的接觸金屬基板(20)可去除電解時因氣泡(60)所產生的麻點，進以達到無麻點之要求者；(二)其動態陰極(30)同時可以去除金屬基板(20)電解時剝離金屬基板(20)表面之雜質，以達到良好的排屑效果，俾增加金屬基板(20)平坦者；(三)其動態陰極(30)可以抑制單點放電所造成的孔蝕者；(四)其動態陰極(30)轉動可降低氣泡(60)在電解過程中非均勻的流動，以去除金屬基板(20)因氣泡(60)流動所形成的流痕者；(五)其電子元件等級之金屬基板(20)，平坦度一般要求在100奈米以下，若將100奈米以下之金屬基板(20)，以尖端放電之方法將表面雜質或凸出物去除，其效果並不明顯，因為100奈米以下時其陰、陽極距離幾乎相同，所以導致尖端放電效果不佳，金屬基板(20)表面的凸出物不易去除，因此，本發明在電解液(12)中添加磨料(40)粒子，實能用來解決其尖端放電不佳之問題。
唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。
(1)．．．砂輪研磨
(2)．．．布輪研磨
(3)．．．羊毛輪研磨
(4)．．．除油
(5)．．．清洗
(6)．．．電化學平坦化
(7)．．．清洗
(8)．．．乾燥收料
(10)．．．電解槽
(11)．．．槽室
(12)．．．電解液
(20)．．．金屬基板
(21)．．．凸起部
(22)．．．凹陷處
(30)．．．動態陰極
(31)．．．金屬導電層
(32)．．．研磨層
(321)．．．刷毛
(40)．．．磨料
(50)．．．供電源
(51)．．．正電極
(52)．．．負電極
(60)．．．氣泡
第一圖：係本發明之方塊流程圖。
第二圖：係本發明之製程設備簡化圖。
第三圖：係本發明電解槽之整體架構圖。
第四圖：係本發明之處理過程之示意圖一。
第五圖：係本發明之處理過程之示意圖二。
第六圖：係本發明電解暨加速氣泡消除之狀態圖。
第七圖：係本發明動態陰極之正視圖。
(10)．．．電解槽
(11)．．．槽室
(12)．．．電解液
(20)．．．金屬基板
(30)．．．動態陰極
(40)．．．磨料
(50)．．．供電源
(51)．．．正電極
(52)．．．負電極
Claims (7)
- 一種CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其包含有：一電解槽、一金屬基板、至少一動態陰極、多數之磨料及一供電源，其中，電解槽具有一開口向上之槽室，槽室內容置有電解液，金屬基板係捲繞成滾筒狀，以被動力裝置連續拉出拖帶或做捲收，該被拖帶出之金屬基板還能依循著動態陰極進、出電解槽之槽室，以充份浸漬過電解液，俾用來進行電化學平坦化，其特徵在於：動態陰極為一轉動輪，其周緣往外依序包覆有一金屬導電層與一不導電之研磨層，研磨層表面設有刷毛，當電化學平坦化之製程在進行時，即以該研磨層與刷毛來輕微接觸金屬基板，磨料係添加在電解槽之電解液中，以用來增加磨料粒子對金屬基板凸起部的撞擊力，供電源具有一正電極與一負電極，該金屬基板係連接至正電極，而樞組在電解槽內之動態陰極則與負電極相連接，俾令研磨層與刷毛能輕觸在金屬基板表面；藉此，該利用在電解槽內設置動態陰極之設計，除能達到尖端放電外，更能利用動態陰極之旋動，配合刷毛輕觸過金屬基板，來將氣泡與雜質掃除，俾以達到良好的排屑效果，同時磨料受到刷毛掃動，還能以動態衝擊的方式對金屬基板表面產生摩擦，進而研磨，使金屬基板表面能更趨於平坦者。
- 根據申請專利範圍第1項所述之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其中，金屬基板為厚度界於1至0.01mm間、寬度界於1至100cm間之軟性不鏽鋼板者。
- 根據申請專利範圍第1項所述之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其中，金屬基板在進行電化學平坦化前，係先依序經過砂輪研磨、布輪研磨、羊毛輪研磨、除油、清洗等前置手續，而在電化學平坦化後，則再經過清洗與乾燥收料等後製程者。
- 根據申請專利範圍第1項所述之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其中，研磨層表面係設有由高分子發泡塑膠或複合材料所構成之刷毛者。
- 根據申請專利範圍第1項所述之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其中，磨料為粒度界於10至50奈米間之陶瓷粉末者。
- 根據申請專利範圍第1項所述之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其中，磨料為界面活性劑者。
- 根據申請專利範圍第1項所述之CIGS太陽能電池基板材平坦化製程方法，其中，動態陰極之金屬導電層部分係以錐形之金屬進行設置者。
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