本發(fā)明屬于制備薄膜太陽能電池領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜太陽能電池基板的刻蝕方法。

背景技術(shù)：

1、碲化鎘薄膜太陽能電池是指在玻璃基板或其他柔性基板上沉積含有碲化鎘、硫化鎘等具有光電轉(zhuǎn)換功能物質(zhì)層(碲化鎘功能膜層)而構(gòu)成的光伏電池。碲化鎘薄膜太陽能電池的生產(chǎn)工藝中，將電鍍沉積完功能膜層后的電池板，靠近基板一側(cè)的表面(該面照射到太陽光)稱為陽面。陽面刻蝕工藝是制備碲化鎘薄膜太陽能電池非常重要的一步，它的主要作用是利用濃硝酸將陽面上的殘留物刻蝕掉，避免陽面殘留物(如碲化鎘、硫化鎘等)與功能膜層膜面產(chǎn)生連接并發(fā)生短路，且進(jìn)一步清洗掉陽面的膜層，可以有效提升陽面的光照透過率。

2、現(xiàn)有技術(shù)在電池片鍍完碲化鎘功能膜層后，再將其通過活化爐活化，最后，將電池片進(jìn)入陽面刻蝕設(shè)備內(nèi)進(jìn)行刻蝕。電池片在刻蝕設(shè)備內(nèi)通過輥輪傳輸，水平移動(dòng)，傳入刻蝕槽，刻蝕槽內(nèi)的濃硝酸溶液剛好沒過輥輪，將陽面侵泡在濃硝酸溶液內(nèi)，使?jié)庀跛岢浞挚涛g掉陽面的殘留物；同時(shí)在刻蝕槽上方會(huì)給出一個(gè)正壓的吹風(fēng)，減少電池在溶液中移動(dòng)帶來的溶液波動(dòng)導(dǎo)致溶液濺射到碲化鎘功能膜層上，或盡量避免因強(qiáng)硝酸的揮發(fā)導(dǎo)致硝酸凝珠滴落至碲化鎘功能膜層表面，將功能膜層破壞。但是，碲化鎘功能膜層大部分區(qū)域還是暴露在刻蝕工藝的大環(huán)境中，通過正壓吹風(fēng)的方式無法完全避免該強(qiáng)腐蝕性溶液或凝珠腐蝕碲化鎘功能膜層，仍會(huì)導(dǎo)致薄膜太陽能電池在基板表面刻蝕階段的合格率明顯下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述涉及的薄膜太陽能電池在基板表面刻蝕階段存在腐蝕性物質(zhì)破壞碲化鎘功能膜層導(dǎo)致其合格率下降的問題，本發(fā)明提供一種薄膜太陽能電池基板的刻蝕方法，該方法可以有效保護(hù)碲化鎘功能膜層不被刻蝕環(huán)境所破壞，進(jìn)一步提高生產(chǎn)薄膜太陽能電池的合格率。

2、實(shí)現(xiàn)上述目的，具體包括以下技術(shù)方案：

3、一種薄膜太陽能電池基板的刻蝕方法，包括如下步驟：

4、(1)準(zhǔn)備薄膜太陽能電池片，所述薄膜太陽能電池片包括基板以及在所述基板上含有碲化鎘的功能膜層；

5、(2)將所述薄膜太陽能電池片依次進(jìn)行活化、氧化預(yù)處理；

6、(3)通過二流體噴涂工藝，在所述薄膜太陽能電池片中含有碲化鎘的功能膜層的表面噴淋水膜；

7、(4)采用刻蝕液對所述薄膜太陽能電池片中的基板進(jìn)行刻蝕；

8、(5)去再將所述薄膜太陽能電池片依次經(jīng)過干燥、浸漬于酸性水溶液和水洗處理。

9、電鍍碲化鎘后待基板刻蝕的薄膜太陽能電池片，包括基板以及在所述基板上含有碲化鎘的功能膜層，基板表面因前述工藝存在如碲化鎘、硫化鎘等殘留物，需將基板表面的殘留物刻蝕去除。但是，對該基板表面進(jìn)行刻蝕時(shí)，需要避免對功能膜層造成損傷或破壞。對此，本發(fā)明在基板表面刻蝕前，在含有碲化鎘的功能膜層表面依次引入氧化層和水膜膜層對其進(jìn)行保護(hù)，避免其在后續(xù)的基板刻蝕階段被破壞。具體為，在薄膜太陽能電池片活化處理后，對薄膜太陽能電池片進(jìn)行了氧化預(yù)處理，使得含有碲化鎘的功能膜層表面被氧化，在其表面形成一層鈍化作用的氧化層，且該氧化層可以提高含有碲化鎘的功膜能層表面的親水性；再在含有碲化鎘的功能膜層的表面噴淋水膜，因前一步的預(yù)氧化處理，提高了表面的親水性，所形成的水膜在其表面附著力好，穩(wěn)定性高，能夠很好地保護(hù)該功能膜層；在進(jìn)行基板刻蝕時(shí)，水膜膜層可以有效防止刻蝕溶液濺射或因刻蝕液揮發(fā)后冷凝形成的液滴滴落到功能膜層上，并且由于該功能膜層存在水膜膜層和氧化層的雙重保護(hù)，即使是揮發(fā)在空氣中的硝酸對該功能膜層也不會(huì)造成任何損傷，極大提高了薄膜太陽能電池生產(chǎn)中刻蝕階段的合格率。此外，在刻蝕之后通過干燥以及去除功能膜層表面的氧化物層，使得水膜膜層和氧化層不會(huì)影響下一步工序。

10、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述基板包括玻璃材質(zhì)的基板。

11、玻璃材質(zhì)基板成本低廉、透光性好、穩(wěn)定性好，是薄膜太陽能電池片較為理想的基板。

12、優(yōu)選地，所述基板的厚度為3-5mm，所述含有碲化鎘的功能膜層的厚度為2-10μm。

13、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述薄膜太陽能電池片為電鍍碲化鎘后待基板刻蝕的薄膜太陽能電池片。

14、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述活化的溫度為400-500℃，所述活化的時(shí)間為10-60min。

15、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述活化的氣氛為惰性氣體氣氛，所述惰性氣體包括氮?dú)狻鍤?、氦氣中的至少一種。

16、薄膜太陽能電池片生產(chǎn)中的活化步驟是為了改善含cdte功能膜層中的結(jié)晶性，減少cdte與cds的界面缺陷，增強(qiáng)cds和cdte間互擴(kuò)散程度，減小晶格不匹配，若功能膜層中存在摻雜元素如cl等時(shí)，活化有助于摻雜元素cl空位的形成，cl等摻雜原子可以更好地進(jìn)入cdte晶格，實(shí)現(xiàn)p型摻雜，改善電學(xué)性能。

17、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述氧化預(yù)處理的溫度為400-500℃，所述氧化預(yù)處理的時(shí)間為1-5min，所述氧化預(yù)處理的氣氛為含有體積百分?jǐn)?shù)為1-10％氧氣和99-90％惰性氣體的混合氣氛。

18、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述氧化預(yù)處理后，所述含有碲化鎘的功能膜層表面含有10-50nm的氧化層。

19、碲化鎘的功能膜層表面被氧化后，形成cdo等氧化物的氧化層通常具有較高的表面親水性。這是因?yàn)檠趸锉砻娴牧u基(-oh)和其他親水基團(tuán)可以與水分子形成氫鍵，從而提高表面的親水性。而且，氧化后的表面能通常較高，更容易吸附水分子，表現(xiàn)出更強(qiáng)的親水性。本發(fā)明的氧化預(yù)處理時(shí)間較短，且氧化預(yù)處理的溫度可以與活化階段的溫度一致，因此，可以在活化階段的最后階段直接通入含氧氣氛進(jìn)行氧化預(yù)處理，不僅節(jié)省時(shí)間，而且可以在活化階段就能完成表面氧化，其表面氧化層更均勻和致密，進(jìn)一步提高功能層表層的親水性，為后續(xù)的水膜的附著提供良好的基礎(chǔ)。

20、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述二流體噴涂工藝中，在噴淋水的同時(shí)加入壓縮空氣，使噴出來的水滴成霧化形態(tài)。

21、二流體噴涂工藝中，水流和壓縮空氣分別作為該工藝的兩種流體，能夠使噴出來的水滴成霧化形態(tài)，水滴更加細(xì)致緊密，使得水膜的均勻性更好。因?yàn)檠趸瘜拥挠H水性較強(qiáng)，加上水本身表面的張力，使這層水膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在沒有外力的作用下，水膜會(huì)形成一道屏障，保護(hù)下面的功能膜層。

22、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述水膜的厚度為100-200μm。

23、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述刻蝕液為包括35-45wt.％硝酸和35-45wt.％磷酸的水溶液。

24、進(jìn)入刻蝕工藝段，刻蝕溶液一般為濃硝酸溶液，由于市面上的在售硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在68％左右，揮發(fā)性極強(qiáng)，且硝酸隨著溫度的升高揮發(fā)性會(huì)提升，而揮發(fā)的硝酸被吸入人體后，對人體的損害較大，本發(fā)明在刻蝕階段工作臺內(nèi)設(shè)置濃度為35-45wt.％硝酸和35-45wt.％磷酸的水溶液，既可以滿足刻蝕要求，又可以避免常規(guī)僅采用硝酸的作為刻蝕液，硝酸濃度高導(dǎo)致其過多的揮發(fā)，對工人造成傷害，同時(shí)還減少硝酸用量，可以節(jié)省成本。

25、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述刻蝕的方式為：將所述薄膜太陽能電池片設(shè)置于傳送裝置中，并使得其基板接觸所述刻蝕液進(jìn)行刻蝕，所述基板的傳送速率為1-3m/min。

26、將上述敷好水膜的薄膜太陽能電池，將其基板一側(cè)置于傳送裝置中，在傳送裝置的帶動(dòng)下，傳送至刻蝕槽內(nèi)，傳送速度設(shè)置為1-3m/min，不僅可以避免傳送速度過快而不能保證刻蝕的充分性，而且可以避免速度過慢而導(dǎo)致的成本增加或過度腐蝕。

27、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述刻蝕的溫度為40-50℃。

28、在上述較低的工作溫度條件下，既可以滿足刻蝕要求，又可以避免溫度過高，刻蝕液中的酸因溫度高導(dǎo)致其過多的揮發(fā)，對工人造成傷害。

29、優(yōu)選地，步驟(5)中，所述干燥采用風(fēng)刀干燥的方式。

30、采用風(fēng)刀干燥，可以方便、快捷地去除薄膜太陽能電池基板上的水膜。

31、優(yōu)選地，步驟(5)中，所述酸性水溶液包括2-8wt.％硝酸和2-8wt.％磷酸。

32、采用低濃度的酸性水溶液浸漬薄膜太陽能電池基板可以簡單去除含有碲化鎘的功能膜層的表面的氧化層，避免對后續(xù)工序有影響，且因酸性水溶液濃度低，可以避免進(jìn)一步腐蝕其功能膜層。

33、優(yōu)選地，步驟(5)中，所述浸漬的時(shí)間為10s-5min。

34、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明在薄膜太陽能電池基板表面刻蝕前，在含有碲化鎘的功能膜層表面依次引入氧化層和水膜膜層對其進(jìn)行保護(hù)，避免其在后續(xù)的基板刻蝕階段存在的腐蝕性物質(zhì)導(dǎo)致的膜層損失甚至破壞，可以在不影響整個(gè)工藝流程的連續(xù)性的基礎(chǔ)上，極大提高了薄膜太陽能電池生產(chǎn)中的穩(wěn)定性和產(chǎn)品合格率，大大提高了產(chǎn)線的連續(xù)生產(chǎn)力。