在圆柱几何体上电镀的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在柔性金属基质上电镀导电或半导电化合物的技术领域。
【背景技术】
[0002]光伏板的生产，特别是，那些涉及薄层的所谓“平板”的光伏板，需要对来自元素周期表第11，12，13，14行的化合物的电镀方法，比如那些铜、锌、锡、铟、镓、铝、砸、硫基的化合物，也可以是砸化物、碲化物或者硫化物。按照惯例，这些电镀通常由两种类型的技术来完成:一种工艺被称作“批处理”，处理刚性基质，或另一种是被称之为“卷轴式”的工艺，包括在整个生产线上展开柔性的基质。
[0003]从行业的视点上看，卷轴式工艺与批处理工艺相比，卷轴式工艺的优势在于减少板的质量和提高生产进度，因此降低了生产成本。然而，从批处理方法转变为卷轴式方法需要性能验证步骤。
[0004]在当前，卷轴式技术不如批处理技术那么好掌握，不具有从精确、经济及可靠生产方法中获取柔性基质的装置。
[0005]文献US6406610提出了一种电解池，其中，浸入了移动通过附近正极的柔性基质。文献DE19751021也提出了一种使用卷轴式方法的电镀装置，其通过在含有正极的电解池中卷制柔性基质而工作。
[0006]然而，这些文献中提出的技术所使用的罐，其几何形状不能优化在电解池中溶液的均质化作用。此外，这些罐会从旨在减少电镀必须的溶液量的优化中得益。
[0007]更为有利的几何形状在批处理方法中是已知的。特别地，具有圆柱几何形状，像是文献US5，628，884所记载的那种，通过绕着装在本身也是圆柱形的罐中的电化学池中刚性圆柱几何体的轴线旋转刚性圆柱形基质，可突出优点地使用流体动力控制。
[0008]因此有需要优化用于处理柔性基质的电镀技术，从而能够从已知技术提供的以及在批处理方法中用到的一些优势中得益，同时还能从产品成本节约和卷轴技术速度上获益。
【发明内容】
[0009]为此目的，本发明提出了通过电化学手段在柔性基质上电镀薄层的方法，其包括如下步骤:
[0010]一在电解池中，提供位于第二空心圆柱内的第一封闭圆柱体，
[0011]—将柔性基质覆于第一圆柱体外表面和第二圆柱体内表面中的表面之一上，柔性基质形成了第一电极，
[0012]一在电解池中，提供至少一个第二电极，以及
[0013]一在第一电极和第二电极之间施加电位差，以将薄层电镀在柔性基质上。
[0014]特别地，对于定位该基质有两种可能的格局。基质可以放在封闭圆柱体外表面上或者放在空心圆柱体的内表面上。有利地，基质形成了负极。第二电极有利地为正极，且可以位于放置在电解池中的第三圆柱体上，或者再放在电解池中其他的圆柱形表面上，第二电极甚至可以是浸在电解池中的基本上平的电极。
[0015]这种方法的优势在于，允许节约所用电解溶液的量。确实，在圆柱形几何体中，电解溶液装在封闭圆柱体外表面和形成了罐体的空心圆柱体内表面之间。圆柱形几何体电解反应器不需要使用搅拌系统来使得溶液均质化。负极与罐体隔开的间距因此较小，并可能节省电解溶液。
[0016]此外，这种几何体特别适于柔性基质，因为与具有平行六面体几何体的电解罐相比较来说，这些基质在体积较小圆柱体其较大弧形表面上更为贴合。
[0017]针对柔性基质的电镀采用圆柱几何体，基质上电镀化学元素的参数可以更为精确地控制。
[0018]特别地，电镀速度或者镀层成分至少可以通过使用多个相异参数来控制，比如溶液中的电活化物种的浓度、两电极之间循环的电流、所施加电位和旋转速度。
[0019]通过在两电极之间施加电流或者通过在这些电极之间施加电压，可以施加第一电极和第二电极之间的电位差。
[0020]第一电极是负极，而第二电极是正极。可以提供补充性参考电极。
[0021 ] 可以执行额外的步骤来改进电镀方法。
[0022]因此，能够在电镀期间使第一圆柱绕着其轴线旋转。
[0023]利用这种旋转，可以省略用以将电解液均质化的搅拌系统。此外，通过对旋转速度的控制，可以选择各种操作机制:在层流中电镀，或者在有或没有漩涡的紊流中电镀。这些可能性对提高电镀质量的控制有所贡献。选择层流操作机制从而由均匀溶液中得益是特别有利的，并能使化学元素电镀形成具有较低表面粗糙度的镀层。
[0024]有利地，第二电极是旋转的。旋转第二电极可以用于让溶液均质化，或者甚至通过在电解溶液中混和而使其处于特定的流体力学状态下。在第二电极不在两个圆柱体之一的表面上的情形中，另一个优点是不会连续保持基质的相同区域面对着第二电极。第二电极因此有利地绕着封闭圆柱体转动，但也可以绕着自身转动，特别是当第二电极的几何形状允许其因为这种旋转而混合电解液的时候，比如，当第二电极位于两个圆柱体之一上的时候。在特别的实施例中，其中，第二电极和负极都位于基本上平行但轴线不相同的圆柱体上，第二电极和负极除了绕着它们各自的轴线在电解池中旋转，还可以绕着彼此旋转。
[0025]有利地，该方法可提供与第二、空心圆柱体同轴的第一封闭圆柱体。第一封闭圆柱体在由第二空心圆柱体形成的罐中这样的设置，在圆柱体之一或者两者绕着它们各自相应的轴线转动的时候，用来支持层状流体动力学机制。
[0026]在一些实施例中，不必在罐中添加第二电极。确实，第一圆柱体的外表面和第二圆柱体的内表面中的其他表面可以用作第二电极。
[0027]这种构造特别有利之处在于，其能够从电解池中第二电极和负极之间的固定间距得益，第二电极和负极至少为了形成面对彼此的传导部分。这种方式下，第二电极和负极之间的正离子循环在电解池中更为均匀地生成。在这个实施例中，第二电极有利地为形成正极的反向电极。
[0028]一些电镀可以通过在电解池中逐步溶解第二可溶电极而实现。比如，可以在硫化铜溶液中使用铜质的第二电极。当电流施加在第二电极和负极之间时，阳离子电镀在基质上导致铜原子释放，这从可溶的第二电极转化成为阳离子。这种方式下，电镀可以继续直到完全消耗了第二电极。
[0029]第二电极因此可以优选地选择与溶液中离子相同的特性，因为其用于连续地使得溶液再生，结合工业应用其提供了甚至更好的灵活性。
[0030]为了能够使封闭圆柱体载着基质运动一定距离，当柔性基质覆于封闭第一圆柱体的外表面时，该方法可提供连接到第一圆柱体的可移动托架臂。这个托架臂旨在绕着位于电解池外的轴线进行旋转，并且平行于第一圆柱体的轴线而平移。它也可以进行径向位移。
[0031]使用上述的托架臂，第一圆柱体可以从第二圆柱体中的电解池位移到第三圆柱体中的至少一个罐。这种情况下，该方法可涉及若干个有区别的连续电镀步骤，特别适于工业方法。
[0032]由于托架臂从一个罐移动到另一个罐，该方法可充实除电镀步骤之外的其他步骤。特别地，该方法可以包括第一圆柱体朝着退火罩的运动。退火步骤对于生产诸如光伏电池的光敏器件特别有用。
[0033]与上述电镀方法并行，本发明还涉及在该方法期间使用的圆柱状反应器几何体。
[0034]因此，本发明还涉及将至少一薄层通过电化学手段镀在基