柔性聚合物片材的金属化的制作方法

文档序号:18904862发布日期:2019-10-18 22:33阅读:414来源:国知局
柔性聚合物片材的金属化的制作方法

下面的相关申请和材料为了所有的目的被全部并入本文:美国专利号8,993,364和美国公开号2013/0269748a1。

领域

本公开涉及用于在柔性聚合物片材上形成导电网格图案的系统和方法。例如,所形成的网格图案可以特别适合用作在光伏电池或模块中的收集网格,或者用作低成本柔性电路,例如射频识别标签(rfid标签)。

引言

光伏学的领域通常涉及将阳光直接转换成dc电功率的多层材料。这种转换的基本机制是由antoine-césarbecquerel于1839年首次观察到并由爱因斯坦在他被授予诺贝尔物理学奖的1905年的开创性科学论文中首次被正确描述的光伏效应。在美国,光伏(pv)设备通俗地被称为太阳能电池或pv电池。太阳能电池通常被配置为p型和n型半导体的协作夹层,其中n型半导体材料(在夹层的一“侧”上)展示过量的电子,而p型半导体材料(在夹层的另一“侧”上)展示过量的空穴,每个空穴都表示电子的缺乏。在这两种材料之间的p-n结附近,来自n型层的价电子移动到p型层中的相邻空穴中,在太阳能电池内部产生小的电不平衡。这导致在形成电子p-n结的冶金结附近的电场。

当入射光子将电池中的电子激发到导带中时,被激发的电子变得从半导体的原子释放,产生自由电子/空穴对。如上所述,因为p-n结在结附近产生电场,所以以这种方式在结附近产生的电子/空穴对往往会从结分离并移动开,电子朝着在n型侧上的电极移动,且空穴朝着在结的p型侧上的电极移动。这在电池中产生总的电荷不平衡,使得如果在电池的两侧之间提供外部导电路径,电子将沿着外部路径从n型侧移动回到p型侧,产生电流。实际上,可以通过覆盖表面的一部分的导电网格从n型侧的表面处或附近收集电子,同时仍然允许入射光子充分进入电池内。

当适当定位的电触头被包括并且电池(或一系列电池)被合并到闭合电路中时,这种光伏结构形成工作的光伏设备。作为独立设备,单个常规太阳能电池不足以为大多数应用供电。作为结果,太阳能电池通常通过将一个电池的正面连接到另一个电池的背面而被布置成pv模块或“串”,从而电串联地将单独电池的电压加在一起。通常,相当大数量的电池串联连接以实现可用电压。然后,因而得到的dc电流可以通过逆变器被馈送,在逆变器中它被转换成在适当频率处的ac电流,该频率被选择为与由传统电网提供的ac电流的频率匹配。在美国,这个频率是60赫兹(hz),且大多数其他国家提供在50赫兹或60赫兹处的ac功率。

为商业用途开发的一种特定类型的太阳能电池是“薄膜”pv电池。与其他类型的pv电池例如晶体硅pv电池相比,薄膜pv电池需要较少的光吸收半导体材料来制造工作电池,且因此可以降低处理成本。基于薄膜的pv电池还通过对电极层采用先前开发的沉积技术来提供降低的成本,其中类似的材料在薄膜工业中广泛用于保护、装饰和功能涂层。低成本商业薄膜产品的常见例子包括在基于聚合物的食品包装上的不透水涂层、在建筑玻璃上的装饰涂层、在住宅和商业玻璃上的低辐射热控涂层以及在眼镜上的划痕和抗反射涂层。采用或修改在这些其他领域中开发的技术允许pv电池薄膜沉积技术的开发成本的减少。

此外,薄膜电池展示超过20%的效率,其比得上或超过最有效的晶体电池的效率。特别是,半导体材料铜铟镓硒(cigs)是稳定的,具有低毒性,并且真正是薄膜,在工作的pv电池中需要小于2微米的厚度。作为结果,迄今为止,cigs似乎展示了对高性能、低成本薄膜pv产品和因而对渗透大量发电市场的最大潜力。薄膜pv技术的其他半导体变形包括铜铟硒、铜铟硫、铜铟铝硒和碲化镉。

一些薄膜pv材料可以沉积在刚性玻璃衬底上或在柔性衬底上。玻璃衬底相对便宜,通常具有与cigs或其他吸收层相对紧密匹配的热膨胀系数,并且允许真空沉积系统的使用。然而,当比较在沉积过程期间可应用的技术选项时,刚性衬底在处理期间遭受各种缺点,例如对用于处理设备和材料储存的相当大的占地面积的需要、用于将玻璃均匀地加热到在玻璃退火温度处或附近的升高的温度的昂贵和专业化的设备、带有由此引起的产量损失的衬底断裂的高可能性、以及具有用于加热玻璃的由此引起的较高电费成本和处理时间的较高热容量。此外,由于玻璃的重量和易碎性质,刚性衬底需要增加的运送成本。作为结果,用于薄膜的沉积的玻璃衬底的使用可能不是对多层功能薄膜材料例如光伏的低成本、大体积、高产量、商业制造的最佳选择。

相反,薄柔性衬底的辊对辊处理允许使用紧凑、较便宜的真空系统以及已经为其他薄膜工业开发的非专用设备。基于薄柔性衬底材料的pv电池还对快速加热和冷却以及大的热梯度展示相对高的耐受性(导致在处理期间断裂或故障的低可能性),需要比较低的运送成本,并且展示比基于刚性衬底的电池更大的安装容易性。关于适合于与目前公开的方法和装置一起使用的类型的薄膜pv电池的组成和制造的其他细节可以在例如wendt等人的美国专利号6,310,281、6,372,538和7,194,197和britt等人的美国专利号8,062,922中找到,所有这些专利特此通过引用被全部引入。

如前面所提到的,相当大数量的pv电池常常串联连接以实现可用电压并因而实现期望功率输出。这种配置常常被称为一“串”pv电池。由于晶体衬底和柔性薄膜衬底的不同性质,对于薄膜电池比对于晶体电池,可以不同地构造在电池之间的电串联连接,并且在薄膜电池之间形成可靠的串联连接提出了几个挑战。例如,直接在薄膜电池上焊接(用于连接晶体太阳能电池的传统技术)使电池的pv涂层暴露于破坏性温度,并且通常用于在薄膜电池上形成收集网格的基于有机的银油墨可能在任何情况下都不允许通过普通焊接材料进行的强粘附。因此,pv电池常常用独立的电线或导电凸片(tab)连接,这些电线或导电凸片用导电粘合剂(eca)而不是通过焊接附着到电池上。

然而,即使当独立的电线或凸片被用于形成电池间连接时,极薄的涂层和沿切割的pv电池边缘的潜在片状剥落在电线或凸片越过电池边缘的任何地方引入短路(功率损耗)的机会。此外,沉积有pv涂层的导电衬底(其通常是金属箔)可能容易被来自附接的电线和凸片的热机械应力变形。这种应力可以转移到弱粘附界面,其可导致电池的分层。

此外,在eca和电池背面之间或者在eca和正面上的导电网格之间的粘附可能很弱,且机械应力可能引起在这些位置处的收集网格的分离。此外,腐蚀可出现在电池背面上的钼或其他涂层和将收集网格的凸片连接到太阳能电池的eca之间。这种腐蚀可能导致高电阻接触或粘附故障,导致功率损耗。

将薄膜pv电池与导电凸片或带连接的先进方法可以很大程度地克服电短路和分层的问题,但是可能需要不合意地高的生产成本来这么做。此外,所有这样的方法——不管有多么鲁棒——都要求pv串的至少某个部分被导电凸片覆盖,这阻止太阳辐射射到串的那个部分,且因而降低系统的效率。作为结果,需要将pv电池互连成串的改进的方法以及改进的互连电池串。特别地,存在对减少互连成本并减少被互连机构覆盖的每个pv电池的部分同时保持或提高电池抵抗应力的能力的串及其形成方法的需求。

ici(集成电池互连)技术克服了上述问题,但目前依赖于在减材工艺中形成的cu网格收集结构。通过电沉积形成的cu箔被层压在聚合物网上,且大于90%的cu质量随后被去除。被去除的cu的相对面积甚至更大。虽然被去除的cu的一部分可以回收,但是该过程相对昂贵且低效,并且全世界只有几个供应商能够供应以这种方式生产的柔性互连结构。此外,对于需要特定级别的纯度的应用,回收的cu必须被精炼和再处理。

此外,与电流网格结构的形成相关联的电镀和减材蚀刻工艺利用强化学浴,该化学浴可使衬底不纯(影响太阳能模块的性能或可靠性),或者对合适的衬底材料施加限制。

由于所有上述原因,存在对用于在柔性衬底如透明聚合物片材上形成导电网格图案的改进的装置和方法的需要。

概述

本公开提供了与在聚合物片材上的导电网格形成有关的系统、装置和方法。在一些实施例中,一种在透明聚合物片材上形成导电金属网格的方法可以包括:将电绝缘涂层施加到导电圆筒上,其中该涂层被图案化以暴露圆筒的导电表面的对应于要形成的网格图案的部分;至少部分地将圆筒浸入含金属的溶液中;向导电圆筒施加电流,从而引起金属到导电表面的被暴露部分上的电沉积并在圆筒上形成导电金属网格;旋转圆筒,直到导电网格与缠绕在圆筒的一部分周围的透明聚合物片材接触为止;以及在导电网格附着到片材上的情况下使片材从圆筒分离。

在一些实施例中,一种形成光伏模块的导电收集网格的方法可以包括:将电绝缘涂层施加到具有导电表面的滚筒;图案化电绝缘涂层以暴露滚筒的导电表面的对应于网格图案的区域;将金属电沉积到导电表面的被暴露区域上,以形成附着到导电表面的金属收集网格;当收集网格附着到导电表面时,使收集网格与透明聚合物片材接触,从而使收集网格粘附到聚合物片材上;以及在网格图案附着在聚合物片材上的情况下使透明聚合物片材从滚筒分离。

在一些实施例中,一种在透明柔性片材上形成导电网格的方法包括:提供部分地覆盖有电绝缘涂层的导电表面,其中导电表面的未覆盖部分对应于网格图案;将导电材料电沉积到导电表面的未覆盖部分上,以形成附着到导电表面的导电网格;使电绝缘涂层和导电网格与透明柔性片材接触;以及在导电网格附着到透明柔性片材上的情况下使透明柔性片材与电绝缘涂层分离。

在一些实施例中,在透明粘性聚合物片材上形成任意复杂性的导电金属网格的高速率、低成本的加成方法可以包括在金属圆筒上使用电绝缘的不粘涂层,所述绝缘涂层首先被图案化以暴露在预选区域中的金属圆筒的导电表面;至少部分地将圆筒浸入化学溶液中,其中导电金属电沉积到在绝缘层中被图案化的特征中;在粘性聚合物片材缠绕在所述圆筒的外圆周的一部分上时,将电沉积到被图案化以暴露导电金属圆筒的区域中的电沉积金属网格拉出到粘性聚合物片材上;以及使聚合物片材从圆筒分离,产生粘附到粘性聚合物片材上的所形成的金属网格。

特征、功能和优点可以在本公开的各种实施例中独立实现,或者可以在又一些其他实施例中组合,实施例的另外的细节可以参考下面的描述和附图被看到。

附图说明

图1是用于在透明聚合物片材上形成导电网格的说明性装置的等距视图。

图2是根据本公开的方面在透明聚合物片材上形成的说明性导电网格图案的放大局部视图。

图3是描绘在透明聚合物片材上形成导电金属网格的说明性方法中执行的步骤的流程图。

图4是描绘在形成光伏模块的导电收集网格的说明性方法中执行的步骤的流程图。

图5是描绘在透明柔性片材上形成导电网格的说明性方法中执行的步骤的流程图。

图6是根据本公开的方面的用于激光粗糙化表面的说明性装置的等距视图。

图7是在激光粗糙化表面上的微观裂缝的说明性图案的放大局部视图。

图8是描绘在透明聚合物片材上形成导电金属网格的另一说明性方法中执行的步骤的流程图。

图9是描绘在形成光伏模块的导电收集网格的另一说明性方法中执行的步骤的流程图。

图10是描绘在透明柔性片材上形成导电网格的另一说明性方法中执行的步骤的流程图。

图11是描绘在根据本公开的方面的用于制造图案化圆筒的说明性方法中执行的步骤的流程图。

图12是描绘在制造图案化圆筒的说明性方法中执行的步骤的流程图。

图13是描绘在制造图案化表面的说明性方法中执行的步骤的流程图。

描述

概要

下面描述并在相关附图中示出了用于在透明粘性聚合物片材(或任何其它合适的聚合物片材)上增材地形成导电网格的系统的各种实施例以及相关方法。除非另有规定,网格形成系统和/或其各种部件可以但不要求包含在本文描述、示出和/或合并的结构、部件、功能和/或变化中的至少一个。此外,在本文结合本教导描述、示出和/或合并的过程步骤、结构、部件、功能和/或变化可以但不要求被包括在其它类似的网格形成系统中。各种实施例的下面的描述本质上仅仅是示例性的,且决不意欲限制本公开、它的应用或使用。另外,如下所述,由实施例提供的优点本质上是说明性的,且并非所有实施例都提供相同的优点或相同程度的优点。

本文公开的网格形成系统克服了在典型网格形成技术中固有的几个缺点。例如,现有的cu沉积和减材蚀刻方法导致潜在的衬底掺杂和不可回收废物的高百分比。相反,本文所述的增材网格形成方法导致低的或可忽略的浪费,并且不使衬底(即聚合物片材)遭受潜在地有害的化学浴。

通常,增材网格形成系统可包括可旋转的滚筒,其具有涂覆有不粘绝缘层(例如聚四氟乙烯(ptfe))的导电外表面。可以在绝缘层中形成网格图案,使得下面的导电表面被暴露,其中网格图案存在。滚筒可以部分地浸没在含有导电金属(例如铜离子)的化学浴器(chemicalbath)中,滚筒的轴实质上平行于浴器的表面。滚筒的下部可以被浸没,而上部保持在浴器之外,使得滚筒的旋转使滚筒的图案化外表面进入浴器并随后离开浴器。

可以施加电流,导致cu(或其他导电金属)到滚筒的浸没部分上的电沉积。然而,由于除了网格图案以外的表面在绝缘材料中被覆盖,cu仅沉积到暴露的网格图案上。

可具有粘性表面的透明聚合物片材可放置成与旋转滚筒的未浸没部分接触。片材可在滚筒表面离开浴器后与滚筒接触,并缠绕在滚筒的未浸没部分上。然后,在其重新进入浴器之前,可以将片材从滚筒表面移除。可以施加压力和/或热,使得片材层压到滚筒表面上,且然后在离开时剥离。这种层压和随后的分离导致cu网格附着到聚合物片材上并从滚筒表面移除。可以将导电涂层添加到滚筒的被暴露网格图案,使得涂层起释放层的作用,以便于网格优先附着到聚合物片材上。

聚合物片材可以包括聚合物片材材料的辊或线轴,或者聚合物片材的另一个实质上连续的源。因此,当滚筒旋转进出化学浴器时,聚合物片材可以连续地被馈送到滚筒上和离开滚筒,使得具有导电网格的连续聚合物片材由系统产生。该系统可以包括辊对辊系统,使得金属化片材卷绕到接收辊上。

示例、部件和可选方案

下面的章节描述了示例性网格形成系统以及相关系统和/或方法的选定方面。在这些章节中的例子为了说明而设计,而不应被解释为限制本公开的整个范围。每个章节可以包括一个或多个不同的发明和/或上下文或相关信息、功能和/或结构。

说明性装置

如图1-2所示,本公开的这一章节涉及可用于在透明聚合物片材上形成导电金属网格的说明性装置。

图1描绘了用于在透明聚合物片材104上形成导电金属网格102的通常以100指示的网格形成装置的例子。装置100包括浴器容器106、导电圆筒108、布置在圆筒108的部分上的压缩元件110、112、114、116以及加热器118和120。加热器118布置在压缩元件110和112附近的圆筒108内。加热器120布置在压缩元件110内部。

浴器容器106被配置成容纳含金属电沉积溶液122,并且可以包括被配置成将圆筒108至少部分地接纳在溶液中的任何合适的结构和部件。例如,浴器容器可包括配置成容纳电沉积溶液122的壁124、126、128、130和底板132。浴器容器106形成被配置成接纳导电圆筒108的通常以134指示的开放表面。浴器容器106可以包括任何电中性材料。例如,浴器容器106可以由塑料制成。在一些情况(未示出)下,整个装置100可以被包围。

也被称为含金属溶液的电沉积溶液122可以具有被配置成传送可电沉积离子或可电沉积离子的组合的任何合适的组成。例如,电沉积溶液122可以是含有铜离子、铜离子加某种其它金属离子例如镍或铬或任何其它合适的金属离子或离子的组合的水溶液。溶液122中的离子通常从浸在溶液中的且起电阳极的作用的材料的一个或多个源(未示出)提供,如在电沉积的领域中公知的。

也可被称为圆筒、桶和/或心轴的导电圆筒108可包括配置成传导所施加的电流并绕着轴旋转的任何合适的结构和部件。例如,导电圆筒108可以是具有导电表面136的不锈钢或铝圆筒。如图1所示,圆筒108可配置成部分地在溶液122内旋转。导电圆筒具有电绝缘涂层138,其被图案化以暴露导电表面136的部分。在一些情况下,圆筒108可以是中空的,如在图1中描绘的,而在其他情况下,圆筒在其内部中可以实质上是实心的或部分地实心的。在一些例子中,圆筒108可以围绕中心轴(未示出)旋转。在一些情况下,圆筒108的旋转可由聚合物片材104的运动驱动。在其他情况下,圆筒108可以以某个其他方式例如通过刚性地连接到圆筒的中心轴的旋转来旋转。

电绝缘涂层138可以包括被配置为提供电绝缘、对电沉积化学性质的惰性、对圆筒108的粘附性、在层压条件下对透明聚合物片材104的不粘附性或低粘附性以及对层压温度(大约160℃)的抗性的任何合适的结构和部件。例如,电绝缘涂层可以由含氟聚合物、氯氟聚合物或任何其它合适的热固性或热塑性聚合物制成。在一些例子中,电绝缘涂层138可以包括ptfe。涂层可以具有近似对应于要产生的导电网格的期望厚度的任何期望厚度。可以选择涂层厚度来控制网格的厚度,如相对于圆筒径向地测量的。例如,涂层可小于约50微米(即微米)厚,并且在一些情况下,涂层可为约25至约30微米厚。

电绝缘涂层的图案化可以例如通过激光器来完成,该激光器用于选择性地将绝缘涂层向下去除到下面的导电表面。通常以140指示的因而产生的图案可以包括具有各种尺寸的线和互连区域。可以形成任何任意图案,导致设计的极大灵活性。在一些例子中,图案140可以对应于被配置为使相邻光伏(pv)电池对电互连的期望导电网格102。例如,图案140可以包括在下面关于图2进一步描述的分别形成网格102的网格线142、汇流条144和互连区域146的形状的细的平行纵向线、较粗的横向线和互连区域。

压缩元件110、112、114、116被配置成靠着圆筒108引导和压缩透明聚合物片材(例如片材104)。例如,压缩元件110、112、114、116可以包括压辊或夹送辊(或多个辊),并且可以是布置成相邻于圆筒108的较小的成对圆筒。在图1中描绘的例子中,第一对夹送辊110和112在片材104接触表面136的期望位置处布置在导电表面136的相对侧上(即,在导电表面136之上和之下)。换句话说,一个压缩元件(110)可以在圆筒108的外部,而另一个压缩元件(112)可以在圆筒的内部。类似地,第二对夹送辊114和116在片材104与接触表面136分离的期望位置处布置在第一对夹送辊下游的表面136的相对侧上。因此,片材104缠绕在两对辊之间的圆筒108的一部分周围。在一些例子中,圆筒108的重量可以由下部压缩元件112和116支撑,和/或圆筒108的旋转可以由压缩元件驱动,在一些情况下,压缩元件的旋转又可以由片材104的运动驱动。在一些例子中,可以缺少一个或两个内辊,例如当圆筒108被支撑在中心轴上并且压力从外辊施加以实现层压时。

如上面所指示的,在压缩元件110和导电表面136之间的第一空间形成透明片材104的入口148,而在压缩元件114和导电表面136之间的第二空间形成透明片材104的出口150。通常以152指示的圆筒106的旋转将导致压缩元件110-116的旋转(或者在一些例子中,反之亦然),使片材104在入口148处靠着圆筒106被压缩。这种旋转还允许片材104在出口150处被提升而远离圆筒106。结合由压辊产生的压缩,对聚合物片材施加合适的张力将使片材在入口点和出口点之间的中间区域154中保持靠着圆筒被压缩。

除了来自压缩元件的压力之外,还可以由片材104上(和/或圆筒108上)的粘性层和/或通过热的施加来帮助片材104到滚筒上的层压。在一些例子中,在没有额外粘合剂的情况下施加热。在一些例子中,粘合剂用于便于导电网格转移到聚合物片材上。例如,可以使用热塑性粘合剂,其可以通过加热来活化。一个或多个加热器可用于这些目的中的任一个。这种加热器可以包括被配置为相对于透明聚合物片材104产生层压温度的任何合适的设备。例如,第一加热器120可以布置在压缩元件110的内部,而第二加热器118可以布置在圆筒108的内部。加热器118和120可以包括用于产生大约160℃的温度的感应加热器元件和/或电阻元件。通常,加热器118和120可以用于升高在入口点148附近的聚合物片材、外部压辊和/或主圆筒的温度。

如在图1中所示的,金属网格102在圆筒108上形成,并且粘、粘附和/或层压到在中间区域154中的片材104上。然后,当片材104在出口150处或附近从滚筒剥落时,网格从圆筒108移除。可选的释放层或释放表面可以被施加到图案140的被暴露导电表面上,以便于网格材料从滚筒的释放。例如,该释放层可包括电镀铬、镍-特氟隆、铬聚合物、镍氮化硼和/或可选择性地施加到暴露的导电心轴表面的其它类似导电层。

金属网格102和片材104的组合形成柔性金属化片材156,然后该柔性金属化片材156可用于例如进一步的pv制造,例如在柔性pv面板中。金属化片材156可以被称为金属化聚合物片材和/或导电网格层压层或网格层。

转向图2,描绘了金属化片材156的放大局部视图,其示出了根据本教导的方面可以在聚合物片材上形成的网格图案的可能细节。在这里,网格102显示在聚合物片材104上,以包括网格线142、汇流条144和互连区域146。更一般地,可以使用本教导的方法和装置来在柔性衬底上形成任何合适的金属化网格图案。

透明聚合物片材104被配置为提供选择性粘附、柔性和对层压温度的抗性。例如,当透明聚合物片材104被加热器118和120加热时,片材可以粘附到在圆筒106上新形成的金属网格102上,但不粘附到电绝缘涂层138上。透明聚合物片材104可以由热塑性聚合物例如热塑性聚烯烃/聚对苯二甲酸乙二醇酯(tpo/pet)等制成。

网格102由电沉积金属构成,形成网格线142、汇流条144和互连区域146。图2所示的网格几何形状仅仅是说明性的,且不应被认为是限制性的。网格线、汇流条和互连区域可以具有与期望网格相对应的不同尺寸,所述期望网格被配置成使特定类型的相邻光伏电池电互连,或者在一些情况下简单地收集由单个电池产生的电流。

在图2的实施例中,网格线142是从汇流条144在矩形回路中纵向延伸的细平行线。网格线142通常具有低于约200微米的宽度和低于约50微米的厚度。

汇流条144使网格线142互连。汇流条144具有实质上比网格线的宽度大的宽度,并且像网格线一样通常具有低于50微米的厚度。网格图案的尺寸可以根据需要变化,例如以适应不同的pv电池尺寸。

互连区域146包括汇流条144的横向延伸。在图2的实施例中,区域146被配置成在由相应汇流条接触的第一pv电池的边界之外延伸,以与相邻的第二pv电池的一部分接触。通过适当地使相邻单元的这些部分电隔离并使互连区域146与相邻单元的后触头电接触,网格102可用于使相邻单元串联地电互连。网格线、汇流条和互连区域通常具有相同厚度的电沉积金属,其如前所述通常小于50微米并且可以对应于涂层138的厚度。

说明性方法

本章节描述了在聚合物片材上形成金属化网格的各种方法中执行的步骤;见图3-5。可以在下面描述的方法步骤中利用网格形成装置100的方面。在适当的情况下,可以参考前面描述的可在执行每个步骤中使用的部件和系统。这些参考符号是为了说明,并不意欲限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。

图3是示出在说明性方法中执行的操作的流程图,并且可以不叙述该方法的完整过程或所有步骤。图3描绘了可以根据本公开的方面结合网格形成系统来执行的通常以200指示的方法的多个步骤。尽管方法200的各种步骤在下面被描述并在图3中被描绘,但是这些步骤不一定需要都被执行,并且在一些情况下可以以与所示顺序不同的顺序执行。

步骤202包括将电绝缘涂层施加到导电圆筒上,留下在网格图案中暴露的圆筒的部分。例如,绝缘涂层例如ptfe可以施加到导电滚筒上,网格图案在涂层中形成以暴露在下面的导电滚筒。网格图案可以被配置为pv电池的一个或多个电路。可以在涂层施加到滚筒上之后例如通过激光蚀刻图案来形成在涂层中的网格图案。在其他情况下,可以在施加绝缘涂层之前通过化学或物理地掩蔽导电滚筒、然后通过去除掩蔽剂来形成网格图案。

可选的步骤204包括将导电释放层施加到导电圆筒的被暴露部分。例如,暴露的部分、即涂层中的网格图案可以具有施加的释放材料。因此,金属将沉积(见步骤208)到网格图案中,但是金属当被聚合物片材接触时将不太可能保持粘附或以其他方式附着到圆筒的被暴露导电部分。合适的释放材料包括可以例如通过电沉积被施加的铬、镍-特氟隆、铬-聚合物、氮化镍硼和/或类似物。释放层作为薄涂层被施加,留下具有与将被形成并最终施加到柔性片材上的网格图案的期望厚度类似的厚度的蚀刻图案。

步骤206包括将圆筒至少部分地浸入含金属的溶液中。例如,圆筒可以在径向方向上部分地浸没,使得圆筒的整个长度被浸没,但不是整个直径。尽管此处将装置的滚筒描述为圆筒,但是可以使用任何合适的形状。在随后的步骤期间,圆筒可以保持如此被浸入。

步骤208包括向导电圆筒施加电流以引起导电网格的电沉积。可以使用任何合适的电沉积方法,使得在含金属溶液中的金属沉积到圆筒的网格图案中,从而形成导电网格。

步骤210包括旋转圆筒,直到导电网格与透明聚合物片材接触为止。圆筒的旋转可以通过任何合适的方法或设备来实现。例如,机动驱动单元可用于例如以选定的旋转转速直接旋转圆筒。在其他情况下,聚合物片材可以例如由卷轴到卷轴系统运输,并且在聚合物片材和圆筒之间的摩擦可以使圆筒以由片材的运动设定的速率旋转。

步骤212包括加热透明聚合物片材。聚合物片材可以直接或间接地被加热。例如,辊或其它部件可以被加热并放置成与片材接触,由此,热被传递到片材。在其他情况下,在片材与导电圆筒接触之前或之后,可以使用专用加热器来直接加热片材。

步骤214包括加热导电圆筒的至少一部分。例如,可以在相邻于导电网格与聚合物片材接触的位置的圆筒区域中加热导电圆筒。任何合适的加热机构都可以用来加热圆筒。例如,感应加热元件可以布置在圆筒附近的固定位置上、相邻于或极接近于外表面。

步骤216包括靠着圆筒压缩透明聚合物片材。可以通过任何合适的机构来实现压缩。例如,可以利用一对压辊或夹送辊,一个辊在片材的外表面上而相对的辊在圆筒的内表面上。在一些例子中,仅外部辊可用于施加压缩,其中圆筒本身提供相反的压力。在该步骤中进行压缩以将聚合物片材层压到圆筒的外表面上。通常,导电网格将优先粘附到聚合物片材上而不是导电圆筒上。可以在聚合物片材上利用一种或多种粘合剂来帮助该过程。粘合剂可以被热活化。

步骤218包括冷却透明聚合物片材。可以使用任何合适的冷却方法,例如强制空气冷却、冷冻和/或类似方法。可以利用被动式(例如,通过普通传导、辐射和对流的耗散)和/或主动式冷却方法。这使热塑性粘合剂凝固到电沉积的金属网格,并减少聚合物片材对围绕网格图案的导电圆筒的部分的粘附和/或网格图案对下面的释放层的粘附,如果这种释放层被使用。

步骤220包括在导电网格附着到片材上的情况下使片材与圆筒分离。可以通过在横穿圆筒表面的方向上推或以其他方式拉片材来执行分离。分离力可以由动力机械设备例如动力主轴、卷绕装置或输送机提供。通过在聚合物片材、导电网格图案和圆筒之间的粘附力的适当平衡,分离的结果将是实质上整个网格图案将粘附到聚合物片材上。

图4是示出在另一说明性方法中执行的操作的流程图,并且可以不叙述该方法的完整过程或所有步骤。图4描绘了可以根据本公开的方面结合网格形成系统来执行的通常以300指示的方法的多个步骤。尽管方法300的各种步骤在下面被描述并在图4中示出,但是这些步骤不一定需要都被执行,并且在一些情况下可以以与所示顺序不同的顺序执行。

步骤302包括将电绝缘涂层施加到具有导电表面的滚筒上。例如,滚筒可以具有金属表面,例如钢或铝。滚筒可具有任何适当的形状。例如,滚筒可以是圆柱形或管状的。在一些例子中,滚筒可以具有椭圆形或多边形横截面。电绝缘涂层可以具有低摩擦、不粘和/或电中性特性。电绝缘涂层可以包括任何合适的材料,例如ptfe。

步骤304包括图案化电绝缘涂层以暴露滚筒的导电表面的对应于网格图案的区域。例如,涂层可以被蚀刻、掩蔽或以其他方式形成为对应于pv电池或电池串的电路的网格图案。

步骤306包括可选地将薄释放层涂层施加到导电表面的被暴露区域。合适的释放层可以包括可以通过电沉积或通过任何其它合适的方法施加的铬、镍-特氟隆、铬-聚合物、氮化镍硼和/或类似物。可以施加具有任何期望的厚度的释放层。例如,如果电绝缘涂层具有第一厚度,则释放层通常具有小于第一厚度的第二厚度,并且第一厚度和第二厚度之间的差将类似于要形成的导电网格的期望厚度。

步骤308包括将金属电沉积到导电表面的被暴露区域上,以形成附着到导电表面的金属收集网格。可以使用任何合适的电沉积方法以及任何合适的导电金属。例如,可以利用含有铜离子的化学浴器。

步骤310包括加热透明聚合物片材和/或滚筒的导电表面。如上所述,可以使用任何合适的加热器。加热可以被执行以便于步骤312的层压,并且在一些情况下可以激活施加到片材、滚筒或两者上的粘合剂。

步骤312包括使收集网格与透明聚合物片材接触。这可以通过层压工艺来实现,在该层压工艺中,使用压力、粘合剂和/或热来将聚合物片材层压到网格上。

步骤314包括冷却透明聚合物片材。如上所述,可以使用任何合适的方法,例如强制空气冷却、冷冻和/或类似方法。可以利用被动式(例如耗散)和/或主动式冷却方法。

步骤316包括在网格图案附着到聚合物片材上的情况下使透明聚合物片材与滚筒分离。

图5是示出在另一说明性方法中执行的操作的流程图,并且可以不叙述该方法的完整过程或所有步骤。图5描绘了可以根据本公开的方面结合网格形成系统来执行的通常以400指示的方法的多个步骤。尽管方法400的各种步骤在下面被描述并在图5中示出,但是这些步骤不一定需要都被执行,并且在一些情况下可以以与所示顺序不同的顺序执行。

步骤402包括提供部分地覆盖有电绝缘涂层的导电表面。导电表面可以包括导电滚筒的表面。绝缘涂层可以包括一层实质上惰性的材料。

步骤404可选地包括将释放层施加到导电表面的未覆盖部分上,仍然使得导电表面的先前未覆盖的部分处于电绝缘涂层的表面下方期望的量的深度处。合适的释放材料包括铬、镍-特氟隆、铬-聚合物、氮化镍硼和/或类似物。

步骤406包括将导电材料电沉积到导电表面的未覆盖部分上以形成导电网格。见上面的合适的电沉积方法的讨论。

步骤408包括加热透明柔性片材。例如,步骤408可以包括例如使用一个或多个加热元件和/或加热部件来加热柔性聚合物片材。

步骤410包括使电绝缘涂层和导电网格与透明柔性片材接触。如上,该步骤可以包括将片材层压到涂层和网格上,这可能借助于压力、粘合剂和/或热。

步骤412包括冷却透明柔性片材。如上所述,可以使用任何合适的方法,例如强制空气冷却、冷冻和/或类似方法。可以利用被动式(例如耗散)和/或主动式冷却方法。

步骤414包括在导电网格附着到片材上的情况下使透明柔性片材与电绝缘涂层分离。

在另一个实施例中,在透明聚合物片材上形成导电金属网格的方法可以包括将电绝缘涂层施加到导电圆筒上,其中涂层被图案化以暴露圆筒的导电表面的对应于要形成的网格图案的部分。圆筒可以至少部分地浸入含金属的溶液中。电流可以施加到导电圆筒上,从而引起金属到导电表面的被暴露部分上的电沉积,并在圆筒上形成导电金属网格。圆筒可以旋转,直到导电网格与缠绕在圆筒的一部分周围的透明聚合物片材接触为止。片材可以在导电网格附着到片材上的情况下与圆筒分离。

在另一实施例中,一种形成光伏模块的导电收集网格的方法可以包括将电绝缘涂层施加到具有导电表面的滚筒上。电绝缘涂层可以被图案化以暴露滚筒的导电表面的对应于网格图案的区域。金属可以电沉积到导电表面的被暴露区域上,以形成附着到导电表面的金属收集网格。收集网格可以与透明聚合物片材接触,同时收集网格附着到导电表面,从而使收集网格粘附到聚合物片材上。透明聚合物片材可以在网格图案附着到聚合物片材上的情况下与滚筒分离。

在另一实施例中,在透明柔性片材上形成导电网格的方法可以包括提供部分地覆盖有电绝缘涂层的导电表面,其中导电表面的未覆盖部分对应于网格图案。导电材料可以电沉积到导电表面的未覆盖部分上,以形成附着到导电表面的导电网格。电绝缘涂层和导电网格可以与透明柔性片材接触。透明柔性片材可以在导电网格附着到透明柔性片材上的情况下与电绝缘涂层分离。

包括激光粗糙化的说明性例子

在一些实施例中,在施加涂层(例如电绝缘涂层138)之前,通过激光来粗糙化表面(例如导电圆筒108的表面)。将激光(例如,由激光器产生的光束)射到表面上可能损坏表面。所引起的损坏可包括在由激光束射到的表面的区域中的微观裂缝的图案。表面的选定部分可以通过使激光束在选定部分移动(即通过在表面的选定部分扫描激光)来变粗糙。微观损坏(例如,以微观孔或裂缝的形式)在表面的整个扫描部分中引起,使表面变得粗糙。表面可以在宏观尺度上保持光滑。微观损坏可以提高涂层对表面的粘附。例如,已知在施加涂层之前粗糙化表面以提高涂层对表面的粘附。因为激光粗糙化表面在宏观尺度上可以保持光滑,所以所施加的涂层也可以保持光滑。涂层的宏观光滑度可以改善聚四氟乙烯或其它不粘涂层的不粘特性。

上述激光引起的损坏的一些特性以及相应地激光粗糙化表面的一些特性取决于激光、激光束或扫描过程的特性。例如,如果激光是脉冲激光,脉冲的持续时间和在脉冲之间的时间可以部分地确定激光对表面的影响。光束在表面平移的扫描速度以及光束的能量或每脉冲能量可能影响由激光在表面中产生的裂缝的大小和布置。扫描速度和扫描的方向或图案可以由用于扫描光束的机构例如相控阵、声光调制器、电光调制器、由电动机移动的反射镜和/或透镜、电流计、压电致动器或磁致伸缩致动器等确定。可以由激光重复地扫描表面,例如,以实现粗糙度的期望程度、范围、深度或图案。

根据本公开的方面,激光粗糙化表面以获得增加的涂层粘附的方法可以在用于导电网格形成的装置、系统和方法中被使用。如上所述,形成导电网格可以包括将电绝缘涂层施加到导电圆筒上,图案化涂层以暴露对应于网格的导电表面的区域,将圆筒部分地浸入含金属的化学浴器中,以及在表面的被暴露区域上电沉积金属。涂层和电沉积的网格与透明片材接触,且透明片材与圆筒分离,使得导电网格附着到片材上,且涂层保持附着到圆筒上。

如果涂层的部分变得从圆筒表面分离(例如,通过剥离或分层),金属将电沉积在先前被涂层覆盖的表面的区域上,并在片材从圆筒分离后保持附着到透明片材上,导致对导电网格的不希望有的添加或修改。例如,如果导电网格意欲用在电路中,由不良涂层粘附引起的不期望有的修改可引起电短路或其他故障。例如在涂层图案的边缘的甚至非常小的分离区域也可以允许含金属的溶液进入涂层和导电表面之间,导致在导电网格中包含不需要的金属。因此,在涂层和圆筒的表面之间的强粘附是重要的,且缺乏足够的粘附消极地影响连续辊对辊工艺的准确度和效率,其中,片材的部分与圆筒的连续分离往往会将涂层从表面上拉开。

图6描绘了适合用于导电网格形成的说明性激光粗糙化系统160。激光粗糙化系统160可以包括激光器162和用于在导电圆筒108的表面136上扫描由激光器162产生的光束的扫描机构168。扫描机构168可以包括反射镜电流计、声光调制器或被配置为扫描表面136上的激光束的任何其他设备。在一些实施例中,激光器162固定在适当位置上,且扫描机构168使激光束在表面136上移动。在一些实施例中,通过相对于表面136移动激光器162或激光器162的一部分来执行扫描。扫描机构168可以以行、列或适合于粗糙化表面的至少一部分的任何其它图案在表面136上移动激光束。扫描机构168可以执行光栅扫描。扫描机构168的扫描速率可以是每秒数百或数千毫米。例如,扫描速率可以是大约2000毫米/秒。在一些实施例中,表面136实质上全部被粗糙化。在其它实施例中,表面136的仅仅一部分或多个部分被粗糙化。粗糙化部分可以对应于随后将被施加的电绝缘涂层图案140。

激光器162可以是脉冲激光器或连续波激光器。如果激光器162是脉冲激光器,则脉冲持续时间和重复率以及扫描速度和图案一起可能影响由激光引起的微观损坏的面积、深度、锐度和/或其他特性。例如,激光器162可以产生纳秒、皮秒或飞秒脉冲,取决于表面136的材料和表面的被扫描区域的期望特性。在一些实施例中,激光器162是在高脉冲能量和高重复率(例如,1mhz)下产生持续时间1-100皮秒的脉冲的光纤激光器。在一些实施例中,激光器162产生持续时间5-10皮秒例如7-8皮秒的脉冲。在一些实施例中,由激光器162产生的脉冲具有几微焦耳或更多的能量。例如,脉冲每个可以具有大约5-6微焦耳的能量。在其他例子中,脉冲具有10-15微焦耳或更多的能量。在一些例子中,脉冲具有1-5微焦耳或者小于1微焦耳的能量。由激光器162产生的光束的功率可以是几瓦。例如,激光器162可以产生5-10瓦或10-15瓦或1-5瓦或小于1瓦或大于15瓦的光束。

可以基于表面136的材料特性来选择由激光器162产生的光的波长或中心波长,以便在表面上产生期望类型或数量的损坏。例如,波长可以在电磁光谱的可见光或近红外部分内。在一些实施例中,激光器162产生具有在1064纳米处或附近的中心波长的脉冲。在一些情况下,由激光器162产生的光的波长可以随着时间或响应于操作者的输入而变化。

图7描绘了通过在表面上扫描由激光器162产生的光束而在表面136上造成的损坏的说明性图案172。图案172是在微观尺度上的尖锐裂缝174的极其精细的图案。裂缝174是表面136的微观区域,其中形成表面的材料由激光器162的光束通过消融、蒸发、熔化或其他物理机制去除。图案172包括在适合于粗糙化表面的布置中布置在表面136上的一个或多个组中的多个裂缝174。在一些情况下,裂缝174可以布置在实质上规则或周期性的阵列中以形成图案172。在一些情况下,在图案172中的裂缝174的大小和/或布置至少部分地是随机的。裂缝174的尺寸可以是或可以不是实质上均匀的。

图案172可以对应于在微观尺度上的表面136的剖面的变化。例如,表面136的特征(例如,裂缝、裂缝的边缘或在裂缝之间的宽阔区域)的高度可以在大约1微米的水平距离上变化十分之几微米。在其他例子中,表面136的特征的高度可以在大约一微米的水平距离上变化百分之几微米,或几微米。图案172可以包括分离开10-20微米的距离例如15微米的距离的光栅扫描线。图案172是微观尺度的图案。在宏观尺度上,表面136保持光滑。因为表面136在宏观上是平滑的,所以电绝缘涂层138在施加到表面上时也是在宏观上光滑的。涂层138的宏观光滑度往往会防止随后施加的透明片材104粘附到涂层上,且因此便于在网格形成期间片材与圆筒的分离。

包括激光粗糙化的说明性方法

本章节描述了使用激光粗糙化表面来在聚合物片材上形成金属化网格的各种方法中执行的步骤;见图8-10。网格形成装置100和激光粗糙化系统160的方面可以在下面描述的方法步骤中被利用。在适当的情况下,可以参考前面描述的可用于执行每个步骤的部件和系统。这些参考符号是为了说明,且并不意欲限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。

图8是示出在说明性方法中执行的操作的流程图,并且可以不叙述该方法的完整过程或所有步骤。图8描述了通常以500指示的在透明聚合物片材上形成导电金属网格的方法的多个步骤,该方法可以根据本公开的方面结合网格形成系统来执行。尽管方法500的各种步骤在下面被描述并在图8中示出,但是这些步骤不一定需要都被执行,并且在一些情况下可以以与所示顺序不同的顺序执行。

步骤502包括将激光射在导电圆筒的表面上,以在表面上产生微观裂缝的图案。例如,可以在表面上扫描脉冲激光以产生微观裂缝。激光器可以是光纤激光器、二极管激光器、固态激光器、染料激光器或任何其他合适的激光器,并且激光器可以产生具有任何波长、能量、重复率和时间宽度的激光脉冲,适合于在导电表面中产生微观裂缝。可以在表面重复地扫描激光。除了激光粗糙化表面之外,步骤502还可以包括喷砂处理表面或者用多孔氧化物涂层例如火焰或等离子喷涂氧化物或者用化学预处理剂来处理表面。这些步骤与激光粗糙化的组合在一些情况下可导致随后施加的材料层的甚至更好的粘附。

步骤504包括将电绝缘涂层施加到导电圆筒上,留下圆筒的部分暴露在网格图案中。例如,绝缘涂层例如ptfe或另一种合成含氟聚合物可以施加到导电滚筒上,在涂层中形成网格图案以暴露下面的导电滚筒。网格图案可以被配置为pv电池的一个或多个电路。可以例如通过在涂层施加到滚筒上之后激光蚀刻图案来形成涂层中的网格图案。在其他情况下,可以通过在施加绝缘涂层之前化学或物理地掩蔽导电滚筒、然后去除掩蔽剂来形成网格图案。在步骤502中执行的圆筒表面的激光粗糙化帮助将涂层粘附到圆筒。

步骤506包括将圆筒至少部分地浸入含金属的溶液中。例如,圆筒可以在径向方向上部分地被浸没,使得圆筒的整个长度被浸没,但不是整个直径。尽管此处将装置的滚筒描述为圆筒,但是可以使用任何合适的形状。在随后的步骤期间,圆筒可以保持如此被浸入。

步骤508包括向导电圆筒施加电流以引起导电网格的电沉积。可以使用任何合适的电沉积方法,使得含金属溶液中的金属沉积到圆筒的网格图案中,从而形成导电网格。

步骤510包括旋转圆筒,直到导电网格与透明聚合物片材接触为止。可以通过任何合适的方法或设备来实现圆筒的旋转。例如,机动驱动单元可用于例如以选定的旋转速度直接旋转圆筒。在其他情况下,聚合物片材可以例如通过辊对辊系统运输,并且在聚合物片材和圆筒之间的摩擦可以使圆筒以由片材的运动设定的速率旋转。

步骤512包括加热透明聚合物片材。聚合物片材可以直接或间接地被加热。例如,辊或其它部件可以被加热并放置成与片材接触,由此,热被传递到片材。在其他情况下,在片材与导电圆筒接触之前或之后可以使用专用加热器来直接加热片材。

步骤514包括加热导电圆筒的至少一部分。例如,可以在相邻于导电网格与聚合物片材接触的位置的圆筒的区域中加热导电圆筒。任何合适的加热机构都可以用来加热圆筒。例如,感应加热元件可以布置在圆筒附近的固定位置上、相邻于或极接近于外表面。

步骤516包括靠着圆筒压缩透明聚合物片材。可以通过任何合适的机构来实现压缩。例如,可以利用一对压辊或夹送辊,一个辊在片材的外表面上,而相对的辊在圆筒的内表面上。在一些例子中,仅外部辊可用于施加压缩,其中圆筒本身提供相反的压力。在该步骤中进行压缩以将聚合物片材层压到圆筒的外表面上。通常,导电网格将优先粘附到聚合物片材上而不是导电圆筒上。可以在聚合物片材上利用一种或多种粘合剂来帮助该过程。粘合剂可以被热活化。

步骤518包括冷却透明聚合物片材。可以使用任何合适的冷却方法,例如强制空气冷却、冷冻等。可以利用被动式(例如,通过普通传导、辐射和对流的耗散)和/或主动式冷却方法。这将热塑性粘合剂凝固到电沉积金属网格上,并降低了聚合物片材对围绕网格图案的导电圆筒的部分的粘附。

步骤520包括在导电网格附着到片材上的情况下使片材与圆筒分离。可以通过在横穿圆筒表面的方向上推或以其他方式拉片材来执行分离。分离力可以由动力机械设备例如动力主轴、卷绕装置或输送机提供。通过在聚合物片材、导电网格图案和圆筒之间的粘附力的适当平衡,分离的结果将是实质上整个网格图案将粘附到聚合物片材上。在施加电绝缘涂层之前的圆筒的表面的激光粗糙化增加了涂层对表面的粘附,且因而降低了涂层被分离力从表面剥离或分层的可能性。

图9是示出在另一说明性方法中执行的操作的流程图,并且可以不叙述该方法的完整过程或所有步骤。图9描绘了通常以600指示的形成光伏模块的导电收集网格的方法的多个步骤,该方法可以根据本公开的方面结合网格形成系统来执行。尽管方法600的各种步骤在下面被描述并在图9中示出,但是这些步骤不一定需要都被执行,并且在一些情况下可以以与所示顺序不同的顺序执行。

步骤602包括通过在滚筒的导电表面上扫描脉冲激光来粗糙化该表面。滚筒可以例如具有金属表面,例如钢或铝。滚筒可具有任何适当的形状。例如,滚筒可以是圆柱形或管状的。在一些例子中,滚筒可以具有椭圆形或多边形横截面。脉冲激光器例如可以是产生短于纳秒的脉冲的光纤激光器。可以在表面上重复地扫描激光。激光可以通过在表面中产生微观裂缝来粗糙化表面。激光粗糙化表面可以在宏观尺度上是光滑的;即,粗糙化可以采取在表面上的微观特征的形式。

步骤604包括将合成含氟聚合物涂层施加到滚筒上。合成含氟聚合物涂层是电绝缘涂层。合成含氟聚合物涂层可以具有低摩擦、不粘和/或电中性特性。合成含氟聚合物涂层可以包括任何合适的合成含氟聚合物。合适的合成含氟聚合物可以包括聚四氟乙烯(ptfe)、全氟烷氧基(pfa)、氟化乙烯丙烯(fep)、聚对二甲苯聚合物合/或类似聚合物。在步骤602中执行的表面的激光粗糙化可以改善在滚筒的表面和合成含氟聚合物涂层之间的粘附。

步骤606包括图案化合成含氟聚合物涂层,以暴露滚筒的导电表面的对应于网格图案的区域。例如,涂层可以被蚀刻、掩蔽或以其他方式形成为对应于pv电池或电池串的电路的网格图案。

可选的步骤608包括将薄释放层涂层施加到导电表面的被暴露区域。合适的释放层可以包括可以通过电沉积或任何其它合适的方法施加的铬、镍-特氟隆、铬-聚合物、氮化镍硼和/或类似物。可以施加具有任何期望的厚度的释放层。例如,如果电绝缘涂层具有第一厚度,则释放层通常将具有小于第一厚度的第二厚度,并且第一厚度和第二厚度之间的差将被选择成导致要形成的导电网格的期望厚度。

步骤610包括将金属电沉积到导电表面的被暴露区域上,以形成附着到导电表面的金属收集网格。可以使用任何合适的电沉积方法以及任何合适的导电金属。例如,可以利用含有铜离子的化学浴器。

步骤612包括加热透明聚合物片材和/或滚筒的导电表面。如上所述,可以使用任何合适的加热器。加热可以被执行以便于步骤614的层压,并且在一些情况下可以激活施加到片材、滚筒或两者上的粘合剂。

步骤614包括使收集网格与透明聚合物片材接触。这可以通过层压工艺来实现,在该层压工艺中,使用压力、粘合剂和/或热来将聚合物片材层压到网格上。

步骤616包括冷却透明聚合物片材。如上所述,可以使用任何合适的方法,例如强制空气冷却、冷冻等。可以使用被动式(例如耗散)和/或主动式冷却方法。

步骤618包括在网格图案附着到聚合物片材上的情况下使透明聚合物片材与滚筒分离。滚筒表面的激光粗糙化往往会防止合成含氟聚合物涂层在聚合物片材与滚筒分离时从表面分离。

图10是示出在又一说明性方法中执行的操作的流程图,并且可以不叙述该方法的完整过程或所有步骤。图10描绘了通常以700指示的在透明柔性片材上形成导电网格的方法的多个步骤,该方法可以根据本公开的方面结合网格形成系统来执行。尽管方法700的各种步骤在下面被描述并在图10中示出,但是这些步骤不一定需要都被执行,并且在一些情况下可以以与所示顺序不同的顺序执行。

步骤702包括提供例如通过在表面扫描脉冲激光以在表面中产生微观裂缝、孔、疤痕和/或其他微观特征而已被激光粗糙化的导电表面。导电表面可以包括导电滚筒的表面。导电表面可以是圆柱形的。

步骤704包括用合成含氟聚合物涂层部分地覆盖导电表面。合成含氟聚合物涂层可以是电绝缘涂层,并且可以包括一层实质上惰性的材料。合成含氟聚合物涂层可以由聚四氟乙烯(ptfe)、全氟烷氧基(pfa)、氟化乙烯丙烯(fep)、聚对二甲苯聚合物和/或另外的合适材料形成。合成含氟聚合物涂层可以是不粘的基于聚四氟乙烯的涂层。

步骤706包括将导电材料电沉积到导电表面的未覆盖部分上以形成导电网格。见上面的合适的电沉积方法的讨论。

步骤708包括加热透明柔性片材。例如,步骤708可以包括例如使用一个或多个加热元件和/或加热部件来加热柔性聚合物片材。

步骤710包括使合成含氟聚合物涂层和导电网格与透明柔性片材接触。如上,该步骤可以包括将片材层压到涂层和网格上,这可能借助于压力、粘合剂和/或热。

步骤712包括冷却透明柔性片材。如上所述,可以使用任何合适的方法,例如强制空气冷却、冷冻等。可以使用被动式(例如耗散)和/或主动式冷却方法。

步骤714包括在导电网格附着到片材上的情况下使透明柔性片材与合成含氟聚合物涂层分离。导电表面的激光粗糙化有助于合成含氟聚合物涂层粘附到表面,使得透明柔性片材与合成含氟聚合物涂层的分离不使涂层从表面分离。

在另一个实施例中,一种在透明聚合物片材上形成导电金属网格的方法可以包括将激光射在导电圆筒的表面上以产生微观裂缝的图案,将电绝缘涂层施加到圆筒上,其中涂层被图案化以暴露圆筒的表面的与要形成的网格图案相对应的部分。圆筒可以至少部分地浸入含金属的溶液中。电流可以施加到导电圆筒上,从而引起金属到导电表面的被暴露部分上的电沉积,并在圆筒上形成导电金属网格。圆筒可以旋转,直到导电网格与缠绕在圆筒的一部分周围的透明聚合物片材接触。片材可以在导电网格附着到片材上的情况下与圆筒分离。

在另一个实施例中,一种形成光伏模块的导电收集网格的方法可以包括通过在滚筒的导电表面上扫描脉冲激光来粗糙化该表面,并且将电绝缘涂层施加到滚筒上。电绝缘涂层可以被图案化以暴露滚筒的导电表面的对应于网格图案的区域。金属可以电沉积到导电表面的被暴露区域上,以形成附着到导电表面的金属收集网格。收集网格可以与透明聚合物片材接触,同时收集网格附着到导电表面,从而使收集网格附着到聚合物片材上。透明聚合物片材可以在网格图案附着到聚合物片材上的情况下与滚筒分离。

在另一实施例中,在透明柔性片材上形成导电网格的方法可以包括提供被激光粗糙化的导电表面,并且用合成含氟聚合物涂层部分地覆盖该表面,其中导电表面的未覆盖部分对应于网格图案。导电材料可以电沉积到导电表面的未覆盖部分上,以形成附着到导电表面的导电网格。电绝缘涂层和导电网格可以与透明柔性片材接触。透明柔性片材可以在导电网格附着到透明柔性片材上的情况下与电绝缘涂层分离。

制造图案化表面的说明性方法

下面的亚章节描述了制造图案化表面例如圆筒或滚筒的图案化表面的说明性方法,其适合于在透明柔性片材上形成导电网格的方法中使用。例如,本文描述的方法可用于制造网格形成装置100的圆筒108和/或表面136。在适当的情况下,可以参考可用于执行每个步骤的前面描述的部件和系统。这些参考符号是为了说明,并不意欲限制执行该方法的任何特定步骤的可能方式。

a.制造图案化圆筒的说明性方法

图11是示出在说明性方法中执行的操作的流程图,并且可以不叙述该方法的完整过程或所有步骤。图11描绘了通常以800指示的制造图案化圆筒的方法的多个步骤,该方法可以根据本公开的方面结合网格形成系统来执行。尽管方法800的各种步骤在下面被描述并在图11中示出,但是这些步骤不一定需要都被执行,并且在一些情况下可以以与所示顺序不同的顺序执行。

在步骤802,方法800包括将激光射在导电圆筒的表面上以产生微观裂缝的图案。例如,可以在表面上扫描脉冲激光以产生微观裂缝。激光器可以是光纤激光器、二极管激光器、固态激光器、染料激光器或任何其他合适的激光器,并且激光器可以产生具有任何波长、能量、重复率和时间宽度的激光脉冲,这些激光脉冲适合于在导电表面中产生微观裂缝。可以在表面重复地扫描激光。执行步骤802可以包括使用激光粗糙化系统160来激光粗糙化表面。除了激光粗糙化表面之外,步骤802还可以包括喷砂处理表面或者用多孔氧化物涂层例如火焰或等离子喷涂氧化物或者用化学预处理剂来处理表面。这些步骤与激光粗糙化的组合在一些情况下可能导致随后施加的材料层的更好的粘附。

在步骤804,方法800包括将电绝缘涂层施加到导电圆筒上,留下在网格图案中暴露的圆筒的部分。例如,绝缘涂层例如ptfe或另一种合成含氟聚合物可以施加到导电滚筒上,网格图案在涂层中形成以暴露下面的导电滚筒。网格图案可以被配置为pv电池的一个或多个电路。可以例如通过在涂层施加到滚筒上之后激光蚀刻图案来形成涂层中的网格图案。激光蚀刻可以由激光粗糙化系统160的部件或者由单独的激光蚀刻系统执行。在其他情况下,可以通过在施加绝缘涂层之前化学或物理地掩蔽导电滚筒、然后去除掩蔽剂来形成网格图案。掩蔽剂可以是配置成实质上防止涂层粘附到圆筒上并且从圆筒去除而不损坏圆筒的任何材料。在步骤802中执行的圆筒表面的激光粗糙化有助于涂层到圆筒的粘附。

b.制造图案滚筒的说明性方法

图12是示出在说明性方法中执行的操作的流程图,并且可以不叙述该方法的完整过程或所有步骤。图12描绘了通常以900指示的制造图案化滚筒的方法的多个步骤,该方法可以根据本公开的方面结合网格形成系统来执行。尽管方法900的各种步骤在下面被描述并在图12中示出,但是这些步骤不一定需要都被执行,并且在一些情况下可以以与所示顺序不同的顺序执行。

在步骤902,方法900包括通过在滚筒的导电表面上扫描脉冲激光来粗糙化该表面。滚筒可以例如具有金属表面,例如钢或铝。滚筒可具有任何适当的形状。例如,滚筒可以是圆柱形或管状的。在一些例子中,滚筒可以具有椭圆形或多边形横截面。脉冲激光器例如可以是产生短于纳秒的脉冲的光纤激光器。在一些实施例中,激光器产生几皮秒的脉冲。可以在表面上重复地扫描激光。激光可以通过在表面中产生微观裂缝来粗糙化表面。激光粗糙化表面可以在宏观尺度上是光滑的;即,粗糙化可以采取在表面上的微观特征的形式。

在步骤904,方法900包括将合成含氟聚合物涂层施加到滚筒上。合成含氟聚合物涂层是电绝缘涂层。合成含氟聚合物涂层可以具有低摩擦、不粘和/或电中性特性。合成含氟聚合物涂层可以包括任何合适的合成含氟聚合物。合适的合成含氟聚合物可以包括聚四氟乙烯(ptfe)、全氟烷氧基(pfa)、氟化乙烯丙烯(fep)、聚对二甲苯聚合物合/或类似聚合物。在步骤902中执行的表面的激光粗糙化可以改善在滚筒的表面和合成含氟聚合物涂层之间的粘附。

在步骤906,方法900包括图案化合成含氟聚合物涂层,以暴露滚筒的导电表面的对应于网格图案的区域。例如,涂层可以被蚀刻、掩蔽或以其他方式形成为对应于pv电池或电池串的电路的网格图案。网格图案可以对应于被配置为使相邻光伏电池对电互连的导电网格。在一些情况下,可以使用激光器来选择性地去除合成含氟聚合物涂层的部分。激光器可以是在步骤902中用于粗糙化滚筒的表面的相同激光器,或者它可以是不同的激光器。

在步骤908,方法900可选地包括将薄释放层涂层施加到导电表面的被暴露区域。合适的释放层可以包括可以通过电沉积或通过任何其它合适的方法施加的铬、镍-特氟隆、铬-聚合物、氮化镍硼和/或类似物。可以施加具有任何期望的厚度的释放层。例如,如果电绝缘涂层具有第一厚度,则释放层通常将具有小于第一厚度的第二厚度,并且第一厚度和第二厚度之间的差将被选择成产生要形成的导电网格的期望厚度。

c.制造图案化表面的说明性方法

图13是示出在说明性方法中执行的操作的流程图,并且可以不叙述该方法的完整过程或所有步骤。图13描绘了通常以1000指示的制造图案化表面的方法的多个步骤,该方法可以根据本公开的方面结合网格形成系统来执行。尽管方法1000的各种步骤在下面被描述并在图13中示出,但是这些步骤不一定需要都被执行,并且在一些情况下可以以与所示顺序不同的顺序执行。

在步骤1002,方法1000包括提供例如通过在表面扫描脉冲激光以在表面中产生微观裂缝、孔、疤痕和/或其他微观特征而已被激光粗糙化的导电表面。导电表面可以包括导电滚筒的表面。导电表面可以是圆柱形的。

在步骤1004,方法1000包括用合成含氟聚合物涂层部分覆盖导电表面。表面的未覆盖部分可以对应于期望的导电网格图案。合成含氟聚合物涂层可以是电绝缘涂层,并且可以包括一层实质上惰性的材料。合成含氟聚合物涂层可以由聚四氟乙烯(ptfe)、全氟烷氧基(pfa)、氟化乙烯丙烯(fep)、聚对二甲苯聚合物和/或其它合适的材料形成。合成含氟聚合物涂层可以是不粘的聚四氟乙烯基涂层。用涂层部分地覆盖导电表面可以包括将涂层施加到实质上整个表面上,以及然后使用化学品、激光器和/或任何其他合适的设备来选择性地去除涂层的部分(例如,通过蚀刻、消融、溶解和/或其他手段)。在一些情况下,用涂层部分地覆盖表面包括用物理或化学掩蔽剂来掩蔽表面的一部分,将合成含氟聚合物涂层施加到表面上,以及去除掩蔽剂。

在另一实施例中,制造图案化圆筒的方法可以包括将激光射在导电圆筒的表面上,以在表面上产生微观裂缝的图案。电绝缘涂层可以施加到圆筒上,其中涂层被图案化以暴露圆筒的表面的对应于将要形成的网格图案的部分。

在另一实施例中,一种制造图案化滚筒的方法可以包括通过在滚筒的导电表面上扫描脉冲激光来粗糙化该表面。合成含氟聚合物涂层可以施加到滚筒上。合成含氟聚合物涂层可被图案化以暴露滚筒的导电表面的对应于预定网格图案的区域。

在另一实施例中,制造图案化表面的方法可以包括提供被激光粗糙化的导电表面。导电表面可以被合成含氟聚合物涂层部分地覆盖,其中导电表面的未覆盖部分对应于网格图案。

选定的例子

本章节描述了没有限制地被呈现为一系列段落的网格形成系统和方法的额外方面和特征,其中为了清楚和有效起见,一些或所有段落可以用字母数字表示。这些段落中的每一个可以以任何合适的方式与一个或多个其他段落和/或与来自本申请中的其他地方的公开组合。下面的一些段落明确地引用并进一步限制其他段落,没有限制地提供一些合适的组合的例子。

a0.一种在透明聚合物片材上形成导电金属网格的方法,包括:将电绝缘涂层施加到导电圆筒上,其中涂层被图案化以暴露圆筒的导电表面的对应于要形成的网格图案的部分;至少部分地将圆筒浸入含金属的溶液中;向导电圆筒施加电流,从而引起金属到导电表面的被暴露部分上的电沉积,并在圆筒上形成导电金属网格;旋转圆筒,直到导电网格与缠绕在圆筒的一部分周围的透明聚合物片材接触为止;以及在导电网格附着到片材上的情况下使片材从圆筒分离。

a1.段落a0的方法,还包括加热透明聚合物片材,从而增加在片材和导电网格之间的粘附。

a1a.段落a1的方法,还包括向透明聚合物片材添加热活化粘合剂。

a2.段落a0至a1a中的任一段落的方法,还包括加热周围缠绕有透明聚合物片材的圆筒的部分,从而增加在片材和导电网格之间的粘附。

a3.段落a2的方法,还包括在使透明聚合物片材从圆筒分离之前冷却该片材。

a4.段落a0至a3中的任一段落的方法,还包括靠着圆筒压缩透明聚合物片材,从而增加在片材和导电网格之间的粘附。

a5.段落a0至a4中的任一段落的方法,其中电绝缘涂层由合成含氟聚合物形成。

a6.段落a5的方法,其中电绝缘涂层由聚四氟乙烯(ptfe)形成。

a7.段落a0至a6中的任一段落的方法,还包括将导电释放层施加到圆筒的导电表面的被暴露部分。

b0.一种形成光伏模块的导电收集网格的方法,包括:将电绝缘涂层施加到具有导电表面的滚筒上;图案化电绝缘涂层以暴露滚筒的导电表面的对应于网格图案的区域;将金属电沉积到导电表面的被暴露区域上,以形成附着到导电表面的金属收集网格;当收集网格附着到导电表面时,使收集网格与透明聚合物片材接触,从而使收集网格粘附到聚合物片材上;以及在网格图案附着到聚合物片材上的情况下使透明聚合物片材从滚筒分离。

b1.段落b0的方法,其中电绝缘涂层由聚四氟乙烯(ptfe)形成。

b2.段落b0至b1中的任一段落的方法,还包括加热透明聚合物片材和导电表面中的至少一个,从而增加在透明聚合物片材和收集网格之间的粘附。

b3.段落b2的方法,还包括在使透明聚合物片材从滚筒分离之前冷却透明聚合物片材。

b4.段落b0至b3中的任一段落的方法,还包括将释放层施加到导电表面的被暴露区域。

b5.段落b4的方法,其中释放层由选自由铬、镍-特氟隆、氮化镍硼和铬-聚合物组成的组的材料形成。

c0.一种在透明柔性片材上形成导电网格的方法,包括:提供部分地覆盖有电绝缘涂层的导电表面,其中导电表面的未覆盖部分对应于网格图案;将导电材料电沉积到导电表面的未覆盖部分上,以形成附着到导电表面的导电网格;使电绝缘涂层和导电网格与透明柔性片材接触;以及在导电网格附着到透明柔性片材上的情况下使透明柔性片材与电绝缘涂层分离。

c1.段落c0的方法,其中导电表面是圆柱形的。

c2.段落c1的方法,其中导电表面被配置成旋转,使得表面的每个部分进入出现电沉积的溶液,且然后在与透明柔性片材接触之前离开溶液。

c3.段落c0至c2中的任一段落的方法,还包括加热透明柔性片材以促进在片材和导电网格之间的粘附。

c4.段落c3的方法,还包括在将透明柔性片材从电绝缘涂层上拉开之前冷却该片材。

c5.段落c0至c4中的任一段落的方法,还包括在电沉积导电材料之前,将释放层施加到导电表面的未覆盖部分上。

d0.一种在透明粘性聚合物片材上形成任意复杂性的导电金属网格的高速率、低成本的加成方法可以包括在金属圆筒上使用电绝缘、不粘涂层,所述绝缘涂层首先被图案化以暴露在预选区域中的金属圆筒的导电表面;至少部分地将圆筒浸入化学溶液中,其中导电金属电沉积到绝缘层中被图案化的特征中;在粘性聚合物片材缠绕在所述圆筒的外圆周的一部分上时,将电沉积到被图案化以暴露导电金属圆筒的区域中的电沉积金属网格拉出到粘性聚合物片材上;以及使聚合物片材从圆筒分离,产生粘附到粘性聚合物片材上的所形成的金属网格。

d1.段落d0的方法,使用铜作为金属电沉积材料以形成导电网格。

d2.段落d0至d1中的任一段落的方法,使用热塑性粘合剂,金属圆筒的一部分或聚合物片材的一部分或两者针对该热塑性粘合剂被加热,以激活所述热塑性粘合剂的粘附特性,以便于将电沉积的金属特征从圆筒转移到聚合物片材上。

d3.段落d0至d2中的任一段落的方法,其中聚合物片材被聚合物网卷材替代,实现连续的辊对辊工艺。

d4.段落d0至d3中的任一段落的方法,其中在图案化特征中选择性地将薄导电涂层施加到导电圆筒上作为“释放表面”,该“释放表面”便于将电沉积的金属图案从圆筒或心轴转移到粘性聚合物膜上。

d5.段落d4的方法,其中使用电镀铬、镍-特氟隆、铬-聚合物、氮化镍-硼或可选择性地施加到暴露的导电心轴表面的其它类似导电层来在图案化特征中的心轴表面上产生释放表面。

e0.一种通过在金属圆筒上使用电绝缘、不粘涂层在透明粘性聚合物片材上形成任意复杂性的导电金属网格的方法,所述绝缘涂层首先被图案化以暴露在预选区域中的金属圆筒的导电表面,该金属圆筒浸入化学溶液中,其中导电金属被电沉积到在绝缘层中被图案化的特征中,其后,在粘性聚合物片材缠绕在所述圆筒的外圆周的一部分上时,电沉积到被图案化以暴露导电金属圆筒的区域中的电沉积金属网格从图案化圆筒上被拉到粘性聚合物片材上,且然后与圆筒分离,产生粘附到粘性聚合物片材的所形成的金属网格。

f0.一种在透明聚合物片材上形成导电金属网格的方法,包括:将激光射在导电圆筒的表面上,以在表面上产生微观裂缝的图案;将电绝缘涂层施加到圆筒上,其中涂层被图案化以暴露圆筒的表面的对应于要形成的网格图案的部分;至少部分地将圆筒浸入含金属的溶液中;向导电圆筒施加电流,从而引起金属到导电表面的被暴露部分上的电沉积,并在圆筒上形成导电金属网格;旋转圆筒,直到导电网格与缠绕在圆筒的一部分周围的透明聚合物片材接触为止;以及在导电网格附着到片材上的情况下使片材从圆筒分离。

f1.段落f0的方法,还包括加热透明聚合物片材,从而增加在片材和导电网格之间的粘附。

f2.段落f0至f1中的任一段落的方法,还包括向透明聚合物片材添加热活化粘合剂。

f3.段落f1至f2中的任一段落的方法,还包括在使透明聚合物片材从圆筒分离之前冷却该片材。

f4.段落f0至f3中的任一段落的方法,还包括靠着圆筒压缩透明聚合物片材,从而增加在片材和导电网格之间的粘附。

f5.段落f0至f4中的任一段落的方法,其中电绝缘涂层由合成含氟聚合物形成。

f6.段落f0至f5中的任一段落的方法,其中激光是脉冲激光,并且将激光射在表面上包括在表面上扫描激光。

g0.一种形成光伏模块的导电收集网格的方法,包括:通过在滚筒的导电表面上扫描脉冲激光来粗糙化该表面;将合成含氟聚合物涂层施加到滚筒上;图案化合成含氟聚合物涂层以暴露滚筒的导电表面的对应于网格图案的区域;将金属电沉积到导电表面的被暴露区域上,以形成附着到导电表面的金属收集网格;当收集网格附着到导电表面时,使收集网格与透明聚合物片材接触,从而使收集网格粘附到聚合物片材上;以及在网格图案附着到聚合物片材上的情况下使透明聚合物片材从滚筒分离。

g1.段落g0的方法,其中合成含氟聚合物涂层由选自由聚四氟乙烯(ptfe)、全氟烷氧基(pfa)、氟化乙烯丙烯(fep)和聚对二甲苯聚合物组成的组的材料形成。

g2.段落g0至g1中的任一段落的方法,还包括加热透明聚合物片材和导电表面中的至少一个,从而增加在透明聚合物片材和收集网格之间的粘附。

g3.段落g2的方法,还包括在使透明聚合物片材从滚筒分离之前冷却透明聚合物片材。

g4.段落g0至g3中的任一段落的方法,还包括将释放层施加到导电表面的被暴露区域。

g5.段落g4的方法,其中释放层由选自由铬、镍-特氟隆、氮化镍硼和铬-聚合物组成的组的材料形成。

h0.一种在透明柔性片材上形成导电网格的方法,包括:提供被激光粗糙化的导电表面;用合成含氟聚合物涂层部分地覆盖导电表面,其中导电表面的未覆盖部分对应于网格图案;将导电材料电沉积到导电表面的未覆盖部分上,以形成附着到导电表面的导电网格;使合成含氟聚合物涂层和导电网格与透明柔性片材接触;以及在导电网格附着到透明柔性片材上的情况下使透明柔性片材与合成含氟聚合物涂层分离。

h1.段落h0的方法,其中导电表面是圆柱形的。

h2.段落h0至h1中的任一段落的方法,其中导电表面被配置成旋转,使得表面的每个部分进入出现电沉积的溶液,且然后在与透明柔性片材接触之前离开溶液。

h3.段落h0至h2中的任一段落的方法,还包括加热透明柔性片材以促进在片材和导电网格之间的粘附。

h4.段落h3的方法,还包括在将透明柔性片材从合成含氟聚合物涂层拉开之前冷却该片材。

h5.段落h0至h4中的任一段落的方法,其中合成含氟聚合物涂层由选自由聚四氟乙烯(ptfe)、全氟烷氧基(pfa)、氟化乙烯丙烯(fep)和聚对二甲苯聚合物组成的组的材料形成。

h6.段落h0至h5中的任一段落的方法,其中合成含氟聚合物涂层是不粘的聚四氟乙烯基涂层。

i0.一种通过在表面上扫描脉冲激光来激光粗糙化表面的方法。

i1.段落i0的方法,其中脉冲激光器是光纤激光器。

i2.段落i0至i1中的任一段落的方法,其中脉冲激光器产生具有小于一纳秒的持续时间的脉冲。

i3.段落i0至i2中的任一段落的方法,其中扫描脉冲激光器由包括至少一个反射镜的电流计扫描仪执行。

i4.段落i0至i3中的任一段落的方法,其中所述表面是导电表面。

j0.一种制造图案化圆筒的方法,包括:将激光射在导电圆筒的表面上,以在表面上产生微观裂缝的图案;以及将电绝缘涂层施加到圆筒上,其中涂层被图案化以暴露圆筒的表面的对应于要形成的网格图案的部分。

j1.根据段落j0的方法,其中所述网格图案被配置为一个或多个光伏电池的一个或多个电路。

j2.段落j0至j1中的任一段落的方法,其中电绝缘涂层由合成含氟聚合物形成。

j3.段落j0至j2中的任一段落的方法,其中激光是脉冲激光,并且将激光射在表面上包括在表面上扫描激光。

k0.一种制造图案化滚筒的方法,包括:通过在滚筒的导电表面上扫描脉冲激光来粗糙化表面;将合成含氟聚合物涂层施加到滚筒上;以及图案化合成含氟聚合物涂层以暴露滚筒的导电表面的对应于预定网格图案的区域。

k1.段落k0的方法,其中图案化合成含氟聚合物涂层以暴露滚筒的导电表面的区域包括使用激光器来选择性地去除合成含氟聚合物涂层的部分。

k2.根据段落k0至k1中的任一段落的方法,其中所述网格图案被配置为光伏电池的一个或多个电路。

k3.根据段落k0至k2中的任一段落的方法,其中所述网格图案对应于被配置为使相邻光伏电池对电互连的导电网格。

k4.根据段落k0至k3中的任一段落的方法,其中合成含氟聚合物涂层由选自由聚四氟乙烯(ptfe)、全氟烷氧基(pfa)、氟化乙烯丙烯(fep)和聚对二甲苯聚合物组成的组的材料形成。

k5.根据段落k0至k4中的任一段落的方法,还包括将释放层施加到导电表面的被暴露区域。

k6.根据段落k5的方法,其中释放层由选自由铬、镍-特氟隆、氮化镍硼和铬-聚合物组成的组的材料形成。

l0.一种制造图案化表面的方法,包括:提供被激光粗糙化的导电表面;以及用合成含氟聚合物涂层部分地覆盖导电表面,其中导电表面的未覆盖部分对应于网格图案。

l1.段落l0的方法,其中用合成含氟聚合物涂层部分地覆盖导电表面包括:用掩蔽剂部分地掩蔽导电表面的一部分,其中导电表面的掩蔽部分对应于导电表面的未覆盖部分;将合成含氟聚合物涂层施加到导电表面上;以及去除掩蔽剂。

l2.段落l0的方法,其中用合成含氟聚合物涂层部分地覆盖导电表面包括:将合成含氟聚合物涂层施加到导电表面上;以及使用激光来在合成含氟聚合物涂层中蚀刻网格图案。

l3.段落l0至l2中的任一段落的方法,其中导电表面是圆柱形的。

l4.段落l0至l3中的任一段落的方法,其中导电表面包括微观裂缝的图案。

l5.段落l0至l4中的任一段落的方法,其中合成含氟聚合物涂层由选自由聚四氟乙烯(ptfe)、全氟烷氧基(pfa)、氟化乙烯丙烯(fep)和聚对二甲苯聚合物组成的组的材料形成。

l6.段落l0至l4中的任一段落的方法,其中合成含氟聚合物涂层是不粘的聚四氟乙烯基涂层。

优点、特征、益处

本文描述的网格形成系统的不同实施例提供了优于用于在聚合物片材上形成导电网格的已知解决方案的几个优点。例如,本文所述的说明性实施例允许仅在需要时以非常少的浪费允许cu在增材过程中被沉积。在一些例子中,可能仅消耗cu阳极材料,导致溶液化学品的无限使用。

此外且除了其他益处之外,由于较低的电阻和光损耗,本文描述的说明性实施例允许提高的pv效率。

此外且除了其他优点之外,本文描述的说明性实施例允许以高尺寸准确度产生任意复杂性的图案,包括总线和连接区域。形成网格时,可以没有对图案连接的实质性限制。

此外且除了其他益处之外,本文描述的说明性实施例允许清洁、简单、低温、高吞吐量的过程。该过程可以是辊对辊的。

此外且除了其他益处之外,本文描述的说明性实施例允许控制导体网格元件的横截面剖面。

此外且除了其他益处之外,本文描述的说明性实施例允许简单地通过改变图案化滚筒来容易地改变图案。

此外且除了其他益处之外,本文所述的说明性实施例使用快速、不带来材料成本并且大大提高粘附性但仍产生宏观光滑表面的过程来允许合成含氟聚合物涂层到导电表面的增加的粘附性。

没有已知的系统或设备可以执行这些功能或功能的组合。然而,并非本文描述的所有实施例都提供相同的优点或相同程度的优点。

结论

上面阐述的本公开可包括具有独立效用的多个不同的例子。虽然这些例子中的每个在其优选形式中被公开,如在本文公开和示出的其特定实施方式不应在限制性的意义上被考虑,因为很多变化是可能的。在章节标题在本公开中被使用的程度上,这样的标题仅用于组织目的。发明的主题包括本文公开的各种元件、特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可在从这个或相关申请要求优先权的申请中被要求保护。不管在范围上是否比原始权利要求更宽、更窄、相等或不同,这样的权利要求也都被视为被包括在本公开的发明的主题内。

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