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TW201942418A - 可撓性聚合物片材之金屬化 - Google Patents

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TW201942418A
TW201942418A TW107126981A TW107126981A TW201942418A TW 201942418 A TW201942418 A TW 201942418A TW 107126981 A TW107126981 A TW 107126981A TW 107126981 A TW107126981 A TW 107126981A TW 201942418 A TW201942418 A TW 201942418A
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TW107126981A
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Inventor
史考特 威德曼
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美商全球太陽能公司
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Abstract

本發明係關於一種導電柵格形成系統、裝置及相關方法，其可包括具有導電表面之鼓、塗佈表面之絕緣層及形成於絕緣層中以暴露導電表面之部分的柵格圖案。鼓表面可旋轉進入及離開化學浴，使得金屬網格電沉積於導電表面之暴露部分中。聚合物片材可層壓至鼓之表面且隨後移除，使得金屬柵格附接至聚合物片材且與聚合物片材一起移除。方法之各種步驟中可使用加熱、壓力及/或黏著劑，以促進金屬網格與聚合物片材之較佳黏著。

Description

可撓性聚合物片材之金屬化
本發明係關於用於在可撓性聚合物片材上形成導電柵格圖案之系統及方法。形成之柵格圖案可例如尤其適用作為光伏打電池或模組中之收集柵格或適用作為低成本可撓性電路，諸如射頻識別標籤（radio frequency identification tag，RFID tag）。
光伏打材料之領域大體上係關於將日光直接轉換成DC電力之多層材料。此轉換之基本機制為光伏打效應，由Antoine-Cesar Becquerel在1839年第一次觀測到，且由愛因斯坦在1905年研討會科學論文中第一次正確地描述，為此愛因斯坦被授予諾貝爾物理學獎。在美國，光伏打（photovoltaic，PV）器件被通俗地稱為太陽能電池或PV電池。太陽能電池典型地配置成p型與n型半導體之合作夾層，其中n型半導體材料（在夾層之一「側」上）展現過量之電子，而p型半導體材料（在夾層之另一「側」上）展現過量之電洞，每個電洞表示缺乏電子。兩種材料之間的p-n接面附近，價電子自n型層移動至p型層中之鄰近電洞會在太陽能電池內部產生小的電不平衡。此產生形成電子p-n接面之冶金接面(metallurgical junction)附近之電場。
當入射光子將電池中之電子激發至傳導帶時，受激電子變為非束縛於半導體之原子而產生自由電子/電洞對。如上文所描述，因為p-n接面在接面附近產生電場，所以以此方式接近接面產生之電子/電洞對傾向於分離且遠離接面移動，其中電子向n型側上之電極移動，且電洞向接面之p型側上之電極移動。此在電池中產生整體電荷不平衡，使得若將外部導電路徑設置於單元之兩側之間，則電子將沿外部路徑自n型側移動返回至p型側，並產生電流。在實務中，可藉由導電柵格在n型側之表面處或接近n型側之表面收集電子，該導電柵格覆蓋表面之一部分，同時仍允許入射光子進入電池之足夠的通道。
當此類光伏打結構包含適當方式定位的電觸點且電池（或電池組）併入至閉合電路中時，會形成工作PV器件。作為獨立器件，單個習知太陽能電池不足以為大部分應用提供電力。因此，通常藉由將一個電池之前部連接另一電池之後部以將太陽能電池排列成PV模組或「串」，從而以電氣串聯方式將個別電池之電壓在一起相加。典型地，大量的電池經串聯連接以獲得可用電壓。隨後可將所得DC電流通過反相器饋入，其中其變換成在適當頻率下之電流AC，該頻率經選擇以匹配由習知電力格柵供應之AC電流的頻率。在美國，此頻率為60赫茲（Hz），且大部分其他國家提供50 Hz或60 Hz之AC電力。
已開發用於商業用途之太陽能電池的一個特定類型為「薄膜」PV電池。與其它類型的PV電池（諸如結晶矽PV電池）相比，薄膜PV電池需要較少光吸收半導體材料來建立工作電池，且因此可減少處理成本。薄膜基PV電池亦提供減少之成本，此係藉由採用用於電極層之此前開發之沉積技術，其中類似材料在薄膜工業中廣泛用於保護性、裝飾性及功能性塗層。低成本商業薄膜產品之常用實例，包括基於聚合物之食品包裝上之不透水塗層、建築玻璃上之裝飾性塗層、住宅及商業玻璃上之低輻射熱控制塗層，及護目鏡上之刮痕及抗反射塗層。在此等其他領域中已開發出之採用或修改技術，使得PV電池薄膜沉積技術之開發成本減少。
此外，薄膜電池展現超過20%之效率，其可匹敵或超過大部分高效結晶電池之效率。特定言之，半導體材料二硒化銅銦鎵（copper indium gallium diselenide，CIGS）穩定，其具有低毒性且為真正的「薄膜」，以及在工作PV電池中需要小於兩微米之厚度。因此，迄今為止CIGS似乎已證明高效、低成本薄膜PV產品的最大潛力，因此滲透進了大型發電市場。用於薄膜PV技術之其他半導體變體包括二硒化銅銦、二硫化銅銦、二硒化銅銦鋁及碲化鎘。
一些薄膜PV材料可沉積於剛性玻璃基板上或可撓性基板上。玻璃基板相對廉價，一般具有與CIGS或其他吸收層相對接近匹配之熱膨脹係數，且允許真空沉積系統之使用。然而，當比較在沉積製程期間可應用之技術選項時，剛性基板在處理期間存在各種缺點，諸如對用於處理設備及材料儲存之大量層空間之需求、用於將玻璃均一地加熱至處於或接近於玻璃退火溫度之高溫的昂貴及特殊設備、伴隨所得產率損失之基板斷裂的高潛能，及伴隨用於加熱玻璃之所得較高電力成本及處理時間的較高熱容量。此外，歸因於玻璃之重量及易碎性質，剛性基板需要增加之運送成本。因此，使用玻璃基板用於薄膜之沉積可能並非為多層官能性薄膜材料（諸如光伏打材料）之低成本、大體積、高產量商業製造的最佳選擇。
對比而言，薄的可撓性基板之卷對卷(roll-to-roll)處理能夠使用緊湊、較不昂貴之真空系統及已開發用於其他薄膜工業之非特殊化設備。基於薄可撓性基板材料之PV電池亦展現對快速加熱及冷卻及大熱梯度之相對較高耐受性（導致在處理期間斷裂或失效之可能性較小），需要相對低之運送成本且展現比基於剛性基板之電池更容易的安裝。關於適合於與本發明所揭示之方法及裝置一起使用之類型的薄膜PV電池之組成及製造的額外細節可見於例如Wendt等人之美國專利公告號第6,310,281號、第6,372,538號及第7,194,197號，及Britt等人之美國專利公告號第8,062,922號中，上述皆以全文引用之方式併入本文中。
如先前所提及，大量之PV電池通常經串聯連接以獲得可用電壓及因此所需電力輸出。該配置通常稱作PV電池之「串」。歸因於結晶基板及可撓性薄膜基板之不同特性，可以與用於結晶電池之不同方式構建用於薄膜電池的電池之間的電氣串聯連接，且形成薄膜電池之間的可靠串聯連接提出數個挑戰。舉例而言，直接在薄膜電池上之焊接（用於連接結晶太陽能電池之傳統技術）將電池之PV塗層暴露於損害性溫度，及典型地用於在薄膜電池上形成收集柵格之有機物基銀墨在任何情況下可能不允許普通焊料材料之強黏著。因此，PV電池通常用導電性黏著劑（electrically conductive adhesive，ECA）而非藉由焊接來與獨立電線或附接至電池之導電突片(conductive tab)接合。
然而，即使當使用獨立電線或突片以形成電池間連接時，極薄塗層及沿切割PV電池邊緣之潛在剝落為導線或突片跨越電池邊緣之任何地方帶來短路（功率損失）的機會。此外，典型地為金屬箔之PV塗層沉積於其上的導電基板可容易地藉由來自附接電線及突片之熱機械應力變形。此應力可轉移至弱黏著界面，並可引起電池之分層。
此外，ECA與電池背側之間，或ECA與前側上之導電柵格之間的黏著力可為較弱，且機械應力可引起在此等位置處之收集柵格的分離。此外，在電池之背側上的鉬或其他塗層與將收集柵格之突片與太陽能電池接合的ECA之間可出現腐蝕。此腐蝕可引起高電阻接觸或黏著失效，導致功率損失。
將薄膜PV電池與導電突片或帶接合之先進方法可很大程度上解決電短路及分層之問題，但可能需要不意欲的高生產成本。此外，無論這種方法是多麼穩健，都皆需要PV串之至少某一部分由導電突片覆蓋，該導電突片阻擋太陽輻射照在串之該部分上且因此降低系統之效率。因此，需要將PV電池互連成串之改良方法及互連電池之改良串。具體而言，需要串及其形成方法，以減少互連成本且減少每一PV電池由互連機構覆蓋之部分，同時保持或提高電池耐受應力之能力。
整合式電池互連件（integrated cell tnterconnect，ICI）技術克服以上問題，但本發明依賴於形成於減去法(subtractive process)中之Cu柵格收集結構。藉由電沉積所形成之Cu箔層壓於聚合物網上，且超過90%之Cu物料隨後經移除。經移除之Cu的相對面積甚至更大。儘管經移除Cu之一部分可回收，但方法相對昂貴且低效，且全球僅有數個供應商能夠供應以此方式生產之可撓性互連件結構。此外，回收之Cu必須經精煉及再加工以用於需要特定純度級別之應用。
此外，與目前柵格結構之形成相關聯之鍍覆及消減蝕刻工藝利用可摻雜基板（影響太陽能模組之效能或可靠性）或限制適合之基板材料的強化學浴。
出於所有上述原因，需要用於在諸如透明聚合物片材之可撓性基板上形成導電柵格圖案之改良裝置及方法。
本發明提供關於在聚合物片材上之導電柵格形成的系統、設備及方法。在一些具體實例中，在透明聚合物片材上形成導電金屬柵格之方法可包括將電絕緣塗層塗覆至導電圓柱體，其中塗層經圖案化以暴露對應於待形成之柵格圖案的圓柱體之導電表面的部分；將圓柱體至少部分浸沒至含金屬溶液；將電流施加至導電圓柱體，從而使金屬電沉積至導電表面之暴露部分上且形成該圓柱體上之導電金屬柵格；旋轉圓柱體直至導電柵格與纏繞於圓柱體之一部分周圍的透明聚合物片材接觸；及將片材自圓柱體分離，其中導電柵格附接至片材。
在一些具體實例中，形成用於光電模組之收集柵格之方法可包括將電絕緣塗層塗覆至具有導電表面之鼓；將電絕緣塗層圖案化以暴露對應於柵格圖案之鼓之導電表面的區域；將金屬電沉積至導電表面之暴露區域上以形成附接至導電表面之金屬收集柵格；在收集柵格與導電表面附接時使收集柵格與透明聚合物片材接觸，從而使收集柵格黏著至聚合物片材；及將透明聚合物片材與鼓分離，其中柵格圖案附接至聚合物片材。
在一些具體實例中，在透明可撓性片材上形成導電柵格之方法包含：提供部分覆蓋有電絕緣塗層之導電表面，其中導電表面之未經覆蓋部分對應於柵格圖案；將導電材料電沉積至導電表面之未經覆蓋部分上以形成附接至導電表面之導電柵格；使電絕緣塗層及導電柵格與透明可撓性片材接觸；及將透明可撓性片材與電絕緣塗層分離，其中導電柵格附接至透明的可撓性片材。
在一些具體實例中，在透明黏著劑聚合物片材上形成任意複雜度之導電金屬柵格的高速率、低成本添加法可包括在金屬圓柱體上使用電絕緣、不黏塗層，絕緣塗層首先經圖案化以在預選定區域中暴露金屬圓柱體的導電表面；將圓柱體至少部分浸沒於化學溶液中，其中將導電金屬電沉積至絕緣層中之經圖案化特徵；拉下電沉積至經圖案化區域之電沉積金屬柵格以將導電金屬圓柱體暴露於黏著劑聚合物片材上，因為黏著劑聚合物片材纏繞於圓柱體之外圓周之一部分的周圍；及將聚合物片材與圓柱體分離，產生附著於黏著劑聚合物片材之成型金屬柵格。
特徵、功能及優點可在本發明之各種具體實例中獨立地實現，或可在其他具體實例中組合，參考以下描述及圖式可見該等特徵、功能及優點之另外細節。
概述
用於在透明黏著劑聚合物片材（或任何其他適合之聚合物片材）上積層形成導電柵格之系統以及相關方法之各種實施例如下所描述且在關聯圖式中所說明。除非另外規定，否則柵格形成系統及/或其各個組件可以但並非必需含有描述、說明及/或併入於本文中之結構、組件、功能及/或變化形式中之至少一者。此外，與本發明教示結合之描述、說明及/或併入於本文中之程序步驟、結構、組件、功能及/或變化形式可以但並非必需包括於其他類似柵格形成系統中。對各種具體實例之以下描述在性質上僅為例示性且不預期以任何方式限制本發明、其應用或使用。此外，由如下文所描述之具體實例提供的優點在本質上為例示性的且並非全部具體實例提供相同優點或相同程度之優點。
本文所揭示之柵格構造系統解決典型柵格形成技術中之數個固有缺點。舉例而言，現有Cu沉積及消減蝕刻方法產生高百分比之不可回收廢料及潛在基板摻雜。對比而言，本文中所描述之添加柵格形成方法產生低或可忽略之廢料，且不使基板（亦即，聚合物片材）經受潛在有害之化學浴。
一般而言，添加柵格構造系統可包括具有塗佈有不黏絕緣層（例如聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE））之導電外表面的可旋轉鼓。柵格圖案可形成於絕緣層中，使得下面的導電表面在存在柵格圖案之處暴露。鼓可部分浸入含有導電金屬（例如銅離子）之化學浴中，其中鼓之軸線大體上平行於浴之表面。鼓之下部部分可浸沒，而上部部分保持在浴之外，使得鼓之旋轉使鼓之圖案化外表面傳送進入且隨後離開浴。
可施加電流，引起Cu（或其他導電金屬）電沉積至鼓之浸沒部分上。然而，由於除柵格圖案外之表面經絕緣材料覆蓋，Cu僅沉積至暴露柵格圖案上。
可將可具有黏著表面之透明聚合物片材置放成與旋轉鼓之未浸沒部分接觸。在鼓表面離開浴之後，片材可與鼓接觸，且環繞鼓之未浸沒部分。隨後可將片材在其重新進入浴之前自鼓表面移除。可施加壓力及/或熱量，使得片材層壓至鼓之表面上，且隨後在離開後剝離。此層壓及後續分離使得Cu柵格附接至聚合物片材且自鼓表面移除。可將導電塗層添加至鼓之暴露柵格圖案中，使得塗層充當釋放層以促進柵格較佳附接至聚合物片材。
聚合物片材可包含聚合物片材之輥或滑軸(spool)，或聚合物片材之另一實質上連續源。因此，隨著鼓旋轉進入及離開化學浴，聚合物片材可連續進給至鼓上及離開鼓，使得由系統產生具有導電柵格之連續聚合物片材。系統可包含卷對卷系統，使得金屬化片材纏繞至接收輥上。
實例、組件及替代方案
以下部分描述例示性柵格形成系統以及相關系統及/或方法之所選擇之態樣。此等部分中之實例意欲用於說明且不應解釋為限制本發明之全部範疇。每一部分可包括一或多個獨特發明及/或內容相關或相關資訊、功能及/或結構。
作為例證的裝置
如圖1至圖2中所示，本發明之此部分係關於可用於在透明聚合物片材上形成導電金屬柵格之作為例證的裝置。
大體上，圖1描繪在100處所指示之柵格形成裝置之實例，其用於在透明聚合物片材104上形成導電金屬柵格102。裝置100包括浴容器106、導電圓柱體108、安置於圓柱體108之部分上的壓縮元件110、112、114、116及加熱器118及120。加熱器118安置於圓柱體108內部，且在壓縮元件110及112附近。加熱器120安置於壓縮元件110內部。
浴容器106經配置以含有含金屬電沉積溶液122，且可包括經配置以將圓柱體108至少部分容納至溶液之任何適合之結構及組件。舉例而言，浴容器可包括經配置以含有電沉積溶液122之壁124、126、128、130及底132。浴容器106形成大體上在134處所指示之開放表面，其經配置以容納導電圓柱體108。浴容器106可包含任何電中性材料。舉例而言，浴容器106可由塑膠製成。在一些情況（未圖示）下，可封閉整個裝置100。
電沉積溶液122，亦被稱作含金屬溶液，可具有經配置以傳輸可電沉積離子或可電沉積離子之組合的任何適合之組合物。舉例而言，電沉積溶液122可為水溶液，其含有銅離子、銅離子外加一些其他金屬離子(諸如鎳或鉻)，或任何其他適合之金屬離子或離子之組合。在溶液122中之離子一般自一或多個材料源（未圖示）提供，如在電沉積技術中所熟知的，該材料源浸沒於溶液中且其充當電陽極沉積。
亦可被稱為鼓、筒及/或心軸之導電圓柱體108可包括經配置以傳導所施加之電流且繞軸線旋轉之任何適合之結構及組件。舉例而言，導電圓柱體108可為具有導電表面136之不鏽鋼或鋁圓柱體。如圖1中所展示，圓柱體108可經配置以在溶液122內部分旋轉。導電圓柱體具有經圖案化以暴露導電表面136之部分的電絕緣塗層138。在一些情況下，如圖1中所描繪，圓柱體108可為中空的，而在其他情況下圓柱體在其內部可為實質上實心的或部分實心的。在一些實例中，圓柱體108可繞中心軸（未圖示）旋轉。在一些情況下，圓柱體108之旋轉可由聚合物片材104之運動所驅動。在其他情況下，圓柱體108可以一些其他方式，諸如藉由剛性地附接至圓柱體之中心軸之旋轉來旋轉。
電絕緣塗層138可包括經配置以為電沉積化學物質提供電絕緣、惰性，為圓柱體108提供黏著力，為層壓條件下之透明聚合物片材104提供非黏著力或低黏著力，及提供對層壓溫度（大約160℃）之抗性的任何適合之結構及組件。舉例而言，電絕緣塗層可由氟聚合物、氯氟聚合物或任何其他適合之熱固性或熱塑性聚合物製成。在一些實例中，電絕緣塗層138可包含PTFE。塗層可具有大致對應於待產生之導電柵格之所需厚度的任何所需厚度。可選擇塗層厚度以控制如相對於圓柱體徑向量測之柵格之厚度。舉例而言，塗層厚度可為小於約50微米，且在一些情況下塗層厚度可為約25至約30微米。
可例如經由雷射實現電絕緣塗層之圖案化，該雷射選擇性地用於向下移除絕緣塗層直至下面的導電表面。大體上在140處所指示之所得圖案可包括具有各種尺寸之線及互連區。任何任意圖案可形成，從而產生較大的設計靈活性。在一些實例中，圖案140可對應於經配置以電互連鄰近光伏打（PV）電池之對的所需導電柵格102。舉例而言，圖案140可包括細平行縱向線，較粗橫向線及互連區，其分別形成進一步在下文相對於圖2所描述之柵格線142、匯流排144及柵格102之互連區146的形狀。
壓縮元件110、112、114、116經配置以導引且抵靠圓柱體108壓縮透明聚合物片材，諸如片材104。舉例而言，壓縮元件110、112、114、116可包括夾持輥或夾送輥（pinch roll）（或輥），且可為鄰近於圓柱體108配置之較小成對圓柱體。在圖1中所描繪之實例中，第一對夾送輥110及112安置於導電表面136之對立面（亦即，上方及下方）上，並處於片材104將與表面136接觸之理想位置。換言之，一壓縮元件（110）可在圓柱體108外部，且另一壓縮元件（112）可在圓柱體內部。類似地，第二對夾持輥114及116在第一對之下游安置於表面136之對立面上，並處於片材104將與接觸表面136分離之理想位置。因此，片材104在兩對輥之間環繞圓柱體108之一部分。在一些實例中，圓柱體108之重量可由下部壓縮元件112及116支撐，及/或圓柱體108之旋轉可由壓縮元件來驅動，而在一些情況下該壓縮元件之旋轉可繼而藉由片材104之運動來驅動。在一些實例中，諸如當圓柱體108支撐於中心軸上且壓力自外部輥施加以獲得層壓時，一個或兩個內部輥可不存在。
如上文所指示，在壓縮元件110與導電表面136之間的第一空間形成透明片材104之入口148，而在壓縮元件114與導電表面136之間的第二空間形成透明片材104之出口150。大體上，在152處所指示之圓柱體106之旋轉將引起壓縮元件110至116之旋轉（或在一些實例中反過來），使片材104在入口148處抵靠圓柱體106壓縮。此旋轉亦使得片材104在出口150處遠離圓柱體106上升。與由夾持輥所產生之壓縮結合，對聚合物片材施加適合拉伸將使片材在入口點與出口點之間的中間區154中保持抵靠圓柱體壓縮。
除來自壓縮元件之壓力之外，將片材104層壓至鼓上可藉由片材104上（及/或圓柱體108上）之黏著層及/或藉由施加熱量幫助。在一些實例中，在無額外黏著劑之情況下施加熱量。在一些實例中，使用黏著劑以促進導電柵格轉移至聚合物片材上。舉例而言，可使用可藉由加熱活化之熱塑性黏著劑。出於此等目的中之任一者，可採用一或多個加熱器。此類加熱器可包括經配置以產生相對於透明聚合物片材104之層壓溫度的任何適合之器件。舉例而言，第一加熱器120可在壓縮元件110之內部安置，且第二加熱器118可在圓柱體108之內部安置。加熱器118及120可包括用於產生約160℃之溫度的感應加熱器元件及/或電阻性元件。一般而言，加熱器118及120可用於升高聚合物片材的溫度、升高外部軋輥的溫度及/或升高在入口點148附近之主圓柱體的溫度。
如圖1中所展示，金屬柵格102形成於圓柱體108上且在中間區154中黏附至層壓至片材104上、黏著至層壓至片材104上及/或層壓至片材104上。隨著片材104在或接近出口150處自鼓剝離，柵格自圓柱體108移除。可將視情況選用之釋放層或釋放表面塗覆至圖案140之暴露傳導表面以促進柵格材料自鼓釋放。舉例而言，此釋放層可包括電鍍鉻、鎳-鐵氟龍、鉻聚合物、鎳氮化硼(nickel boron nitride)及/或可選擇性塗覆至暴露導電心軸表面之其他類似傳導層。
金屬柵格102與片材104之組合形成可撓性金屬化片材156，其隨後可用於例如諸如在可撓性PV面板中之進一步PV製造。金屬化片材156可被稱為金屬化聚合物片材及/或導電柵格層壓物或柵格層。
轉至圖2，描繪金屬化片材156之放大局部視圖，說明可根據本發明教示之態樣形成於聚合物片材上之柵格圖案的可能細節。此處，柵格102展示於聚合物片材104上以包括柵格線142、匯流排144及互連區146。更一般而言，可使用本發明教示之方法及裝置在可撓性基板上形成任何適合之金屬化柵格圖案。
透明聚合物片材104經配置以提供選擇性黏著力、可撓性、及對層壓溫度之抗性。舉例而言，當藉由加熱器118及120加熱透明聚合物片材104時，片材可黏著至新形成於圓柱體106上之金屬柵格102但不黏著至電絕緣塗層138。透明聚合物片材104可由熱塑性聚合物，諸如熱塑性聚烯烴/聚對苯二甲酸乙二酯（thermoplastic polyolefin/polyethylene terephthalate，TPO/PET）或類似物製成。
柵格102由電沉積金屬構成，電沉積金屬形成柵格線142、匯流排144及互連區146。圖2中所展示之柵格幾何形狀僅為作為例證的且不應視為限制性的。柵格線、匯流排及互連區可具有對應於經配置以電互連特定類型之鄰近光伏打電池，或在一些情況下僅僅收集由單個電池所產生之電流之所需柵格的不同尺寸。
在圖2之具體實例中，柵格線142為在來自匯流排144之矩形環路中縱向延伸之細平行線。柵格線142典型地具有約200微米以下之寬度及約50微米以下之厚度。
匯流排144將柵格線142互連。匯流排144具有遠大於柵格線之寬度的寬度，且如柵格線典型地具有50微米以下之厚度。柵格圖案之大小可按需要變化，例如以適應不同PV電池尺寸。
互連區146包括匯流排144之橫向延伸部。在圖2之具體實例中，區146經配置以延伸超出由相對應匯流排之第一PV電池接觸之邊界以與相鄰第二PV電池之一部分接觸。藉由以適當方式電分離相鄰電池之此等部分，且使互連區146與相鄰電池之背觸點電接觸，柵格102可用於串聯電互連相鄰電池。大體上，柵格線、匯流排及互連區具有相同厚度之電沉積金屬，其如先前所提及典型地小於50微米且可對應於塗層138之厚度。
作為例證的方法
此部分描述在用於在聚合物片材上形成金屬化柵格之各種方法中進行的步驟；參見圖3至圖5。柵格形成裝置100之態樣可用於下文所描述之方法步驟中。若適當之，可參考可用於執行每一步驟之上述組件及系統。此等參考係用於說明，且並非意欲限制執行該方法之任何特定步驟的可能方式。
圖3為說明在作為例證的方法中所執行之操作的流程圖，且可能並未列舉該方法之完整過程或所有步驟。大體上，圖3描繪在200處所指示的方法之多個步驟，該等步驟可結合根據本發明之態樣的柵格形成系統來執行。儘管方法200之各種步驟在下文中進行描述且在圖3中所描繪，但該等步驟無需全部執行，且在一些情況下可按不同於所展示之次序的順序來執行。
步驟202包括將電絕緣塗層塗覆至導電圓柱體，並留下柵格圖案中暴露之圓柱體的部分。舉例而言，可將諸如PTFE之絕緣塗層塗覆至導電鼓，其中柵格圖案形成於塗層中以暴露在下面的導電鼓。柵格圖案可經配置成用於PV電池之一或多個電路。在已將塗層塗覆至鼓之後，可例如藉由雷射蝕刻圖案形成塗層中之柵格圖案。在其他情況下，可藉由在塗覆絕緣塗層之前化學或物理掩蔽導電鼓，隨後去除掩蔽劑(masking agent)來形成柵格圖案。
視情況選用之步驟204包括將導電釋放層塗覆至導電圓柱體之暴露部分。舉例而言，暴露部分，亦即塗層中之柵格圖案，可具有塗覆之剝離材料。因此，當由聚合物片材接觸時，金屬將沉積（參見步驟208）至柵格圖案，但金屬將較不可能保持黏著或以其他方式附接至圓柱體之暴露傳導性部分。適合之釋放材料包括鉻、鎳-鐵氟龍、鉻聚合物、鎳氮化硼及/或類似物，上述可例如藉由電沉積塗覆。釋放層以薄塗層形式塗覆，並留下具有類似於待成型且最終塗覆至可撓性片材之柵格圖案的所需厚度之深度的蝕刻圖案。
步驟206包括將圓柱體至少部分浸沒至含金屬溶液中。舉例而言，可將圓柱體在一徑向方向上部分浸沒，使得圓柱體之全部長度而非全部直徑浸沒。儘管裝置之鼓在此處描述為圓柱體，但可使用任何適合之形狀。在後續步驟期間圓柱體可保持如此浸沒。
步驟208包括將電流施加至導電圓柱體以引起導電柵格之電沉積。可使用任何適合之電沉積方法，使得含金屬溶液中之金屬沉積至圓柱體之柵格圖案中，從而形成導電柵格。
步驟210包括旋轉圓柱體直至導電柵格與透明聚合物片材接觸。可藉由任何適合之方法或器件來實現圓柱體之旋轉。舉例而言，機動驅動單元，例如在選擇的轉速下，可用於直接旋轉圓柱體。在其他情況下，聚合物片材可例如藉由捲盤至捲盤(reel-to-reel)系統運輸，且聚合物片材與圓柱體之間的摩擦可使圓柱體以由片材之移動所設定之速率旋轉。
步驟212包括加熱透明聚合物片材。可直接地或間接地加熱聚合物片材。舉例而言，可將輥或其他組件加熱且置放成與片材接觸，從而將熱量轉移至片材。在其他情況下，在片材與導電圓柱體接觸之前或之後，可用專用加熱器直接加熱片材。
步驟214包括加熱導電圓柱體之至少一部分。舉例而言，可將導電圓柱體在鄰近於導電柵格與聚合物片材接觸之位置的圓柱體之區中加熱。任何適合之加熱機構可用於加熱圓柱體。舉例而言，可將感應加熱元件安置於接近圓柱體、鄰近或非常接近於外表面之固定位置中。
步驟216包括抵靠圓柱體壓縮透明聚合物。可藉由任何適合之機構實現壓縮。舉例而言，可採用一對夾持輥或夾送輥，其中一輥在片材之外表面上且對置輥在圓柱體之內表面上。在一些實例中，可僅使用外部輥以施加壓縮，其中圓柱體自身提供相對壓力。在此步驟中進行壓縮以將聚合物片材層壓至圓柱體之外表面上。一般而言，導電柵格將較佳黏著至聚合物片材而非導電圓柱體。可在聚合物片材上採用一或多種黏著劑以輔助此製程。黏著劑可經熱活化。
步驟218包括使透明聚合物片材冷卻。可使用任何適合之冷卻方法，例如強制空氣冷卻、冷凍及/或類似者。可採用被動（例如經由普通傳導、輻射及對流之耗散）及/或主動冷卻方法。此將熱塑性黏著劑固化至電沉積金屬柵格，且降低聚合物片材與圍繞柵格圖案之導電圓柱體之部分的黏著力及/或柵格圖案與下面之釋放層（若使用該釋放層）的黏著力。
步驟220包括將片材與圓柱體分離，其中導電柵格附接至片材。可藉由在橫切於圓柱體表面之方向上推動或以其他方式拉動片材進行分離。可藉由電動機械設備，諸如電動軸、纏繞裝置或輸送機提供分離力。經由聚合物片材、導電柵格圖案及圓柱體之間的黏著力之適當平衡，分離之結果將為實質上整個柵格圖案將黏著至聚合物片材。
圖4為說明在作為例證的方法中執行之操作的流程圖，且可能並未列舉該方法之完整過程或所有步驟。大體上，圖4描繪在300處所指示的方法之多個步驟，該等步驟可結合根據本發明之態樣的柵格形成系統來執行。儘管方法300之各種步驟在下文中進行描述且在圖4中所描繪，但該等步驟無需全部執行，且在一些情況下可按不同於所展示之次序的順序來執行。
步驟302包括將電絕緣塗層塗覆至具有導電表面之鼓。舉例而言，鼓可具有金屬表面，諸如鋼或鋁。鼓可具有任何適合之形狀。舉例而言，鼓可為圓柱狀或管狀。在一些實例中，鼓可具有橢圓形或多邊形截面。電絕緣塗層可具有低摩擦、不黏及/或電中性特徵。電絕緣塗層可包括任何適合之材料，諸如PTFE。
步驟304包括使電絕緣塗層圖案化以暴露對應於柵格圖案之鼓之導電表面的區域。舉例而言，塗層可經蝕刻、遮蔽或以其他方式形成為對應用於PV電池或電池串之電路的柵格圖案。
步驟306包括視情況將薄釋放層塗層塗覆至導電表面之暴露區域。適合之釋放層可包括鉻、鎳-鐵氟龍、鉻聚合物、鎳氮化硼及/或類似物，上述可藉由電沉積或藉由任何其他適合之方法塗覆。可以任何所需厚度塗覆釋放層。舉例而言，若電絕緣塗層具有第一厚度，則釋放層將一般具有小於第一厚度之第二厚度，且第一厚度與第二厚度之間的差值將與待形成之導電柵格的所需厚度類似。
步驟308包括將金屬電沉積至導電表面之暴露區域上以形成附接至導電表面之金屬收集柵格。可使用任何適合之電沉積方法及任何適合之導電金屬。舉例而言，可採用含有銅離子之化學浴。
步驟310包括加熱透明聚合物片材及/或鼓之導電表面。如上文所描述，可使用任何適合之加熱器。可進行加熱以促進步驟312之層壓，且在一些情況下可使塗覆至片材、鼓或兩者之黏著劑活化。
步驟312包括使收集柵格與透明聚合物片材接觸。此可經由層壓製程實現，其中使用壓力、黏著劑及/或熱量將聚合物片材層壓至柵格。
步驟314包括使透明聚合物片材冷卻。如上文所描述，可使用任何適合之方法，諸如強制空氣冷卻、冷凍及/或類似者。也可採用被動（例如耗散）及/或主動冷卻方法。
步驟316包括將透明聚合物片材與鼓分離，其中柵格圖案附接至聚合物片材。
圖5為說明在另一作為例證的方法中執行之操作的流程圖，且可能並未列舉該方法之完整過程或所有步驟。大體上，圖5描繪在400處所指示的方法之多個步驟，該等步驟可結合根據本發明之態樣的柵格形成系統來執行。儘管方法400之各種步驟在下文中進行描述且在圖5中所描繪，但該等步驟無需全部執行，且在一些情況下可按不同於所展示之次序的順序來執行。
步驟402包括提供部分覆蓋有電絕緣塗層之導電表面。導電表面可包括導電鼓之表面。絕緣塗層可包括實質上惰性材料之層。
步驟404視情況包括將釋放層塗覆至導電表面之未覆蓋部分上，卻仍在電絕緣塗層之表面以下以所需量的深度留下導電表面之以前未覆蓋之部分。適合之釋放材料包括鉻、鎳-鐵氟龍、鉻聚合物、鎳氮化硼及/或類似物。
步驟406包括將導電材料電沉積至導電表面之未覆蓋部分上以形成導電柵格。參見上文適合之電沉積方法之論述。
步驟408包括加熱透明可撓性片材。舉例而言，步驟408可包括例如使用一或多個加熱器及/或加熱組件加熱可撓性聚合物片材。
步驟410包括將電絕緣塗層及導電柵格與透明可撓性片材接觸。如上，此步驟可包括可能藉助於壓力、黏著劑及/或熱量將片材層壓至塗層及柵格上。
步驟412包括使透明可撓性片材冷卻。如上文所描述，可使用任何適合之方法，諸如強制空氣冷卻、冷凍及/或類似者。也可採用被動（例如耗散）及/或主動冷卻方法。
步驟414包括將透明可撓性片材與電絕緣塗層分離，其中導電柵格附接至片材。
在另一具體實例中，在透明聚合物片材上形成導電金屬柵格之方法可包括將電絕緣塗層塗覆至導電圓柱體，其中塗層經圖案化以暴露對應於待形成之柵格圖案的圓柱體之導電表面之部分。可將圓柱體至少部分浸沒至含金屬溶液中。可將電流施加至導電圓柱體，從而使金屬電沉積至導電表面之暴露部分上且在圓柱體上形成導電金屬柵格。可旋轉圓柱體直至導電柵格與纏繞於圓柱體之一部分周圍的透明聚合物片材接觸。可將片材與圓柱體分離，其中導電柵格附接至片材。
在另一具體實例中，形成用於光電模組之導電收集柵格的方法可包括將電絕緣塗層塗覆至具有導電表面之鼓。可使電絕緣塗層圖案化以暴露對應於柵格圖案之鼓之導電表面的區域。可將金屬電沉積至導電表面之暴露區域上以形成附接至導電表面之金屬收集柵格。在收集柵格附接至導電表面時，可使收集柵格與透明聚合物片材接觸，從而使收集柵格黏著至聚合物片材。可將透明聚合物片材與鼓分離，其中柵格圖案附接至聚合物片材。
在另一具體實例中，在透明可撓性片材上形成導電柵格之方法可包括提供部分覆蓋有電絕緣塗層之導電表面，其中導電表面之未覆蓋部分對應於柵格圖案。可將導電材料電沉積至導電表面之未覆蓋部分上以形成附接至導電表面之導電柵格。可使電絕緣塗層及導電柵格與透明可撓性片材接觸。可將透明可撓性片材與電絕緣塗層分離，其中導電柵格附接至透明可撓性片材。
包括雷射粗糙化之作為例證的實例
在一些具體實例中，在塗覆塗層（例如電絕緣塗層138）之前，藉由雷射使表面（例如導電圓柱體108之表面）粗糙化。將雷射（例如由雷射器產生之光束）照射至表面可損傷表面。誘發之損傷可包括在由雷射光束照射後，在表面之區域中微觀裂紋之圖案。可藉由使雷射光束移動通過所選擇之部分，亦即藉由將雷射通過表面之所選擇之部分掃描使表面之所選擇部分粗糙化。在表面之整個經掃描部分中造成微觀損傷（例如，呈現微觀孔洞或裂紋形式），使得表面粗糙。在宏觀規模上表面可保持光滑。微觀損傷可改善塗層與表面之黏著力。舉例而言，已知在塗覆塗層之前使表面粗糙化改善塗層與表面之黏著力。因為經雷射粗糙化之表面可在宏觀規模上保持光滑，塗覆塗層之層亦可保持光滑。塗層之宏觀光滑度可改善聚四氟乙烯或其他不黏塗層之不黏特性。
上文所描述之雷射誘導之損傷的一些特性，及因此經雷射粗糙化之表面的一些特性取決於雷射、雷射光束或掃描程序之特性。舉例而言，若雷射為脈衝式雷射，則脈衝之時距及脈衝之間的時間可部分確定雷射在表面上之影響。光束轉移通過表面之掃描速度，以及能量或每脈衝光束之能量可影響在表面中藉由雷射所產生之裂紋的尺寸及位置。掃描速度及方向或掃描之圖案可藉由用於掃描光束的機構來決定，例如相控陣列，聲光調變器，電光調變器，或藉由電動馬達、電流計、壓電致動器或或磁致伸縮致動器(magnetostrictive actuator)等來移動之鏡及/或透鏡，可藉由雷射反覆地掃描表面，例如以獲得所需級別、程度、深度或圖案之粗糙度。
可在用於根據本發明之態樣的導電柵格形成之裝置、系統及方法中採用雷射粗糙化表面以獲得增加之塗層黏著力的方法。如上文所描述，形成導電柵格可包括將電絕緣塗層塗覆至導電圓柱體；使塗層圖案化以暴露對應於柵格之導電表面的區域；將圓柱體部分浸沒於含金屬之化學浴中；以及將金屬電沉積於表面之暴露區域上。使塗層及電沉積柵格與透明片材接觸，且將透明片材與圓柱體分離以使得導電柵格附接至片材且塗層保持附接至圓柱體。
若塗層之部分變為自圓柱體之表面脫離（例如藉由剝離或分層），則金屬將電沉積至此前由塗層覆蓋之表面的區域，且在片材與圓柱體分離之後保持附接至透明片材，導致了對導電柵格之非所需添加或修改。舉例來說，若導電柵格意欲用於電路，則由不良塗層黏著力所引起之非所需修改會導致電短路或其他故障。即使是極小區域之脫離，例如在塗層圖案之邊緣處，皆可使含金屬之溶液在塗層與導電表面之間進入，而引起導電柵格中包含非所需金屬。因此，塗層與圓柱體之表面之間的強黏著力是重要的，且缺少足夠黏著力可對連續卷對卷製程之準確度及效率產生不利影響，使得在該製程中片材之部分與圓柱體的連續分離傾向於將塗層遠離表面拉動。
圖6描繪適用於導電柵格形成之作為例證的雷射粗糙化系統160。雷射粗糙化系統160可包括雷射器162及用於將由雷射器162產生之光束掃描通過導電圓柱體108之表面136的掃描機構168。掃描機構168可包括鏡式電流計、聲光調變器或經配置以將雷射光束在表面136上掃描之任何其他器件。在一些具體實例中，雷射器162固定在適當位置且掃描機構168使雷射光束移動通過表面136。在一些具體實例中，藉由將雷射器162或雷射器162之一部分相對於表面136移動進行掃描。掃描機構168可將雷射光束以列、行或適於將表面之至少一部分粗糙化的任何其他圖案移動通過表面136。掃描機構168可進行光柵掃描。掃描機構168之掃描速率可為每秒數百或數千毫米。舉例而言，掃描速率可為約2000 mm/sec。在一些具體實例中，表面136大體上整體經粗糙化。在其他實施例中，僅一部分或部分之表面136經粗糙化。經粗糙化之部分可對應於隨後塗覆之電絕緣塗層圖案140。
雷射器162可為脈衝雷射器或連續波雷射器。若雷射器162為脈衝雷射器，則脈衝持續時間及重複率以及掃描速度及圖案可影響由雷射器所引起之微觀損傷的面積、深度、銳度及/或其他特性。舉例而言，取決於表面136之材料及表面之經掃描區域的所需特性，雷射器162可產生奈秒、皮秒或飛秒脈衝。在一些具體實例中，雷射器162為以高脈衝能量及高重複率（例如1 MHz）產生持續時間為1至100皮秒之脈衝的纖維雷射器。在一些具體實例中，雷射器162產生持續時間為5至10皮秒，例如7至8皮秒之脈衝。在一些具體實例中，由雷射器162產生之脈衝具有數微焦耳或更高之能量。舉例而言，脈衝可各自具有約5至6微焦耳之能量。在其他實例中，脈衝具有10至15微焦耳之能量或更高。在一些實例中，脈衝具有1至5微焦耳之能量，或小於1微焦耳。由雷射器162產生之光束的功率可為數瓦特。舉例而言，雷射器162可產生5至10瓦特，或10至15瓦特，或1至5瓦特，或小於1瓦特，或大於15瓦特之光束。
可基於表面136之材料特性選擇由雷射器162產生之光的波長或中心波長，以便產生所需類型或量之表面上的損傷。舉例而言，波長可為在電磁波譜之可見光或近紅外部分內。在一些具體實例中，雷射器162產生具有等於或接近1064奈米之中心波長的脈衝。在一些情況下，由雷射器162產生之光的波長可隨時間變化或回應於操作員的輸入而變化。
圖7描繪由將由雷射器162產生之光束掃描通過表面所引起在表面136上之損傷的作為例證的圖案172。圖案172為在微觀規模上之尖銳裂紋174之極精細圖案。裂紋174為表面136之微觀區，其中形成表面之材料已藉由剝蝕、汽化、熔融或由雷射器162之光束產生之其他物理機制移除。圖案172包括以適於使表面粗糙化之佈置來安置於表面136上一或多個群中的複數個裂紋174。在一些情況下，可將裂紋174佈置在實質上規則或週期性陣列中以形成圖案172。在一些情況下，圖案172中之裂紋174之大小及/或佈置至少部分為隨機的。裂紋174之大小可為或可不為實質上均勻的。
在微觀規模上，圖案172可對應於表面136之輪廓中之變化。舉例而言，表面136之特徵（例如裂紋、裂紋之邊沿或裂紋之間的間隙）的高度可在約一微米之水平距離上以數個十分之一微米改變。在其他實例中，表面136之特徵的高度可在一微米之水平距離上以數個百分之一微米或以數微米改變。圖案172可包括分離10至20微米之距離，例如由15微米之距離的光柵掃描線。圖案172為微觀規模圖案。在宏觀規模上，表面136保持光滑。因為表面136為宏觀上光滑的，所以當塗覆至表面時電絕緣塗層138亦為宏觀上光滑的。塗層138之宏觀光滑度傾向於防止隨後塗覆之透明片材104黏著至塗層，且因此促進在柵格形成期間片材與圓柱體之分離。
包括雷射粗糙化之 作為例證的方法
此部分描述使用經雷射粗糙化之表面用於在聚合物片材上形成金屬化柵格之各種方法中進行的步驟，請參見圖8至圖10。柵格形成裝置100及雷射粗糙化系統160之態樣可用於下文所描述之方法步驟中。若適當之，可參考用於執行每一步驟之上述組件及系統。此等參考係用於說明，且並非意欲限制執行該方法之任何特定步驟的可能方式。
圖8為說明在作為例證的方法中執行之操作的流程圖，且可能並未列舉該方法之完整過程或所有步驟。大體上，圖8描繪在500處所指示的在透明聚合物片材上形成導電金屬柵格之方法的多個步驟，該等步驟可結合根據本發明之態樣的柵格形成系統來執行。儘管方法500之各種步驟在下文中進行描述且在圖8中所描繪，但該等步驟無需全部執行，且在一些情況下可按不同於所展示之次序的順序來執行。
步驟502包括將雷射照射至導電圓柱體之表面上以在表面上產生微觀裂紋之圖案。舉例而言，可將脈衝雷射在表面上掃描以產生微觀裂紋。雷射器可為纖維雷射器、二極體雷射器、固態雷射器、染料雷射器或任何其他適合之雷射器，且雷射器可產生具有適於在導電表面中產生微觀裂紋之任何波長、能量、重複率及時間寬度的雷射脈衝。可將雷射反覆地掃描通過表面。除將表面雷射粗糙化之外，步驟502亦可包括對表面進行噴砂處理或用多孔氧化物塗料（例如火焰噴塗或電漿噴塗之氧化物）或用化學底塗劑處理表面。在一些情況下，將此等步驟與雷射粗糙化組合可導致隨後塗覆材料層之甚至更好的黏著力。
步驟504包括將電絕緣塗層塗覆至導電圓柱體，留下以柵格圖案暴露之圓柱體的部分。舉例而言，可將絕緣塗層（諸如PTFE或另一種合成氟聚合物）塗覆至導電鼓，其中柵格圖案形成於塗層中以暴露下面的導電鼓。柵格圖案可經配置成用於PV電池之一或多個電路。在已將塗層塗覆至鼓之後，可例如藉由雷射蝕刻圖案形成塗層中之柵格圖案。在其他情況下，可藉由在塗覆絕緣塗層之前以化學掩蔽或物理掩蔽導電鼓，並隨後去除掩蔽劑來形成柵格圖案。在步驟502中進行之圓柱體之表面的雷射粗糙化有助於塗層與圓柱體之黏著。
步驟506包括將圓柱體至少部分浸沒至含金屬溶液中。舉例而言，可將圓柱體在一徑向方向上部分浸沒，使得圓柱體之全部長度而非全部直徑浸沒。儘管裝置之鼓在此處描述為圓柱體，但可使用任何適合之形狀。在後續步驟期間圓柱體可保持如此浸沒。
步驟508包括將電流施加至導電圓柱體以引起導電柵格之電沉積。可使用任何適合之電沉積方法，使得含金屬溶液中之金屬沉積至圓柱體之柵格圖案中，從而形成導電柵格。
步驟510包括旋轉圓柱體直至導電柵格與透明聚合物片材接觸為止。可藉由任何適合之方法或器件來實現圓柱體之旋轉。舉例而言，機動驅動單元，例如在選擇之轉速下，可用於直接旋轉圓柱體。在其他情況下，聚合物片材可例如藉由捲盤至捲盤系統運輸，且聚合物片材與圓柱體之間的摩擦可使圓柱體以由片材之移動所設定之速率旋轉。
步驟512包括加熱透明聚合物片材。可直接地或間接地加熱聚合物片材。舉例而言，可將輥或其他組件加熱且置放成與片材接觸，從而將熱量轉移至片材。在其他情況下，在片材與導電圓柱體接觸之前或之後，可用專用加熱器直接加熱片材。
步驟514包括加熱導電圓柱體之至少一部分。舉例而言，可將導電圓柱體在鄰近於導電柵格與聚合物片材接觸之位置的圓柱體之區中加熱。任何適合之加熱機構可用於加熱圓柱體。舉例而言，可將感應加熱元件安置於接近圓柱體、鄰近或非常接近於外表面之固定位置中。
步驟516包括抵靠圓柱體壓縮透明聚合物。可藉由任何適合之機構實現壓縮。舉例而言，可採用一對夾持輥或夾送輥，其中一輥在片材之外表面上且對置輥在圓柱體之內表面上。在一些實例中，可僅使用外部輥以施加壓縮，其中圓柱體自身提供相對壓力。在此步驟中進行壓縮以將聚合物片材層壓至圓柱體之外表面上。一般而言，導電柵格將較佳黏著至聚合物片材而非導電圓柱體。可在聚合物片材上採用一或多種黏著劑以輔助此製程。黏著劑可經熱活化。
步驟518包括使透明聚合物片材冷卻。可使用任何適合之冷卻方法，例如強制空氣冷卻、冷凍及/或類似者。也可採用被動（例如經由普通傳導、輻射及對流之耗散）及/或主動冷卻方法。此將熱塑性黏著劑固化至電沉積金屬柵格，且降低聚合物片材與圍繞柵格圖案之導電圓柱體之部分的黏著力。
步驟520包括將片材與圓柱體分離，其中導電柵格附接至片材。可藉由在橫切於圓柱體表面之方向上推動或以其他方式拉動片材進行分離。可藉由電動機械設備，諸如電動軸、纏繞裝置或輸送機提供分離力。經由聚合物片材、導電柵格圖案及圓柱體之間的黏著力之適當平衡，分離之結果將為實質上整個柵格圖案將黏著至聚合物片材。在塗覆電絕緣塗層之前，經雷射粗糙化之圓柱體之表面增加塗層與表面之黏著力，且因此降低塗層藉由分離力自表面剝離或脫層之可能性。
圖9為說明在另一作為例證的方法中執行之操作的流程圖，且可能並未列舉該方法之完整過程或所有步驟。大體上，圖9描繪在600處所指示的形成用於光電模組之導電收集柵格之方法之多個步驟，該等步驟可結合根據本發明之態樣的柵格形成系統來執行。儘管方法600之各種步驟在下文中進行描述且在圖9中所描繪，但該等步驟無需全部執行，且在一些情況下可按不同於所展示之次序的順序來執行。
步驟602包括藉由將脈衝雷射在表面上掃描使鼓之導電表面粗糙化。鼓可例如具有金屬表面，諸如鋼或鋁。鼓可具有任何適合之形狀。舉例而言，鼓可為圓柱狀或管狀。在一些實例中，鼓可具有橢圓形或多邊形截面。脈衝雷射器可為例如產生短於一奈秒之脈衝的纖維雷射器。可將雷射在表面上反覆地掃描。雷射可藉由在表面中產生微觀裂紋使表面粗糙化。在宏觀規模上經雷射粗糙化之表面可為光滑的，亦即，粗糙化可採取表面上之微觀特徵的形式。
步驟604包括將合成氟聚合物塗層塗覆至鼓。合成氟聚合物塗層為電絕緣塗層。合成氟聚合物塗層可具有低摩擦、不黏及/或電中性特徵。合成氟聚合物塗層可包括任何適合之合成氟聚合物。適合之合成氟聚合物可包括聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（perfluoroalkoxy，PFA）、氟化乙烯丙烯（fluorinated ethylene propylene，FEP）、聚對二甲苯基聚合物及/或類似物。步驟602中所進行之表面的雷射粗糙化可提高合成氟聚合物塗層與鼓之表面之間的黏著力。
步驟606包括使合成氟聚合物塗層圖案化以暴露對應於柵格圖案之鼓之導電表面的區域。舉例而言，塗層可經蝕刻、遮蔽或以其他方式形成為對應用於PV電池或電池串之電路的柵格圖案。
視情況選用之步驟608包括將薄釋放層塗層塗覆至導電表面之暴露區域。適合之釋放層可包括鉻、鎳-鐵氟龍、鉻聚合物、鎳氮化硼及/或類似物，上述可藉由電沉積或藉由任何其他適合之方法塗覆。可以任何所需厚度塗覆釋放層。舉例而言，若電絕緣塗層具有第一厚度，則釋放層將一般具有小於第一厚度之第二厚度，且將選擇第一厚度與第二厚度之間的差值以產生待形成之導電柵格的所需厚度。
步驟610包括將金屬電沉積至導電表面之暴露區域上以形成附接至導電表面之金屬收集柵格。可使用任何適合之電沉積方法及任何適合之導電金屬。舉例而言，可採用含有銅離子之化學浴。
步驟612包括加熱透明聚合物片材及/或鼓之導電表面。如上文所描述，可使用任何適合之加熱器。可進行加熱以促進步驟614之層壓，且在一些情況下可使塗覆至片材、鼓或兩者之黏著劑活化。
步驟614包括使收集柵格與透明聚合物片材接觸。此可經由層壓製程實現，其中使用壓力、黏著劑及/或熱量將聚合物片材層壓至柵格。
步驟616包括使透明聚合物片材冷卻。如上文所描述，可使用任何適合之方法，諸如強制空氣冷卻、冷凍及/或類似者。也可採用被動（例如耗散）及/或主動冷卻方法。
步驟618包括將透明聚合物片材與鼓分離，其中柵格圖案附接至聚合物片材。當聚合物片材與鼓分離時，經雷射粗糙化之鼓表面傾向於防止合成氟聚合物塗層自表面脫離。
圖10為說明在又一作為例證的方法中執行之操作的流程圖，且可能並未列舉該方法之完整過程或所有步驟。圖10描繪大體上在700處所指示的在透明可撓性片材上形成導電柵格之方法之多個步驟，該等步驟可結合根據本發明之態樣的柵格形成系統來執行。儘管方法700之各種步驟在下文中進行描述且在圖10中所描繪，但該等步驟無需全部執行，且在一些情況下可按不同於所展示之次序的順序來執行。
步驟702包括提供已經雷射粗糙化，例如藉由將脈衝雷射掃描通過表面以在表面中產生微觀裂紋、孔洞、疤痕及/或其他微觀特徵之導電表面。導電表面可包括導電鼓之表面。導電表面可為圓柱狀。
步驟704包括用合成氟聚合物塗層部分覆蓋導電表面。合成氟聚合物塗層可為電絕緣塗層，且可包括實質上惰性材料之層。合成氟聚合物塗層可由聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）、聚對二甲苯基聚合物及/或另一種適合之材料形成。合成氟聚合物塗層可為不黏聚四氟乙烯基塗層。
步驟706包括將導電材料電沉積至導電表面之未覆蓋部分上以形成導電柵格。請參見上文適合之電沉積方法之論述。
步驟708包括加熱透明可撓性片材。舉例而言，步驟708可包括例如使用一或多個加熱器及/或加熱組件加熱可撓性聚合物片材。
步驟710包括使透明可撓性片材與合成氟聚合物塗層、導電柵格接觸。如上，此步驟可包括藉助於壓力、黏著劑及/或熱量將片材層壓至塗層及柵格上。
步驟712包括使透明可撓性片材冷卻。如上文所描述，可使用任何適合之方法，諸如強制空氣冷卻、冷凍及/或類似者。也可採用被動（例如耗散）及/或主動冷卻方法。
步驟714包括將透明可撓性片材與合成氟聚合物塗層分離，其中導電柵格附接至片材。經雷射粗糙化之導電表面幫助合成氟聚合物塗層黏著至表面，使得透明可撓性片材與合成氟聚合物塗層分離而不引起塗層自表面脫離。
在另一具體實例中，在透明聚合物片材上形成導電金屬柵格之方法可包括將雷射照射至導電圓柱體之表面上以產生微觀裂紋之圖案，以及將電絕緣塗層塗覆至圓柱體，其中塗層經圖案化以暴露對應於待形成之柵格圖案的圓柱體之表面的部分。可將圓柱體至少部分浸沒至含金屬溶液中。可將電流施加至導電圓柱體，從而使金屬電沉積至導電表面之暴露部分上且在圓柱體上形成導電金屬柵格。可旋轉圓柱體直至導電柵格與纏繞於圓柱體之一部分周圍的透明聚合物片材接觸。可將片材與圓柱體分離，其中導電柵格附接至片材。
在另一具體實例中，形成用於光電模組之導電收集柵格之方法可包括藉由使脈衝雷射在表面上掃描使鼓之導電表面粗糙化，及將電絕緣塗層塗覆至鼓。可使電絕緣塗層圖案化以暴露對應於柵格圖案之鼓之導電表面的區域。可將金屬電沉積至導電表面之暴露區域上以形成附接至導電表面之金屬收集柵格。在收集柵格附接至導電表面時，可使收集柵格與透明聚合物片材接觸，從而使收集柵格黏著至聚合物片材。可將透明聚合物片材與鼓分離，其中柵格圖案附接至聚合物片材。
在另一具體實例中，在透明可撓性片材上形成導電柵格之方法可包括提供已經雷射粗糙化之導電表面，及用合成氟聚合物塗層部分覆蓋表面，其中導電表面之未覆蓋部分對應於柵格圖案。可將導電材料電沉積至導電表面之未覆蓋部分上以形成附接至導電表面之導電柵格。可使電絕緣塗層及導電柵格與透明可撓性片材接觸。可將透明可撓性片材與電絕緣塗層分離，其中導電柵格附接至透明可撓性片材。
製造圖案化表面之作為例證的方法
以下子部分描述製造適用於在透明可撓性片材上形成導電柵格之方法之圖案化表面（例如圓柱體或鼓之圖案化表面）的作為例證的方法。舉例而言，本文中所描述之方法可用於製造柵格形成裝置100之圓柱體108及/或表面136。若適當之，可參考可用於執行每一步驟之上述組件及系統。此等參考係用於說明，且並非意欲限制執行該方法之任何特定步驟的可能方式。
a. 製造圖案化圓柱體之作為例證的方法
圖11為說明在作為例證的方法中執行之操作的流程圖，且可能並未列舉該方法之完整過程或所有步驟。大體上，圖11描繪在800處所指示的製造圖案化圓柱體之方法之多個步驟，該等步驟可結合根據本發明之態樣的柵格形成系統來執行。儘管方法800之各種步驟在下文中進行描述且在圖11中所描繪，但該等步驟無需全部執行，且在一些情況下可按不同於所展示之次序的順序來執行。
在步驟802中，方法800包括將雷射照射至導電圓柱體之表面上以產生微觀裂紋之圖案。舉例而言，可將脈衝雷射在表面上掃描以產生微觀裂紋。雷射器可為纖維雷射器、二極體雷射器、固態雷射器、染料雷射器或任何其他適合之雷射器，且雷射器可產生具有適於在導電表面中產生微觀裂紋之任何波長、能量、重複率及時間寬度的雷射脈衝。可將雷射反覆地掃描通過表面。執行步驟802可包括使用雷射粗糙化系統160來使表面雷射粗糙化。除將表面雷射粗糙化之外，步驟802亦可包括對表面進行噴砂處理或用多孔氧化物塗料（例如火焰噴塗或電漿噴塗之氧化物）或用化學底塗劑處理表面。在一些情況下，將此等步驟與雷射粗糙化組合可導致隨後塗覆材料層之甚至更好的黏著力。
在步驟804中，方法800包括將電絕緣塗層塗覆至導電圓柱體，並留下以柵格圖案暴露之圓柱體的部分。舉例而言，可將絕緣塗層（諸如PTFE或另一種合成氟聚合物）塗覆至導電鼓，其中柵格圖案形成於塗層中以暴露下面的導電鼓。柵格圖案可經配置成用於PV電池之一或多個電路。可例如藉由在將塗層塗覆至鼓之後雷射蝕刻圖案形成塗層中之柵格圖案。可藉由雷射粗糙化系統160之組件或藉由獨立雷射蝕刻系統進行雷射蝕刻。在其他情況下，可藉由在塗覆絕緣塗層之前以化學掩蔽或物理掩蔽導電鼓，並隨後去除掩蔽劑來形成柵格圖案。掩蔽劑可為經配置以大體上防止塗層與圓柱體之黏著且在不損害圓柱體之情況下自圓柱體移除之任何材料。在步驟802中進行之圓柱體之表面的雷射粗糙化有助於塗層與圓柱體之黏著。
b. 製造圖案化鼓之 作為例證的 方法
圖12為說明在作為例證的方法中執行之操作的流程圖，且可能並未列舉該方法之完整過程或所有步驟。大體上，圖12描繪在900處所指示的製造圖案化圓柱體之方法之多個步驟，該等步驟可結合根據本發明之態樣的柵格形成系統來執行。儘管方法900之各種步驟在下文中進行描述且在圖12中所描繪，但該等步驟無需全部執行，且在一些情況下可按不同於所展示之次序的順序來執行。
在步驟902中，方法900包括藉由將脈衝雷射在表面上掃描使鼓之導電表面粗糙化。鼓可例如具有金屬表面，諸如鋼或鋁。鼓可具有任何適合之形狀。舉例而言，鼓可為圓柱狀或管狀。在一些實例中，鼓可具有橢圓形或多邊形截面。脈衝雷射器可為例如產生短於一奈秒之脈衝的纖維雷射器。在一些具體實例中，雷射產生數個皮秒之脈衝。可將雷射在表面上反覆地掃描。雷射可藉由在表面中產生微觀裂紋使表面粗糙化。在宏觀規模上經雷射粗糙化之表面可為光滑的，亦即粗糙化可採取表面上之微觀特徵的形式。
在步驟904中，方法900包括將合成氟聚合物塗層塗覆至鼓。合成氟聚合物塗層為電絕緣塗層。合成氟聚合物塗層可具有低摩擦、不黏及/或電中性特徵。合成氟聚合物塗層可包括任何適合之合成氟聚合物。適合之合成氟聚合物可包括聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）、聚對二甲苯基聚合物及/或類似物。步驟902中所進行之表面的雷射粗糙化可提高合成氟聚合物塗層與鼓之表面之間的黏著力。
在步驟906中，方法900包括使合成氟聚合物塗層圖案化以暴露對應於柵格圖案之鼓之導電表面的區域。舉例而言，塗層可經蝕刻、遮蔽或以其他方式形成為對應用於PV電池或電池串之電路的柵格圖案。柵格圖案可對應於經配置以電互連鄰近光伏打電池之對的導電柵格。在一些情況下，可使用雷射以選擇性移除合成氟聚合物塗層之部分。雷射可為與在步驟902中用於使鼓之表面粗糙化之相同雷射或不同雷射。
在步驟908中，方法900視情況包括將薄釋放層塗層塗覆至導電表面之暴露區域。適合之釋放層可包括鉻、鎳-鐵氟龍、鉻聚合物、鎳氮化硼及/或類似物，上述可藉由電沉積或藉由任何其他適合之方法塗覆。可以任何所需厚度塗覆釋放層。舉例而言，若電絕緣塗層具有第一厚度，則釋放層將一般具有小於第一厚度之第二厚度，且將選擇第一厚度與第二厚度之間的差值以產生待形成之導電柵格的所需厚度。
c. 製造圖案化表面之作為例證的方法
圖13為說明在作為例證的方法中執行之操作的流程圖，且可能並未列舉該方法之完整過程或所有步驟。大體上，圖13描繪在1000處所指示的製造圖案化表面之方法之多個步驟，該等步驟可結合根據本發明之態樣的柵格形成系統來執行。儘管方法1000之各種步驟在下文中進行描述且在圖13中所描繪，但該等步驟無需全部執行，且在一些情況下可按不同於所展示之次序的順序來執行。
在步驟1002中，方法1000包括提供已經雷射粗糙化，例如藉由將脈衝雷射掃描通過表面以在表面中產生微觀裂紋、孔洞、疤痕及/或其他微觀特徵之導電表面。導電表面可包括導電鼓之表面。導電表面可為圓柱狀。
在步驟1004中，方法1000包括用合成氟聚合物塗層部分覆蓋導電表面。表面之未覆蓋部分可對應於所需導電柵格圖案。合成氟聚合物塗層可為電絕緣塗層，且可包括實質上惰性材料之層。合成氟聚合物塗層可由聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）、聚對二甲苯基聚合物及/或另一種適合之材料形成。合成氟聚合物塗層可為不黏聚四氟乙烯基塗層。用塗層部分覆蓋導電表面可包括將塗層塗覆至實質上整個表面且隨後使用化學物質、雷射及/或任何其他適合之器件來選擇性移除塗層之部分（例如經由蝕刻、剝蝕、溶解及/或其他手段）。在一些情況下，用塗層部分覆蓋表面包括用物理或化學掩蔽劑掩蔽表面之一部分，將合成氟聚合物塗層塗覆至表面及去除掩蔽劑。
在另一具體實例中，製造圖案化圓柱體之方法可包括將雷射照射至導電圓柱體之表面上以在表面上產生微觀裂紋之圖案。可將電絕緣塗層塗覆至圓柱體，其中塗層經圖案化以暴露對應於待形成之柵格圖案的圓柱體之表面之部分。
在另一具體實例中，製造圖案化鼓之方法可包括藉由將脈衝雷射在表面上掃描使鼓之導電表面粗糙化。可將合成氟聚合物塗層塗覆至鼓。合成氟聚合物塗層可經圖案化以暴露對應於預定柵格圖案之鼓之導電表面的區域。
在另一具體實例中，製造圖案化表面之方法可包括提供已經雷射粗糙化之導電表面。導電表面可部分覆蓋有合成氟聚合物塗層，其中導電表面之未覆蓋部分對應於柵格圖案。
所選擇之實例
此部分描述柵格形成系統及方法之額外態樣及特徵，其非限制性地展示為一系列段落，出於明確性及效率，該等段落中之一些或全部可標定字母數字。可以任何適合之方式將此等段落中之各者與一或多個其他段落及/或與來自本申請案中其他處之揭示內容組合。以下段落中之一些明確地引用且進一步限制其他段落，非限制性地提供適合之組合中之一些的實例。
A0.一種在透明聚合物片材上形成導電金屬柵格之方法，該方法包含：將電絕緣塗層塗覆至導電圓柱體，其中該塗層經圖案化以暴露對應於待形成之柵格圖案的該圓柱體之導電表面之部分；將該圓柱體至少部分浸沒至含金屬溶液中；將電流施加至該導電圓柱體，從而使金屬電沉積至該導電表面之該等暴露部分上且在該圓柱體上形成導電金屬柵格；旋轉該圓柱體直至該導電柵格與纏繞於該圓柱體之一部分周圍等透明聚合物片材接觸；及將該片材與該圓柱體分離，其中該導電柵格附接至該片材。
A1.如段A0所述之方法，其進一步包含加熱該透明聚合物片材，從而增加該片材與該導電柵格之間的黏著力。
A1a.如段A1所述之方法，其進一步包含將熱活化黏著劑添加至該透明聚合物片材。
A2.如段A0至段A1a中任一段所述之方法，其進一步包含加熱該透明聚合物片材圍繞纏繞之該圓柱體之部分，從而增加該片材與該導電柵格之間的黏著力。
A3.如段A2所述之方法，其進一步包含在將該片材與該圓柱體分離之前使該透明聚合物片材冷卻。
A4.如段A0至段A3中任一段所述之方法，其進一步包含將該透明聚合物片材抵靠該圓柱體壓縮，從而增加該片材與該導電柵格之間的黏著力。
A5.如段A0至段A4中任一段所述之方法，其中該電絕緣塗層由合成氟聚合物形成。
A6.如段A5所述之方法，其中該電絕緣塗層由聚四氟乙烯（PTFE）形成。
A7.如段A0至段A6中任一段所述之方法，其進一步包含將導電釋放層塗覆至該圓柱體之該導電表面的該等暴露部分。
B0.一種形成用於光電模組之導電收集柵格的方法，該方法包含：將電絕緣塗層塗覆至具有導電表面之鼓；使該電絕緣塗層圖案化以暴露對應於柵格圖案之該鼓之該導電表面的區域；將金屬電沉積至該導電表面之該等暴露區域上以形成附接至該導電表面之金屬收集柵格；在該收集柵格附接至該導電表面時使該收集柵格與透明聚合物片材接觸，從而使該收集柵格黏著至該聚合物片材；及將該透明聚合物與該鼓分離，其中該柵格圖案附接至該聚合物片材。
B1.如段B0所述之方法，其中該電絕緣塗層由聚四氟乙烯（PTFE）形成。
B2.如段B0至段B1中任一段所述之方法，其進一步包含加熱該透明聚合物片材及該導電表面中之至少一者，從而增加該透明聚合物片材與該收集柵格之間的黏著力。
B3.如段B2所述之方法，其進一步包含在將該透明聚合物片材與該鼓分離之前使該透明聚合物片材冷卻。
B4.如段B0至段B3中任一段所述之方法，其進一步包含將釋放層塗覆至該導電表面之該等暴露區域。
B5.如段B4所述之方法，其中該釋放層由選自由以下組成之組的材料形成：鉻、鎳-鐵氟龍、鎳氮化硼及鉻聚合物。
C0.一種在透明可撓性片材上形成導電柵格之方法，該方法包含：提供部分覆蓋有電絕緣塗層之導電表面，其中該導電表面之未覆蓋部分對應於柵格圖案；將導電材料電沉積至該導電表面之該未覆蓋部分上以形成附接至該導電表面之導電柵格；使該電絕緣塗層及該導電柵格與透明可撓性片材接觸；及將該透明可撓性片材與該電絕緣塗層分離，其中該導電柵格附接至該透明可撓性片材。
C1.如段C0所述之方法，其中該導電表面為圓柱狀。
C2.如段C1所述之方法，其中該導電表面經配置以旋轉，使得該表面之各部分進入發生電沉積之溶液且隨後在與該透明可撓性片材接觸之前離開該溶液。
C3.如段C0至段C2中任一段所述之方法，其進一步包含加熱該透明可撓性片材以提高該片材與該導電柵格之間的黏著力。
C4.如段C3所述之方法，其進一步包含在將該片材遠離該電絕緣塗層拉動之前使透明可撓性片材冷卻。
C5.如段C0至段C4中任一段所述之方法，其進一步包含在將該導電材料電沉積之前，將釋放層塗覆至該導電表面之該未覆蓋部分上。
D0.一種在透明黏著劑聚合物片材上形成任意複雜度之導電金屬柵格之高速率、低成本添加法可包括在金屬圓柱體上使用電絕緣、不黏塗層，該絕緣塗層首先經圖案化以在預選定區域暴露該金屬圓柱體之導電表面；將該圓柱體至少部分浸沒於化學溶液中，其中將導電金屬電沉積至絕緣層中之經圖案化特徵；拉下電沉積至經圖案化區域之電沉積金屬柵格以將該導電金屬圓柱體暴露於黏著劑聚合物片材上，因為該黏著劑聚合物片材纏繞於該圓柱體之外圓周之一部分的周圍；及將該聚合物片材與該圓柱體分離，產生附著於該黏著劑聚合物片材之成型金屬柵格。
D1.如段D0所述之方法，其使用銅作為該金屬電沉積材料以形成該導電柵格。
D2.如段D0至段D1中任一段所述之方法，其使用熱塑性黏著劑，為此該金屬圓柱體之一部分或該聚合物片材之一部分或兩者經加熱以使該熱塑性黏著劑之黏著特性活化，以便將該電沉積金屬特徵自該圓柱體轉移至該聚合物片材上。
D3.在段D0至段D2中任一段所描述之方法，其中該聚合物片材經一卷聚合物網替換，實現連續卷對卷製程。
D4.如段D0至段D3中任一段所述之方法，其中將薄導電塗層以該等圖案化特徵塗覆至該導電圓柱體上作為「釋放表面」，該「釋放表面」有助於將該電沉積金屬圖案自該圓柱體或心軸轉移至該黏著劑聚合物膜上。
D5.如段D4所述之方法，其中使用電鍍鉻、鎳-鐵氟龍、鉻聚合物、鎳氮化硼或可選擇性塗覆至暴露導電心軸表面之其他類似傳導層在該等圖案化特徵中在該心軸表面上產生釋放表面。
E0.一種藉由在金屬圓柱體上使用電絕緣、不黏塗層在透明黏著劑聚合物片材上形成任意複雜度之導電金屬柵格之方法，該絕緣塗層首先經圖案化以暴露該金屬圓柱體在預選定區域中之該導電表面，該導電表面浸沒於化學溶液中，其中將導電金屬電沉積至該絕緣層中之該經圖案化特徵中，其後將電沉積至該等經圖案化區域以暴露該導電金屬圓柱體之該電沉積金屬柵格拉下該圖案化圓柱體至黏著劑聚合物上，因為該黏著劑聚合物片材纏繞於該圓柱體之外圓周之一部分的周圍，且隨後將該黏著劑聚合物片材與該圓柱體分離，產生附著於該黏著劑聚合物片材之成型金屬柵格。
F0.一種在透明聚合物片材上形成導電金屬柵格之方法，該方法包含：將雷射照射至導電圓柱體之表面上以在該表面上產生微觀裂紋之圖案；將電絕緣塗層塗覆至該圓柱體，其中該塗層經圖案化以暴露對應於待形成之柵格圖案的該圓柱體之該表面的部分；將該圓柱體至少部分浸沒至含金屬溶液中；將電流施加至該導電圓柱體，從而使金屬電沉積至該導電表面之該等暴露部分上且在該圓柱體上形成導電金屬柵格；旋轉該圓柱體直至該導電柵格與纏繞於該圓柱體之一部分周圍的透明聚合物片材接觸；及將該片材與該圓柱體分離，其中該導電柵格附接至該片材。
F1.如段F0所述之方法，其進一步包含加熱該透明聚合物片材，從而增加該片材與該導電柵格之間的黏著力。
F2.如段F0至段F1中任一段所述之方法，其進一步包含將熱活化黏著劑添加至該透明聚合物片材。
F3.如段F1至段F2中任一段所述之方法，其進一步包含在將該片材與該圓柱體分離之前使該透明聚合物片材冷卻。
F4.如段F0至段F3中任一段所述之方法，其進一步包含將該透明聚合物片材抵靠該圓柱體壓縮，從而增加該片材與該導電柵格之間的黏著力。
F5.如段F0至段F4中任一段所述之方法，其中該電絕緣塗層由合成氟聚合物形成。
F6.如段F0至段F5中任一段所述之方法，其中該雷射為脈衝雷射，且將該雷射照射在該表面上包括將該雷射在該表面上掃描。
G0.一種形成用於光電模組之導電收集柵格之方法，該方法包含：藉由將脈衝雷射在表面上掃描使鼓之導電表面粗糙化；將合成氟聚合物塗層塗覆至該鼓；使該合成氟聚合物塗層圖案化以暴露對應於柵格圖案之該鼓之該導電表面的區域；將金屬電沉積至該導電表面之該等暴露區域上以形成附接至該導電表面之金屬收集柵格；在該收集柵格附接至該導電表面時使該收集柵格與透明聚合物片材接觸，從而使該收集柵格黏著至該聚合物片材；及將該透明聚合物片材與該鼓分離，其中該柵格圖案附接至該聚合物片材。
G1.如段G0所述之方法，其中該合成氟聚合物塗層由選自由以下組成之組的材料形成：聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）及聚對二甲苯基聚合物。
G2.如段G0至段G1中任一段所述之方法，其進一步包含加熱該透明聚合物片材及該導電表面中之至少一者，從而增加該透明聚合物片材與該收集柵格之間的黏著力。
G3.如段G2所述之方法，其進一步包含在將該透明聚合物片材與該鼓分離之前使該透明聚合物片材冷卻。
G4.如段G0至段G3中任一段所述之方法，其進一步包含將釋放層塗覆至該導電表面之該等暴露區域。
G5.如段G4所述之方法，其中該釋放層由選自由以下組成之組的材料形成：鉻、鎳-鐵氟龍、鎳氮化硼及鉻聚合物。
H0.一種在透明可撓性片材上形成導電柵格之方法，該方法包含：提供已經雷射粗糙化之導電表面；用合成氟聚合物塗層部分覆蓋該導電表面，其中該導電表面之未覆蓋部分對應於柵格圖案；將導電材料電沉積至該導電表面之該未覆蓋部分上以形成附接至該導電表面之導電柵格；使該合成氟聚合物塗層及該導電柵格與透明可撓性片材接觸；及將該透明可撓性片材與該合成氟聚合物塗層分離，其中該導電柵格附接至該透明可撓性片材。
H1.如段H0所述之方法，其中該導電表面為圓柱狀。
H2.如段H0至段H1中任一段所述之方法，其中該導電表面經配置以旋轉，使得該表面之各部分進入發生電沉積之溶液且隨後在與該透明可撓性片材接觸之前離開該溶液。
H3.如段H0至段H2中任一段所述之方法，其進一步包含加熱該透明可撓性片材以提高該片材與該導電柵格之間的黏著力。
H4.如段H3所述之方法，其進一步包含在將該片材遠離該合成氟聚合物塗層拉動之前使該透明可撓性片材冷卻。
H5.如段H0至段H4中任一段所述之方法，其中該合成氟聚合物塗層由選自由以下組成之組的材料形成：聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）及聚對二甲苯基聚合物。
H6.如段H0至段H5中任一段所述之方法，其中該合成氟聚合物塗層為不黏聚四氟乙烯基塗層。
I0.一種藉由將脈衝雷射器在表面上掃描使表面雷射粗糙化之方法。
I1.如段I0所述之方法，其中該脈衝雷射器為纖維雷射器。
I2.如段I0至段I1中任一段所述之方法，其中該脈衝雷射器產生具有小於一奈秒之持續時間的脈衝。
I3.如段I0至段I2中任一段所述之方法，其中掃描該脈衝雷射器係藉由包括至少一個鏡之電流計掃描器進行。
I4.如段I0至段I3中任一段所述之方法，其中該表面為導電表面。
J0.一種製造圖案化圓柱體之方法，該方法包含：將雷射照射至導電圓柱體之表面上以在該表面上產生微觀裂紋之圖案；及將電絕緣塗層塗覆至該圓柱體，其中該塗層經圖案化以暴露對應於待形成之柵格圖案的該圓柱體之該表面的部分。
J1.如段J0所述之方法，其中該柵格圖案配置成用於一或多個光伏打電池之一或多個電路。
J2.如段J0至段J1中任一段所述之方法，其中該電絕緣塗層由合成氟聚合物形成。
J3.如段J0至段J2中任一段所述之方法，其中該雷射為脈衝雷射，且將該雷射照射在該表面上包括將該雷射在該表面上掃描。
K0.一種製造圖案化鼓之方法，該方法包含：藉由將脈衝雷射在表面上掃描使鼓之導電表面粗糙化；將合成氟聚合物塗層塗覆至該鼓；及使該合成氟聚合物塗層圖案化以暴露對應於預定柵格圖案的該鼓之該導電表面的區域。
K1.如段J0所述之方法，其中使該合成氟聚合物塗層圖案化以暴露該鼓之該導電表面的區域包括使用雷射來選擇性移除該合成氟聚合物塗層之部分。
K2.如段K0至段K1中任一段所述之方法，其中該柵格圖案配置成用於光伏打電池之一或多個電路。
K3.如段K0至段K2中任一段所述之方法，其中該柵格圖案對應於經配置以電互連鄰近光伏打電池之對的導電柵格。
K4.如段K0至段K3中任一段所述之方法，其中該合成氟聚合物塗層由選自由以下組成之組的材料形成：聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）及聚對二甲苯基聚合物。
K5.如段K0至段K4中任一段所述之方法，其進一步包含將釋放層塗覆至該導電表面之該等暴露區域。
K6.如段K5所述之方法，其中該釋放層由選自由以下組成之組的材料形成：鉻、鎳-鐵氟龍、鎳氮化硼及鉻聚合物。
L0.一種製造圖案化表面之方法，該方法包含：提供已經雷射粗糙化之導電表面；及用合成氟聚合物塗層部分覆蓋該導電表面，其中該導電表面之未覆蓋部分對應於柵格圖案。
L1.如段L0所述之方法，其中用合成氟聚合物塗層部分覆蓋該導電表面包括：用掩蔽劑部分掩蔽該導電表面之一部分，其中該導電表面之掩蔽部分對應於該導電表面之該未覆蓋部分；將該合成氟聚合物塗層塗覆至該導電表面；及去除該掩蔽劑。
L2.如段L0所述之方法，其中用合成氟聚合物塗層部分覆蓋該導電表面包括：將該合成氟聚合物塗層塗覆至該導電表面；及使用雷射來在該合成氟聚合物塗層中蝕刻該柵格圖案。
L3.如段L0至段L2中任一段所述之方法，其中該導電表面為圓柱狀。
L4.如段L0至段L3中任一段所述之方法，其中該導電表面包括微觀裂紋之圖案。
L5.如段L0至段L4中任一段所述之方法，其中該合成氟聚合物塗層由選自由以下組成之組的材料形成：聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）及聚對二甲苯基聚合物。
L6.如段L0至段L4中任一段所述之方法，其中該合成氟聚合物塗層為不黏聚四氟乙烯基塗層。
優點、特徵、益處
相比於用於在聚合物片材上形成導電柵格之已知溶液，本文中所描述之柵格形成系統的不同具體實例提供數個優點。舉例而言，本文中所描述之作為例證的具體實例允許僅在所需處將Cu在添加法中沉積，其中廢料極少。在一些實例中，只有Cu陽極材料可能消耗，導致溶液化學物質之無限使用。
此外，除其他益處之外，歸因於較低電阻性及光學損失，本文中所描述之作為例證的具體實例使得PV效率提高。
此外，除其他益處之外，本文中所描述之作為例證的具體實例使得具有高尺寸準確度之任意複雜度之圖案產生，包括匯流排及連接區域。在形成柵格時可能不存在對圖案連接之實質性限制。
此外，除其他益處之外，本文中所描述之作為例證的具體實例使得製程清潔、簡單、可在低溫下進行且高產量。製程可為卷對卷。
此外，除其他益處之外，本文中所描述之作為例證的具體實例使得能夠對導體柵格元件之橫截面輪廓進行控制。
此外，除其他益處之外，本文中所描述之作為例證的具體實例使得能夠僅藉由改變圖案化鼓容易地改變圖案。
此外，除其他益處之外，本文中所描述之作為例證的具體實例使得能夠使用快速、不產生材料成本且極大地提高黏著力但仍產生宏觀上光滑表面之製程來增加合成氟聚合物塗層與導電表面之黏著力。
沒有已知系統或器件可執行此等功能或功能之組合。然而，並非本文中描述之所有具體實例皆提供相同優點或相同程度之優點。
結論
上述之揭示內容可涵蓋具有獨立效用之多個相異實例。儘管已以較佳形式揭示此等實例中之每一者，但如本文中所揭示且說明之特定實施例不應被認為具有限制性意義，此係因為多種變化形式係可能的。就在本發明內使用各部分標題而言，此類標題僅出於組織性目的。本發明之主題包含本文中所揭示之各種元件、特徵、功能及/或特性之所有新穎及非顯而易見的組合及子組合。以下申請專利範圍特別地指出被視為新穎及非顯而易見之某些組合及子組合。可在主張此申請案或相關申請案之優先權的申請案中主張特徵、功能、元件及/或特性之其他組合及子組合。此類申請專利範圍，無論在範疇上與原始申請專利範圍相比係更寬廣、更狹窄、相同還是不同，亦被視為包含在本發明之主題內。
無
圖1為用於在透明聚合物片材上形成導電柵格之作為例證的裝置的等角視圖。 圖2為形成於根據本發明之態樣的透明聚合物片材上之作為例證的導電柵格圖案的放大局部視圖。 圖3為描繪在透明聚合物片材上形成導電金屬柵格之作為例證的方法中所進行之步驟的流程圖。 圖4為描繪在形成用於光電模組之導電收集柵格之作為例證的方法中所進行之步驟的流程圖。 圖5為係描繪在透明可撓性片材上形成導電柵格之作為例證的方法中所進行之步驟的流程圖。 圖6為用於將根據本發明之態樣的表面雷射粗糙化之作為例證的裝置的等角視圖。 圖7為經雷射粗糙化之表面上微觀裂紋之作為例證的圖案的放大局部視圖。 圖8為描繪在透明聚合物片材上形成導電金屬柵格之另一作為例證的方法中所進行之步驟的流程圖。 圖9為描繪在形成用於光電模組之導電收集柵格之另一作為例證的方法中所進行之步驟的流程圖。 圖10為描繪在透明可撓性片材上形成導電柵格之另一作為例證的方法中所進行之步驟的流程圖。 圖11為描繪製造根據本發明之態樣之圖案化圓柱體之作為例證的方法中所進行之步驟的流程圖。 圖12為描繪製造圖案化鼓之作為例證的方法中所進行之步驟的流程圖。 圖13為描繪製造圖案化表面之作為例證的方法中所進行之步驟的流程圖。

Claims (18)

  1. 一種製造圖案化圓柱體之方法，該方法包含： 將雷射照射至導電圓柱體之表面上以在該表面上產生微觀裂紋之圖案；及 將電絕緣塗層塗覆至該圓柱體，其中該塗層經圖案化以暴露對應於待形成之柵格圖案的該圓柱體之該表面的部分。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該柵格圖案配置以用於一或多個光伏打電池之一或多個電路。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該電絕緣塗層由合成氟聚合物形成。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該雷射為脈衝雷射，且將該雷射照射至該表面上包括將該雷射在該表面上掃描。
  5. 一種製造圖案化鼓之方法，該方法包含： 藉由將脈衝雷射在表面上掃描使鼓之導電表面粗糙化； 將合成氟聚合物塗層塗覆至該鼓；及 使該合成氟聚合物塗層圖案化以暴露對應於預定柵格圖案的該鼓之該導電表面的區域。
  6. 如請求項5所述之方法，其中使該合成氟聚合物塗層圖案化以暴露該鼓之該導電表面的區域包括使用雷射來選擇性移除該合成氟聚合物塗層之部分。
  7. 如請求項5所述之方法，其中該柵格圖案配置以用於光伏打電池之一或多個電路。
  8. 如請求項5所述之方法，其中該柵格圖案對應於經配置以電互連鄰近光伏打電池對的導電柵格。
  9. 如請求項5所述之方法，其中該合成氟聚合物塗層由選自由以下組成之組的材料形成：聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）及聚對二甲苯基聚合物。
  10. 如請求項5所述之方法，進一步包含將釋放層塗覆至該導電表面之該等暴露區域。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該釋放層由選自由以下組成之組的材料形成：鉻、鎳-鐵氟龍、鎳氮化硼(nickel boron nitride)及鉻聚合物。
  12. 一種製造圖案化表面之方法，該方法包含： 提供已經雷射粗糙化之導電表面；及 用合成氟聚合物塗層部分覆蓋該導電表面，其中該導電表面之未覆蓋部分對應於柵格圖案。
  13. 如請求項12所述之方法，其中用合成氟聚合物塗層部分覆蓋該導電表面包括： 用掩蔽劑(masking agent)部分掩蔽該導電表面之一部分，其中該導電表面之掩蔽部分對應於該導電表面之該未覆蓋部分； 將該合成氟聚合物塗層塗覆至該導電表面；及 去除該掩蔽劑。
  14. 如請求項12所述之方法，其中用合成氟聚合物塗層部分覆蓋該導電表面包括： 將該合成氟聚合物塗層塗覆至該導電表面；及 使用雷射在該合成氟聚合物塗層中蝕刻該柵格圖案。
  15. 如請求項12所述之方法，其中該導電表面為圓柱狀。
  16. 如請求項12所述之方法，其中該導電表面包括微觀裂紋之圖案。
  17. 如請求項12所述之方法，其中該合成氟聚合物塗層由選自由以下組成之組的材料形成：聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯（FEP）及聚對二甲苯基聚合物。
  18. 如請求項12所述之方法，其中該合成氟聚合物塗層為基於聚四氟乙烯之不黏塗層(nonstick coating)。
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