一种晶硅光伏电池的水平电镀装置、电镀方法和用途与流程

1.本发明属于光伏电池技术领域，涉及一种晶硅光伏电池的水平电镀装置、电镀方法和用途。


背景技术：

2.目前光伏领域，晶硅电池片表面的栅线均为通过丝网印刷银浆制成，由于丝网印刷本身原理就决定了栅线的尺寸不能太细，丝网印刷的致密性局限导致栅线电阻不会太低，银浆栅线的成本也较高。
3.市场上已有的电镀方案均为实验室小批量测试电镀技术，绝大部分均为通过载具装夹电池片，载具上具备导电金手指与电池片栅线接触并与电源与阳极组成环路，最后通过常规挂镀或垂直电镀实现栅线金属化，而针对电池片的挂镀或垂直电镀技术产能极低，稳定性也极差，只能应用于实验室小批量测试，无法实现工业化量产。
4.cn102296344a公开了一种改善电镀均匀性的太阳能电池片电镀设备，包括电镀槽、电镀液、电池片和银阳极，所述电镀槽设有电镀液，所述电池片和银阳极设在电镀槽内并浸没在电镀液中，所述银阳极设在电池片下方的与其对应的位置，所述银阳极的形状为中部向上凸起的弧形，即银阳极的中间与电池片的垂直距离最近，越向银阳极两端，银阳极与电池片的垂直距离越远。该发明通过改变银阳极的形状，使各片电池片所受的电场更加均匀，从而得到更加均匀的电镀增重，这样就会减小这道制程的方差，提升了产品的质量，而且仅需要改变银阳极的形状，实现起来比较简单，不会增加成本，不改变制程。
5.cn112575351a一种太阳能电池片水平电镀设备，包括设置在壳体上的电镀组件、导向组件，所述电镀组件包括多个相互平行的阳极组，所述阳极组处设置有药水输送组，每个所述阳极组的两侧设置阻水滚轮组，每相邻的两个阻水滚轮组之间设置有导电阴极滚轮组，每相邻的阻水滚轮组、阳极组、阻水滚轮组以及导电阴极滚轮组形成一组电镀单元，电池片至少能覆盖一个电镀单元；所述导向组件设置在电镀组件的两端。该专利可降低太阳能电池片生产成本，解决现有银浆无法代替问题，使太阳能电池片更平民化。
6.因此，如何提高晶硅电池片的电镀稳定性，降低晶硅电池的制备成本，成为目前迫切需要解决的技术问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种晶硅光伏电池的水平电镀装置、电镀方法和用途，利用柔性吸液层对电镀液吸取，在电镀过程中，能够对电池片进行电镀，具有批量生产、稳定性高和效率高等特点。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供了一种晶硅光伏电池的水平电镀装置，所述水平电镀装置包括对接的输送模块和电镀模块，所述电镀模块包括注满电镀液的电镀槽，所述电镀槽内并排设置有若干旋转型阳极，所述旋转型阳极包括阳极输送辊以及套设于所述阳极输送辊
外周的柔性吸液层，所述柔性吸液层完全浸入电镀液中并与电镀液液面相切；
10.所述阳极输送辊上方设置有若干阴极连接件，所述阳极输送辊和阴极连接件分别电性连接供电装置，电池片由所述输送模块输送至所述阳极输送辊和阴极连接件之间，电极片的两侧表面分别与柔性吸液层和阴极连接件接触，通过供电装置对电极片通电，随着阳极输送辊的滚动，所述柔性吸液层吸取的电镀液接触所述电极片下表面并在表面张力作用下扩散进行电镀。
11.本发明利用套设有柔性吸液层的阳极输送辊，在电镀过程中，电池片输送至阳极输送辊和阴极连接件，随着阳极输送辊的滚动，柔性吸液层吸取的电镀液接触电极片下表面并在表面张力作用下扩散进行电镀，保证了电池片与电镀液的接触，实现了稳定地批量电镀，解决了晶硅电池片的量化电镀。具体而言，本发明提供的水平电镀装置具有以下优点：
12.1、可以使用常规金属(如铜)电镀代替银浆丝网印刷以大幅降低成本；
13.2、大幅降低栅线的宽度、优化高宽比，以获得更大的受光面积，可提升电池效率；
14.3、低温工艺下电镀可获得更加致密的栅线结构，导电性更佳，可提升电池效率；
15.4、无需载具、流水线的输送结构与电镀结构可实现大批量工业量产，稳定性高。
16.作为本发明一种优选的技术方案，所述水平电镀装置还包括溢流槽，所述电镀槽设置于所述溢流槽内。
17.所述溢流槽外接电镀液储槽，所述电镀液储槽的出口端连接所述电镀槽，电镀液储槽内储存的电镀液输入至电镀槽，由电镀槽溢流的电镀液进入溢流槽，并流入电镀液储槽进行回收。
18.作为本发明一种优选的技术方案，所述供电装置的正极引出若干导线，分别电性连接一个阳极输送辊。
19.所述阳极输送辊沿电池片的运动方向间隔设置。
20.作为本发明一种优选的技术方案，所述阴极连接件为阴极导电刷，所述供电装置的负极引出若干导线，分别电性连接一个阴极导电刷。
21.所述阴极连接件沿电池片的运动方向间隔设置。
22.阴极导电刷位于电池片上表面，与电池片上表面的栅线接触，利用硅片的半导体导电特征，将电池片的上表面和下表面通过电流打通导电，进行电镀。
23.作为本发明一种优选的技术方案，所述输送模块包括沿电池片移动方向并排间隔设置的若干输送滚轮。
24.需要说明的是，本发明限定的输送滚轮需要通过输送机构驱动，从而实现对电池片的水平输送。本发明对输送机构的类型和结构不作特殊要求和具体限定，本领域常用的链传动、齿轮传动和电机驱动等均可用于本发明中。
25.作为本发明一种优选的技术方案，所述柔性吸液层为海绵层。
26.需要说明的是，本发明对柔性吸液层的层数不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据持液要求合理设置，例如，柔性吸液层可以是由多层材质不同的柔性吸液材料制备得到，从而保证对电镀液的吸液效果。
27.此外，本发明对柔性吸液层的材质不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据使用情况合理设置，柔性吸液层具有一定的吸液能力，并且具有一定的柔软性，在电池
片压在柔性吸液层时，能够与吸入的电镀液接触，在表面张力的作用下扩散至电池片下表面。
28.本发明优选采用海绵作为柔性吸液层，海绵层为海绵状高柔性材料，电池片在柔性吸液层表面进行输送时，利用海绵的高柔性，可以与电池片的栅线高度贴合；此外，利用海绵的多孔结构，其吸液量大，所吸取的电镀液与电池片下表面接触后利用两者的表面张力可以实现电镀液的迅速扩散，使得电池片在输送过程中形成漂浮效果；同时，利用海绵的多孔结构，实现其内部吸取的电镀液的流动与置换，在电镀过程中可以向电池片下表面的金属栅线不间断的输送与均匀沉积金属离子。
29.作为本发明一种优选的技术方案，所述阳极输送辊为不可溶阳极输送辊。
30.本发明提供的旋转型阳极由阳极输送辊与柔性吸液层组成，阳极输送辊末端采用旋转导电接头与供电装置的正极电性连接。旋转型阳极通过电机驱动，实现对电池片的水平输送，在输送过程中，柔性吸液层吸取电镀液并与电池片接触。
31.阳极输送辊作为旋转型阳极中的部分零件，其本身用于导电，当电池片背面接触阴极导电刷并开启供电装置时，阳极输送辊与电池片背面均匀建立电场，柔性吸液层向电池片背面的金属栅沉积金属离子，实现电镀过程。
32.作为本发明一种优选的技术方案，所述水平电镀装置包括电性连接的控制器和液面调节器，所述液面调节器设置于所述电镀槽内，所述液面调节器用于调节电镀液的液面高度。
33.所述控制器还电性连接所述输送模块，所述控制器反馈控制电池片的输送速度。
34.本发明中，液面调节器用于调整电镀槽内电镀液的液面高度，在实际电镀过程中，电池片背面离地高度较之电镀液的离地高度略高，即电池片背面与电镀液的液面之间存在一定间隙，防止电镀液翻至电池片上表面，也同时防止阴极导电刷接触电镀液。
35.需要说明的是，本发明对液面调节器的结构和类型不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据设计要求合理设置，例如，液面调节器可以是液面调节板，或液位仪和排液阀的组合。
36.第二方面，本发明提供了一种晶硅光伏电池片的电镀方法，所述电镀方法采用第一方面所述的晶硅光伏电池的水平电镀装置，所述电镀方法包括：
37.电池片由输送模块输送至阳极输送辊和阴极连接件之间，电极片的两侧表面分别与柔性吸液层和阴极连接件接触，通过供电装置对电极片通电；随着阳极输送辊的滚动，所述柔性吸液层吸取的电镀液接触所述电极片下表面并在表面张力作用下扩散进行电镀。
38.示例性地，本发明提供了一种水平电镀装置的具体使用方法，包括如下步骤：
39.(1)输送滚轮通过驱动电机将电池片输送至电镀模块；
40.(2)电池片进入电镀槽后启动供电装置，利用阴极导电刷将供电装置的负极与电池片上表面栅线接触，利用半导体的特性，实现电池片下表面栅线通电；
41.(3)旋转型阳极表面的电镀液在接触到电池片下表面后，通过表面张力的作用，电镀液迅速散开并均匀布满电池片背面，使得电池片在电镀液表面产生漂浮效果；
42.(4)旋转型阳极同步旋转，在输送电池片的同时，阳极输送辊与电池片下表面之间的柔性吸液层内形成电镀所需的电场，金属离子在电场作用下，向与柔性吸液层接触的栅线位置均匀沉积所需电镀的金属，实现电镀。
43.第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的晶硅光伏电池的水平电镀装置的用途，所述晶硅光伏电池的水平电镀装置用于晶硅电池片的栅线电镀。
44.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
45.本发明利用套设有柔性吸液层的阳极输送辊，在电镀过程中，电池片通过吸收有电镀液的柔性吸液层上输送，利用电池片与电镀液之间的表面张力，电镀液迅速散开并均匀布满电池片的下表面，保证了电池片与电镀液的接触，达到电池片在电镀液表面“漂浮”接触的效果，实现了稳定地批量电镀，解决了晶硅电池片的量化电镀，具有以下优点：
46.1、可以使用常规金属(如铜)电镀代替银浆丝网印刷以大幅降低成本。
47.2、大幅降低栅线的宽度、优化高宽比，以获得更大的受光面积，可提升电池效率。
48.3、低温工艺下电镀可获得更加致密的栅线结构，导电性更佳，可提升电池效率。
49.4、无需载具、流水线的输送结构与电镀结构可实现大批量工业量产，稳定性高。
附图说明
50.图1为本发明一个具体实施方式中提供的晶硅光伏电池的水平电镀装置的结构示意图；
51.图2为本发明一个具体实施方式中提供的晶硅光伏电池的水平电镀装置中电池片与电镀液接触示意图。
52.其中，1-电池片；2-输送滚轮；3-电镀槽；4-溢流槽；5-阳极输送辊；6-柔性吸液层；7-阴极导电刷；8-供电装置；9-电镀液储槽。
具体实施方式
53.需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
54.需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
55.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
56.在一个具体实施方式中，本发明提供了一种晶硅光伏电池的水平电镀装置，所述水平电镀装置如图1所示，包括对接的输送模块和电镀模块，所述电镀模块包括注满电镀液的电镀槽3，所述电镀槽3内并排设置有若干旋转型阳极，所述旋转型阳极包括阳极输送辊5以及套设于所述阳极输送辊5外周的柔性吸液层6，所述柔性吸液层6完全浸入电镀液中并与电镀液液面相切；
57.所述阳极输送辊5上方设置有若干阴极连接件，所述阳极输送辊5和阴极连接件分别电性连接供电装置8，电池片1由所述输送模块输送至所述阳极输送辊5和阴极连接件之
间，电极片的两侧表面分别与柔性吸液层6和阴极连接件接触，通过供电装置8对电极片通电，随着阳极输送辊5的滚动，所述柔性吸液层6吸取的电镀液接触所述电极片下表面并在表面张力作用下扩散进行电镀(如图2所示)。
58.本发明利用套设有柔性吸液层6的阳极输送辊5，在电镀过程中，电池片1输送至阳极输送辊5和阴极连接件，随着阳极输送辊5的滚动，柔性吸液层6吸取的电镀液接触电极片下表面并在表面张力作用下扩散进行电镀，保证了电池片1与电镀液的接触，实现了稳定地批量电镀，解决了晶硅电池片1的量化电镀。具体而言，本发明提供的水平电镀装置具有以下优点：
59.1、可以使用常规金属(如铜)电镀代替银浆丝网印刷以大幅降低成本；
60.2、大幅降低栅线的宽度、优化高宽比，以获得更大的受光面积，可提升电池效率；
61.3、低温工艺下电镀可获得更加致密的栅线结构，导电性更佳，可提升电池效率；
62.4、无需载具、流水线的输送结构与电镀结构可实现大批量工业量产，稳定性高。
63.进一步地，所述水平电镀装置还包括溢流槽4，所述电镀槽3设置于所述溢流槽4内。
64.所述溢流槽4外接电镀液储槽9，所述电镀液储槽9的出口端连接所述电镀槽3，电镀液储槽9内储存的电镀液输入至电镀槽3，由电镀槽3溢流的电镀液进入溢流槽4，并流入电镀液储槽9进行回收。
65.进一步地，所述供电装置8的正极引出若干导线，分别电性连接一个阳极输送辊5。
66.所述阳极输送辊5沿电池片1的运动方向间隔设置。
67.进一步地，所述阴极连接件为阴极导电刷7，所述供电装置8的负极引出若干导线，分别电性连接一个阴极导电刷7。
68.所述阴极连接件沿电池片1的运动方向间隔设置。
69.阴极导电刷7位于电池片1上表面，与电池片1上表面的栅线接触，利用硅片的半导体导电特征，将电池片1的上表面和下表面通过电流打通导电，进行电镀。
70.进一步地，所述输送模块包括沿电池片1移动方向并排间隔设置的若干输送滚轮2。
71.需要说明的是，本发明限定的输送滚轮2需要通过输送机构驱动，从而实现对电池片1的水平输送。本发明对输送机构的类型和结构不作特殊要求和具体限定，本领域常用的链传动、齿轮传动和电机驱动等均可用于本发明中。
72.进一步地，所述柔性吸液层6为海绵层。
73.需要说明的是，本发明对柔性吸液层6的层数不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据持液要求合理设置，例如，柔性吸液层6可以是由多层材质不同的柔性吸液材料制备得到，从而保证对电镀液的吸液效果。
74.此外，本发明对柔性吸液层6的材质不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据使用情况合理设置，柔性吸液层6具有一定的吸液能力，并且具有一定的柔软性，在电池片1压在柔性吸液层6时，能够与吸入的电镀液接触，在表面张力的作用下扩散至电池片1下表面。
75.本发明优选采用海绵作为柔性吸液层6，海绵层为海绵状高柔性材料，电池片1在柔性吸液层6表面进行输送时，利用海绵的高柔性，可以与电池片1的栅线高度贴合；此外，
利用海绵的多孔结构，其吸液量大，所吸取的电镀液与电池片1下表面接触后利用两者的表面张力可以实现电镀液的迅速扩散，使得电池片1在输送过程中形成漂浮效果；同时，利用海绵的多孔结构，实现其内部吸取的电镀液的流动与置换，在电镀过程中可以向电池片1下表面的金属栅线不间断的输送与均匀沉积金属离子。
76.进一步地，所述阳极输送辊5为不可溶阳极输送辊5。
77.本发明提供的旋转型阳极由阳极输送辊5与柔性吸液层6组成，阳极输送辊5末端采用旋转导电接头与供电装置8的正极电性连接。旋转型阳极通过电机驱动，实现对电池片1的水平输送，在输送过程中，柔性吸液层6吸取电镀液并与电池片1接触。
78.阳极输送辊5作为旋转型阳极中的部分零件，其本身用于导电，当电池片1背面接触阴极导电刷7并开启供电装置8时，阳极输送辊5与电池片1背面均匀建立电场，柔性吸液层6向电池片1背面的金属栅沉积金属离子，实现电镀过程。
79.进一步地，所述水平电镀装置包括电性连接的控制器和液面调节器，所述液面调节器设置于所述电镀槽3内，所述液面调节器用于调节电镀液的液面高度。
80.所述控制器还电性连接所述输送模块，所述控制器反馈控制电池片1的输送速度。
81.本发明中，液面调节器用于调整电镀槽3内电镀液的液面高度，在实际电镀过程中，电池片1背面离地高度较之电镀液的离地高度略高，即电池片1背面与电镀液的液面之间存在一定间隙，防止电镀液翻至电池片1上表面，也同时防止阴极导电刷7接触电镀液。
82.需要说明的是，本发明对液面调节器的结构和类型不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据设计要求合理设置，例如，液面调节器可以是液面调节板，或液位仪和排液阀的组合。
83.在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种晶硅光伏电池片1的电镀方法，所述电镀方法采用第一方面所述的晶硅光伏电池的水平电镀装置，所述电镀方法包括：
84.电池片1由输送模块输送至阳极输送辊5和阴极连接件之间，电极片的两侧表面分别与柔性吸液层6和阴极连接件接触，通过供电装置8对电极片通电；随着阳极输送辊5的滚动，所述柔性吸液层6吸取的电镀液接触所述电极片下表面并在表面张力作用下扩散进行电镀。
85.示例性地，本发明提供了一种水平电镀装置的具体使用方法，包括如下步骤：
86.(1)输送滚轮2通过驱动电机将电池片1输送至电镀模块；
87.(2)电池片1进入电镀槽3后启动供电装置8，利用阴极导电刷7将供电装置8的负极与电池片1上表面栅线接触，利用半导体的特性，实现电池片1下表面栅线通电；
88.(3)旋转型阳极表面的电镀液在接触到电池片1下表面后，通过表面张力的作用，电镀液迅速散开并均匀布满电池片1背面，使得电池片1在电镀液表面产生漂浮效果；
89.(4)旋转型阳极同步旋转，在输送电池片1的同时，阳极输送辊5与电池片1下表面之间的柔性吸液层6内形成电镀所需的电场，金属离子在电场作用下，向与柔性吸液层6接触的栅线位置均匀沉积所需电镀的金属，实现电镀。
90.申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。