一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备与流程

1.本发明是有关一种对晶体硅太阳能电池上表面电镀的方法和设备，特别是涉及对晶体硅太阳能电池上表面实施水平前进式电镀的方法和设备。


背景技术：

2.采用电镀工艺来实现晶体硅太阳能电池的金属化越来越引起光伏领域的重视。其主要原因是高效晶体硅太阳能电池结构不适合高温金属化工艺，具体地说，不适合高温烧结工艺（例如高于800度）。因此，高效晶体硅太阳能电池一般采用低温金属化工艺。与高温金属化工艺不同，低温金属化工艺的烧结温度一般都低于400度。
3.低温金属化工艺需要使用低温浆料。由于制备工艺和材料不同，低温浆料的价格相对于高温浆料高出很多。随着贵金属价格的不断上涨，低温浆料的价格也明显上涨。为了提高高效晶体硅太阳能电池的竞争力，光伏领域开始重视电镀金属化工艺替换低温浆料金属化工艺。
4.目前已公开的电镀技术以meco公司的垂直电镀技术和rena公司的水平电镀技术为代表。meco公司的垂直电镀存在与高效晶体硅太阳能电池的电源接触问题。rena公司的水平电镀的缺点是所使用的导电刷会损坏高效晶体硅太阳能电池表面。
5.本发明的目的是克服以上这些缺陷。


技术实现要素：

6.针对以上技术的缺陷，本发明公开了一种对晶体硅太阳能电池上表面实施水平电镀的方法和设备，特别是，公开了如何对晶体硅太阳能电池的上表面实施水平前进式电镀的方法和设备。
7.本发明的目的是，寻求一种对晶体硅太阳能电池上表面实施水平电镀的方法和设备，该方法和设备与晶体硅太阳能电池之间有良好的导电接触。
8.本发明的另一个目的是，寻求一种对晶体硅太阳能电池上表面实施水平电镀的方法和设备，该方法和设备在与晶体硅太阳能电池之间有良好的导电接触的前提下，不与晶体硅太阳能电池表面产生摩擦，从而不损坏晶体硅太阳能电池的表面。
9.为实现上述目的，本发明公开了一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备，该方法和设备使晶体硅太阳能电池的下表面接触导电传输器材，把电镀液喷洒在晶体硅太阳能电池的上表面，在导电传输器材水平传输晶体硅太阳能电池同时，对晶体硅太阳能电池上表面实施光诱导电镀，或者传统电镀，或者光诱导辅助传统电镀。
10.本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备的优点是，把现有垂直电镀的点接触式导电优化成线导电接触，或者面接触导电，比现有技术的导电接触方法增加了导电接触面积，并且不与晶体硅太阳能电池表面发生摩擦，同时解决了导电接触不好和有表面摩擦等问题。
附图说明
11.附图1.本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备实施例之一示意图。
12.附图2.本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备实施例之二示意图。
13.附图3.本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备实施例之三示意图。
14.附图4.本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备实施例之四示意图。
15.附图5.本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备实施例之五示意图。
具体实施方式
16.在以下的描述中，为了解释目的，阐述了本发明的详细实施方式，帮助对本发明的全面理解。显然，这些说明并不是用于限制本发明。在不背离本发明精神及其实质情况下，本领域的技术人员可根据本发明做出各种其它相应的组合，变更或修改。这些相应的组合，变更和修改都属于本发明所附权利要求的保护范围内。
17.参见图1，在本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备的实施例一中，晶体硅太阳能电池40被放置在导电传输带130上。导电传输带130可以是任何导电的传输带，例如金属传输带，或者是纤维导电传输带，或者是聚合物导电传输带，例如导电塑料和导电橡胶传输带等。同时，导电传输带130可以是带状的，或者是网状的，或者是其它形状的。导电传输带130由滚轮140带动，滚轮140可以是导电的滚轮，也可以是绝缘滚轮。导电传输带130在水平传输晶体硅太阳能电池40的同时，晶体硅太阳能电池40的下表面与导电传输带130发生导电接触，在电镀直流电源110的作用下，使晶体硅太阳能电池40的上表面成为电镀工艺的阴极表面。
18.本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备所述的晶体硅太阳能电池40是任何一种晶体硅太阳能电池，或者说，是任何一种以晶体硅片为基体的晶体硅太阳能电池，例如，可以是传统的丝网印刷晶体硅太阳能电池，perc晶体硅太阳能电池，异质结晶体硅太阳能电池，topcon晶体硅太阳能电池，以及在晶体硅片上形成的钙钛矿的晶体硅太阳能电池等。
19.如图1所示，在导电传输带130的下方有一个电镀液槽60。在电镀液槽60内盛有电镀液70。在电镀液槽60内的电镀液70被输送到输送中间槽50，然后电镀液70再被涂布到晶体硅太阳能电池40的上表面。输送中间槽50的位置可以在本发明的一种对晶体硅太阳能电池上表面实施水平电镀的方法和设备中任何位置，例如，可以高于电镀液槽60，或者高于导电传输带130，或者高于晶体硅太阳能电池40。
20.本实施例的电镀阳极20被放在输送中间槽50内。本发明的电镀阳极20可以是可溶性阳极，或者是不可溶性阳极。
21.电镀液70通过在晶体硅太阳能电池40上表面上方的电镀液喷口，或者溢流口10，被涂布在晶体硅太阳能电池40的上表面，在晶体硅太阳能电池40的上表面形成一层电镀液
膜，和电镀液膜上表面30。电镀液喷口，或者溢流口10的位置靠近晶体硅太阳能电池40的上表面，使电镀液喷口，或者溢流口10接触到电镀液膜的上表面30，或者说，使输送中间槽50内的电镀液70与在晶体硅太阳能电池40上表面的电镀液膜之间是连续的，依靠电镀液70的导电性，使在输送中间槽50内的电镀阳极20的正极电势能够传导到晶体硅太阳能电池40的上表面，或者说，使在输送中间槽50内的电镀阳极20的阳极电势传导到晶体硅太阳能电池40的上阴极表面。
22.如果滚轮140是导电的，通过联接线90，把滚轮140与直流电镀电源110的负极联接，或者直接把电镀直流电源110的负极与导电传输带130联接，而直流电镀电源110的正极联接在输送中间槽50内的电镀阳极。在以上这些设置下，开启滚轮140后带动导电传输带130水平移动，开启直流电镀电源110，直流电镀电源110负极的电势，通过导电传输带130传给晶体硅太阳能电池40，使晶体硅太阳能电池40的上表面成为电镀工艺的阴极表面，从而在晶体硅太阳能电池40的上表面发生电镀反应。
23.在本实施例中，如果打开光源100，可以对晶体硅太阳能电池上表面实施光诱导辅助电镀。打开光源可以降低晶体硅太阳能电池40的上下表面的导电电阻，从而提高电镀的均匀性和电镀速率。
24.本发明的实施例二是一个光诱导电镀的实施例。参见图2，实施例二使用导电传输滚轮80水平传输晶体硅太阳能电池40。导电传输滚轮80可以是任何导电的传输滚轮，例如金属导电传输滚轮，或者是导电塑料和导电橡胶的导电滚轮，也可以是导电碳钎维滚轮。导电传输滚轮80在水平传输晶体硅太阳能电池40的同时，晶体硅太阳能电池40的下表面与导电传输滚轮80发生导电接触，晶体硅太阳能电池40的上表面是晶体硅太阳能电池40的n型表面。
25.如图2所示，在导电传输滚轮80的下方有一个电镀液槽60。在电镀液槽60内盛有电镀液70。在电镀液槽60内的电镀液70被输送到输送中间槽50，然后电镀液70再由电镀液喷口，或者溢流口10被涂布到晶体硅太阳能电池40的上表面，在晶体硅太阳能电池40的上表面形成一层电镀液膜，和电镀液膜上表面30。在本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备的其它一些应用中，输送中间槽50也可以被省略。
26.在实施例二中，电镀阳极20直接被安装在晶体硅太阳能电池40的上方，并且与在晶体硅太阳能电池40上方形成的电镀液膜的上表面30接触。电镀阳极20可以采用可溶性阳极，或者采用不可溶性阳极。
27.在本实施例中每个导电传输滚轮80对应一个电镀阳极20，即联接线90，联接一个导电传输滚轮80和一个阳极20。这样联接的优点是，每个晶体硅太阳能电池40的电镀电流密度是由该晶体硅太阳能电池40所产生，不受正在设备内电镀的晶体硅太阳能电池40的个数所影响。在以上这些设置下，如果把晶体硅太阳能电池40的n型面朝上，开启导电传输滚轮80，开启光源100，晶体硅太阳能电池40在光照下产生直流电能，其n型表面产生负电势，从而n型表面转化成电镀工艺中阴极表面，而晶体硅太阳能电池40的p型表面产生正电势，通过导电传输滚轮80，联接电镀阳极20后，在晶体硅太阳能电池40的上表面产生光诱导电化学电镀反应。
28.在本实施例中，参见图2，电镀液70覆盖大部分导电传输滚轮80的面积，或者说，电镀液70的液面非常接近晶体硅太阳能电池40的下表面，因此，晶体硅太阳能电池40的下表
面很容易被导电传输滚轮80在转动时所带上来的电镀液70所润湿。依靠电镀液70的导电性，可以提高导电传输滚轮80与晶体硅太阳能电池40下表面的导电接触的均匀性，以及降低导电传输滚轮80与晶体硅太阳能电池40下表面的导电接触电阻，有利于电镀均匀性。进一步，优化的，可以使在电镀槽60内的电镀液70直接接触晶体硅太阳能电池40的下表面（没有在图2中表示出），使原来的导电传输滚轮80与晶体硅太阳能电池40之间的线接触转化成电镀液70与晶体硅太阳能电池40下表面的面接触，这将大大提高导电接触的均匀性，以及降低导电接触电阻，有利于提高电化学电镀反应工艺均匀性和电镀速率。
29.附图3公开了本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备的另一个实施例。与实施例2的区别特征之一是，实施例二中的多个阳极20被本实施例的一个大面积的电镀阳极20所替代。本发明所述的大面积电镀阳极20是指，该大面积电镀阳极20的面积至少覆盖二个晶体硅太阳能电池40。在本实施例中，电镀阳极20覆盖了整个电镀区域。大面积电镀阳极20可以在晶体硅太阳能电池上表面上产生更均匀的电镀阳极电势场，使电化学电镀反应更均匀。
30.如图3所示，晶体硅太阳能电池40被放置在导电传输滚轮80上。通过联接线90，联接导电传输滚轮80和直流电镀电源110的负极，而直流电镀电源110的正极联接在与晶体硅太阳能电池40上表面上的电镀液膜上表面30接触的电镀阳极20。在以上这些设置下，开启导电传输滚轮80，晶体硅太阳能电池40被导电传输滚轮80水平传输，开启直流电镀电源110，直流电镀电源110负极的电势，通过导电传输滚轮80传给晶体硅太阳能电池40，使晶体硅太阳能电池40的上表面成为电镀工艺的阴极表面，从而在晶体硅太阳能电池40的上表面发生电化学电镀反应。
31.在本实施例中，如果打开光源100，可以对晶体硅太阳能电池40上表面实施光诱导辅助电镀。
32.附图4公开了本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备的另一个实施例。在该实施例中，在导电传输滚轮80上放置了绝缘滚轮120，绝缘滚轮120与晶体硅太阳能电池40的上表面接触。绝缘滚轮120既可以确保晶体硅太阳能电池40被平稳地水平传输，更可以确保晶体硅太阳能电池40与导电传输滚轮80有良好的导电接触。
33.为了确保电镀阳极20能接触到电镀液膜上表面30，多个电镀阳极20替代实施例三所公开的一整块电镀阳极20，即电镀阳极20被放置在二个绝缘滚轮中间。
34.如图4所示，晶体硅太阳能电池40被放置在导电传输滚轮80上。在导电传输滚轮80的下方有一个电镀液槽60。在电镀液槽60内盛有电镀液70。在电镀液槽60内的电镀液70被输送到输送中间槽50，然后电镀液70通过电镀液喷口，或者溢流口10再被涂布到晶体硅太阳能电池40的上表面，使电镀液70在晶体硅太阳能电池40的上表面形成一层电镀液膜，和电镀液膜上表面30。
35.通过联接线90，联接导电传输滚轮80和直流电镀电源110的负极，而直流电镀电源110的正极联接在与晶体硅太阳能电池40上表面上的电镀液膜上表面30接触的阳极20。在以上这些设置下，开启导电传输滚轮80，晶体硅太阳能电池40被导电传输滚轮80水平传输，开启直流电镀电源110，直流电镀电源110负极的电势，通过导电传输滚轮80传给晶体硅太阳能电池40的下表面，使晶体硅太阳能电池40的上表面成为电镀工艺的阴极表面，从而在晶体硅太阳能电池40的上表面发生电化学电镀反应。
36.在本实施例中，如果打开光源100，可以对晶体硅太阳能电池40上表面实施光诱导辅助电镀。
37.附图5公开了本发明的一种水平电镀晶体硅太阳能电池上表面的方法和设备的另一个实施例。与实施例三类似，在本实施例中，采用一整块电镀阳极20覆盖整个电镀区域的方法，所不同的是，在电镀阳极20和晶体硅太阳能电池40之间安装了刮液板150，并且相对应于每个导电传输滚轮80有一个刮液板150。该刮液板150的作用是确保晶体硅太阳能电池40的四周边缘在经过导电传输滚轮80时，没有电镀液70从晶体硅太阳能电池40的上表面溢流到导电传输滚轮80上，避免在导电传输滚轮80上发生电镀。
38.如图5所示，晶体硅太阳能电池40被放置在导电传输滚轮80上，在导电传输滚轮80的下方有一个电镀液槽60。在电镀液槽60内盛有电镀液70。在电镀液槽60内的电镀液70被输送到输送中间槽50，然后电镀液70通过电镀液喷口，或者溢流口10再被涂布到晶体硅太阳能电池40的上表面，在晶体硅太阳能电池40的上表面形成一层电镀液膜，和电镀液膜上表面30。
39.通过联接线90，联接导电传输滚轮80和直流电镀电源110的负极，而直流电镀电源110的正极联接在与晶体硅太阳能电池40上表面上的电镀液膜上表面30接触的阳极20。在以上这些设置下，开启导电传输滚轮80，晶体硅太阳能电池40被导电传输滚轮80水平传输，开启直流电镀电源110，直流电镀电源110负极的电势，通过导电传输滚轮80传给晶体硅太阳能电池40，使晶体硅太阳能电池40的上表面成为电镀工艺的阴极表面，从而在晶体硅太阳能电池40的上表面发生电化学电镀反应。
40.同样，在本实施例中，如果打开光源100，对晶体硅太阳能电池40上表面实施光诱导辅助电镀。