CN102747397B

CN102747397B - 一种光诱导电镀制备太阳能电池表面栅状电极的方法及装置

Info

Publication number: CN102747397B
Application number: CN201210270824.1A
Authority: CN
Inventors: 刘铸; 肖辉; 徐哲; 冯苑飞
Original assignee: Yunnan University YNU
Current assignee: Yunnan University YNU
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2032-08-01
Also published as: CN102747397A

Abstract

本发明公开了一种光诱导电镀制备太阳能电池表面栅状电极的方法及装置。本发明方法包括硅片预处理、电镀状态设置、遮光板设置、光诱导电镀工序，通过光诱导电镀方式将金属离子直接沉积于硅片表面形成栅状电极。本发明装置包括电镀池、光源、导线、对电极，所述的电镀池底部设置光源，所述的电镀池两侧设置对电极，所述的对电极与硅片背电极连接，所述的电镀池底部或下侧面设置有排水口和/或加热装置，所述的电镀池上部设置栅状遮光板且置于硅片N区表面下方。本发明实现了在太阳能电池硅片上直接电镀制备栅状电极，无需传统方法的开槽和预置种子层工序，降低了生产成本，克服了现有丝网印刷技术高宽比小、接触电阻和体电阻高、效率低的不足。

Description

一种光诱导电镀制备太阳能电池表面栅状电极的方法及装置

技术领域

本发明属于电化学技术领域，进一步属于太阳能电池加工电化学技术领域，具体涉及一种光诱导电镀制备太阳能电池表面栅状电极的方法及装置。

背景技术

从1954年Chapin，Fuller和Pearson研制成功硅PN结太阳电池以来，利用p-n 结光伏效应工作的器件经过半个多世纪的改进和演变，发展成为具有多种几何结构和相应制造流程的一类太阳电池产品生产技术，但晶体硅太阳电池仍然是当今光伏工业的主流。

晶体硅太阳电池的栅状电极负责收集光生电子，由于其处在受光面，因此制成栅状结构。目前，晶硅太阳能电池的栅状电极主要采用1970年代开发出的丝网印刷银电极技术制备。丝网印刷制备栅状电极是将含有银的导电浆料透过丝网网孔压印在硅片上形成栅状，然后进行快速烧结，银浆里的玻璃体会穿透氮化硅减反射层以形成对硅的接触。这种方法因为工艺简单成熟、设备产能较高，而得到大规模的应用。然而，随着市场竞争的加剧，丝网印刷技术愈发不能满足高效、低成本的要求，许多缺陷凸显出来：1、烧结完成的银电极和硅之间存在一层不导电的玻璃体，接触电阻大；2、由于银浆中的有机物在烧结过程中蒸发，使得银电极呈疏松多孔的结构，体电阻大。玻璃烧结导致的接触电阻大和线的多孔性导致的体电阻大，使得栅线的导电性与纯金属制成的线相比降低了大约4倍；3、丝网印刷的栅线一般大于100微米，而且很难减少线宽，且一次印刷只能产生小于25微米的线高，虽然可以多次印刷增高，但又会造成栅线进一步加宽，因此高宽比小，较宽的线宽降低了太阳能电池的工作面积，故阴影损耗大；4、由于银材料本身的价格昂贵以及目前银浆的被垄断形势，成本昂贵。

由于丝网印刷银电极技术的缺陷，限制了太阳能电池转换效率的提高和生产成本的下降。为了克服缺陷，新的栅状电极技术也不断涌现。新栅状电极技术主要分为两种形式：1、采用丝网印刷或喷印的方式在晶硅电池制备很薄的栅状金属涂层，通过烧结形成同硅的接触，以作为电镀的种子层，然后采用电镀或光诱导电镀制备金属传导层。例如，中国专利200710188267.8、200810207490.7、201010594209.7、201010594189.3、201010594201.0、201110166196.8以及美国专利US2011275175A1、德国专利DE102006030822A1都是基于第1种方式制备的晶硅太阳电池的电极的。2、采用光刻、化学腐蚀和机械刻蚀的方法在太阳电池的减反射层上开槽，然后采用电镀、光诱导电镀或者化学镀的方式制备栅状电极。例如，中国专利200710188267.8， 200610076375.1、201010621325.3、201110143880.4，以及美国专利US20090482737，US7939437B2，US2009139568A1，US2010003817A1，US201113220532， US2012060911A1主要是采用第二种方式制备晶硅太阳电池的电极的。其它还有激光烧结技术，如德国专利DE102006040352B3等。

基于第一种方式的丝网印刷栅状电极技术可以有效减少印刷银浆的用量，并且减少体电阻和阴影损耗小，但不可避免的有一个制备电镀种子层的过程，仍然存在接触电阻过大、工序复杂、成本过高的缺点。喷印虽然可以产生较窄的栅线，由于原理同丝网印刷相似，依然存在接触电阻过大、含金属的墨水成本高、生产效率低的缺点。采用第二种方式的栅状电极技术，由于不存在烧结浆料的过程，因此接触电阻小，也可以有效减少体电阻和阴影损耗，但是，这种方式无一例外需要采用光刻、化学定向腐蚀或机械刻蚀开槽以便为电镀、化学镀或光诱导电镀提供掩膜板，虽然解决了丝网印刷存在的接触电阻大、体电阻大、阴影损失大的却大，但却因工艺过于复杂、成本过高、设备生产效率低等问题，并未得到大规模工业应用。其它如激光烧结法，也存在金属粉末分离和重新收集难、生产效率低的问题。

目前也有采用溶液半导体界面的结电场，采用激光照射光诱导电镀的。国内也有人在单纯的P型硅上实现了镍和铜的电镀。Ronald H. Micheels等在单纯的P型硅上实现了10μm的Cu栅镀层，然而这种方式并不适合太阳电池工艺。原因有两点：1、硅的能带结构而导致的半导体溶液结电场，使得目前只能在P型硅上实现直接的光诱导电镀，而现在市场主流的晶硅太阳电池主要是以N型面为受光面；2、对于市场上出现的少量的P型面为受光面的太阳电池（N型太阳电池），由于存在PN结，其在光照时会形成一个反向电源（即向预置电极面提供空穴），也难以实现直接的光诱导电镀。因此，开发一种基于光诱导电镀的太阳能电池栅状电极的加工技术，克服现有技术太阳能电池加工技术上存在的不足，对于提高晶硅太阳能电池的电转换效率，降低生产成本有着重大意义和应用前景。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种结构简单、效率高、成本低、无需开槽掩膜或种子层，所得到的栅状电极高宽比高、阴影损失小、接触电阻及体电阻低、电极厚度和电镀沉积速度易控的光诱导电镀制备太阳能电池表面栅状电极的方法；第二目的在于提供一种实现前述方法的装置。

本发明第一目的是这样实现的，包括硅片预处理、电镀状态设置、遮光板设置、光诱导电镀工序，具体包括：

A、硅片预处理：将硅片原材经过制绒、扩散、刻蚀、去磷并制备硅片背电极；

B、电镀状态设置：将硅片背电极与电镀池中对电极电性连接，将硅片表面向下悬置于电镀液中；

C、遮光板设置：在硅片表面设置栅状遮光板；

D、光诱导电镀：接通光源，使光线透过栅状遮光板上的透光孔照射于硅片表面，通过光诱导电镀方式将金属离子沉积于硅片表面形成栅状电极接触层。

本发明的第二目的是这样实现的，包括电镀池、光源、导线、对电极，所述的电镀池底部设置光源，所述的电镀池两侧设置对电极，所述的对电极与硅片背电极连接，所述的电镀池底部或下侧面设置有排水口和/或加热装置，所述的电镀池上部设置栅状遮光板，且置于硅片N区表面下方。

本发明方法采用光栅电镀方式直接在电池硅片N区表面上光诱导电镀沉积形成金属栅状电极，能实现Ni、Co、Sn、Cd、Ti等平衡电位相对较正的金属栅线的沉积。本发明方法通过附加恒流电源可将沉积金属范围拓展到更负的区段，例如Ni-W-P、Co-W-P、Co-W、Ni-W、Co-W、Co-Mo、Ni-Mo、Co-P、Ni-P合金等。[n1] 而这些含W、Mo等成分的合金可以起到对电极传导层铜的扩散阻挡作用，大大提高太阳电池的使用寿命。本发明装置在电池硅片N区表面与光源间设置预制栅状图案的遮光板，利用太阳能电池的光电效应，光照区电阻急剧减小，光电流集中于预制栅状图案的光照区，将电镀液中金属离子还原成金属沉积在光照区，实现太阳能电池栅状电极形状按遮光板的预制图案电镀而成。本发明克服了现有技术栅状电极采用丝网印刷或喷墨印刷在太阳能电池减反层上，需要后期高温烧结以形成渗透接触，但是会造成玻璃体阻隔和栅线多孔化，从而导致接触电阻大及体电阻大的缺陷；也克服了高温烧结易导致太阳能电池翘曲变形的问题。本发明具有以下特点：

1、本发明通过采用调整遮光板缝隙宽度，以及遮光板与硅片间的距离，能够得到较窄的线宽；调整光照时间，能够得到理想的电极线高，从而减少栅状电极对太阳能电池表明的覆盖面积，达到低覆盖率的目的。本发明方法克服了现有技术丝网印刷和喷印造成的高覆盖率、高接触电阻、高体电阻的问题，有利于提高晶体硅太阳能电池光转化效率。本发明方法利用金属或合金作为对电极材料，采用普通金属盐作为电镀液电解质，取代了对需要进口的昂贵的导电银浆和含金属墨水的依赖，大大降低太阳能电池的生产成本。

2、本发明方法采用光诱导电镀，相比现有技术的光刻、化学腐蚀和机械刻蚀等方法，无需开槽和预置电镀种子层工序，工艺简单、效率高，有利于大规模工业化生产应用。由于太阳能电池除N区表面外其它表面不与电镀液接触，且只对N区表面进行光照，避免了其它表面金属沉积造成的电极短路问题；同时，由于只是电池硅片N区表面与电镀液接触，避免了硅片浸入电镀液中需使用电镀挂具易造成电池损坏和金属沉积不均匀的问题。

3、本发明电镀装置采用电化学沉积方式较现有技术的化学沉积方式生产效率高，并采用普通金属盐作为电解质和普通金属或合金作为对电极，相比导电银浆料和含金属的墨水，耗材成本低廉。低温电镀方式，电能消耗很少，生产成本低；由于遮光板可水平和/或垂直调整，有利于提高遮光板的利用率和便于调整栅状电极表面光亮带的宽度，也即栅状电极的生成宽度；通过对光照时间、电镀液浓度和外加电流的控制，使金属沉积生产的电极厚度和电镀沉积速度易于控制。

4、本发明装置具有结构简单、生产效率高、生产成本低，所得到的栅状电极高宽比高、阴影损失小、接触电阻及体电阻低、电极厚度和电镀沉积速度易控的的特点。

附图说明

图1为本发明工艺流程框图；

图2为本发明装置整体结构示意图；

图3为本发明装置另一种实施方式整体结构示意图。

图中：1-电镀池、2-光源、3-电镀液、4-光照方向、5-恒流电源、6-电量测量装置、7-导线、8-电池硅片、81-硅片N区、82-硅片背电极面、9-对电极、10-栅状遮光板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，依据本发明的教导所作的任何变更或替换，均属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明方法包括硅片预处理、电镀状态设置、遮光板设置、光诱导电镀工序，首先将硅片原材经过制绒、扩散、刻蚀、去磷并制备硅片背电极；然后将硅片背电极与电镀池中对电极电性连接，将硅片N区表面向下悬置于电镀液中，在硅片N区表面下方设置栅状遮光板，接通光源，使光线透过栅状遮光板上的透光孔照射于硅片N区表面，通过光诱导电镀方式将金属离子沉积于硅片N区表面形成栅状电极接触层。

所述的对电极连接恒流电源，其为可调式恒流电源。所述的硅片背电极与对电极电路中串联或并联电量测量装置，以控制光诱导电镀的金属沉积量。

所述的硅片表面与电镀液接触，避免硅片其他部分与电镀液接。

所述的光源照射方向与硅片表面垂直。

所述的对电极为Ni-W-P、Co-W-P、Co-W、Ni-W、Co-Mo、Ni-Mo、Co-P、Ni-P等合金型电极或Co、Ni等金属型电极或石墨、玻碳等惰性电极。

所述的电镀液为CoSO₄或/和NiSO₄电镀液，或CoSO₄、NiSO₄分别与Na₂WO₄和Na₃Citrate或N(C₂H₄OH)₃或甘氨酸钠组成的复合电镀液，或CoSO₄、NiSO₄分别与Na₂MoO₄和Na₃Citrate或N(C₂H₄OH)₃或甘氨酸钠组成的复合电镀液。

所述的电镀液为浓度0.01mol/L～1mol/L 的CoSO₄或/和NiSO₄电镀液，或0.01～0.5mol/L 的CoSO₄或NiSO₄分别与0.01～0.5mol/L的 Na₂WO₄和0.02～1mol/L 的Na₃Citrate或N(C₂H₄OH)₃或甘氨酸钠组成的复合电镀液，或0.01～0.5mol/L的CoSO₄或NiSO₄分别与0.01～0.5mol/L的Na₂MoO₄和0.02～1mol/L的Na₃Citrate或N(C₂H₄OH)₃或甘氨酸钠组成的复合电镀液。

所述的Na₃Citrate为合金电镀提供配合离子，Na₃Citrate也可用其它柠檬酸盐（Citrate）、甘氨酸盐（glycine）或N(C₂H₄OH)₃（三乙醇胺、triethanolamine）代替。

光诱导电镀工序制备太阳能电池栅状电极接触层后，对接触层进行强化电镀或光诱导电镀，在接触层上强化沉积Cu、Ag金属或Cu-Cr、Cu-Zn合金或其它导电性良好的金属、合金，或/和强化沉积助焊层，助焊层材料优选为Sn。

图2示出了本发明装置整体结构，其包括电镀池1、光源2、导线7、对电极9，所述的电镀池1底部设置光源2，所述的电镀池1两侧设置对电极9，所述的对电极9与硅片背电极82连接，所述的电镀池1底部或下侧面设置有排水口和/或加热装置，所述的电镀池1上部设置栅状遮光板10，且置于硅片N区81表面下方。

所述的对电极9连接恒流电源，所述的恒流电源为可调式恒流电源；所述的光源2为自然光、照明灯具或激光器光源，所述的照明灯具为荧光灯、白炽灯、LED灯、卤素灯、高压气体放电灯中的任意一种，所述的光源为恒定光强的光源或光强变化的光源。

所述的栅状遮光板10设置于纵横向调节机构上，以调节栅状遮光板10与硅片N区81表面间距离，以及平行移动栅状遮光板10。

图3示出了另一种光诱导电镀装置，其为卧式结构，将电池硅片密封固定于电镀池的侧面，确保了电镀液只与硅片N区接触发生光致电化学反应。而且光源、栅状遮光板更方便调整，控制精度更高。

本发明工作原理及工作工程：

将经过制绒、扩散、刻蚀和去磷、制背电极等硅片预处理的电池硅片N区81表面置于Ni-Mo、Co-Mo、Co-W、Ni-W、Co、Ni等电镀液3中，并将电池硅片背电极面82与浸入电镀液中的对电极9用导线7连接，以便形成闭合回路。在电池硅片N区81表面前设置栅状遮光板10，让光源2发出的光通过预制栅状图案的栅状遮光板10照射到硅片N区81表面，此时被光照射的区域由于光电效应产生的光生电子将电镀液中的金属离子还原成金属沉积在栅状遮光板的光照区。同时，光生空穴则沿导线7传输到对电极9并将电极金属溶解为金属离子以补充溶液中离子的损耗。通过电路中的电量测量装置6测量沉积电量，通过反应时间监测沉积金属的厚度，完成栅状电极的制备。

将配制好的光诱导电镀电镀液注入电镀池中，将经过制绒、扩散、刻蚀和去磷、制背电极的电池硅片电性连接于电镀池及其控制电路中，即将电池硅片背电极与对电极、电源电路连接好，固定好电池硅片位置且保持N区表面与电镀液面平行，硅片N区表层浸入电镀液中。在电池硅片N区表面与光源间设置栅状遮光板并保证其N区表面平行，开启光源，使光线透过栅状遮光板照射到电池硅片N区表面，发生光诱导电化学反应，电镀液中的金属离子还原成金属沉积于栅状光照区，形成栅状电极。控制光照时间即可控制电极的厚度。

本发明装置电路中连接直流可调恒流电源及电量测量装置，工作时将恒流电源调至不足以使合金沉积的合适电流，以促进平衡电位较负的合金电镀液中金属离子的沉积，同时也能促进单金属电镀液中金属离子的沉积，加快光诱导电镀进程。同时，通过电量测量装置6检测开始电镀以来的沉积电量，从而达到控制沉积金属的膜厚，即电极膜厚的目的。

实施例1

将配制好0.01mol/L的Co金属离子光诱导电镀液注入电镀池中，将经过制绒、扩散、刻蚀和去磷、制背电极的电池硅片电性连接于电镀池及其控制电路中，即将电池硅片背电极与Co对电极、电源电路连接好，固定好电池硅片位置且保持N区表面与电镀液面平行，硅片N区表层浸入电镀液中。在电池硅片N区表面与荧光灯光源间设置栅状遮光板并保证其N区表面平行，启动光源，使光线透过栅状遮光板照射到电池硅片N区表面，发生光诱导电化学反应，电镀液中的金属离子还原成金属沉积于栅状光照区，形成栅状电极，然后采用光诱导电镀和普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu和Sn，以强化栅状电极。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高5.11%，开路电压提高0.044%，填充因子提高0.23%。

实施例2

以1mol/L的Ni金属离子电镀液作为光诱导电镀液，以Ni电极作为对电极，以自然光作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用光诱导电镀和普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高5.23%，开路电压提高0.046%，填充因子提高0.24%。

实施例3

以1mol/L的Ni金属离子电镀液作为光诱导电镀液，以Ni电极作为对电极，以自然光作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高2.30%，开路电压提高0.046%，填充因子提高0.18%。此实施例是对前面实施例不选择加强化电镀的支持。

实施例4

以0.3mol/L的Co金属离子电镀液作为光诱导电镀液，以Co电极作为对电极，以LED灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用光诱导电镀和普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上镀一层Cu，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高4.92%，开路电压提高0.05%，填充因子提高0.18%。

实施例5

以0.1mol/L的Co和0.7mol/L的Ni金属离子电镀液作为光诱导电镀液，以Co-Ni合金电极作为对电极，以氖光灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用光诱导电镀和普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高4.90%，开路电压提高0.05%，填充因子提高0.18%。

实施例6

以0.01mol/L的CoSO₄、0.01mol/L的Na₂WO₄和0.02mol/L的Na₃Citrate电镀液作为光诱导电镀液，以Co电极作为对电极，以氖光灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极。效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高4.81%，开路电压提高0.08%，填充因子提高0.26%。

实施例7

以0.5mol/L的CoSO₄、0.5mol/L的Na₂WO₄和1mol/L的Na₃Citrate电镀液作为光诱导电镀液，以石墨电极作为对电极，Ag作为沉积金属，以白炽灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高4.93%，开路电压提高0.07%，填充因子提高0.25%。

实施例8

以0.5mol/L的CoSO₄、0.5mol/L的Na₂WO₄和1mol/L的Na₃Citrate电镀液作为光诱导电镀液，以石墨电极作为对电极，以氦氖激光器作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高4.94%，开路电压提高0.07%，填充因子提高0.25%。

实施例9

以0.5mol/L的NiSO₄、0.5mol/L的Na₂WO₄和1mol/L的Na₃Citrate电镀液作为光诱导电镀液，以Ni电极作为对电极，以氙气灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高5.05%，开路电压提高0.08%，填充因子提高0.21%。

实施例10

以0.3mol/L的NiSO₄、0.4mol/L的Na₂WO₄和0.8mol/L的Na₃Citrate电镀液作为光诱导电镀液，以石墨电极作为对电极，以氪灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，短路电流提高5.10%，开路电压提高0.07%，填充因子提高0.23%。

实施例11

以0.01mol/L的CoSO₄、0.01mol/L的Na₂MoO₄和0.02mol/L的Na₃Citrate电镀液作为光诱导电镀液，以石墨电极作为对电极，以卤素灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，短路电流提高5.10%，开路电压提高0.07%，填充因子提高0.23%。

实施例12

以0.5mol/L的CoSO₄、0.5mol/L的Na₂MoO₄和1mol/L的Na₃Citrate电镀液作为光诱导电镀液，以石墨电极作为对电极，以卤素灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，短路电流提高5.12%，开路电压提高0.07%，填充因子提高0.21%。

实施例13

以0.5mol/L的CoSO₄、0.5mol/L的Na₂MoO₄和1mol/L的Na₃Citrate电镀液作为光诱导电镀液，以玻碳电极作为对电极，以荧光灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，短路电流提高5.12%，开路电压提高0.07%，填充因子提高0.21%。

实施例14

以0.5mol/L的CoSO₄、0.5mol/L的Na₂WO₄和1mol/L的N（C₂H₄OH）₃（三乙醇胺；triethanolamine）电镀液作为光诱导电镀液，以石墨电极作为对电极，以氦氖激光器作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高4.94%，开路电压提高0.07%，填充因子提高0.25%。

实施例15

以0.5mol/L的NiSO₄、0.5mol/L的Na₂WO₄和1mol/L的甘氨酸钠（ Sodium Glycinate）电镀液作为光诱导电镀液，以石墨电极作为对电极，Ag作为沉积金属，以白炽灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高4.93%，开路电压提高0.06%，填充因子提高0.26%。

实施例16

以0.03mol/L的NiSO₄、0.3mol/L的Na₂WO₄和0.4mol/L的甘氨酸钠（ Sodium Glycinate）电镀液作为光诱导电镀液，以石墨电极作为对电极，Ag作为沉积金属，以频闪灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高5.20%，开路电压提高0.06%，填充因子提高0.30%。

实施例17

以0.03mol/L的NiSO₄、0.3mol/L的Na₂WO₄和0.4mol/L的甘氨酸钠（ Sodium Glycinate）电镀液作为光诱导电镀液，以石墨电极作为对电极，Ag作为沉积金属，以渐变暗灯作为光源，按与实施例1相同的工序步骤，制备电池硅片栅状电极，然后采用普通电镀方法，在太阳能电池栅状电极上电镀一层Cu金属，以强化栅状电极，效果良好。经检测栅状电极牢固，电阻率低于现有技术制备的栅状电极，高宽比大，电池有效工作面积大，相比采用丝网印刷制备的太阳电池的对比样品，短路电流提高5.15%，开路电压提高0.06%，填充因子提高0.27%。

Claims

1.一种光诱导电镀制备太阳能电池硅片N区表面栅状电极的方法，包括硅片预处理、电镀状态设置、遮光板设置、光诱导电镀工序，具体包括：

B、电镀状态设置：将硅片背电极与电镀池中对电极电性连接，将硅片N区（81）表面向下悬置于电镀液中，硅片N区（81）表面与电镀液接触；对电极连接恒流电源，硅片背电极与对电极电路中串联或并联电量测量装置；对电极为Ni-W-P、Co-W-P、Co-W、Ni-W、Co-Mo、Ni-Mo、Co-P、Ni-P合金型电极或Co、Ni金属型电极或石墨、玻碳惰性电极；电镀液为CoSO₄或/和NiSO₄电镀液，或CoSO₄、NiSO₄分别与Na₂WO₄和柠檬酸钠或N(C₂H₄OH)₃或甘氨酸钠组成的复合电镀液，或CoSO₄、NiSO₄分别与Na₂MoO₄和柠檬酸钠或N(C₂H₄OH)₃或甘氨酸钠组成的复合电镀液；

C、遮光板设置：在硅片N区（81）表面下方设置栅状遮光板，调整遮光板缝隙宽度以及遮光板与硅片间距离，控制电极线宽；

D、光诱导电镀：接通光源，光源照射方向与硅片N区（81）表面垂直，使光线透过栅状遮光板上的透光孔照射于硅片N区（81）表面，通过光诱导电镀方式将金属离子沉积于硅片N区（81）表面形成栅状电极接触层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的电镀液为浓度0.01mol/L~1mol/L 的CoSO₄电镀液或0.01mol/L~1mol/L 的NiSO₄电镀液，或0.1mol/L的CoSO₄和0.7mol/L的NiSO₄电镀液，或0.01~0.5mol/L 的CoSO₄或NiSO₄分别与0.01~0.5mol/L的 Na₂WO₄和0.02~1mol/L 的柠檬酸钠或N(C₂H₄OH)₃或甘氨酸钠组成的复合电镀液，或0.01~0.5mol/L的CoSO₄或NiSO₄分别与0.01~0.5mol/L的Na₂MoO₄和0.02~1mol/L的柠檬酸钠或N(C₂H₄OH)₃或甘氨酸钠组成的复合电镀液。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：光诱导电镀工序制备太阳能电池栅状电极接触层后，对接触层进行强化电镀或光诱导电镀，在接触层上强化沉积Cu、Ag金属或Cu-Cr、Cu-Zn合金，或/和强化沉积助焊层。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：实现光诱导电镀制备太阳能电池硅片N区表面栅状电极方法的装置包括电镀池（1）、光源（2）、导线（7）、对电极（9），所述的电镀池（1）底部设置光源（2），所述的电镀池（1）两侧设置对电极（9），所述的对电极（9）与硅片背电极（82）连接，所述的电镀池（1）底部或下侧面设置有排水口和/或加热装置，所述的电镀池（1）上部设置栅状遮光板（10），且置于硅片N区（81）表面下方。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述的对电极（9）连接恒流电源；所述的光源（2）为自然光、照明灯具或激光器光源，所述的照明灯具为荧光灯、白炽灯、LED灯、高压气体放电灯中的任意一种，所述的光源为恒定光强的光源或光强变化的光源。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述的栅状遮光板（10）设置于纵横向调节机构上，以调节栅状遮光板（10）与硅片N区（81）表面间距离，以及平行移动栅状遮光板（10）。