CN103171247B - 一种太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能电池技术领域，公开了一种太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法，其包括：芯模前处理、贴膜、曝光、显影、电铸成型、剥离、退膜。本发明提供的电铸方法制作的太阳能电池电极印刷掩膜版能够制作超细线路的细栅线，细栅线印刷银浆后的宽度能够达到70um以内，而且细栅线的表面比较平整，栅线高宽比大。这些改变有效地减少了由于表面电极引起的受光面积损失，提升了短路电流，进而提高了电池的光电转化效率。

Description

一种太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法。

背景技术

随着经济的快速发展，能源的消耗量越来越大，煤和石油等不可再生资源的储存量日益减少，这促使人们对新能源（如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等）的不断探索。其中，作为地球上许多能量的来源，太阳能在新能源的研究中占据了重要的地位，太阳能电池就是太阳能应用的一个核心代表。

提高太阳能电池的转化效率是目前太阳能电池研究的一个主要目标，除了对电池基片材料的选择、基片制作工艺的改善外，制作性能优异的太阳能电池电极也能对电池的转化效率带来很好的效果。

目前，电极印刷是采用传统的丝网印刷，其主要存在以下问题：1、丝网模版本身有编织的经纬节点，在印刷过程中，其对印刷浆料的作用会导致印刷后的电池片细栅线线径不均；2、丝网模版厚度不易控制，难以实现精细的薄膜印刷；3、一些复合掩膜版涂覆有感光聚合物，但感光聚合物质软、硬度小，易损伤。这些因素都直接或间接的影响太阳能的转化效率。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法，能够克服传统太阳能电池丝网印刷掩膜版电极精度较差，高宽比难以提高，细栅线由于编制丝网的缘故难以制作细线路的局限。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法，其包括：芯模前处理、贴膜、曝光、显影、电铸成型、剥离及退膜。

作为上述技术方案的优选，所述芯模前处理包括：除油、除锈、去除芯模表面的杂质；所述贴膜具体为通过压膜机在所述芯模表面贴覆一层感光膜，所述感光膜的厚度大于所需制作掩膜版的厚度，所述压膜的压力为0.6±0.1Mpa，温度为110±10℃。

作为上述技术方案的优选，所述曝光具体为固定贴膜后的基板，用感光膜敏感光线对基板上感光膜进行曝光，其曝光区域为太阳能电池电极印刷掩膜版的掩膜部位图形。

作为上述技术方案的优选，所述感光膜敏感光线为紫外光。

作为上述技术方案的优选，所述显影具体为对曝光后的基板用显影液喷淋显影处理，将未曝光处感光膜清洗溶解掉，留下掩膜版图形，所述显影步骤后还包括暖水清洗、溢流水洗及烘干工序。

作为上述技术方案的优选，所述电铸成型具体为将制作好掩膜版图形的芯模放到电铸溶液中进行电沉积成型，电铸达到预期厚度时将沉积有电铸层的芯模从电铸溶液中取出。

作为上述技术方案的优选，所述预期厚度为25um~70um。

作为上述技术方案的优选，所述退膜具体为超声退膜、退膜液退膜、等离子退膜或者水洗退膜。

作为上述技术方案的优选，所述方法还包括制作好的掩膜版经焊接或胶水与网框固定，或者经绷网绷紧后通过焊接或胶水与网框固定，所述网框为不锈钢或铝。

作为上述技术方案的优选，所述绷网为金属绷网或聚酯绷网。

（三）有益效果

上述技术方案所提供的一种太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法，其包括：芯模前处理、贴膜、曝光、显影、电铸成型、剥离及退膜。本发明提供的电铸方法制作的太阳能电池电极印刷掩膜版能够制作超细线路的细栅线，细栅线印刷银浆后的宽度能够达到70um以内，而且细栅线的表面比较平整，栅线高宽比大。这些改变有效地减少了由于表面电极引起的受光面积损失，提升了短路电流，进而提高了电池的光电转化效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法工艺流程示意图；

图2是本发明实施例太阳能电池电极掩膜版平面结构示意图图；

图3是本发明实施例中直接焊接在网框上的太阳能电池电极掩膜版的结构示意图；

图4是本发明实施例中通过绷网固定在网框上的太阳能电池电极掩膜版的结构示意图；

图5是本发明实施例1中电铸层厚度达到30um时的图4中Ι部细栅线的局部放大示意图；

图6是本发明实施例2中电铸层厚度达到50um时的图4中Ι部细栅线的局部放大示意图；

其中，1：太阳能电池电极掩膜版；2：定位点；3：细栅线；4：网框；5：绷网；61：桥连；62：桥连。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

结合图1及图2，图1为本发明实施例1提供的一种太阳能电池电极印刷掩膜版1的电铸制作方法工艺流程示意图；图2为本发明实施例1中太阳能电池电极掩膜版1平面结构示意图图。本实施例1提供的一种太阳能电池电极印刷掩膜版1的电铸制作方法，其包括：芯模前处理、贴膜、曝光、显影、电铸成型、剥离、退膜。

本实施例中的芯模的材质优选不锈钢。具体的芯模前处理包括：除油、除锈、去除芯模表面的杂质；贴膜具体为通过压膜机在芯模表面贴覆一层感光膜，感光膜的厚度大于所需制作掩膜版的厚度，压膜的压力为0.6±0.1Mpa，温度为110±10℃，使得感光膜紧贴于不锈钢芯模表面。

曝光具体为固定贴膜后的基板，将基板固定在曝光室内通过曝光机用感光膜敏感光线对基板上感光膜进行曝光，其曝光区域为太阳能电池电极印刷掩膜版的掩膜部位图形，即掩膜版非开口区域。

本实施例中优选的感光膜敏感光线为紫外光。可选的曝光方式还可以为LDI曝光。LDI是用激光扫描的方法直接将图像成像，形成的图像更精细。

显影操作具体为对曝光后的基板放入显影机用显影液喷淋显影处理，在显影室内将未曝光处感光膜清洗溶解掉，留下掩膜版图形，显影步骤后还包括暖水清洗、溢流水洗及烘干工序。

电铸成型具体为将制作好掩膜版图形的芯模放到电铸溶液中进行电沉积成型，电铸溶液的原料由所需电铸成型合金材料确定，本实施例以镍铁合金为例。电铸达到预期厚度时将沉积有电铸层的芯模从电铸溶液中取出。该预期厚度为25um-70um，优选的厚度为30-50um。

剥离一般通过剥离机或人工剥离的方法将电铸层从芯模上剥离下来。

将剥离下来的电铸层直接或固定在固定架进行退膜处理，退膜方式具体为超声退膜、退膜液退膜、等离子退膜或者水洗退膜。处理完毕后，水洗烘干即可进入装配阶段，即将其固定在网框上。

褪除掉电铸层里面的感光膜后即得到所需的太阳能电池的电极掩膜版。通过本实施例中电铸方法制作的太阳能电池电极掩膜版1细栅线3线径小，细栅线3通过细栅线3之间的桥连连接，该太阳能电池电极掩膜版1厚度可以做到50um以上，能够有效的提高银浆的印刷高宽比。其中，上述的预设厚度在本实施例1中具体为：镍铁合金电铸层的厚度达到预期值30um时，从电铸溶液中取出芯模，将镍铁合金电铸层与芯模剥离后（通常为机械剥离），随后进行退膜操作，即褪除掉镍铁合金电铸层里面的感光膜得到所需的太阳能电池的电极掩膜版1，这种电极掩膜版1细栅线3的线径可以达到40um。细栅线3通过细栅线3之间的桥连61连接，细栅线3之间的桥连61线径可以的达到14um。这种细栅线3之间的桥连61成八字形排列，不交织，能够将银浆的印刷高宽比做到3/7以上。可以参见图5，细栅线部位的放大，其中，黑色区域为电铸得到掩模部位，白色为漏浆区域，整体呈镂空形态。

通过本实施例1中的电铸方法制造的太阳能电池电极印刷掩膜版1具有以下优点：1、提升印刷精度；2、提升太阳能转化效率；3、解决丝网模版交织重叠编制的问题；4、提升印刷高度5-10um；5、缩小底部印刷的银浆宽度20um以上；6、定位点容易识别，对位精确度高。

制备完成的掩膜版1可以通过焊接方式或用胶水胶粘的方法固定在网框4上；该网框4可以为实心或空心结构，可选的材料可以为金属或非金属，例如不锈钢、金属铝等。优选的制作好的掩膜版1是直接通过焊接或胶水与网框4固定或者经绷网5绷紧后通过焊接或胶水与网框4固定。该绷网5可以为金属绷网也可以是聚酯绷网。具体的可以结合图3及图4，图3是本发明实施例1中直接焊接在网框4上的太阳能电池电极掩膜版1的结构示意图。图4所示为绷网后固定在网框4上的太阳能电池电极掩膜版1。

实施例2：

本实施例2与上述实施例1中区别之处在于，当镍铁合金电铸层的厚度达到预期50um时，从电铸溶液中取出芯模，再进行剥离操作，随后进行退膜操作，即褪除掉里面的感光膜得到所需的太阳能电池的电极掩膜版1。这种电极掩膜版1细栅线3线径可以达到40um。细栅线3通过细栅线3之间的桥连62连接，细栅线3之间的桥连62线径可以的达到14um。这种细栅线3之间的桥连62相互平行排列，具体如图6所示，不交织，能够将银浆的印刷高宽比做到3/7以上。

由以上实施例可以看出，本发明实施例提供的一种太阳能电池电极印刷掩膜版1的电铸制作方法，其包括：芯模前处理、贴膜、曝光、显影、电铸成型、剥离、退膜。本发明提供的电铸方法制作的太阳能电池电极印刷掩膜版1能够制作超细线路的细栅线3，细栅线3印刷银浆后的宽度能够达到70um以内，而且细栅线3的表面比较平整，栅线高宽比大。这些改变有效地减少了由于表面电极引起的受光面积损失，提升了短路电流，进而提高了电池的光电转化效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法，其特征在于，其包括：芯模前处理、贴膜、曝光、显影、电铸成型、剥离及退膜；通过所述电铸制作方法形成的所述印刷掩膜版包括细栅线，所述细栅线线径不大于40μm，所述细栅线通过细栅线之间的桥连连接，所述桥连线径不大于14um；所述芯模前处理包括：除油、除锈、去除芯模表面的杂质；所述贴膜具体为通过压膜机在所述芯模表面贴覆一层感光膜，所述感光膜的厚度大于所需制作掩膜版的厚度，压膜的压力为0.6±0.1Mpa，温度为110±10℃；所述曝光具体为固定贴膜后的基板，用感光膜敏感光线对基板上感光膜进行曝光，其曝光区域为太阳能电池电极印刷掩膜版的掩膜部位图形；所述显影具体为对曝光后的基板用显影液喷淋显影处理，将未曝光处感光膜清洗溶解掉，留下掩膜版图形，所述显影步骤后还包括暖水清洗、溢流水洗及烘干工序；所述电铸成型具体为将制作好掩膜版图形的芯模放到电铸溶液中进行电沉积成型，电铸达到预期厚度时将沉积有电铸层的芯模从电铸溶液中取出；所述退膜具体为超声退膜、退膜液退膜、等离子退膜或者水洗退膜。

2.如权利要求1所述的太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法，其特征在于，所述感光膜敏感光线为紫外光。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法，其特征在于，所述预期厚度为25um~70um。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法，其特征在于，所述方法还包括制作好的掩膜版经焊接或胶水与网框固定，或者经绷网绷紧后通过焊接或胶水与网框固定，所述网框的材质为不锈钢或铝。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池电极印刷掩膜版的电铸制作方法，其特征在于，所述绷网为金属绷网或聚酯绷网。