CN103748695B - 同时执行电镀和光诱导镀的用于太阳能电池基板的镀设备和镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及同时执行使用电镀和光诱导镀的用于太阳能电池基板的镀设备和镀方法。本发明的镀设备包括：夹具（201），用于允许是将要进行镀处理的对象的晶圆（1）在镀槽（209）的中心处垂直地浸没在镀溶液中；第一镀单元（200），其包括对称地布置在镀槽（209）的两侧上以面对晶圆（1）的多个阳极部件（210），第一镀单元执行电镀；以及第二镀单元（300），其被布置在相对于第一镀单元（200）被物理地阻隔的光源容纳单元（310）中，第二镀单元（300）被分别布置在阳极部件（210）的后侧，并且通过使用将朝向晶圆（1）照射的LED灯（301）来执行光诱导镀。

Description

同时执行电镀和光诱导镀的用于太阳能电池基板的镀设备和 镀方法

技术领域

本发明涉及一种用于在制造太阳能电池时在硅晶圆基板上形成电路的镀方法。

背景技术

近来，由于全球环境问题（例如，化石能量的耗尽、核电力发电的废物处理以及新的发电站的建设的选址等等）导致对于新的可再生能量的兴趣正在增加。最重要的是，在全世界范围内正在积极地开展太阳能发电（即，无污染的能源）的领域中的研究和开发。地球从太阳接收到的能量的量是地球中消耗的能量的量的10000倍。

太阳能电池是用于将太阳光伏能量直接转换为电能的装置。太阳能电池由于其经济可行性而难以商业化。为了替代诸如化石能量等等的传统的发电手段，太阳能需要比传统的发电手段更经济或者在经济方面具有竞争力。因此，与太阳能相关的技术主要关注发电效率的增加以及经济可行性的提高。

此外，为了制造这样的太阳能电池，需要在晶圆基板上形成电路。用于形成电路的技术能够大致划分为丝网印刷方法和镀方法。丝网印刷方法是使用银膏的印刷方法。然而，随着银（Ag）的价格的升高，产品的价格竞争力降低，并且，导电性由于诸如构成银膏的粘合剂和玻璃珠的杂质而劣化。因此，在电力转换效率方面存在限制。因此，近年来正在积极地进行使用镀的技术。

镀方法能够大致分为两种类型。第一种类型是图5的电镀方法。在电镀方法中，晶圆1由包含镀溶液的夹具12保持并且浸没在镀槽10中并且安装在镀槽10的底表面上的阳电极11和电路被构造为对晶圆进行镀处理。然而，根据镀方法，难以对布置在底表面上的阳电极11进行更换和维护。此外，不能够同时对晶圆的两面进行镀处理，并且在应用将晶圆1逐个地装载到镀槽10中的方式以进行批量生产的方面存在着限制。

第二种类型是无电镀方法，并且特别地，作为无电镀方法之一，光诱导镀（LIP）近来受到了关注。在图6中示出了LIP。如图6中所示，在传统的LIP方法中，晶圆1被浸没在镀槽10’中并且然后，发光二极管（LED）灯安装在布置在镀槽10’的底表面处的石英管中。然后，通过使用从LED灯发射的光来对晶圆1进行镀处理。然而，根据传统的LIP方法，在布置在镀槽10’的底表面处的LED灯的可靠性、维修和替换方面存在着各种困难。而且，与图5类似地，不能够同时对晶圆1的两面进行镀处理，并且在应用将晶圆1逐个地装载到镀槽10’中的方式以进行批量生产的方面存在着限制。

此外，根据这些传统的镀方法，整个基板需要水平地浸没在镀槽中。由于此，要求镀夹具和设备的精确加工并且它们的维护也很困难。此外，不能够同时执行电镀和LIP。另外，如果在晶圆上没有形成晶种层，则由于难以执行电镀，因此要求预先形成导电层以执行电镀处理。为此，在执行了使用LIP的镀处理之后，执行实际的电镀。然而，由于在分离的设备中执行这样的处理，因此成本和制造时间都增加了。

本发明的发明人已经进行了各种努力以克服该问题，并且在长时间之后最终成功地完成了该发明。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种镀设备和方法，其中，同时地执行光诱导镀（LIP）型无电镀和电镀。

本发明的另一目的在于提供一种容易维护和维修的镀设备。

本发明的又一目的在于提供一种同时在晶圆的两面上执行镀并且应用于批量生产设备以改进太阳能电池的经济可行性的镀设备。

另一方面，能够在本发明的范围中考虑在说明书中没有描述的本发明的其它目的并且在在下面的描述中提供了它们的效果。

技术方案

本发明的实施方式提供了一种同时执行电镀和光诱导镀的用于太阳能电池晶圆的镀设备，所述镀设备包括：夹具，所述夹具允许是将要进行镀处理的主体的晶圆在镀槽的中心处垂直地浸没在镀溶液中；第一镀单元，所述第一镀单元包括对称地布置在镀槽的两侧上面对晶圆的多个阳极部件，所述第一镀单元执行电镀；以及第二镀单元，所述第二镀单元被布置在相对于第一镀单元被物理地阻隔的光源容纳单元中，所述第二镀单元被布置在阳极部件的后侧以通过使用将光照射到晶圆上的发光二极管（LED）灯来执行光诱导镀。

在一些实施方式中，多个阳极部件可以具有相同的宽度并且在镀槽中以与每个阳极部件的宽度相同的距离彼此隔开，并且当执行光诱导镀时，夹具可以被控制为在镀溶液中在平行于阳极部件的方向上移动晶圆，使得其上从LED灯发射的光的接收根据阳极部件的位置而中断的区域均匀地分布在晶圆的表面上。

在另外的实施方式中，屏障件可以布置在第一和第二镀单元之间以防止镀槽中的镀溶液渗透到光源容纳单元中，并且屏障件可以由透射光的透明材料形成。

在另外的实施方式中，可以在光源容纳单元的背面（与镀槽相对的表面）中布置有通风孔或吹风机以防止当LED灯操作时在屏障件上生成露水。

在另外的实施方式中，可以通过使用第二镀单元来执行光诱导镀以在晶圆的表面上形成晶种层，并且然后，可以通过使用第一镀单元单独执行电镀，或者可以通过使用第一镀单元同时执行电镀和光诱导镀。

在本发明的另外的实施方式中，使用包含镀溶液的镀槽的用于太阳能电池晶圆的镀方法包括：（a）通过使用LED灯将光（执行光诱导镀）照射到是将要镀的对象的垂直地安装在镀槽的中心处的晶圆上以在晶圆的两个表面中的每一个上形成晶种层，所述LED灯分别布置在镀槽的两侧表面上；以及（b）通过使用布置在每个LED灯的前侧上的阳极部件在晶圆的其上形成有晶种层的两个表面上执行电镀。

在一些实施方式中，执行电镀的步骤（步骤（b））可以包括在LED灯关闭或开启的状态下执行电镀。

在另外的实施方式中，在通过LED灯来执行光诱导镀的同时，晶圆可以在镀溶液内与阳极部件平行地移动。

有利效果

根据本发明，由于LIP型无电镀和电镀在单个镀设备中通过一个单独的镀处理顺序或同时地执行，因此能够减少制造时间和太阳能电池的成本。

而且，根据本发明，由于同时对晶圆的两面进行镀处理，因此，镀设备可以在批量生产设备中具有高效率。

而且，根据本发明，能够容易地维护和修理镀设备。根据本发明的技术特征预计具有通常和临时效果的效果能够被视为在本说明中描述的效果，尽管其没有在本发明中得到详细的描述。

附图说明

图1是示出根据本发明的镀系统的结构的示意图。

图2是示出根据本发明的实施方式的镀设备的结构的示意图。

图3是示出图2的镀槽209的结构的详细视图。

图4是示出根据本发明的另一实施方式的镀设备的结构的示意图。

图5和图6是示出根据现有技术的镀设备的结构的示意图。

示例性附图用于示出技术理念，因此，本发明的保护权利的范围不应被理解为受到实施方式的限制。

具体实施方式

下面，将参考附图详细描述本发明的实施方式。此外，本发明将要排除以便于没有不必要地混淆本发明的主题的对于本领域技术人员来说显而易见的公知功能或构造相关的详细描述将会被省略。

如图1中所示，本发明的镀设备包括两种镀单元，其包括第一镀单元200和第二镀单元300。镀设备进一步包括执行与用于抓握晶圆的夹具的位置和操作相关的一系列机械操作的机械驱动单元400。另外，由其中安装有计算机和计算机程序的控制设备驱动的控制器100可以控制镀单元200和300的选择性的或组合的操作以及准确的机械驱动。虽然未示出，但是将添加预定的电源和电气元件。

第一镀单元200表示用于执行传统的电解镀作为电镀的单元。第二镀单元300包括用于执行光诱导镀（LIP）的发光二极管（LED）灯。

图2是示出根据本发明的实施方式的镀设备的结构的示意图。在当前实施方式中，镀槽209可以布置为彼此平行。当前实施方式涉及垂直齿条镀设备。

镀槽209中的每一个填充有镀溶液。由沿着支撑物203在箭头方向上可移动地布置的夹具201抓握的晶圆1可以垂直地移动进入镀槽209中并且然后浸没在镀溶液中。如图2中所示，是将要镀的对象的晶圆1（下面，称为被镀体）可以在镀槽的中心处垂直地浸没到镀溶液中。

第一镀单元200和第二镀单元300被布置在晶圆1的两侧。第一镀单元包括对称地布置在镀槽的两侧以面对布置在镀槽209的中心处的阴极。阳极部件210可以以预定距离平行地布置。在图2和图3中，阳极部件中的每一个被设置为汇流条形状。第二镀单元被布置在光源容纳单元320中，所述光源容纳单元320被与镀槽209的两个侧表面上的第一镀单元物理地阻隔以形成独立的空间。

光源容纳单元320位于镀槽209的两侧中的每一侧，并且LED灯301被布置在光源容纳单元320的内空间中用作光源。而且，屏障件310可以布置在光源容纳单元320与镀槽209的镀溶液之间以防止镀溶液流入光源容纳单元320。

如上所述，由柱状阳极汇流条构成的阳极部件210可以被布置在屏障件310的两侧的前表面上以执行电镀，并且具有球状形状的阳极球可以被放置到阳极汇流条中的每一个中。关于阳极的构造，可以提出两种类型的实施方式。根据本发明的实施方式，如图2和图3中所示，为了最大化阳极的表面面积，可以将多个球状阳极球放置在具有格形状筒状阳极汇流条中（球类型）。根据本发明的另一实施方式，截面具有星形状的阳极部件可以挂在阳极钩上（星类型）。前述实施方式可以通过利用钛篮或星型阳极来最大化阳极的表面面积以减少由于阳极的安装导致的光折射和阻挡影响。

如图2中所示，多个阳极部件210可以以预定距离布置在LED灯301的前侧。从LED灯发射的光可以在阳极之间透射到基板。然而，光被阳极朝向其上布置有阳极的部分阻挡。需要将被阳极阻挡的光均匀地分布在太阳能电池晶圆上。在优选实施方式中，阳极部件210可以以与其宽度相同的距离彼此隔开。因此，在晶圆1的表面上接收到的光的量可以保持为均匀。如果阳极部件之间的距离窄于或宽于每个阳极部件210的宽度，则由LED灯照射的光由于阳极部件而不均匀地发射到晶圆的表面上。这会仍然成为即使通过下面的描述中的晶圆的改进也没有解决的重要限制。因此，在当前实施方式中，多个阳极部件210可以具有相同的宽度并且以与其宽度相同的距离彼此隔开。

如图2中所示，在本发明的实施方式中，抓握晶圆的夹具201可以在箭头①的方向上移动。晶圆与阳极平行地移动。类似地，由于晶圆与阳极平行地移动，因此其上光的接收根据阳极的位置而中断的区域可以朝向LED灯露出。可以在计算机控制装置中预先设置夹具的移动速度、距离和时间。

图3是示出图2的单元镀槽209的结构的详细视图。光源容纳单元320可以被布置在镀槽209的两侧并且彼此对称以面向浸没在镀槽的中心处的晶圆1。这里，屏障件310可以被布置为防止镀溶液流入光源容纳单元320。阳极汇流条可以被布置在屏障件310的前侧（在面对晶圆1的中心的方向）。

屏障件310可以由诸如玻璃、钢化玻璃、聚碳酸酯、PVC和亚克力的透明材料形成并且具有耐化学性质以使得对于光透射的影响最小。而且，用于在LED灯301损坏时维护和更换LED灯301的可打开的盖330可以布置在屏障件310的上部上。在另外的实施方式（参见图4）中，盖部件可以被布置在上部，或者可打开的部件可以布置在镀槽的外壁上。

垫圈（未示出）可以布置在屏障件310的某部分上以防止镀化学物质流入光源容纳单元320中。垫圈可以由具有耐化学性质的诸如氟橡胶、软的聚丙烯、软的聚乙烯、软的橡胶的材料形成以防止镀化学物质引入到光源容纳单元。

然而，随着垫圈的老化或劣化，镀槽209的镀化学物质可能流入到光源容纳单元320中。为了对于该情况做好准备，可以在每个光源容纳单元320的底表面中限定排泄孔350以防止LED灯由于镀化学物质的引入而损坏。

而且，LED灯301可以制造为管或密封面板的形状以在LED灯301浸水的情况下起到防水作用。

当LED灯301运行时，会由于LED灯301的发热而导致的屏障件与镀槽之间的温差而出现由于透明屏障件的表面上的结露而导致的露珠。而且，由于露珠干扰了光的透射，因此露珠对于镀处理具有坏的影响。为此，可以在每个光源容纳单元320的外表面上（在与镀槽相对的方向上）布置通风孔或吹风机以循环空气。

遮挡物205可以以阴极条的形式布置在基板周围以确保在被镀体上镀的金属膜的均匀性。在镀处理期间可能发生电流由于磁场的漂移而集中到角部和边缘的现象。遮挡物205可以防止电流部分地从其通过。遮挡物205可以通过使用聚丙烯或聚乙烯而被制造为浮动类型使得当用于太阳能电池晶圆的夹具被加载到阴极条上时屏障物被布置在与夹具相同的位置处。

而且，布置在阳极与阴极之间以获得高的镀沉积速率的喷雾喷嘴220可以由与屏障件310相同的材料或者不同于屏障件310的透明材料形成使得容易地透射光。

图4是示出根据本发明的另一实施方式的镀设备的结构的示意图。在当前实施方式中，镀槽209可以在其长度方向连续地布置。晶圆1可以在分别抓握晶圆1的夹具在镀槽209上方以预定速度在长度方向（方向②）上传输时进行镀处理。该实施方式涉及垂直连续镀设备。

图4的第一镀单元和第二镀单元可以具有与图2相同的结构。然而，图1的晶圆可以在箭头②的一个方向上传输而没有如图2中所示地在两个方向上移动。

阳极部件210、LED灯301和其它镀部件（未示出）（参考图3）可以被布置为在在镀槽的长度方向上以预定距离彼此隔开。结果，从LED灯301生成的被阳极部件210阻挡的光可以均匀地发射到晶圆1，并且因此，可以使得由于光阻挡导致的坏的影响最小。

在当前实施方式中，镀槽209没有移动，并且抓握晶圆1的夹具可以机械地传输。在当前实施方式中，垂直地浸没到镀槽中的每个晶圆与每个阳极部件平行地移动。类似地，当晶圆与阳极部件平行地传输时，其上光的接收根据各阳极部件的位置中断的区域可以朝向LED灯露出。可以在计算机控制装置中预先设置夹具的移动速度、方法和时间。

在本发明的上述两种类型的实施方式中，当执行光诱导镀时，可以将夹具控制为使得晶圆在镀溶液中与阳极部件平行地传输，并且因此，其上光由于阳极部件而没有发射到的区域会不均匀地分布在晶圆的表面上。

下面，将描述使用镀设备的本发明的镀方法。

在本发明的优选实施方式中，可以通过第二镀单元执行LIP镀，并且然后可以通过使用第一镀单元执行电镀。在对于用于太阳能电池的晶圆基板上的电镀处理中，可以在晶圆的表面上形成晶种层以确保膜的均匀施加和良好的层间粘合强度。为此，位于镀槽的两侧中的每一侧的LED灯被开启，并且通过将光照射到晶圆（即，垂直地安装在镀槽的中心处的被镀体）来执行光诱导镀。因此，晶种层可以形成在晶圆的两侧以增加晶圆的表面的导电性。

接下来，可以在其上通过使用布置在LED灯的前侧的阳极部件形成了晶种层的晶圆的两个表面上执行电镀。因此，可以在单个镀设备中通过单个处理高效地执行电镀。

连接到本发明的镀设备的控制器可以控制用于晶圆的电镀处理使得首先执行LIP镀并且然后执行电镀。替选地，控制器可以控制镀设备的元件使得同时执行LIP和电镀。

根据本发明，由于阳极被布置在镀槽的两侧中的每一侧面对镀槽的中心处的阴极，因此，可以在没有执行掩蔽处理的情况下对晶圆的两侧同时进行镀处理。换言之，可以仅通过一个单个处理来产生产品，而传统的设备要求两次电镀处理，即下述处理：前表面掩蔽→背表面镀→前表面掩蔽分离→背表面掩蔽→前表面镀→背表面掩蔽分离。

因此，本发明的实施方式的范围不限于特定实施方式。而且，将理解的是，本申请中公开的实施方式包括各种变化而不限于附图中所示的形状。因此，参考附图详细描述了本发明的示例性实施方式。本发明的描述意在是示例性的，并且本发明所属的本领域技术人员将理解的是，在不改变技术理念或基本特征的情况下，本发明能够以其它具体形式来实施。

Claims (7)

1.一种镀设备，所述镀设备包括：

夹具，所述夹具保持将在镀槽的中心处进行镀处理的晶圆使得所述晶圆垂直地浸没在所述镀槽中的镀溶液中；

第一镀单元，所述第一镀单元包括对称地布置在所述镀槽的两侧并且面对所述晶圆的多个阳极部件，所述第一镀单元执行电镀；以及

第二镀单元，所述第二镀单元被布置在相对于所述第一镀单元被物理地阻隔的光源容纳单元中，所述第二镀单元被布置在所述阳极部件的后面以通过使用将光照射到所述晶圆上的LED灯来执行光诱导镀，

其中，所述多个阳极部件具有相同的宽度并且在所述镀槽中以与每个阳极部件的宽度相同的距离彼此隔开，并且

当执行所述光诱导镀时，所述夹具被控制为将所述晶圆在所述镀溶液中在平行于所述阳极部件的方向上移动，使得其上从所述LED灯发射的光的接收由于所述阳极部件的位置而中断的区域均匀地分布在所述晶圆的表面上。

2.根据权利要求1所述的镀设备，其中，屏障件布置在所述第一镀单元与所述第二镀单元之间以防止所述镀槽中的所述镀溶液渗透到所述光源容纳单元中，并且所述屏障件由透射光的透明材料形成。

3.根据权利要求2所述的镀设备，其中，在所述光源容纳单元的与所述镀槽相对的表面中布置有通风孔或吹风机以防止当所述LED灯操作时在所述屏障件上生成露水。

4.根据权利要求1所述的镀设备，其中，如果所述第二镀单元执行所述光诱导镀，在所述晶圆的表面上形成晶种层，并且然后，通过使用所述第一镀单元单独执行电镀，或者通过使用所述第一镀单元同时执行所述电镀和所述光诱导镀。

5.一种使用包含镀溶液的镀槽的用于太阳能电池晶圆的镀方法，所述镀方法包括：

(a)通过使用LED灯将用于执行光诱导镀的光照射到是将要镀的对象的垂直地浸没在镀槽的中心处的晶圆上以在所述晶圆的两个表面中的每一个上形成晶种层，所述LED灯分别布置在所述镀槽的两侧表面上；以及

(b)通过使用布置在所述LED灯中的每一个LED灯的前侧的阳极部件在所述晶圆的其上形成有所述晶种层的两个表面上执行电镀，其中，多个阳极部件具有相同的宽度并且在所述镀槽中以与每个阳极部件的宽度相同的距离彼此隔开。

6.根据权利要求5所述的镀方法，

其中，执行电镀的步骤(步骤(b))包括在所述LED灯关闭或开启的状态下执行所述电镀。

7.根据权利要求5所述的镀方法，

其中，在通过所述LED灯来执行所述光诱导镀的同时，所述晶圆在所述镀溶液内与所述阳极部件平行地移动。