CN105543923B - 一种水平电镀的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种对薄片基板实施水平电镀的方法和设备，该方法和设备是使独立电镀液槽在沿薄片基板水平移动方向的宽度小于该薄片基板在其移动方向的宽度的3倍，把电镀电源的阴极接触点放置在独立电镀液槽的外侧，使电镀电源的阴极接触点不与电镀液直接接触，避免电镀电源的阴极在独立电镀液槽内与阳极之间造成短路，充分利用电镀工艺所使用的直流电能，而且能使电镀层更均匀。

Description

一种水平电镀的方法和设备

技术领域

本发明是有关对薄片基板实施水平电镀的方法和设备，特别是涉及在薄片基板上实施连续水平电镀的方法和设备。本发明的电镀方法和设备具有应用领域广泛以及适用于大规模生产的特点。

背景技术

最近20年来，可再生能源的使用越来越受到世界的重视，其中晶体硅太阳能电池的安装和使用以平均每年20%的速度快速增长。

在生产晶体硅太阳能电池的过程中，被用作导电电极的银浆占据了生产晶体硅太阳能电池总成本的20%以上。采用价格低廉的金属替代部分甚至全部银浆，在降低晶体硅太阳能电池生产成本中有着显著的意义。

金属铜是替换昂贵银浆的方法之一。但是在高温下，铜离子很容易被扩散到晶体硅内，从而造成晶体硅少子寿命降低，即降低晶体硅太阳能电池的光电转换效率。因此，只能在低温条件下，把金属铜沉积到晶体硅太阳能电池上，生成晶体硅太阳能电池的电极。

在晶体硅太阳能电池的生产过程中，有二种方法可以在低温的条件下把金属铜沉积在晶体硅太阳能电池表面，生成晶体硅太阳能电池电极：低温物理沉积金属方法和化学沉积金属方法。所谓的低温物理沉积金属方法就是溅射和热蒸发方法。低温物理沉积金属方法的最大缺点是不能实施选择性沉积金属，必须采用掩膜技术，从而就增加了生产成本。

被广泛使用的化学沉积金属的方法是电镀工艺。相对于物理沉积金属的工艺，电镀工艺不仅具有工艺简单，而且还具有可以选择性沉积金属的优点。因此电镀工艺的生产成本可以被控制的很低，从而可以大幅度降低生产晶体硅太阳能电池的成本。因此，使用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属是目前相当活跃的一个技术研发领域。

专利CN101257059A公开了利用晶体硅太阳能电池受到光照后所产生的电位差，在晶体硅太阳能电池的负极表面实施电镀工艺沉积金属的方法，即光诱导电镀工艺沉积金属的方法。由于该方法缺乏可靠的对晶体硅太阳能电池的正极电子接触技术，因此该方法只能在实验室得到应用。

专利CN102083717A公开了一种在晶体硅太阳能电池的正极电子接触方法，使电镀工艺沉积金属在大规模生产晶体硅太阳能电池过程中得到应用。但是，该方法存在二个缺点。一是晶体硅太阳能电池的负极表面，在上金属弹簧滚轮的作用下，与下滚轮不断地摩擦，不仅损伤了晶体硅太阳能电池的负极表面，而且对由电镀工艺沉积金属的方法所沉积的金属电极也造成一定程度的破坏。另一个缺点是该方法有其应用的局限性，该方法仅限于在有丝网印刷铝背场的晶体硅太阳能电池上应用。

为了提高光电转换效率，晶体硅太阳能电池的背钝化技术已逐步取代传统的晶体硅太阳能电池的铝背场技术。在采用背钝化技术后，晶体硅太阳能电池的正极也可以使用电镀工艺沉积金属的方法生成晶体硅太阳能电池的电极。但是以上所公开二种电镀工艺沉积金属的方法只能在晶体硅太阳能电池的负极上实施电镀工艺沉积金属。这样，如果晶体硅太阳能电池的负极和正极的电极都需要采用电镀工艺沉积金属的方法生成电极，就必须对其负极和正极分别实施电镀工艺沉积金属的过程，不利于大规模生产。

发明内容

针对以上现有技术的缺陷，本发明提供了一种对薄片基板实施水平电镀工艺沉积金属的方法和设备。

本发明的目的之一是寻求一种采用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属的方法和设备，该方法和设备在使用电镀工艺沉积金属的过程中，晶体硅太阳能电池的负极表面不接触任何固体，避免晶体硅太阳能电池的负极表面在实施电镀工艺时，由于与其它固体表面接触而造成的损伤。

本发明的另一个目的是寻求一种采用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属的方法和设备，该方法和设备可以同时对晶体硅太阳能电池的负极表面和正极表面实施电镀工艺沉积金属，简化双面晶体硅太阳能电池的金属电极生成工艺。

本发明的进一步目的是寻求一种采用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属的方法和设备，该方法和设备具有广泛的适用性和实用性，即，该方法和设备既可以单独在晶体硅太阳能电池的p电极上实施电镀工艺，也可以单独在晶体硅太阳能电池的n型电极上电镀，或者在晶体硅太阳能电池的p型电极和n型电极上同时实施电镀工艺。

本发明的最后一个目的是除了寻求一种采用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属的方法和设备外，进一步寻求适用性更广泛的在其它薄片基板上实施电镀工艺的方法和设备，扩大本发明的应用范围。

为了实现上述目的，本发明公开了一种对薄片基板实施水平电镀的方法和设备。本发明所公开的一种对薄片基板实施水平电镀的方法和设备是使独立电镀液槽在沿薄片基板水平移动方向的宽度小于该薄片基板在其移动方向的宽度的3倍，把电镀电源的阴极接触点放置在独立电镀液槽的外侧。优化的本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备是使独立电镀液槽在沿薄片基板水平移动方向的宽度小于该薄片基板在其移动方向的宽度。

本发明的优点之一是，由于本发明的独立电镀液槽宽度在沿薄片基板水平移动方向小于该薄片基板移动方向的宽度，把电镀工艺所需的电源阴极接触点放置在独立电镀液槽的外侧，不与电镀液直接接触，避免电镀电源的阴极在独立电镀液槽内与阳极之间造成短路。本发明的这种设计，不仅可以充分利用电镀工艺所使用的直流电能，而且能使电镀层更均匀。

本发明的另一个优点是在实施本发明的电镀工艺沉积金属的过程中，薄片基板的上表面可以不与任何固体接触。当本发明的水平电镀工艺沉积金属方法应用在晶体硅太阳能电池负极（晶体硅太阳能电池的n型表面）表面沉积金属时，即薄片基板是晶体硅太阳能电池的情况下，本发明的这个优点显得更为突出。例如，目前大多数晶体硅太阳能电池的主受光面是负极，负极主受光面的质量直接关系到该晶体硅太阳能电池的光电转换效率。由于本发明的电镀工艺沉积金属方法使晶体硅太阳能电池的负极表面不与任何固体接触，有效地避免了晶体硅太阳能电池的负极表面被受到损坏的可能。

本发明的另一个优点是，本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备在实际应用中可以非常灵活的被使用。在薄片基板是晶体硅太阳能电池的情况下，本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备既可以在晶体硅太阳能电池的负极表面实施本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法，也可以在晶体硅太阳能电池的正极上实施本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法，更可以在晶体硅太阳能电池的负极和正极上同时实施本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备。因此，本发明的其中一个重要优点是，本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备使得在晶体硅太阳能电池的正极和负极上同时实施电镀工艺沉积金属成为现实。

本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备，非常适用于具有水平前进式结构的设备。水平前进式设备使得上料和下料步骤变得十分的简单，更有利于实现整个生产线的自动化。

本发明的另一个优点是本发明的对薄片基板实施水平电镀的设备非常简单。在实施本发明的电镀工艺沉积金属方法过程中，薄片基板上有一层电镀液溶液，依靠该电镀液溶液的自重，能使薄片基板紧密地贴在支撑它的导电滚轮上，因此在实施本发明的电镀工艺沉积金属方法的独立电镀液槽内可以不需要有滚轮，不仅简化了设备结构，而且节约了设备的成本。

当然，本发明的还有一个优点是，本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法即适用于连续电镀工艺沉积金属，也适用于间隙电镀工艺沉积金属。也就是说，采用本发明的电镀工艺沉积金属方法，无论采用连续电镀工艺沉积金属，或者采用间隙电镀工艺沉积金属，所产生的结果可以互通。例如，在实验室采用间隙式本发明的电镀工艺沉积金属方法的结果，可以不加任何修改，应用到大规模生产的水平前进式设备。

附图说明

图1. 本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备对晶体硅太阳能电池下表面实施电镀工艺的截面示意图。

图2. 本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备对晶体硅太阳能电池上表面的n型电极实施光诱导电镀工艺的截面示意图。

图3. 本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备同时对晶体硅太阳能电池的n型电极和p型电极实施电镀工艺的截面示意图。

图4. 本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备在薄片基板上应用之一的截面示意图。

具体实施方式

参照附图，可以对本发明做进一步详细说明。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力要求的保护范围内。

图1展示了本发明对晶体硅太阳能电池的下表面实施水平电镀的一个实施例。在本实施例中，薄片基板100可以是一个普通晶体硅太阳能电池。所谓普通晶体硅太阳能电池的特征是，该晶体硅太阳能电池的其中一个表面有正金属电极（p型金属电极），另一个表面有负金属电极（n型金属电极）。在本实施例中，薄片基板100也可以是一种背电极晶体硅太阳能电池（例如Sunpower公司所生产的电池）。所谓背电极晶体硅太阳能电池的特征是，这种晶体硅太阳能电池的正金属电极（p型金属电极）和负金属电极（n型金属电极）都在该晶体硅太阳能电池的其中一个表面。

如果薄片基板100是普通晶体硅太阳能电池，在本实施例中，使该晶体硅太阳能电池的p型电极表面向下，接触导电滚轮200，或者同时接触导电滚轮200和非导电滚轮300。如果薄片基板100是背电极晶体硅太阳能电池，在本实施例中，使该晶体硅太阳能的金属电极的表面（或者将被电镀金属的表面）向下，接触导电滚轮200，或者同时接触导电滚轮200和非导电滚轮300。

导电滚轮200和非导电滚轮300的相同作用是支撑晶体硅太阳能电池100。当导电滚轮200和非导电滚轮300转动时，这二种滚轮还同时起到了移动晶体硅太阳能电池100的作用。如图1所示，导电滚轮200和非导电滚轮300可以是一个个间隔排布形式。也可以根据各种应用，灵活的调整导电滚轮200与非导电滚轮300的排布形式。例如，可以在二个导电滚轮200之间排布2个或者更多的非导电滚轮300。同样，也可以在一个非导电滚轮300外排布2个或者更多的导电滚轮200。

独立电镀液槽400在沿晶体硅太阳能电池100的移动方向的宽度不大于晶体硅太阳能电池100的在其移动方向的宽度3倍。本发明的优化方案是，如图1所示，独立电镀液槽400在沿晶体硅太阳能电池100的移动方向的宽度不大于晶体硅太阳能电池100的移动方向的宽度。

在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510被控制在不高出导电滚轮200，或者不高出非导电滚轮300。或者，在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510被控制在同时不高出导电滚轮200和非导电滚轮300。优化的本发明方案是，独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510在导电滚轮200和非导电滚轮300最高处以下的1到5毫米之间。参见图1，独立电镀液槽400最高处与晶体硅太阳能电池100之间的距离520决定了电镀液500对晶体硅太阳能电池100的往下吸引力的大小。显然，该距离520越大，电镀液500对晶体硅太阳能电池100的吸引力越大。把独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510控制在低于导电滚轮200和非导电滚轮300的目的是使晶体硅太阳能电池100在电镀液500的表面张力的作用下，能够被紧贴在导电滚轮200和非导电滚轮300之上，确保晶体硅太阳能电池100能被平稳地移动。

电镀工艺中的阳极600可以按图1所示放置在独立电镀液槽400内，并且在晶体硅太阳能电池100的下方。根据各种不同的应用，电镀工艺中的阳极600也可以放置在其它地方，例如，在晶体硅太阳能电池100下侧方。

当晶体硅太阳能电池100从图1的右侧往左侧移动时，参照图1，晶体硅太阳能电池100的下表面首先接触到导电滚轮200，在接触到导电滚轮200后，在电源700负极的作用下，晶体硅太阳能电池100的下表面就是电镀工艺中的阴极表面。当晶体硅太阳能电池100继续被往左侧移动后，晶体硅太阳能电池100进入独立电镀液槽400的上方。如果没有系统波动，由于在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510低于导电滚轮200和非导电滚轮300的高度，所以晶体硅太阳能电池100的下表面可能接触不到电镀液500。为了能使晶体硅太阳能电池100的下表面接触到电镀液500，可以使电镀液500在晶体硅太阳能电池100下产生一个喷涌，也可以利用电镀设备自身震动所产生的波动，使电镀液500接触到晶体硅太阳能电池100的下表面。一旦电镀液500接触到晶体硅太阳能电池100的下表面，在电镀液500的表面张力作用下，电镀液500就会迅速润湿在独立电镀液槽400上方的晶体硅太阳能电池100的下表面。

在电镀液500接触到晶体硅太阳能电池100下表面之后，在电源700的作用下，电镀液500中的金属离子在晶体硅太阳能电池100下表面的导电面积上得到电子后生成固体金属，沉积在晶体硅太阳能电池100下表面的导电面积上。另一方面，在独立电镀液槽400中的阳极600失去电子后溶解在电镀液500中，从而在该系统内完成一个完整的电镀工艺的氧化还原反应。

图1展示了一种本发明的简单电镀电源连接方法，即把电镀电源700的负极连接所有导电滚轮200，电镀电源700的正极连接所有的阳极600，组成一个独立电镀工艺系统。在其它一些应用中，可以有选择地把其中某个或某几个导电滚轮200和某个或某几个阳极600作为一个独立的电镀工艺系统。例如，可以把电镀电源700的负极单独连接到图1中最右边的导电滚轮200，把电镀电源700的正极单独连接到图1中最右边独立电镀液槽400内的阳极600，以此类推。这样，每个独立电镀液槽400就形成了一个独立的电镀工艺系统，而整个本发明的水平电镀的方法和设备就含有一个以上的独立电镀工艺系统，或者说存在多个独立电镀工艺系统。这种连接方法的优点是可以单独控制每一个，或每几个独立电镀液槽的电镀速率。

参照图1，本发明的导电滚轮200是在独立电镀液槽400的外侧，在电镀过程中，不直接与电镀液500接触，有效地避免了导电滚轮200与阳极600之间的短路。本发明的这种设计，不仅能使在独立电镀液槽400内的电场更均匀，或者说，使在晶体硅太阳能电池100下表面的电镀层更均匀，而且还能有效地避免在电源阴极上（导电滚轮200）生成不必要的电镀层。

图2展示了本发明对晶体硅太阳能电池的n型电极实施光诱导电镀（LightInduced Plating）实施例。在本实施例中，薄片基板100是一个普通的晶体硅太阳能电池，即，该晶体硅太阳能电池100的其中一个表面是该晶体硅太阳能电池100的正极（p型电极），另一个表面是该晶体硅太阳能电池100的负极（n型电极）。进一步，在本实施例中，晶体硅太阳能电池100的上表面是该晶体硅太阳能电池100的n型电极面。或者说，在图2中，当光源800对晶体硅太阳能电池100照射时，晶体硅太阳能电池100把光源800的光能转化为直流电能，其中，晶体硅太阳能电池100的上表面是该直流电能的负极，晶体硅太阳能电池100的下表面是该直流电能的正极。

导电滚轮200和非导电滚轮300的相同作用是支撑晶体硅太阳能电池100。当导电滚轮200和非导电滚轮300转动时，这二种滚轮还同时起到了移动晶体硅太阳能电池100的作用。如图2所示，导电滚轮200和非导电滚轮300可以是一个个间隔排布形式。也可以根据各种应用，灵活的调整导电滚轮200与非导电滚轮300的排布形式。例如，可以在二个导电滚轮200之间排布2个或者更多的非导电滚轮300。同样，也可以在一个，或几个非导电滚轮300之外排布2个或者更多的导电滚轮200。

独立电镀液槽400在沿晶体硅太阳能电池100的移动方向的宽度不大于晶体硅太阳能电池100在其移动方向的宽度3倍。本发明的优化方案是，如图2所示，独立电镀液槽400在沿晶体硅太阳能电池100的移动方向的宽度不大于晶体硅太阳能电池100在其的移动方向的宽度。

在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510被控制在不高出导电滚轮200，或者非导电滚轮300。或者，在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510被控制在同时不高出导电滚轮200和非导电滚轮300。本发明的优化方案是，独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510在导电滚轮200和非导电滚轮300最高处以下的1到5毫米之间。参见图2，独立电镀液槽400与晶体硅太阳能电池100之间的距离520决定了电镀液500对晶体硅太阳能电池100的往下吸引力。显然，该距离520越大，电镀液500对晶体硅太阳能电池100的吸引力越大。把独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510控制在低于导电滚轮200和非导电滚轮300的目的是使晶体硅太阳能电池100在电镀液500的表面张力的作用下，能够被紧贴在导电滚轮200和非导电滚轮300之上，确保晶体硅太阳能电池100与导电滚轮200有良好的电子接触和能被平稳地移动。

在本实施例中，如图2所示，电镀工艺中的上阳极610被放置在晶体硅太阳能电池的上方，并与在晶体硅太阳能电池100上表面上的电镀液面530接触。上阳极610可以是各种形状，例如，方型上阳极，长方形上阳极，和圆柱形上阳极。优化的上阳极是圆柱形上阳极，并且该圆柱形上阳极可以沿晶体硅太阳能电池100移动方向转动，也可以逆晶体硅太阳能电池100移动方向转动。转动上阳极610的优点是，在与在晶体硅太阳能电池100上表面上的电镀液面530保持接触的条件下，不仅可以避免在上阳极610上产生电镀液500结晶物，还可以有效地利用上阳极610。

电镀液500可以用各种方法输送到晶体硅太阳能电池100上表面。最简单的方法是通过喷淋管900直接喷淋到晶体硅太阳能电池100的上表面，形成在晶体硅太阳能电池100上的电镀液面530。也可以使用其它方式在晶体硅太阳能电池100上形成电镀液面530，例如喷洒和喷雾方式。进一步，电镀液500可以先喷淋在上阳极610上，通过上阳极610后再流淌到晶体硅太阳能电池100的上表面。这样设计的优点是可以最大限度地确保上阳极610与电镀液面530的接触。当然，根据其它各种应用的需要，电镀液500也可以直接喷淋到晶体硅太阳能电池100的上表面。

参照图2，在光源800的照射下，晶体硅太阳能电池100产生直流电，其中，它的上表面是该电池的负极，下表面是该电池的正极。晶体硅太阳能电池100从图2的右侧往左侧开始移动后，晶体硅太阳能电池100的下表面首先接触到导电滚轮200。在晶体硅太阳能电池100的下表面接触到导电滚轮200后，并且晶体硅太阳能电池100的上表面存在电镀液面530，而且上阳极610接触到该电镀液面530后，在晶体硅太阳能电池100的上表面，即晶体硅太阳能电池100的阴极表面，开始发生光诱导电镀。或者说，电镀液500中的金属离子在晶体硅太阳能电池100上表面的导电面积上得到电子后生成固体金属，沉积在晶体硅太阳能电池100上表面的导电面积上。另一方面，上阳极610失去电子后溶解在电镀液500中，从而在该系统内完成一个完整的电镀工艺的氧化还原反应。

在本实施例中，在独立电镀液槽400内的电镀液500的作用不是用来作为电镀工艺中的电镀介质，而是利用它所产生的表面张力作用，使晶体硅太阳能电池100能紧贴在导电滚轮200和非导电滚轮300上，确保晶体硅太阳能电池100能被平稳地移动。参见图2，独立电镀液槽400与晶体硅太阳能电池100之间的距离520决定了电镀液500对晶体硅太阳能电池100的往下吸引力的大小。显然，该距离520越大，电镀液500对晶体硅太阳能电池100的吸引力越大。当晶体硅太阳能电池100进入独立电镀液槽400的上方。如果没有系统波动，由于在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510低于导电滚轮200和非导电滚轮300的高度，晶体硅太阳能电池100的下表面可能接触不到电镀液500。为了能使晶体硅太阳能电池100的下表面接触到电镀液500，可以使电镀液500在晶体硅太阳能电池100下产生一个喷涌，也可以利用电镀设备自身震动所产生的波动，使电镀液500接触到晶体硅太阳能电池100的下表面。一旦电镀液500接触到晶体硅太阳能电池100的下表面，在电镀液500的表面张力作用下，电镀液500就会迅速润湿在独立电镀液槽400上方的晶体硅太阳能电池100的下表面，这样，依靠表面张力，晶体硅太阳能电池100能被平稳地移动。

图2展示了一种本发明的简单电路连接方法，即所有导电滚轮200被连接在一起，所有上阳极610被连接在一起。在其它一些应用中，可以有选择地把其中某个或某几个导电滚轮200和某个或某几个上阳极610连接成一个独立的电镀工艺系统。例如，可以把图2中最右边的导电滚轮200与图2中最右边的上阳极610单独连接，以此类推。这样，每个一个导电滚轮200与每一个上阳极610形成一个独立的电镀工艺系统，即在本发明的水平电镀的方法和设备中可以存在一个以上独立电镀工艺系统，或者说，在本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法可以存在多个独立电镀工艺系统。

进一步，在一些本发明的其它应用中，为了加快光诱导电镀工艺沉积金属的速率，或者为了降低光诱导电镀工艺沉积金属对光源800的光照度的要求，本发明的电镀工艺沉积金属的方法也可以在导电滚轮200和上阳极610之间加一个直流电源，形成电化学辅助下的光诱导电镀工艺。电化学辅助光诱导电镀工艺将在下一个实施例中得到更详细的说明。

图3展示了本发明同时对晶体硅太阳能电池的p型电极和n型电极实施电镀工艺的截面示意图。

在图3实施例中，薄片基板100是一个普通的晶体硅太阳能电池，即该晶体硅太阳能电池100的其中一个表面是该晶体硅太阳能电池100的正极（p型电极），另一个表面是该晶体硅太阳能电池100的负极（n型电极）。进一步，在本实施例中，晶体硅太阳能电池100的上表面是该晶体硅太阳能电池100的n型电极面，并且是该晶体硅太阳能电池100的主采光面。该晶体硅太阳能电池100的p型电极表面向下，接触导电滚轮200，或者接触非导电滚轮300，或者同时接触导电滚轮200和非导电滚轮300。在图3中，当光源800对晶体硅太阳能电池100照射时，晶体硅太阳能电池100把光源800的光能转化为直流电能，其中，晶体硅太阳能电池100的上表面是该直流电能的负极，晶体硅太阳能电池100的下表面是该直流电能的正极。

导电滚轮200和非导电滚轮300的相同作用是支撑晶体硅太阳能电池100。当导电滚轮200和非导电滚轮300转动时，这二种滚轮还同时起到了移动晶体硅太阳能电池100的作用。如图3所示，导电滚轮200和非导电滚轮300可以是一个个间隔排布形式。也可以根据各种应用，灵活的调整导电滚轮200与非导电滚轮300的排布形式。例如，可以在二个导电滚轮200之间排布2个或者更多的非导电滚轮300。同样，也可以在一个或几个非导电滚轮300外排布2个或者更多的导电滚轮200。

独立电镀液槽400在沿晶体硅太阳能电池100的移动方向的宽度不大于晶体硅太阳能电池100在其移动方向的宽度3倍。本发明的优化方案是，如图3所示，独立电镀液槽400在沿晶体硅太阳能电池100的移动方向的宽度不大于晶体硅太阳能电池100在其移动方向的宽度。

在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510被控制在不高出导电滚轮200，或者非导电滚轮300。或者，在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510被控制在同时不高出导电滚轮200和非导电滚轮300。优化的本发明方案是，独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510在导电滚轮200和非导电滚轮300最高处以下的1到5毫米之间。参见图3，独立电镀液槽400与晶体硅太阳能电池100之间的距离520决定了电镀液500对晶体硅太阳能电池100的往下吸引力的大小。显然，该距离520越大，电镀液500对晶体硅太阳能电池100的吸引力越大。把独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510控制在低于导电滚轮200和非导电滚轮300的目的是使晶体硅太阳能电池100在电镀液500的表面张力的作用下，能够被紧贴在导电滚轮200和非导电滚轮300之上，确保晶体硅太阳能电池100的下表面与导电滚轮200有良好的电子接触，并能被平稳地移动。

为了实现在晶体硅太阳能电池100的p型表面和n型表面同时实施电镀，本发明在晶体硅太阳能电池100的上下二侧都放置了阳极，上阳极610和下阳极620。下阳极620可以按图3所示放置在独立电镀液槽400内，也根据各种不同的应用，把下阳极620放置在其它地方，例如，在晶体硅太阳能电池100下侧方。上阳极610被放置在晶体硅太阳能电池的上方，并与在晶体硅太阳能电池100上表面上的电镀液面530接触。上阳极610可以是各种形状，例如，方型上阳极，长方形上阳极，和圆柱形上阳极。优化的上阳极是圆柱形阳极，并且该圆柱形阳极可以沿晶体硅太阳能电池100移动方向转动，也可以逆晶体硅太阳能电池移动方向转动。转动上阳极610的优点是，在保持与在晶体硅太阳能电池100上表面上的电镀液面530接触的条件下，不仅可以避免在上阳极610上产生电镀液500结晶，还可以有效地利用上阳极610。

当晶体硅太阳能电池100从图3的右侧往左侧移动时，参照图3，晶体硅太阳能电池100的下表面首先接触到导电滚轮200。在接触到导电滚轮200后，在电源700负极的作用下，晶体硅太阳能电池100的下表面相对于下阳极620就是电镀工艺中的阴极表面。当晶体硅太阳能电池100继续被往左侧移动后，晶体硅太阳能电池100进入独立电镀液槽400的上方。如果没有系统波动，由于在独立电镀液槽400内电镀液500液位的高度510低于导电滚轮200和非导电滚轮300的高度，所以晶体硅太阳能电池100的下表面可能接触不到电镀液500。为了能使晶体硅太阳能电池100的下表面接触到电镀液500，可以使电镀液500在晶体硅太阳能电池100下方产生一个喷涌，也可以利用电镀设备自身震动所产生的波动，使电镀液500接触到晶体硅太阳能电池100的下表面。一旦电镀液500接触到晶体硅太阳能电池100的下表面，在电镀液500的表面张力作用下，电镀液500就会迅速润湿在独立电镀液槽400上方的晶体硅太阳能电池100的下表面。

在电镀液500接触到晶体硅太阳能电池100下表面之后，在电源700的作用下，电镀液500中的金属离子在晶体硅太阳能电池100下表面的导电面积上得到电子后生成固体金属，沉积在晶体硅太阳能电池100下表面的导电面积上。另一方面，在独立电镀液槽400中的下阳极620失去电子后溶解在电镀液500中，从而在晶体硅太阳能电池100的下表面形成一个完整的电镀工艺的氧化还原反应。

同时，参见图3，在光源800的照射下，晶体硅太阳能电池100产生直流电，其中，它的上表面是该电池的负极，下表面是该电池的正极。如果晶体硅太阳能电池100的下表面接触到导电滚轮200后继续往左移动，由喷淋管900流出的电镀液500将润湿晶体硅太阳能电池100的上表面，并且上阳极610接触到该电镀液面530。当上阳极610接触到该电镀液面530后，即使没有电镀电源710，即上阳极610直接与导电滚轮200连接，在晶体硅太阳能电池100上表面的导电面积，即晶体硅太阳能电池100的阴极表面导电面积，开始发生光诱导电镀。或者说，电镀液500中的金属离子在晶体硅太阳能电池100上表面的导电面积上得到电子后生成固体金属，沉积在晶体硅太阳能电池100上表面的导电面积上。另一方面，上阳极610失去电子后溶解在电镀液500中，从而在晶体硅太阳能电池100的上表面形成一个完整的电镀工艺的氧化还原反应。

事实上，图3展示了一种电化学辅助光诱导电镀的工艺。在实施纯光诱导电镀工艺的过程中，光源800的光照射强度决定了晶体硅太阳能电池100的发电功率。在一些情况下，为了达到所设计的电镀速率，就会要求使用具有较高光照度的光源。增加光源800的光照强度后，纯光诱导电镀工艺的缺点就显现出来。例如，在使用大功率光照设备后，不仅增加了用电成本，一般还需要用一定的冷却装置来冷却由大功率光照设备所产生的热量。这些纯光诱导电镀工艺可以用本发明的电化学辅助光诱导的电镀工艺来解决。

图3展示了本发明的电化学辅助光诱导电镀工艺的方法，即在上阳极610与导电滚轮200之间加了一个直流电源710。在直流电源710的辅助下，晶体硅太阳能电池100上表面的电镀速率是晶体硅太阳能电池100在光源800的照射下所产生的电势和直流电源710提供的电势的叠加，这样就大大降低了对光源800的光照强度的要求，或者说，克服了纯光诱导电镀工艺的缺点。因此，本发明的电化学辅助光诱导电镀的工艺的优点是简化了应用本发明的方法和生产成本。

图3展示了一种本发明的简单电镀电源连接方法，即电镀电源700的负极连接所有导电滚轮200，电镀电源700的正极连接所有的下阳极620；所有上阳极610被连接后与电镀电源710的正极相连接，电镀电源710的负极与所有导电滚轮200相连接。这样，控制电镀电源700的输出功率，就可以控制晶体硅太阳能电池100的下表面电镀速率。另一方面，控制光源800的光照强度和电镀电源710的输出功率，就可以控制晶体硅太阳能电池100的上表面电镀速率。换句话说，本发明的水平电镀方法和设备可以对晶体硅太阳能电池100的上表面的电镀速率和下表面电镀速率分别控制。

在其它一些应用中，也可以使用仅使用一个电镀电源，把该电镀电源的负极连接所有的导电滚轮200，把该电镀电源的正极连接所有的上阳极610和所有的下阳极620。

在另一些应用中，可以有选择地把其中某个或某几个导电滚轮200和某个或某几个上阳极610，或者下阳极620单独连接，形成一个独立的电镀工艺体系。例如，可以把电镀电源700的负极单独连接到图3中最右边的导电滚轮200，把电镀电源700的正极单独连接到图3中最右边独立电镀液槽400内的下阳极620，电镀电源710的正极与最右侧上阳极610连接，电镀电源710的负极最右侧的导电滚轮200连接，以此类推。这样，每个独立电镀液槽400和相对应的上阳极610以及下阳极620形成一个独立的电镀工艺系统，即，在本发明的水平电镀的方法和设备中，可以同时存在一个以上的独立电镀工艺系统，即同时存在多个独立电镀工艺系统。多个独立电镀系统的优点是可以单独控制每一个阶段的电镀速率。

除了晶体硅太阳能电池以外，本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备的应用还可以扩展到其它薄片基板。参照附图4，在一些本发明电镀工艺沉积金属方法的实施例中，薄片基板100是导体。

导电滚轮200和非导电滚轮300的相同作用是支撑薄片基板100。当导电滚轮200和非导电滚轮300转动时，这二种滚轮还同时起到了移动薄片基板100的作用。如图4所示，导电滚轮200和非导电滚轮300可以是一个个间隔排布形式。也可以根据各种应用，灵活的调整导电滚轮200与非导电滚轮300的排布形式。例如，可以在二个导电滚轮200之间排布2个或者更多的非导电滚轮300。同样，也可以在一个非导电滚轮300之外排布2个或者更多的导电滚轮200。

独立电镀液槽400在沿薄片基板100的移动方向的宽度不大于薄片基板100在其移动方向的宽度3倍。本发明的优化方案是，如图4所示，独立电镀液槽400在沿薄片基板100的移动方向的宽度不大于薄片基板100在其移动方向的宽度。

在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510被控制在不高出导电滚轮200，或者非导电滚轮300。或者，在独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510被控制在同时不高出导电滚轮200和非导电滚轮300。优化的本发明方案是，独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510在导电滚轮200和非导电滚轮300最高处以下的1到5毫米之间。参见图4，独立电镀液槽400与薄片基板100之间的距离520决定了电镀液500对薄片基板100的往下吸引力的大小。显然，该距离520越大，电镀液500对薄片基板100的吸引力越大。把独立电镀液槽400内电镀液500的液位高度510控制在低于导电滚轮200和非导电滚轮300的目的是使薄片基板100在电镀液500的表面张力的作用下，能够被紧贴在导电滚轮200和非导电滚轮300之上，确保薄片基板100与导电滚轮有良好的电子接触并能被平稳地移动。

为了实现对薄片基板100的上表面和下表面同时实施电镀，本发明在薄片基板100的上下二侧都放置了阳极，上阳极610和下阳极620。下阳极620可以按图4所示放置在独立电镀液槽400内，也根据各种不同的应用，把下阳极620放置在其它地方，例如，在薄片基板100下侧方。上阳极610被放置在薄片基板的上方，并与在薄片基板100上表面上的电镀液面530接触。上阳极610可以是各种形状，例如，方型上阳极，长方形上阳极，和圆柱形上阳极。优化的上阳极610是圆柱形上阳极，并且该圆柱形上阳极可以沿薄片基板100移动方向转动，也可以逆薄片基板移动方向转动。转动上阳极610的优点是，在保持与在薄片基板100上表面上的电镀液面530接触的条件下，不仅可以避免在上阳极610上产生电镀液500结晶，还可以有效地利用上阳极610。

当薄片基板100从图4的右侧往左侧移动时，参照图4，薄片基板100的下表面首先接触到导电滚轮200。在接触到导电滚轮200后，在电源720和电源710的负极作用下，薄片基板100相对于下阳极620和上阳极610就是电镀工艺中的阴极表面。当薄片基板100继续被往左侧移动后，薄片基板100进入独立电镀液槽400的上方。如果没有系统波动，由于在独立电镀液槽400内电镀液500液位的高度510低于导电滚轮200和非导电滚轮300的高度，所以薄片基板100的下表面可能接触不到电镀液500。为了能使薄片基板100的下表面接触到电镀液500，可以使电镀液500在薄片基板100下方产生一个喷涌，也可以利用电镀设备自身震动所产生的波动，使电镀液500接触薄片基板100的下表面。一旦电镀液500接触到薄片基板100的下表面，在电镀液500的表面张力作用下，电镀液500就会迅速润湿在独立电镀液槽400上方的薄片基板100的下表面。

在电镀液500接触到薄片基板100下表面之后，在电源720的作用下，电镀液500中的金属离子在薄片基板100下表面的导电面积上得到电子后生成固体金属，沉积在薄片基板100下表面的导电面积上。另一方面，在独立电镀液槽400中的下阳极620失去电子后溶解在电镀液500中，从而在薄片基板100的下表面形成一个完整的电镀工艺的氧化还原反应。

同时，参见图4，在电源710的作用下，薄片基板100的上表面相对于上阳极610是该电镀工艺中的负极。如果薄片基板100的下表面接触到导电滚轮200后继续往左移动，由喷淋管900流出的电镀液500将润湿薄片基板100的上表面，并且上阳极610接触到该电镀液面530，这时，在薄片基板100上表面开始发生电镀。或者说，电镀液500中的金属离子在薄片基板100上表面的导电面积上得到电子后生成固体金属，沉积在薄片基板100上表面的导电面积上。另一方面，上阳极610失去电子后溶解在电镀液500中，从而在薄片基板100的上表面形成一个完整的电镀工艺的氧化还原反应。

图4展示了一种本发明的简单电镀电源连接方法，即电镀电源720和710的负极连接所有导电滚轮200，电镀电源720的正极连接所有的下阳极620，并且所有上阳极610被连接到电镀电源710的正极。这样，控制电镀电源720的输出功率，就可以控制薄片基板100的下表面电镀速率。另一方面，电镀电源710的输出功率，就可以控制薄片基板100的上表面电镀速率。换句话说，本发明的水平电镀方法和设备可以分别控制薄片基板100的上表面的电镀速率和下表面电镀速率。

或者，在一些简化的本发明的应用中，可以使用一个电镀电源，对薄片基板100的上表面和下表面同时实施电镀，即可以把电镀电源710，或者电镀电源720的正极连接所有上阳极610和下阳极620，把电镀电源710，或者电镀电源720的负极连接所有导电滚轮200。

在其它一些应用中，可以有选择地把其中某个或某几个导电滚轮200和某个或某几个上阳极610，或者下阳极620单独连接，形成一个独立的电镀体系。例如，可以把电镀电源720的负极单独连接到图4中最右边的导电滚轮200，把电镀电源720的正极单独连接到图4中最右边独立电镀液槽400内的下阳极620，把电镀电源710的负极单独连接到图4中最右边的导电滚轮200，把电镀电源710的正极单独连接到图4中最右边上阳极610，以此类推。这样，每个独立电镀液槽400和相对应的上阳极610以及下阳极620形成一个独立的电镀系统，即，在本发明的水平电镀的方法和设备中，可以同时存在一个以上的独立电镀系统。多个独立电镀系统的优点是可以单独控制每一个阶段的电镀速率。

Claims (13)

1.一种对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的方法，其特征在于，在被电镀的晶体硅太阳能电池薄片基板下方沿晶体硅太阳能电池薄片基板移动方向至少有二个或二个以上具有同一种电镀液的独立电镀液槽；每个独立电镀液槽在晶体硅太阳能电池薄片基板移动方向的尺寸小于该晶体硅太阳能电池薄片基板在其移动方向的尺寸的3倍；在每个独立电镀液槽的二侧外有导电滚轮，所述的每个独立电镀槽和在每个独立电镀液槽二侧外的导电滚轮均在晶体硅太阳能电池薄片基板的下方；在晶体硅太阳能电池薄片基板的上方有上阳极。

2.根据权利要求1所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的方法，其特征在于，优化的独立电镀液槽在晶体硅太阳能电池薄片基板移动方向的尺寸小于该晶体硅太阳能电池薄片基板在其移动方向的尺寸。

3.根据权利要求2所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的方法，其特征在于，仅在晶体硅太阳能电池薄片基板的下方有下阳极，单独对晶体硅太阳能电池薄片基板的下表面实施电化学电镀；或仅在晶体硅太阳能电池薄片基板的上方有上阳极，单独对晶体硅太阳能电池薄片基板的上表面实施电化学电镀，或者光诱导电镀，或者电化学辅助光诱导电镀；或在该晶体硅太阳能电池薄片基板的下方和上方同时有下阳极和上阳极，同时对该晶体硅太阳能电池薄片基板的下表面和上表面分别实施电化学电镀，或者光诱导电镀，或者电化学辅助光诱导电镀。

4.根据权利要求3所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的方法，其特征在于，该晶体硅太阳能电池薄片基板的下表面接触在独立电镀液槽内的电镀液，同时，在独立电镀液槽内有下阳极；在该晶体硅太阳能电池薄片基板的上表面上方有喷淋电镀液装置，使电镀液润湿晶体硅太阳能电池薄片基板的上表面，并使电镀液在晶体硅太阳能电池薄片基板的上表面保持流动，同时，上阳极接触在晶体硅太阳能电池薄片基板上表面上的电镀液液面。

5.根据权利要求1，2，3或4所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的方法，其特征在于，该方法是一个独立电镀工艺系统，或者同时存在多个独立电镀工艺系统。

6.一种对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的设备，包括：

•在晶体硅太阳能电池薄片基板下方沿晶体硅太阳能电池薄片基板移动方向至少有二个或二个以上具有同一种电镀液的独立电镀液槽，并且每个独立电镀液槽在晶体硅太阳能电池薄片基板移动方向的尺寸小于该晶体硅太阳能电池薄片基板在其移动方向的尺寸的3倍；

•在每个独立电镀液槽的二侧外有导电滚轮，并且每个独立电镀液槽和在每个独立电镀液槽的二侧外的导电滚轮都在晶体硅太阳能电池薄片基板的下方；

•在晶体硅太阳能电池薄片基板的上方有上阳极；

•晶体硅太阳能电池薄片基板通过导电滚轮的转动，或者同时通过导电滚轮和非导电滚轮的转动，从电镀设备的一侧向电镀设备的另一侧移动。

7.根据权利要求6所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的设备，其特征在于，优化的独立电镀液槽在晶体硅太阳能电池薄片基板移动方向的尺寸小于该晶体硅太阳能电池薄片基板在其移动方向的尺寸。

8.根据权利要求6或7所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的设备，其特征在于，在所述晶体硅太阳能电池薄片基板的上方有电镀液喷洒装置，使电镀液润湿晶体硅太阳能电池薄片基板的上表面，并保持在晶体硅太阳能电池薄片基板上表面上的电镀液液位；所述的晶体硅太阳能电池薄片基板下表面是由独立电镀液槽内的电镀液液面的自然波动，或者是由一个外力产生的电镀液液面波动，或者是由晶体硅太阳能电池薄片基板下表面已有的电镀液润湿晶体硅太阳能电池薄片基板的下表面。

9.根据权利要求6或7所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的设备，其特征在于，在所述晶体硅太阳能电池薄片基板上方有上阳极，该上阳极与在晶体硅太阳能电池薄片基板上表面上的电镀液接触；在晶体硅太阳能电池薄片基板下方有下阳极，并且该下阳极在独立电镀液槽内；或者在晶体硅太阳能电池薄片基板的上方和下方同时有上阳极和下阳极，其中，上阳极接触在晶体硅太阳能电池薄片基板上表面上的电镀液液面，下阳极在独立电镀液槽内。

10.根据权利要求6所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的设备，其特征在于，在所述晶体硅太阳能电池薄片基板的上方，或者在晶体硅太阳能电池薄片基板的下方有光照装置，用于对晶体硅太阳能电池薄片基板的n型表面实施光诱导电镀，或者对晶体硅太阳能电池薄片基板的n型表面实施电化学辅助光诱导电镀。

11.根据权利要求6或7所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的设备，其特征在于，在独立电镀液槽的下方有用作导流从独立电镀液槽溢流出来的电镀液的容器。

12.根据权利要求8所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的设备，其特征在于，所述的由一个外力产生的电镀液液面波动是在独立电镀液槽内安装有往上喷涌电镀液装置，促进电镀液润湿晶体硅太阳能电池薄片基板的下表面。

13.根据权利要求9所述的对晶体硅太阳能电池薄片基板实施水平电镀的设备，其特征在于，所述的上阳极是转动的圆柱形上阳极。