CN111826692A - 一种光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，将光伏电池的负极接触电镀液或浸没于电镀液中，光伏电池的负极或正极连接置于电镀液中的阳极，光源透过一定深度的电镀液到达电镀阴极，所述光源的发光波长在电镀液中的吸光率不超过2或透光率不低于1％。本发明能够在光伏电池表面形成均匀性好、可靠性高的金属沉积，电镀设备性价比高、维护性好。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池及半导体制造领域，具体为一种光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，用于太阳能电池借助光控制PN结正偏，并均匀电镀沉积金属。
背景技术
晶硅太阳能电池通常使用丝网印刷银浆料再经过高温或低温烧结形成金属电极来导出光生载流子，是目前应用最广泛的晶硅太阳能电池金属化方法。该方法工艺简单，是目前主流的量产工艺。近年来，硅片和电池工艺不断发展，太阳能电池生产成本不断下降，其中昂贵的银浆料在金属化过程中产生的成本在整个电池成本中占有的比例不断上升，且银电极的宽度及高宽比受到丝网印刷工艺限制，从而阻碍了电池效率的进一步提升。
为了进一步降低太阳能电池成本和提升电池效率，使用电镀法制作太阳能电池的金属电极的量产可能性也一直在被探寻。此方法可使用更为便宜的镍，铜等金属部分或者全部替代银来实现成本降低。
现有的光诱导或光辅助电镀设备通常使用白光作为光源，在使用过程中，白光通常会对溶液起加热作用，增加槽体内电镀液温度控制的难度。为了防止溶液加热过快，通常需要较多的溶液在槽体中循环，进而造成光在溶液中被吸收，导致电池电镀阴极面的光强偏低。为了保证到达电池阴极面的光所产生的电池的短路电流大于电镀液阴极电流，通常需要选用功率较大的光源，而这又对光源的冷却装置提出了要求，增加了设备的复杂性和成本，且容易降低设备尤其是光源部分的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，将光伏电池的负极接触电镀液或浸没于电镀液中，光伏电池的负极或正极连接置于电镀液中的阳极，光源透过一定深度的电镀液到达电镀阴极，所述光源的发光波长在电镀液中的吸光率不超过2或透光率不低于1％。
进一步的，所述电镀阴极包括在钝化介质层上用激光开槽或激光掺杂的裸露的硅、透明氧化物导电层、掺杂多晶硅层、掺杂非晶硅层、金属层或合金层。
进一步的，所述光伏电池的负极或正极连接外接电源，通过外接电源连接置于电镀液中的阳极。
进一步的，所述光源发光光谱范围为250-1000nm。
进一步的，所述电镀液包括含镍、铜、锡、银、铟、铋中的一种或几种金属的阳离子或其络合物离子的溶液。
进一步的，所述电镀液深度为2-50mm。
进一步的，所述阴极工作电流为0.01ASD-30ASD。
进一步的，所述光源的发光波长在电镀液中，吸光率不超过1或透光率不低于10％。
进一步的，所述光伏电池负极连接外接电源的方式是通过导电夹具或导电滚轮或导电弹簧或金属丝或金属刷接触负极导电区域，形成电学连接。
进一步的，所述光伏电池正极连接外接电源的方式是通过真空导电吸盘或导电夹具或导电滚轮或导电弹簧或金属丝或金属刷接触正极导电区域，形成电学连接。
与现有技术相比，本发明光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法的有益效果是：能够在光伏电池表面形成均匀性好、可靠性高的金属沉积，电镀设备性价比高、维护性好。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是实施例2的结构示意图。
图3是实施例2的部分结构示意图。
图4是电镀液的吸光率测试结果图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1，电镀设备包括电镀槽8，电镀槽8内装有温控液5和循环补液温控系统3，温控液为水或其他透明液体，外接加热或冷却装置，循环补液温控系统3与温控液5连接，光源9连接有光源冷却系统。
使用时，将光伏电池1的负极即电镀阴极面接触电镀液6，光伏电池的负极或正极连接置于电镀液中的阳极7，光源9透过一定深度的电镀液到达电池受光面即电镀的阴极，光源的发光波长在该电镀液中的吸光率不超过2或透光率不低于1％。
电镀阴极包括在钝化介质层上用激光开槽或激光掺杂的裸露的硅、透明氧化物导电层、掺杂多晶硅层、掺杂非晶硅层、金属层或合金层。
光伏电池的负极或正极还可以连接外接电源4，通过外接电源连接置于电镀液中的阳极。外接电源可以在光照下调节光伏电池的工作点，从而控制电镀所需的阴极工作电流或电压，或提供脉冲性电流。光伏电池的正极连接外接电源的方式是通过真空导电吸盘2接触正极导电区域，从而形成电学连接。也可通过导电夹具或导电滚轮或导电弹簧或金属丝或金属刷接触正极导电区域。
光源发光光谱范围为250-1000nm，优选的为250-680nm，或750-1000nm。光源的发光波长在该电镀液中，优选的吸光率不超过1或透光率不低于10％，更优选的吸光率不超过0.8或透光率不低于15％
电镀液包括含镍、铜、锡、银、铟、铋中的一种或几种金属的阳离子或其络合物离子的溶液。
电镀液深度，特定的指光到达光伏电池的负极表面所需透过的溶液的深度，为2-50mm，优选的为3-30mm，更优选的为3-20mm。
阴极工作电流为0.01ASD-30ASD，优选的为0.1ASD-20ASD，更优选的为0.5ASD-15ASD。
实施例2。
请参阅图2和图3，使用时，将光伏电池1的负极即电镀阴极面浸没于电镀液中，光伏电池的负极或正极连接置于电镀液中的阳极7，光源9透过一定深度的电镀液到达电池受光面即电镀的阴极，光源的发光波长在该电镀液中的吸光率不超过2或透光率不低于1％。
光伏电池负极连接外接电源的方式是通过导电夹具12，导电夹具12配合传输带使用，也可通过导电滚轮或导电弹簧或金属丝或金属刷接触负极导电区域，从而形成电学连接。
本发明的原理为：
利用不同电镀液的透光选择性，设计深度恰当的电镀液槽，一方面保证光伏电池阴极表面有足量的浓度均匀的电镀液，另一方面选择适配的光源使光伏电池电镀时工作在PN结正偏状态，且减小光源对冷却的依赖，从而保证电镀的均匀性。
有代表性的电镀液的吸光率测试结果如图4，图4中吸光率在1mm深的溶液中测得。
槽深及光源选择举例
当溶液深度为d时，该溶液的吸光率A和对应的透光率T可由如下公式计算得出：
A(d)＝A(1mm)*d；
T＝1/10A。
当设计的电镀槽深为10mm时，若针对不同的电镀液选择图4中1mm吸光率为0.1时的波长的光源，则通过该电镀槽后抵达电池阴极表面的光强为进入电镀槽前的10％。
当光伏电池电镀的阴极电流密度为5ASD时，若设计的栅线遮光率为3％，即需要电镀的阴极区域面积为硅片面积的3％，则电镀时电池的工作电流密度为0.15ASD。对于156.75mm边长的6寸硅片来说，其标准状态下的短路电流为9.0-10.5A，电镀时的电流相当于该电池在0.035-0.04sun下的短路电流。这说明电镀时，至少要选择光强为0.35-0.4sun的光源，且其发光光谱要符合所述的吸光率为0.1或更低的特性，才能在通过10mm深度的电镀液后仍保证光伏电池工作在PN结正偏状态。
本发明能够在光伏电池表面形成均匀性好、可靠性高的金属沉积，电镀设备性价比高、维护性好。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：将光伏电池的负极接触电镀液或浸没于电镀液中，光伏电池的负极或正极连接置于电镀液中的阳极，光源透过一定深度的电镀液到达电镀阴极，所述光源的发光波长在电镀液中的吸光率不超过2或透光率不低于1％。
2.根据权利要求1所述的光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：所述电镀阴极包括在钝化介质层上用激光开槽或激光掺杂的裸露的硅、透明氧化物导电层、掺杂多晶硅层、掺杂非晶硅层、金属层或合金层。
3.根据权利要求1所述的光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：所述光伏电池的负极或正极连接外接电源，通过外接电源连接置于电镀液中的阳极。
4.根据权利要求1所述的光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：所述光源发光光谱范围为250-1000nm。
5.根据权利要求1所述的光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：所述电镀液包括含镍、铜、锡、银、铟、铋中的一种或几种金属的阳离子或其络合物离子的溶液。
6.根据权利要求1所述的光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：所述电镀液深度为2-50mm。
7.根据权利要求1所述的光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：所述阴极工作电流为0.01ASD-30ASD。
8.根据权利要求1所述的光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：所述光源的发光波长在电镀液中，吸光率不超过1或透光率不低于10％。
9.根据权利要求3所述的光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：所述光伏电池负极连接外接电源的方式是通过导电夹具或导电滚轮或导电弹簧或金属丝或金属刷接触负极导电区域，形成电学连接。
10.根据权利要求3所述的光伏电池光诱导或光辅助电镀的方法，其特征在于：所述光伏电池正极连接外接电源的方式是通过真空导电吸盘或导电夹具或导电滚轮或导电弹簧或金属丝或金属刷接触正极导电区域，形成电学连接。
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