CN113943955A - 一种铜电镀设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜电镀设备及方法，包括：S1：硅片除油污后水洗，使油墨在硅片表面图形化；S2：将硅片置入含锡的金属溶液中，对硅片施加反向电压，在硅片表面形成金属锡层来充当种子层；S3：水洗后对硅片电镀铜，再次水洗后对硅片电镀锡，水洗后去掩膜，最后水洗烘干，本发明采用反向电解方式加工种子层；此工艺没有种子层反向刻蚀工序，能避免返向刻蚀对电池PN结破坏及对正面ITO膜层的腐蚀；种子层与ITO的结合比溅射法的拉力更好；没有磁控溅射对ITO表面产生的金属轰击污染，提高工艺稳定性与可控性。

Description

一种铜电镀设备及方法
技术领域
本发明涉及电池金属化栅线制备领域，尤其涉及一种铜电镀设备及方法。
背景技术
目前异质结太阳电池(简称HJT)行业金属化栅线制备方式有两种，一种是采用丝网印刷方式制备银栅线。第二种是采用电镀方式制备铜栅线，先用物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition；简称PVD)在硅片ITO表面溅射100纳米的铜种子层，再做掩膜图形化(一般用石蜡或油墨、干膜实现)后，进行电镀(工艺流程：去除油污—水洗—酸洗—水洗—电镀铜—水洗—电镀锡—水洗—去掩膜—水洗—返向刻蚀种子层铜—水洗—酸洗—水洗—烘干)。
丝网印刷方式存在的不足：银浆成本比较高，导致电池成本较高；丝网印刷技术栅线无法做到更细，为保证栅线的接触电阻，则需要增加栅线的高度，会造成遮光效应，影响电池的转换效率。
电镀方式的不足：现有电镀设备采用VCP挂具结构，碎片率高，且有挂具点，影响外观；返向刻蚀种子层工序，会造成硅片的边缘有不同程度PN结破坏，电池转换效率有一定损失。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种铜电镀设备及方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种铜电镀设备及方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：硅片除油污后水洗，使油墨在硅片表面图形化；S2：将硅片置入含锡的金属溶液中，对硅片施加反向电压，在硅片表面形成金属锡层来充当种子层；S3：水洗后对硅片电镀铜，再次水洗后对硅片电镀锡，水洗后去掩膜，最后水洗烘干。
本发明一个较佳实施例中，将油墨采用喷涂的方式使其在硅片表面图形化。
本发明一个较佳实施例中，采用水平电镀模式。
本发明一个较佳实施例中，采用脉冲电镀。
本发明还提供了一种铜电镀设备，包括药液槽，脉冲电源以及电极，其特征在于：
每两个药液槽为一组，所述药液槽包括药液进口、药液出口、药液喷嘴、阻水辊轮、叶片辊轮，所述药液喷嘴能够补充及搅拌药液，所述阻水辊轮用于阻拦硅片表面的药液，通过硅片同一水平位置的上下两个所述阻水辊轮交错设置；
阳极采用镀镣阳极网，所述阳极网水平铺设在硅片下方的所述叶片辊轮的轴心以上表面以下，所述阳极网与所述硅片之间电场均匀；阴极采用超导丝毛刷。
本发明一个较佳实施例中，阳极采用正面铺设钛金属表面镀镣的阳极网。
本发明一个较佳实施例中，所述超导丝毛刷直径10-20微米。
本发明一个较佳实施例中，同组的上下两个阴极毛刷间距与硅片尺寸一致。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
本发明采用反向电解方式加工种子层；此工艺没有种子层反向刻蚀工序，能避免返向刻蚀对电池PN结破坏及对正面ITO膜层的腐蚀；种子层与ITO的结合比溅射法的拉力更好；没有磁控溅射对ITO表面产生的金属轰击污染；并且电镀设备采用水平电镀模式；没有VCP挂具的存在，硅片上没有挂具点，水平传送效率高，适用于大规模生产，碎片率低，并且采用脉冲电镀，相比普通直流电镀，脉冲电镀镀层结晶细化、平整细密、附着性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明的优选实施例的设备平面示意图；
图2是本发明的优选实施例的阳极网位置局部放大图；
图中：1、硅片；2、药液槽；3、阴极；4、喷嘴；5、阳极网；6、叶片辊轮；7、阻水辊轮。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，此外在本发明的描述中，“实施例”、“一个实施例”或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
一种铜电镀方法，包括：种子层使用反向电解方式加工。先用油墨采用喷涂的方式，把电池表面图形化。然后硅片1加反向电压在含锡的金属溶液中，进行电解还原反应。在硅片1表面形成一定厚度金属锡层来充当种子层。工艺流程：除油污—水洗—反向电解种子层(锡金属)—水洗—电镀铜—水洗—电镀锡—水洗—去掩膜—水洗—烘干。再进行铜电镀，锡电镀，后续就没有种子反向刻蚀工序，避免在返刻中对边缘硅片1PN结破坏，提高工艺稳定性与可控性；在工艺过程中少了去除种子层的酸洗，减少了对正面ITO的不同程度腐蚀；种子层与ITO的结合相对于直接PVD磁控溅射的拉力更好，且不会对ITO层表面产生金属轰击污染。
如图1以及图2所示的一种铜电镀设备，该设备分成药液槽2、脉冲电源、电极等几个部分。药液槽2是个集成模块，包括药液进口、药液出口、药液喷嘴4、阳极、阻水辊轮7、叶片辊轮6。药液喷嘴4起到补充及搅拌药液的作用。每两个药液槽2为一组。阻水辊轮7起到传输硅片1同时阻拦硅片1上药液的作用，阻水辊轮7采用上下间隔式排放方式，防止上下垂直放置产生辊轮印。叶片辊轮6用来传输硅片1，同时调节硅片1与阳极网5的间距。
如图2所示，阳极采用正面铺设钛金属表面镀镣的阳极网5，阳极网5铺设在下侧叶片辊轮6轴心以上，表面以下，与硅片1间距可调，保持较小的间距以保证电场均匀，同时防止电场干扰。阴极3采用超导丝毛刷，直径10-20微米，有较好的柔韧性，接触点光滑，保证与硅片1的接触效果。
硅片1通过辊轮传送，进入第一个药液槽2后，硅片1浸没在药液中，由于硅片1此时未接触阴极3，电镀未进行；当硅片1前端传送出第一个药液槽2，与阴极3毛刷接触，此时硅片1为电镀阴极3，在药液槽2中部分开始进行电镀，随着硅片1的传送，硅片1进入第二个药液槽2，硅片1继续进行电镀。当硅片1离开第二个药液槽2时，由于电源的断开，电镀结束。可见两个药液槽2为一组，一组中的两个阴极3毛刷间距是硅片1的尺寸。根据工艺及需要电镀槽可以设置一组或几组药液槽2，生产灵活性高。药液槽2两端阻水辊轮7来阻隔药液，阴极3毛刷不会接触到电镀液，能避免毛刷表面镀上金属铜或锡，防止毛刷结垢，保证毛刷与硅片1的接触效果。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (8)

1.一种铜电镀方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：硅片除油污后水洗，使油墨在硅片表面图形化；
S2：将硅片置入含锡的金属溶液中，对硅片施加反向电压，在硅片表面形成金属锡层来充当种子层；
S3：水洗后对硅片电镀铜，再次水洗后对硅片电镀锡，水洗后去掩膜，最后水洗烘干。
2.根据权利要求1所述的一种铜电镀方法，其特征在于：将油墨采用喷涂的方式使其在硅片表面图形化。
3.根据权利要求1所述的一种铜电镀方法，其特征在于：采用水平电镀模式。
4.根据权利要求1所述的一种铜电镀方法，其特征在于：采用脉冲电镀。
5.一种铜电镀设备，包括药液槽，脉冲电源以及电极，其特征在于：
每两个药液槽为一组，所述药液槽包括药液进口、药液出口、药液喷嘴、阻水辊轮、叶片辊轮，所述药液喷嘴能够补充及搅拌药液，所述阻水辊轮用于阻拦硅片表面的药液，通过硅片同一水平位置的上下两个所述阻水辊轮交错设置；
阳极采用镀镣阳极网，所述阳极网水平铺设在硅片下方的所述叶片辊轮的轴心以上表面以下，所述阳极网与所述硅片之间电场均匀；阴极采用超导丝毛刷。
6.根据权利要求5所述的一种铜电镀设备，其特征在于：阳极采用正面铺设钛金属表面镀镣的阳极网。
7.根据权利要求5所述的一种铜电镀设备，其特征在于：所述超导丝毛刷直径10-20微米。
8.根据权利要求5所述的一种铜电镀设备，其特征在于：同组的上下两个阴极毛刷间距与硅片尺寸一致。
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