CN117855310A - 一种hjt异质结栅极镀铜方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种HJT异质结栅极镀铜方法，包括以下步骤：步骤一，在HJT基本片上下表面涂覆光刻胶膜层；步骤二，对HJT基本片上下表面进行加热干燥，然后使光刻胶膜层固化；步骤三，对HJT基本片上下表面依照栅极图形进行激光刻线，激光将刻线位置的光刻胶膜层去除；步骤四，将刻线后的HJT基本片浸泡在铜镀溶液中，正电极为电极铜金属，负电极连接于TCO透光导电层，通过电镀在TCO透光导电层表面沉积出按照激光刻线的铜栅电极图形；步骤五，通过溶解液或腐蚀液将HJT基本片表面的光刻胶膜层清除，然后清洗干净并干燥；步骤六，将铜栅极表面进行镀锡处理。此方法使用激光刻线与铜镀结合，给异质结HJT的电铜镀提供了多种实现方向。
Description
技术领域
本发明属于光伏制造技术领域，尤其涉及一种HJT异质结栅极镀铜方法。
背景技术
当前现有的异质结栅极技术主流为银栅线的丝网印刷，存在较高价的银浆消耗，且丝网印刷存在虚印、漏印、断印，均匀性偏差等问题。为了达到降本增效的目的，目前异质结行业的栅极制备，逐渐使用铜镀为主流应用。
而目前铜镀技术，主要是使用铜栅线替代银栅极，具体的工艺流程多为在HJT芯片电池上下两侧镀膜种子铜，然后通过喷涂感光胶，曝光显影后，再次进行化学铜镀的过程。上述工艺的铜镀栅极多样性较少，无法选择多种镀膜实现方向。
发明内容
为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种HJT异质结栅极镀铜方法通过激光刻线搭配铜栅极可以增加铜镀栅极工艺的多样性，减少工艺过程的复杂性。
技术方案如下：
一种HJT异质结栅极镀铜方法，包括HJT基本片；所述HJT基本片包括晶硅芯片、上本征层、下本征层、n型非晶硅层、p型非晶硅层，其中：所述上本征层和所述下本征层分别设于所述晶硅芯片的上表面和下表面；所述n型非晶硅层设于所述上本征层的上表面；所述p型非晶硅层设于所述下本征层的下表面；所述n型非晶硅层的上表面和所述p型非晶硅层的下表面均设有TCO透光导电层；
HJT异质结栅极镀铜方法包括以下步骤：
步骤一，在HJT基本片上下表面涂覆光刻胶膜层；
步骤二，通过固化设备对HJT基本片上下表面进行加热干燥，然后使用UV灯照射，使光刻胶膜层固化；UV灯照射时，使用掩膜版遮挡HJT基本片，将要固化曝光的图形显露，或使用光罩遮挡光线曝光图形，此时固化栅极图形暴露部分的光刻胶膜层固化；曝光的HJT基本片使用晶硅显影溶液清除，使得光栅线槽暴露出来，最后清洁烘干；
步骤三，通过激光设备对HJT基本片上下表面依照栅极图形进行激光刻线，激光将刻线位置的光刻胶膜层去除，用于铜化学镀膜；
步骤四，将刻线后的HJT基本片浸泡在铜镀设备的铜镀溶液中，正电极为电极铜金属，负电极连接于TCO透光导电层，通过电镀在TCO透光导电层表面沉积出按照激光刻线的铜栅电极图形；
步骤五，通过溶解液或腐蚀液将HJT基本片表面的光刻胶膜层清除，然后清洗干净并干燥；在清除光刻胶膜层后，再次使用酸性腐蚀溶液进行反刻HJT基本片表面；
步骤六，将铜栅极表面进行镀锡处理。
进一步地，在步骤一中，光刻胶膜层替换为感光油墨材料。
进一步地，在步骤四中，铜镀溶液为硫酸铜溶液。
进一步地，在步骤六中，镀锡采用电化学镀或置换锡液反应。
本申请包括但不限于以下技术效果：
1、通过镀铜栅极替代银栅线丝网印刷栅极，降低银浆的使用量，达到降低电池成本的目的；
2、使用激光刻线与铜镀结合，给异质结HJT的电铜镀提供了多种实现方向。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明的HJT基本片的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的流程图；
图3为本发明的实施例2的流程图；
图4为本发明的实施例3的流程图；
图5为本发明的实施例4的流程图；
图1包括：
1、晶硅芯片；2、上本征层；3、下本征层；4、n型非晶硅层；5、p型非晶硅层；6、TCO透光导电层。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
如附图1所示：
本申请提供一种HJT基本片，其包括晶硅芯片1、上本征层2、下本征层3、n型非晶硅层4、p型非晶硅层5，其中：上本征层2和下本征层3分别设于晶硅芯片1的上表面和下表面；n型非晶硅层4设于上本征层2的上表面；p型非晶硅层5设于下本征层3的下表面；n型非晶硅层4的上表面和p型非晶硅层5的下表面均设有TCO透光导电层6。
本申请提供的镀铜方法均以硅基异质结HJT为背镀基底芯片，中间层为n-Si-C的晶硅芯片1，晶硅芯片1上下的接触层分别为上本征层2和下本征层3，上本征层2和下本征层3为本征非晶硅Si-i，然后与上本征层2接触的是n型非晶硅层4，与下本征层3接触的是p型非晶硅层5，最后最外层的是TCO透光导电层6。
其中n型硅通过流程工艺流程处理，吸杂、腐蚀抛光、去PSG层、制绒清洗后，上下表面形成111型的倒金字塔绒面，流程之后是单晶芯片的厚度在100-200μm之间；然后再上下表面通过PECVD等离子增强化学气相沉积或ALD原子沉积技术，制备非晶硅薄膜，首先先在上下两侧制备本征非晶硅材料Si-i，然后再在上侧掺杂磷烷、氢气、硅烷等沉积非晶硅Si-n层，之后通过硼烷、硅烷气制备非晶硅Si-p层的薄膜。
最后的TCO透光导电层6可以适用磁控PVD或反应等离子RPD技术制备TCO膜层，TCO膜层主流为ITO膜层，包括但不限于如IZO体系、SO2体系、In2O3体系、IOH、ICO、IGO、SCOT、IWO、IMO等体系。
本申请还提供一种HJT异质结栅极镀铜方法，具有多种实施方式，具体如下：
实施例1
如图2所示，
步骤一，在HJT基本片上下表面涂覆光刻胶膜层或感光油墨材料；
步骤二，通过固化设备对HJT基本片上下表面进行设定温度的加热干燥，然后使用UV灯照射整个芯片上下区域的表面，使光刻胶膜层固化在芯片表面；
步骤三，通过激光设备对HJT基本片上下表面依照栅极图形进行激光刻线，激光将刻线位置的光刻胶膜层去除，用于铜化学镀膜；
步骤四，将刻线后的HJT基本片浸泡在铜镀设备的铜镀溶液中，如铜系电解质（主流电解质为硫酸铜溶液），正电极为电极铜金属，正电极接入，负电极连接于芯片沟槽内部的TCO透光导电层6，通过电镀在TCO透光导电层6表面沉积出按照激光刻线的铜栅电极图形；
步骤五，通过溶解液或腐蚀液将HJT基本片表面的光刻胶膜层清除，然后清洗干净并干燥；
步骤六，将铜栅极表面进行镀锡处理，减少铜金属栅极的耐腐蚀性，通过将栅极铜表面制备锡层，可以适用电化学镀或置换锡液反应进行。
实施例2
如图3所示，
此实施例适用的芯片在实施例1的基础上进行上下TCO层表面镀种子Cu或在TCO层表面镀减反层（如氮化硅、二氧化硅）。通过镀铜，后续需要通过除胶过程后，进行腐蚀种子铜层；种子铜可以增加动铜电镀的效率，增加减反层有利于提高HJT电池的总体性能。
步骤一，在HJT基本片上下膜表面涂覆光刻胶膜层或感光油墨材料；
步骤二，通过固化设备对HJT基本片上下表面进行设定温度的加热干燥，然后使用UV灯照射整个芯片上下区域的表面，使光刻胶膜层固化在芯片表面；
步骤三，通过激光设备对HJT基本片上下表面依照栅极图形进行激光刻线，激光将刻线位置的光刻胶膜层去除，用于铜化学镀膜；
步骤四，将刻线后的HJT基本片浸泡在铜镀设备的铜镀溶液中，如铜系电解质（主流电解质为硫酸铜溶液），正电极为电极铜金属，正电极接入，负电极连接于芯片沟槽内部的TCO透光导电层6，通过电镀在TCO透光导电层6表面沉积出按照激光刻线的铜栅电极图形；
步骤五，通过溶解液或腐蚀液将HJT基本片表面的光刻胶膜层清除，由于使用了种子铜，因此需要再次使用酸性腐蚀溶液进行反刻掉表面的种子铜，最后清洗干净并干燥；
步骤六，将铜栅极表面进行镀锡处理，减少铜金属栅极的耐腐蚀性，通过将栅极铜表面制备锡层，可以适用电化学镀或置换锡液反应进行。
实施例3
如图4所示，
此实施例与当前主流铜镀技术类似，其不同之处为在TCO透光导电层6进行增加减反层，如SiNx或二氧化硅、或者两者结合、或MgF层。
步骤一，在HJT基本片上下表面涂覆光刻胶膜层或感光油墨材料；
步骤二，通过固化设备对HJT基本片上下表面进行设定温度的加热干燥，然后通过UV灯照固化时使用掩膜版遮挡芯片，使得要固化曝光的图形显露或者使用光罩遮挡光线曝光图形，此时固化栅极图形暴露的部分，使得光刻胶固化在材料表面；
步骤三，将曝光的图形硅片显影清洗，晶硅显影溶液清除使得光栅线槽暴露出来，之后通过清洁烘干；
步骤四，将显影清洗后HJT基本片浸泡在铜镀设备的铜镀溶液中，如铜系电解质（主流电解质为硫酸铜溶液），正电极为电极铜金属，正电极接入，负电极连接于芯片沟槽内部的TCO透光导电层6，通过电镀在TCO透光导电层6表面沉积出按照激光刻线的铜栅电极图形；
步骤五，通过溶解液或腐蚀液将HJT基本片表面的光刻胶膜层清除，如使用了种子铜，需要再次使用酸性腐蚀溶液进行反刻掉表面的种子铜，最后清洗干净并干燥；
步骤六，将铜栅极表面进行镀锡处理，减少铜金属栅极的耐腐蚀性，通过将栅极铜表面制备锡层，可以适用电化学镀或置换锡液反应进行。
实施例4
如图5所示，
此实施例主要利用激光刻线，大幅度缩减步骤，其在TCO透光导电层6进行增加复合减反层，如SiNx或二氧化硅结合。
步骤一，在HJT基本片上下表面涂覆光刻胶膜层或感光油墨材料；
步骤二，通过激光设备进行，依照激光成像设计使栅极图形进行精确的激光刻线，去除需要镀铜的TCO透光导电层6之上的双减反射层材料。由于减反射层都为不导电的材料，因此无需进行涂覆光刻胶保护。
步骤三，将刻线后的HJT基本片浸泡在铜镀设备的铜镀溶液中，如铜系电解质（主流电解质为硫酸铜溶液），正电极为电极铜金属，正电极接入，负电极连接于芯片沟槽内部的TCO透光导电层6，通过电镀在TCO透光导电层6表面沉积出按照激光刻线的铜栅电极图形；
步骤四，通过溶解液或腐蚀液将HJT基本片表面的光刻胶膜层清除，如使用了种子铜，需要再次使用酸性腐蚀溶液进行反刻掉表面的种子铜，最后清洗干净并干燥；
步骤五，将铜栅极表面进行镀锡处理，减少铜金属栅极的耐腐蚀性，通过将栅极铜表面制备锡层，可以适用电化学镀或置换锡液反应进行。
上述方法与丝网印刷栅极对比主要在于降本增效，其主要体现为：
1、降低了栅极的遮光面积，降低细栅宽度，提高电池受光面积；
2、降低了的透明导电层与金属栅线传导电阻，减少细栅线电阻率；
3、增大细栅线高宽比；
4、降低银浆的使用量，达到降低电池成本的目的；
5、与当前的铜镀技术相比，简化了铜镀的步骤；
6、使用激光结合的铜镀，给异质结HJT的电铜镀提供了多种实现方向。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (4)
1.一种HJT异质结栅极镀铜方法，其特征在于，包括HJT基本片；
所述HJT基本片包括晶硅芯片、上本征层、下本征层、n型非晶硅层、p型非晶硅层，其中：
所述上本征层和所述下本征层分别设于所述晶硅芯片的上表面和下表面；
所述n型非晶硅层设于所述上本征层的上表面；
所述p型非晶硅层设于所述下本征层的下表面；
所述n型非晶硅层的上表面和所述p型非晶硅层的下表面均设有TCO透光导电层；
HJT异质结栅极镀铜方法包括以下步骤：
步骤一，在HJT基本片上下表面涂覆光刻胶膜层；
步骤二，通过固化设备对HJT基本片上下表面进行加热干燥，然后使用UV灯照射，使光刻胶膜层固化；UV灯照射时，使用掩膜版遮挡HJT基本片，将要固化曝光的图形显露，或使用光罩遮挡光线曝光图形，此时固化栅极图形暴露部分的光刻胶膜层固化；曝光的HJT基本片使用晶硅显影溶液清除，使得光栅线槽暴露出来，最后清洁烘干；
步骤三，通过激光设备对HJT基本片上下表面依照栅极图形进行激光刻线，激光将刻线位置的光刻胶膜层去除，用于铜化学镀膜；
步骤四，将刻线后的HJT基本片浸泡在铜镀设备的铜镀溶液中，正电极为电极铜金属，负电极连接于TCO透光导电层，通过电镀在TCO透光导电层表面沉积出按照激光刻线的铜栅电极图形；
步骤五，通过溶解液或腐蚀液将HJT基本片表面的光刻胶膜层清除，然后清洗干净并干燥；在清除光刻胶膜层后，再次使用酸性腐蚀溶液进行反刻HJT基本片表面；
步骤六，将铜栅极表面进行镀锡处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，光刻胶膜层替换为感光油墨材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤四中，铜镀溶液为硫酸铜溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤六中，镀锡采用电化学镀或置换锡液反应。
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