CN212077175U - 一种无上电极水平电镀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无上电极水平电镀装置，包括若干个等高设置的电解质溶液槽，待电镀基片位于电解质溶液槽上面与且下表面与电解质溶液接触，待电镀基片下表面分为待电镀区域及非电镀区域，待电镀区域表面为导电材料，非电镀区域表面为不导电材料，待电镀基片下表面电相连有水平传输装置和阴极导电装置，水平传输装置和阴极导电装置与电解质溶液槽间隔设置，水平传输装置带动待电镀基片水平运动，电解质溶液内设置有金属阳极，阴极导电装置与金属阳极分别与外置偏压电源的负极和正极相连。本实用新型提供的一种无上电极水平电镀装置，能够能够在待电镀基片表面形成均匀性好、可靠性高的金属沉积且不易造成待电镀基片或其表面损伤。

Description

一种无上电极水平电镀装置

技术领域

本实用新型涉及一种无上电极水平电镀装置，属于太阳能电池及半导体技术领域。

背景技术

晶硅太阳能电池通常使用金属作为电极用以输出电池在工作时产生的电荷载流子。因此金属化是太阳能电池制造中的一个重要的工艺步骤。丝网印刷金属浆料再经过高温烧结形成金属电极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，早已实现大规模量产。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跌。而目前主流的金属化方法依然是通过丝网印刷银浆料作为太阳能电池的正面电极甚至是双面电极，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。

为了进一步降低太阳能电池成本，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。然而，以往提出的挂镀、垂直电镀等方法存在着金属沉积不均匀、良率低、量产效率低等问题。而过去公开的水平电镀方法虽然更适合使用在大规模生产中，但也有着工艺控制难度高、电镀均匀性差等缺点，并且上电极施加在待电镀电池片上的压力往往难以控制，易造成表面损伤或电池损坏。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能够能够在待电镀基片表面形成均匀性好、可靠性高的金属沉积且不易造成待电镀基片或其表面损伤的无上电极水平电镀装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种无上电极水平电镀装置，包括若干个等高设置的电解质溶液槽，所述电解质溶液槽里盛有电解质溶液，所述电解质溶液槽下方连通有输液管道，所述电解质溶液槽下方设置有排液槽，待电镀基片位于所述电解质溶液槽上面与且下表面与所述电解质溶液接触，所述待电镀基片下表面分为待电镀区域及非电镀区域，所述待电镀区域表面为导电材料，所述非电镀区域表面为不导电材料，所述待电镀基片下表面电相连有水平传输装置和阴极导电装置，所述水平传输装置和阴极导电装置与所述电解质溶液槽间隔设置，所述水平传输装置带动所述待电镀基片水平运动，所述电解质溶液内设置有金属阳极，所述阴极导电装置与金属阳极分别与外置偏压电源的负极和正极相连。

滚轮同时作为所述水平传输装置以及阴极导电装置，所述滚轮通过所述待电镀基片经过所述电解质溶液槽时带出的所述电解质溶液与所述待电镀区域进行电学接触。

滚轮同时作为所述水平传输装置以及阴极导电装置，所述滚轮下方设置有第二电解质溶液槽，使得所述滚轮在滚动时带出所述第二电解质溶液槽中的第二电解质溶液，并通过所述第二电解质溶液与所述待电镀区域进行电学接触。

所述滚轮上设置有多个凸起，所述凸起与所述待电镀区域进行电学接触。

所述水平传输装置为传送带。

所述阴极导电装置为导电刷或导电毛辊。

所述导电刷与所述待电镀基片接触的末端经过打磨或者为U型末端。

所述待电镀基片上方设置有喷淋装置，所述喷淋装置把水喷到所述待电镀基片上表面，以调节所述待电镀基片与所述阴极导电装置的接触压力。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种无上电极水平电镀装置，待电镀基片下表面与电解质溶液接触，待电镀基片下表面电相连有水平传输装置和阴极导电装置，在电化学沉积金属过程中，待电镀基片的上表面不与电解质溶液以及任何固体接触，因此能很好的保护待电镀基片的上表面，不会在电镀过程中造成表面损伤或器件损坏，同时避免形成并联电阻，造成器件短路。更进一步的，在同一待电镀基片下设置有多组导电装置，不仅可以适应不连续的主栅线设计，更可以大大提高电镀栅线的均匀性，提高产品的量产稳定性。

附图说明

图1为具体实施例1中一种无上电极水平电镀装置的结构示意图；

图2为具体实施例2中一种无上电极水平电镀装置的结构示意图；

图3为具体实施例3中一种无上电极水平电镀装置的结构示意图；

图4为具体实施例4中一种无上电极水平电镀装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

具体实施例1

如图1所示，本实用新型公开一种无上电极水平电镀装置。图1(a)是本实用新型的总体结构示意图，在对待电镀基片110下表面进行电镀的过程中，待电镀基片110下表面与滚轮120进行接触。在此实施例中，滚轮120同时作为水平传输装置以及阴极导电装置。在待电镀基片110的下方还设置有盛有电解质溶液131的电解质溶液槽130。金属阳极140浸没在电解质溶液131中。电解质溶液槽130下方连通有输液管道，输液管道与液体泵相连，不仅可以用来控制电解质溶液131成分，还能调节电解质溶液131的流入速度，在电镀中使电解质溶液131缓慢向上涌出，以确保待电镀基片110水平移动经过电解质溶液槽130时，电解质溶液131可以持续接触待电镀基片110的下表面。而涌出的电解质溶液131将被排液槽170收集并通过其下的排液管道被循环或排出。在电镀过程中，滚轮120通过待电镀基片110经过电解质溶液槽130时带出的电解质溶液131与待电镀基片110的待电镀区域进行电学接触。滚轮120与金属阳极140分别与外置偏压电源180的负极和正极相连，在电镀中形成外置偏压电源180-滚轮(阴极导电装置)120-待电镀基片110-电解质溶液131-金属阳极140-外置偏压电源180正极的闭路循环。

图1(b)为将图1(a)中虚线框部分立体化的示意图。在此实施例中，待电镀基片110为无主栅太阳能电池。为了方便展示，在此图中，待电镀基片110显示为半透明。其下表面通过打印、丝印、狭缝涂布、旋涂、喷涂等方法涂布有高分子材料(如半导体行业常用的光刻胶，干膜或其他树脂等)作为不导电材料111。该不导电材料111在待电镀基片110的待电镀区域112(位于待电镀基片110的下表面)上通过物理或化学手段对其进行图形化开口。在此实施例中，待电镀区域仅为多根宽度为10-1000微米且相互平行的连续长条状副栅区域112。该不导电材料111作用是在电镀过程中，允许在待电镀基片110上的副栅区域112上沉积金属，且防止在非电镀区域上沉积金属，在电镀后仅在待电镀基片110的下表面形成副栅线电极。在设置不导电材料111之前，还在待电镀基片110下表面设置还通过溅射、蒸镀等方法设置有一层整面金属种子层(未在示意图中画出)做为可导电材料。在电镀过程中，待电镀基片110在滚轮120的作用下沿副栅区域112延伸方向水平移动。

在此实施例中，将在待电镀基片110下表面待电镀区域112内电镀金属铜。金属阳极140为固体金属铜，电解质溶液131可含有一种或多种酸根(如硫酸根，硝酸根等)，镀层金属离子(这里为铜离子)，水以及一种或多种添加剂。这里电解质溶液的配制优选为把硫酸铜150.0—250.0g/L、硫酸45.0—110.0g/L、锌粉0.5g/L、活性炭1.0—2.0g/L以及适量的光亮添加剂溶入水中。电镀过程中通过外置偏压电源180施加偏压来控制电镀速率。在对待电镀基片110下表面电镀完成后，将待电镀基片110翻面即可对其另一面进行电镀。

具体实施例2

如图2所示，本实用新型公开一种无上电极水平电镀装置。图2(a)是本实用新型的总体结构示意图，在对待电镀基片210下表面进行电镀的过程中，待电镀基片210下表面与滚轮220进行接触。在此实施例中，滚轮220同时作为水平传输装置以及阴极导电装置。在待电镀基片210的下方还设置有盛有电解质溶液231的电解质溶液槽230。金属阳极240浸没在电解质溶液231中。电解质溶液槽230下方连通有输液管道，输液管道与液体泵相连，不仅可以用来控制电解质溶液231成分，还能调节电解质溶液231的流入速度，在电镀中使电解质溶液231缓慢向上涌出，以确保待电镀基片210水平移动经过电解质溶液槽230时，电解质溶液231可以持续接触待电镀基片210的下表面。而涌出的电解质溶液231将被排液槽270收集并通过其下的排液管道被循环或排出。在待电镀基片210上方设置有喷淋装置290，在电镀过程中把水喷到待电镀基片210的上表面，以调节待电镀基片210与滚轮(阴极导电装置)220间的接触压力。在滚轮220下方还设置有第二电解质溶液槽250，使得滚轮220在滚动时带出第二电解质溶液槽250中的第二电解质溶液251，并通过第二电解质溶液251与待电镀基片210的待电镀区域进行电学接触。滚轮220与金属阳极240分别于外置偏压电源280的负极和正极相连，在电镀中形成外置偏压电源280-滚轮(阴极导电装置)220-待电镀基片210-电解质溶液231-金属阳极240-外置偏压电源280正极的闭路循环。

图2(b)为将图2(a)中虚线框部分立体化的示意图。在此实施例中，待电镀基片210为普通主栅太阳能电池。为了方便展示，在此图中，待电镀基片210显示为半透明。其下表面通过CVD、PVD、ALD等方式等沉积有无机不导电薄膜(如氧化铝、氧化硅、氮化硅薄膜等)做为不导电材料211。该不导电材料211在待电镀基片210的待电镀区域212及213(位于待电镀基片210的下表面)上通过物理或化学手段对其进行图形化开口。在此实施例中，待电镀区域212及213分为为纵横相错的主栅区域213和副栅区域212。主栅区域213为多根平行分布在电池片上的宽度为200-1500微米的连续长条状区域，经过电镀后形成主栅线电极，用于汇聚副栅线电极中的电流；副栅区域212为垂直于主栅区域的多根平行分布在电池片上的宽度为10-1000微米的连续长条状区域，经过电镀后形成副栅线电极，用于收集待电镀基片工作时表面和内部电流。在设置不导电材料211之前，还在待电镀基片210下表面设置还通过溅射、蒸镀等方法设置有一层整面金属种子层(未在示意图中画出)作为可导电材料。在电镀过程中，待电镀基片210在滚轮220的作用下沿主栅区域213延伸方向水平移动。

在此实施例中，将在待电镀基片210下表面待电镀区域212及213内电镀金属铜。金属阳极240为固体金属铜，电解质溶液231可含有一种或多种酸根(如硫酸根，硝酸根等)，镀层金属离子(这里为铜离子)，水以及一种或多种添加剂。这里电解质溶液的配制优选为把硫酸铜150.0—250.0g/L、硫酸45.0—110.0g/L、锌粉0.5g/L、活性炭1.0—2.0g/L以及适量的光亮添加剂溶入水中。第二电解质溶液251，其溶质优选为由电解质溶液中除了镀层金属离子之外其余阴阳离子组成，如Na₂SO₄或K₂SO₄，使得第二电解质溶液随电池表面移动到电解质溶液槽中不会造成多余影响。电镀过程中通过外置偏压电源280施加偏压来控制电镀速率。在对待电镀基片210下表面电镀完成后，将待电镀基片210翻面即可对其另一面进行电镀。

具体实施例3

如图3所示，本实用新型公开一种无上电极水平电镀装置。图3(a)是本实用新型的总体结构示意图，在对待电镀基片310下表面进行电镀的过程中，待电镀基片310下表面与滚轮320进行接触，每个待电镀基片310下方设置有多组滚轮320。在此实施例中，滚轮320同时作为水平传输装置以及阴极导电装置。在待电镀基片310的下方还设置有盛有电解质溶液331的电解质溶液槽330。金属阳极340浸没在电解质溶液331中。滚轮220与金属阳极240分别于外置偏压电源280的负极和正极相连。

图3(b)为将图3(a)中虚线框部分立体化的示意图。在此实施例中，待电镀基片310为不连续主栅异质结太阳能电池。为了方便展示，在此图中，待电镀基片210显示为半透明。其下表面通过打印、丝印、狭缝涂布、旋涂、喷涂等方法涂布有树脂做为不导电材料311，并在涂布时直接在待电镀基片310的待电镀区域312及313(位于待电镀基片310的下表面)上留有开口。在此实施例中，待电镀区域312及313分为为纵横相错的主栅区域313和副栅区域312。主栅区域313为多根平行分布在电池片上的宽度为200-1500微米的不连续长条状区域，经过电镀后形成主栅线电极；副栅区域312为垂直于主栅区域的多根平行分布在电池片上的宽度为10-1000微米的连续长条状区域，经过电镀后形成副栅线电极。滚轮320上设置有多个凸起321，使得每个凸起321均对准一个在待电镀基片310上的主栅区域313，并与其进行直接电学接触。在每个待电镀基片310下方设置有多组滚轮(阴极导电装置)以及多个电解质溶液槽330，并确保在待电镀基片310水平移动的过程中，每个电解质溶液槽330中的电解质溶液331总能通过待电镀基片310的主栅区域313与至少一组滚轮(阴极导电装置)320电学相连。如此不仅能够使得该装置可以适应不连续的主栅线设计，更可以大大提高电镀栅线的均匀性，提高产品的量产稳定性。在电镀过程中，待电镀基片310在滚轮320的作用下沿主栅区域313延伸方向水平移动。

在此实施例中，将在待电镀基片310下表面待电镀区域312及313内电镀金属银。金属阳极340为固体金属铜，电解质溶液331可含有一种或多种酸根(如硫酸根，硝酸根等)，镀层金属离子(这里为银离子)，水以及一种或多种添加剂。

具体实施例4

如图4所示，本实用新型公开一种无上电极水平电镀装置。图4(a)是本实用新型的总体结构示意图在对待电镀基片410下表面进行电镀的过程中，待电镀基片410下表面与阴极导电装置420进行接触，每个待电镀基片410下方设置有多组阴极导电装置420。在此实施例中，阴极导电装置420为导电刷。为防止损伤待电镀基片410表面，导电刷与待电镀基片410接触的末端经过打磨或者为U型末端，材质为导电碳纤维、金属纤维、聚合物纤维、石墨、弹性导电探针等具有一定柔软性或弹性的导电材料。在另一些实施例中，阴极导电装置还可以是导电毛辊，其导电毛材质与导电刷材质相似，且在电镀过程中与水平传输装置同步转动。水平传输装置460为传送带。在待电镀基片410的下方还设置有盛有电解质溶液431的电解质溶液槽430。金属阳极440浸没在电解质溶液431中。阴极导电装置420与金属阳极440分别于外置偏压电源280的负极和正极相连。

图4(b)为将图4(a)中虚线框部分立体化的示意图。在此实施例中，待电镀基片410为普通主栅太阳能电池。为了方便展示，在此图中，待电镀基片410显示为半透明。其下表面设置有不导电材料411，并在待电镀基片410的待电镀区域412及413(位于待电镀基片410的下表面)上留有开口。在设置不导电材料411前，还在待电镀基片410的下表面通过PVD、RPD等方法设置有一层透明导电层(未在示意图中画出)作为可导电材料。待电镀区域412及413分为为纵横相错的主栅区域413和副栅区域412。在电镀过程中，待电镀基片410在水平传输装置420的作用下沿主栅区域413延伸方向水平移动。在此实施例中，阴极导电装置420的导电刷仅设置在待电镀基片410上与待电镀基片410水平移动方向平行延伸的的待电镀区域(在此实施例中为主栅线区域413)的下方，并使得导电刷与该待电镀区域内的透明导电层进行直接电学接触。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种无上电极水平电镀装置，其特征在于：包括若干个等高设置的电解质溶液槽，所述电解质溶液槽里盛有电解质溶液，所述电解质溶液槽下方连通有输液管道，所述电解质溶液槽下方设置有排液槽，待电镀基片位于所述电解质溶液槽上面与且下表面与所述电解质溶液接触，所述待电镀基片下表面分为待电镀区域及非电镀区域，所述待电镀区域表面为导电材料，所述非电镀区域表面为不导电材料，所述待电镀基片下表面电相连有水平传输装置和阴极导电装置，所述水平传输装置和阴极导电装置与所述电解质溶液槽间隔设置，所述水平传输装置带动所述待电镀基片水平运动，所述电解质溶液内设置有金属阳极，所述阴极导电装置与金属阳极分别与外置偏压电源的负极和正极相连。

2.根据权利要求1所述的一种无上电极水平电镀装置，其特征在于：滚轮同时作为所述水平传输装置以及阴极导电装置，所述滚轮通过所述待电镀基片经过所述电解质溶液槽时带出的所述电解质溶液与所述待电镀区域进行电学接触。

3.根据权利要求1所述的一种无上电极水平电镀装置，其特征在于：滚轮同时作为所述水平传输装置以及阴极导电装置，所述滚轮下方设置有第二电解质溶液槽，使得所述滚轮在滚动时带出所述第二电解质溶液槽中的第二电解质溶液，并通过所述第二电解质溶液与所述待电镀区域进行电学接触。

4.根据权利要求2或者3所述的一种无上电极水平电镀装置，其特征在于：所述滚轮上设置有多个凸起，所述凸起与所述待电镀区域进行电学接触。

5.根据权利要求1所述的一种无上电极水平电镀装置，其特征在于：所述水平传输装置为传送带。

6.根据权利要求1所述的一种无上电极水平电镀装置，其特征在于：所述阴极导电装置为导电刷或导电毛辊。

7.根据权利要求6所述的一种无上电极水平电镀装置，其特征在于：所述导电刷与所述待电镀基片接触的末端经过打磨或者为U型末端。

8.根据权利要求1所述的一种无上电极水平电镀装置，其特征在于：所述待电镀基片上方设置有喷淋装置，所述喷淋装置把水喷到所述待电镀基片上表面，以调节所述待电镀基片与所述阴极导电装置的接触压力。

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