CN220952149U - 光伏电池水平电镀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种光伏电池水平电镀装置。光伏电池水平电镀装置包括电解槽、导电辊和阳极组件。电解槽内盛放有电解液。导电辊设置在电解槽内并浸没在电解液中，导电辊的外周侧设置有导电部，导电部包括阳极消铜区域和阴极电镀区域，阳极消铜区域的外侧设置有阳极组件，阳极组件通过阳极消铜区域内的导电部与电源正极电连接。阳极组件和导电辊均设置为多个，沿电池片的传输方向，每一个导电辊的两侧分别配置一个阳极组件，且多个阳极组件的高度均低于导电辊的顶端，以使阳极组件位于相邻两个导电辊之间。该光伏电池水平电镀装置能够提高电镀效率，节约电镀时间，达到节约成本的目的。

Description

光伏电池水平电镀装置

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种光伏电池水平电镀装置。

背景技术

目前，在光伏电池生产制造工艺中，通常采用水平电镀的方式在硅片表面电镀金属栅线。电镀的过程主要分为两个阶段：第一个阶段电镀高度2μm，简称打底过程，第二个阶段电镀高度8μm，简称增高过程。

现有技术中的水平电镀设备的打底过程和增高过程时间均较长，通常传统技术是通过增强电镀电流，以达到提高电镀效率，缩短电镀时间的目的。但是，由于电池片PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)的膜层厚度仅有100纳米左右，因此在提高电镀电流的同时，容易导致电池片PVD膜层被击穿，从而降低产品良率，增加成本。

因此，亟需设计一种光伏电池水平电镀装置，来解决以上技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种光伏电池水平电镀装置，提高电镀效率，节约电镀时间，提升产品良率，达到节约成本的目的。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种光伏电池水平电镀装置，包括：

电解槽，所述电解槽内盛放有电解液；

导电辊，所述导电辊设置在所述电解槽内并浸没在所述电解液中，所述导电辊的外周侧设置有导电部，所述导电部包括阳极消铜区域和阴极电镀区域，所述阳极消铜区域的外侧设置有阳极组件，所述阳极组件通过所述阳极消铜区域内的所述导电部与电源正极电连接；

所述阳极组件和所述导电辊均设置为多个，沿电池片的传输方向，每一个所述导电辊的两侧分别配置一个所述阳极组件，且多个所述阳极组件的高度均低于所述导电辊的顶端，以使所述阳极组件位于相邻两个所述导电辊之间；

所述阴极电镀区域的外侧设置有用于放置电池片的阴极区，所述电池片通过所述阴极电镀区域内的所述导电部与电源负极电连接。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述导电辊设置为至少一排，当所述导电辊设置为两排时，所述电池片位于两排所述导电辊之间，且两排所述导电辊错位设置。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述光伏电池水平电镀装置还包括第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一驱动组件与所述导电辊驱动连接，以驱动所述导电辊转动；所述第二驱动组件与所述电池片驱动连接，以驱动所述电池片在所述阴极区传输。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述第一驱动组件设置为多个，且每一个所述第一驱动组件与每一个所述导电辊驱动连接。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述第二驱动组件设置为多个，多个所述第二驱动组件位于所述电池片的上下两侧。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述导电部还包括设于所述阳极消铜区域和所述阴极电镀区域之间的不带电区域；所述导电部沿着所述导电辊的外侧周向上依次均布有多个。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述导电辊上设有多个电接触点，多个所述电接触点沿着所述导电辊的边缘设置，所述电接触点与所述导电部一一对应设置且电连接；对应于所述阳极消铜区域的所述电接触点与所述电源正极连接，对应于所述阴极电镀区域的所述电接触点与所述电源负极电连接。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述光伏电池水平电镀装置还包括至少一个整流机；当所述整流机设置为一个时，所述整流机与多个所述导电辊、以及每一个所述导电辊两侧的所述阳极组件均电连接；当所述整流机设置为多个时，所述整流机与所述导电辊一一对应，所述整流机与一个所述导电辊、以及该所述导电辊两侧的所述阳极组件均电连接。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述电解槽连通有循环管道，所述循环管道用于为所述电解槽供给所述电解液。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述阳极组件为阳极钛网。

作为一种光伏电池水平电镀装置的可选技术方案，所述阳极组件距离所述电池片之间的距离为L1，所述导电辊的直径为L2，L1＜L2。

本实用新型的有益效果至少包括：

本实用新型提供一种光伏电池水平电镀装置，该光伏电池水平电镀装置包括电解槽、导电辊和阳极组件。其中，电解槽内盛放有电解液。导电辊设置在电解槽内并浸没在电解液中，导电辊的外周侧设置有导电部，导电部包括阳极消铜区域和阴极电镀区域，阳极消铜区域的外侧设置有阳极组件，阳极组件通过阳极消铜区域内的导电部与电源正极电连接。阳极组件和导电辊均设置为多个，沿电池片的传输方向，每一个导电辊的两侧分别配置一个阳极组件，且多个阳极组件的高度均低于导电辊的顶端，以使阳极组件位于相邻两个导电辊之间。阴极电镀区域的外侧设置有用于放置电池片的阴极区，电池片通过阴极电镀区域内的导电部与电源负极电连接。通过将阳极组件设置成分段的结构形式，这样能够拉近阳极组件与电池片之间的距离，从而在电镀工艺的过程中，缩短铜离子被电离后迁移的距离，进而提高电镀效率，节约电镀时间，达到节约成本的目的。避免了传统技术中一味地增加电镀电流而导致电池片PVD膜层被击穿的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的光伏电池水平电镀装置的示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的导电辊的示意图。

附图标记

10、电池片；100、电解槽；110、阴极区；200、导电辊；210、导电部；220、阳极消铜区域；230、阴极电镀区域；240、不带电区域；300、阳极组件；400、第二驱动组件；500、循环管道。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1-图2所示，本实施例提供一种光伏电池水平电镀装置，该光伏电池水平电镀装置主要包括电解槽100、导电辊200和阳极组件300。其中，电解槽100内盛放有电解液。导电辊200设置在电解槽100内并浸没在电解液中，导电辊200的外周侧设置有导电部210，导电部210包括阳极消铜区域220和阴极电镀区域230，阳极消铜区域220的外侧设置有阳极组件300，阳极组件300通过阳极消铜区域220内的导电部210与电源正极电连接。阳极组件300和导电辊200均设置为多个，沿电池片10的传输方向，每一个导电辊200的两侧分别配置一个阳极组件300，且多个阳极组件300的高度均低于导电辊200的顶端，以使阳极组件300位于相邻两个导电辊200之间。阴极电镀区域230的外侧设置有用于放置电池片10的阴极区110，电池片10通过阴极电镀区域230内的导电部210与电源负极电连接。

示例性地，电池片10可以为硅片、陶瓷片，当然在其他工况下，作业人员也可以采用PCB电路板代替电池片10，以适用于其他行业领域，此处不再一一赘述。

基于以上设计，阳极组件300可以为阳极钛网。此外，阳极组件300距离电池片10之间的距离为L1，导电辊200的直径为L2，L1＜L2。示例性地，导电辊200的直径L2通常为5cm，阳极组件300距离电池片10的距离L1可以设置为1.5cm～2.5cm之间。将阳极组件300设置成分段的结构形式，这样能够拉近阳极组件300与电池片10之间的距离，从而在电镀工艺的过程中，缩短铜离子被电离后迁移的距离，进而提高电镀效率，节约电镀时间，达到节约成本的目的。避免了传统技术中一味地增加电镀电流而导致电池片10PVD膜层被击穿的风险。

如图1所示，本实施例中的导电辊200沿电池片10的传输方向设置为至少一排，当导电辊200设置为两排时，电池片10位于两排导电辊200之间，且两排导电辊200错位设置，从而提高电镀的均匀性，提升产品品质，适用于电镀双面电池片10。当然，也可以只设置一排导电辊200，从而适用于对单面电池片10的电镀。

可选地，电池片10设置在阴极区110内，并与阳极组件300平行并水平设置。因此，导线辊与阳极组件300和电池片10均相切设置。需要说明的是，此处平行并水平设置是为了对电池片10进行水平电镀，适应电池片10的生产需求；在其他实施例中，阳极组件300和电池片10可呈任意角度，也可以非水平设置，此处不再过多赘述。

为了满足光伏电池水平电镀装置的需求，在一些实施例中，光伏电池水平电镀装置还包括第一驱动组件(图中未示出)和第二驱动组件400，第一驱动组件与导电辊200驱动连接，以驱动导电辊200转动；第二驱动组件400与电池片10驱动连接，以驱动电池片10在阴极区110传输。

示例性地，第一驱动组件来驱动导电辊200的线速度为υ1＝0.2m/min～4m/min，本实施例中使用1m/min；第二驱动组件400来驱动电池片10在阴极区110内移动，驱动滚轮的线速度为υ1＝0.2m/min～4m/min，本实施例中使用1m/min。为避免电池片10与导电辊200产生摩擦，优选将两者线速度设置相同。

示例性地，第一驱动组件可选用驱动电机，驱动电机的输出轴与电镀滚轮同心设置并相连；第二驱动组件400可选用带驱动电机的驱动滚轮，且驱动滚轮设于阴极区110的两侧并与电池片10滚动连接，既可驱动电池片10平移，也可起到对电池片10支撑的作用。

本实施例中选择在阴极区110的两侧均设置导电辊200和驱动滚轮，实现电池片10的双面电镀；在其他实施例中，也可选择在阴极区110底侧设置导电辊200和驱动滚轮，实现电池片10的单面电镀，可根据电镀需求具体选择。

进一步地，本实施例中的第一驱动组件设置为多个，且每一个第一驱动组件与每一个导电辊200驱动连接，从而使得每一个导电辊200均能够独立转动，互不影响。第二驱动组件400设置为多个，多个第二驱动组件400位于电池片10的上下两侧，提高第二驱动组件400对电池片10传输的稳定性和可靠性，使得电池片10受力均匀。

在本实施例中，利用转动的导电部210与电池片10和阳极组件300不断接触，在阳极消铜区域220实现消镀，在阴极电镀区域230实现电镀。在一些实施例中，导电部210优选使用导电毛刷，导电毛刷由直径为0.2μm～5μm的导电纤维组成，本实施例中选用的导电纤维直径为2μm。导电毛刷的直径为5μm～30μm，本实施例中选用的导电毛刷直径为15μm；导电毛刷沿导电辊200径向的长度为0.2mm～5mm，本实施例中选用的长度为3mm。在其他实施例中，导电部210还可以选择任何可导电的电子元件，优选使用柔性电子元件，避免损伤电池片10。

在本实施例中，每一个导电辊200上设有多个电接触点(图中未示出)，多个电接触点沿着导电辊200的边缘设置，电接触点与导电部210一一对应设置且电连接；对应于阳极消铜区域220的电接触点与电源正极连接，对应于阴极电镀区域230的电接触点与电源负极电连接。在实际电镀工艺中，与电源的正极相连的电接触点将正电荷传输至与该电接触点相连的阳极消铜区域220的导电部210，实现阳极消铜区域220的导电部210上残留金属的消镀；与电源的负极相连的电接触点将负电荷传输至与该电接触点相连的阴极电镀区域230的导电部210，此时与阴极电镀区域230的导电部210接触的电池片10表面可镀覆金属(例如，可以是铜)，随着电池片10在阴极区110中的移动，镀覆金属沿该移动方向形成金属栅线(可以是主栅，也可以是细栅)。

进一步地，本实施例中的导电部210还包括设于阳极消铜区域220和阴极电镀区域230之间的不带电区域240；导电部210沿着导电辊200的外侧周向上依次均布有多个，从而提高电镀的均匀性，提升电镀质量。

不带电区域240的电势为零，即，不与电源的正负极连接。这样当导电部210(导电毛刷)转动至不带电区域240时，导电部210能够得到缓蚀的效果，从而可以起到消镀的作用。只是消镀原理与阳极消铜区域220不同，且该不带电区域240的消镀速率相对较缓。

需要说明的是，上述零电势的不带电区域240只是一种优选的实施方式，目的是尽可能的降低镀覆金属在导电部210(导电毛刷)上的沉积。

本实施例中的光伏电池水平电镀装置还包括至少一个整流机(图中未示出)；当整流机设置为多个时，整流机与导电辊200一一对应，整流机与一个导电辊200、以及该导电辊200两侧的阳极组件300均电连接。也就是说，整流机与导电辊200进行一对一的接线。

具体地，在电镀阶段的打底过程，打底段电压需要小于2.6V，电压过大会导致导电毛刷损坏，目前常用的导电毛刷有：碳纤维、钛丝、314不锈钢、316不锈钢、317L不锈钢等等；电解液需匹配高酸低铜体系药水(例如，硫酸浓度：200g/L-300g/L，硫酸铜浓度：10g/L-80g/L)，由于硫酸浓度高药水导电性更佳，进而提高电镀速率，节约电镀时间。整流机接线可以通过一台整流机接一根导电辊200，以及位于该导电辊200一前一后的阳极组件300，该接线方式可单独控制每一根导电辊200的电流大小，打底过程的电流可以根据实际情况逐步增加。经多次试验验证，可将打底过程缩短至3.5min。由于该方式接线需要整流机数量较多，通常使用在打底过程来缩短设备的长度，进而节约该光伏电池水平电镀装置的安装空间。

进一步地，当整流机设置为一个时，整流机与多个导电辊200、以及每一个导电辊200两侧的阳极组件300均同时电连接。也就是说，整流机与导电辊200进行一对多的接线。也即是，通过一台整流机接N根导电辊200，以及N个一前一后的阳极组件300，该接线方式可控制一个区域内的导电辊200的电流，该方式接线可使用在增高过程，匹配高铜低酸的电解液(例如，硫酸浓度：10g/L-80g/L，硫酸铜浓度：200g/L-300g/L)，硫酸铜浓度高药水含铜量高，适用于高电流密度电镀。经多次试验验证，可将电镀增高过程的电镀时间减少至4min。

通过整流机与导电辊200、以及导电辊200两侧的阳极组件300的不同接线方式，从而使得该光伏电池水平电镀装置能够匹配不同的电镀工艺，从而提高灵活适用性，降低成本。

当然，作业人员还可以同时进行整流机的一对一接线和一对多接线。例如，对该光伏电池水平电镀装置中的一部分导电辊200，以及位于该导电辊200一前一后的阳极组件300进行一对一接线；对其他的导电辊200，以及位于该导电辊200一前一后的阳极组件300进行一对多接线。

如图1所示，本实施例中的电解槽100连通有循环管道500，循环管道500用于为电解槽100供给电解液，从而确保电解液中的浓度在合适范围内，保证电解液内金属离子有充分的活性，电解液的循环速率可以为350L/min。

显然，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

注意，在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (11)

1.光伏电池水平电镀装置，其特征在于，包括：

电解槽(100)，所述电解槽(100)内盛放有电解液；

导电辊(200)，所述导电辊(200)设置在所述电解槽(100)内并浸没在所述电解液中，所述导电辊(200)的外周侧设置有导电部(210)，所述导电部(210)包括阳极消铜区域(220)和阴极电镀区域(230)，所述阳极消铜区域(220)的外侧设置有阳极组件(300)，所述阳极组件(300)通过所述阳极消铜区域(220)内的所述导电部(210)与电源正极电连接；

所述阳极组件(300)和所述导电辊(200)均设置为多个，沿电池片(10)的传输方向，每一个所述导电辊(200)的两侧分别配置一个所述阳极组件(300)，且多个所述阳极组件(300)的高度均低于所述导电辊(200)的顶端，以使所述阳极组件(300)位于相邻两个所述导电辊(200)之间；

所述阴极电镀区域(230)的外侧设置有用于放置所述电池片(10)的阴极区(110)，所述电池片(10)通过所述阴极电镀区域(230)内的所述导电部(210)与电源负极电连接。

2.根据权利要求1所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述导电辊(200)设置为至少一排，当所述导电辊(200)设置为两排时，所述电池片(10)位于两排所述导电辊(200)之间，且两排所述导电辊(200)错位设置。

3.根据权利要求1所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述光伏电池水平电镀装置还包括第一驱动组件和第二驱动组件(400)，所述第一驱动组件与所述导电辊(200)驱动连接，以驱动所述导电辊(200)转动；所述第二驱动组件(400)与所述电池片(10)驱动连接，以驱动所述电池片(10)在所述阴极区(110)传输。

4.根据权利要求3所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述第一驱动组件设置为多个，且每一个所述第一驱动组件与每一个所述导电辊(200)驱动连接。

5.根据权利要求3所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述第二驱动组件(400)设置为多个，多个所述第二驱动组件(400)位于所述电池片(10)的上下两侧。

6.根据权利要求1所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述导电部(210)还包括设于所述阳极消铜区域(220)和所述阴极电镀区域(230)之间的不带电区域(240)；所述导电部(210)沿着所述导电辊(200)的外侧周向上依次均布有多个。

7.根据权利要求6所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述导电辊(200)上设有多个电接触点，多个所述电接触点沿着所述导电辊(200)的边缘设置，所述电接触点与所述导电部(210)一一对应设置且电连接；对应于所述阳极消铜区域(220)的所述电接触点与所述电源正极连接，对应于所述阴极电镀区域(230)的所述电接触点与所述电源负极电连接。

8.根据权利要求1所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述光伏电池水平电镀装置还包括至少一个整流机；当所述整流机设置为一个时，所述整流机与多个所述导电辊(200)、以及每一个所述导电辊(200)两侧的所述阳极组件(300)均电连接；当所述整流机设置为多个时，所述整流机与所述导电辊(200)一一对应，所述整流机与一个所述导电辊(200)、以及该所述导电辊(200)两侧的所述阳极组件(300)均电连接。

9.根据权利要求1所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述电解槽(100)连通有循环管道(500)，所述循环管道(500)用于为所述电解槽(100)供给所述电解液。

10.根据权利要求1所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述阳极组件(300)为阳极钛网。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的光伏电池水平电镀装置，其特征在于，所述阳极组件(300)距离所述电池片(10)之间的距离为L1，所述导电辊(200)的直径为L2，L1＜L2。