TWI711725B - 一種太陽能電池片的電鍍設備 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種太陽能電池片的電鍍設備，該設備包括有一輸送平台，其兩端分別具有一進片口與一出片口，該進片口與該出片口之間則設置有至少一工作區域，該輸送平台表面佈設有複數支傳動滾輪，該工作區域的上方設置有至少一陰極滾輪，該工作區域的下方設置有至少一藥水盒，該藥水盒內設置有陽極滾輪；藉此，首先將該太陽能電池片帶入該工作區域，使該太陽能電池片來到該LED燈位置進行照射，該藥水盒持續對該太陽能電池片添加該藥水，該太陽能電池片則接觸該陰極滾輪、該陽極滾輪導通電路而開始進行電鍍，最後將電鍍後的該太陽能電池片自該出片口取出。

Description

一種太陽能電池片的電鍍設備
本發明屬於太陽能電池片的電鍍加工領域，特別是針對太陽能電池片進行的電鍍設備。
太陽光電系統(Photovoltaics，簡稱光伏)，是指利用光電半導體材料的光生伏打效應(Photovoltaic Effect)以將太陽能轉化為直流電能的設備，其核心主要是太陽能電池片。
隨著光伏產業規模的擴大和快速的發展，以及政策的調整，市場對於太陽能設備的價格要求越來越嚴，很多相關工序都必須降低複雜程度，以採用便於取得的材料進行使用。
以現有的太陽能電池片製程而言，其採用印刷銀漿製程，所稱銀漿恐佔據生產太陽能電池片總成本的25%以上，因此，採用價格低廉的金屬來替代部分甚至全部銀漿，在降低晶體矽太陽能電池片生產成本中有著顯著的意義。
有關前述替代方案，採用金屬銅是替換昂貴銀漿的一種好方法，可以達成顯著的成本下降。但是，金屬銅在高溫下，其銅離子很容易 被擴散到晶體矽內，從而造成晶體矽分子的壽命降低，亦即降低晶體矽太陽能電池片的光電轉換效率，故必須考慮在低溫下進行金屬銅的製程。
以現有的製程而言，電鍍金屬銅製程能在低溫條件下，把金屬銅沉積到晶體矽太陽能電池片上，以生成晶體矽太陽能電池片的電極，常見者有兩種方法：低溫物理或者化學沉積金屬方法。
低溫物理沉積金屬方法是採用濺射等手段，其缺點是不能實施選擇性沉積金屬，必須採用掩膜技術，還需購買昂貴的設備，從而增加了生產成本，背離了降低成本的出發點。
而採用化學沉積金屬的方法屬於電鍍工藝，相對於物理沉積金屬的技術，電鍍工藝不僅具有工法簡單，而且還具有可以選擇性沉積金屬的優點。因此電鍍工藝的生產成本可以被控制的很低，從而可以大幅度降低生產晶體矽太陽能電池片的成本，也使得採用電鍍工藝在晶體矽太陽能電池片上沉積金屬是目前相當活躍的一個技術研發領域。
本案發明人有鑑於習知工藝的缺點以及電鍍工藝的優勢，乃著手加以研究改良，經由長期的實作檢驗，終能研發完成本件太陽能電池片的電鍍設備。
本發明的目的在於提供一種太陽能電池片的電鍍設備，其解決現有銀漿無法有效代替問題，而採取電鍍工藝在晶體矽太陽能電池片上沉積金屬，使其大幅降低太陽能電池片生產成本，讓太陽能電池片更平民化，俾利於太陽能電池片的使用與發展。
本發明的另一目的在於提供一種太陽能電池片的電鍍設備，其可適用於包括單晶矽P型或N型、多晶矽P型或N型、CIGS(銅、銦、鎵、硒)、TeCd銻化鎘等，可鍍金屬包含：銀、錫、銅、鎳及合金。
可達成前述目的之本發明，其包括有：一輸送平台，其兩端分別具有一進片口與一出片口，該進片口與該出片口之間則設置有至少一工作區域，該輸送平台表面佈設有複數支傳動滾輪，使各該傳動滾輪上由該進片口承載一太陽能電池片通過該工作區域到達該出片口；該太陽能電池片若為P型電池片，其P結面為已金屬燒結完成的背電極，本文稱之為正面，而N結面為已由鐳射去除氮化矽(SiNx)形成可電鍍之圖形，本文稱為背面，若N型電池則是相反方向。
至少一陰極滾輪，設置在該工作區域的上方，使該陰極滾輪與該傳動滾輪由上下兩端支持該太陽能電池片；至少一藥水盒，設置在該工作區域的下方，使該傳動滾輪通過該藥水盒的上緣，該藥水盒的外側設置有藥水入口用來注入藥水，以對通過該工作區域的該太陽能電池片添加該藥水，該藥水盒內設置有陽極滾輪，該陽極滾輪接近該太陽能電池片以配合該陰極滾輪導通電鍍功能；以及至少一LED燈，設置在該傳動滾輪旁側，用以照射該太陽能電池片的矽晶片結構因光照而產生電流通路以打開該太陽能電池片的PN結面，使該太陽能電池片正面的該P結面與該陰極滾輪接通，該陽極滾輪與該太陽能電池片背面面向該LED燈光源面的該N結面接通，形成導通電路在該陽極滾輪接觸的該太陽能電池片的背面進行電鍍。
其中，該工作區域上連續設置有一組以上的該陰極滾輪、該藥水盒及該陽極滾輪、該LED燈，使該太陽能電池片移動時反覆進行電鍍作業。
而各該陰極滾輪是以鈦金屬、不銹鋼金屬、磷銅金屬，或者其它導電材料所製作；該陽極滾輪則是由鈦、鈦合金或其它不溶性陽極材料製作。
另外，該藥水盒內另設計有藥水流量控制單元，以滿足該藥水由下往上湧出的不間斷方式，確保通過該陽極滾輪的該太陽能電池片表面均勻且不間斷的接觸到該藥水。
再者，該陽極滾輪、與該陰極滾輪在該太陽能電池片的移動方向採取交錯的間隔排列。
更進一步，各該陰極滾輪、該傳動滾輪、該陽極滾輪是在轉軸上設置至少一個輪圈而成型，其中，該陰極滾輪與該傳動滾輪或該陽極滾輪的該轉軸採取上下對齊方式，上下方的該輪圈則為相對錯開配置。
而且，該陽極滾輪上的該輪圈為吸水性海綿材質，該輪圈上設置有複數的貫穿孔，該貫穿孔提高該藥水的流通。
藉由前述設備，本發明的方法包括有：由該進片口置入待電鍍的該太陽能電池片到該輸送平台上；驅動所有的該傳動滾輪將該太陽能電池片帶入該工作區域，在通過第一個該陰極滾輪後，使該太陽能電池片來到該LED燈位置，使該LED燈照射該太陽能電池片的矽晶片結構因光照而產生電流通路，以打開該太陽能 電池片的PN結面；
該藥水盒持續對該太陽能電池片添加該藥水，該太陽能電池片的該P結面接觸該陰極滾輪、該太陽能電池片面向該LED燈的該N結面則接通該陽極滾輪，以導通電路而在該陽極滾輪接觸的該太陽能電池片表面開始進行電鍍；
該太陽能電池片持續往該出片口方向移動，脫離該陽極滾輪、該陰極滾輪而結束電鍍；
將電鍍後的該太陽能電池片自該出片口取出。
其中，該藥水由該藥水入口注入該藥水盒，持續經過不溶性的該陽極滾輪處，以均勻接觸該太陽能電池片的表面，滿溢的該藥水則由該藥水盒的上方開口排出，並回收重複循環使用。
100‧‧‧輸送平台
110‧‧‧進片口
120‧‧‧出片口
130‧‧‧工作區域
140‧‧‧傳動機構
150‧‧‧傳動滾輪
160‧‧‧轉軸
170‧‧‧輪圈
200‧‧‧陰極滾輪
210‧‧‧轉軸
220‧‧‧輪圈
300‧‧‧藥水盒
310‧‧‧藥水入口
400‧‧‧陽極滾輪
410‧‧‧轉軸
420‧‧‧輪圈
430‧‧‧貫穿孔
500‧‧‧LED燈
600‧‧‧太陽能電池片
610‧‧‧P結面
620‧‧‧N結面
圖1係本發明之太陽能電池片的電鍍設備的結構立體圖；
圖2係該太陽能電池片的電鍍設備的結構俯視圖；
圖3係該太陽能電池片的電鍍設備的結構端視圖；
圖4係該太陽能電池片的電鍍設備的工作區域部分放大詳圖；
圖5a係該太陽能電池片的N結面朝上的結構示意圖；
圖5b係該太陽能電池片的P結面朝上的結構示意圖；
圖6係該太陽能電池片的電鍍設備的操作流程圖；以及
圖7係該太陽能電池片的電鍍設備在陽極滾輪上設置有貫穿孔的結構 示意圖。
以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地瞭解本發明的目的、特徵和效果。
請參閱圖1至圖5b所示為本發明所提供的一種太陽能電池片的電鍍設備，所稱太陽能電池片600主要適用於包括單晶矽P型或N型、多晶矽P型或N型、CIGS(銅、銦、鎵、硒)、TeCd銻化鎘等，可鍍金屬包含：銀、錫、銅、鎳及合金。該太陽能電池片600若為如圖5a、圖5b的P型電池片，其正面的P結面610為已金屬燒結完成的背電極，而背面的N結面620為已由鐳射去除氮化矽(SiNx)形成可電鍍之圖形，若為N型電池則是相反方向。
該太陽能電池片的電鍍設備包括有：
一輸送平台100，其兩端分別具有一進片口110與一出片口120，該進片口110與該出片口120之間則設置有至少一工作區域130，該輸送平台100表面佈設有複數支傳動滾輪150，各該傳動滾輪150由一側的傳動機構140帶動，使各該傳動滾輪150上由該進片口110承載一待電鍍的該太陽能電池片600通過該工作區域130到達該出片口120；
至少一陰極滾輪200，設置在該工作區域130的上方，使該陰極滾輪200與該傳動滾輪150由上下兩端支持該太陽能電池片600在該輸送平台100上移動；
至少一藥水盒300，設置在該工作區域130的下方，使該傳動滾輪150通過該藥水盒300的上緣，該藥水盒300的外側設置有藥水入口310，以持 續將藥水由該藥水入口310注入該藥水盒300內，使該太陽能電池片600通過該工作區域130時得以接觸該藥水，該藥水盒300內設置有陽極滾輪400，該陽極滾輪400接近該太陽能電池片600以配合該陰極滾輪200導通電鍍功能；以及
至少一LED燈500，設置在該傳動滾輪150旁側，用以照射該太陽能電池片600的矽晶片結構因光照而產生電流通路以打開該太陽能電池片600的PN結面(p-n junction)，使該太陽能電池片600成為一個導體，而能使該太陽能電池片600正面的該P結面610(上方)與該陰極滾輪200接通，該陽極滾輪400與該太陽能電池片600背面的該N結面620接通(下方面向該LED燈500的光源面)，形成導通電路而在該陽極滾輪200接觸的該太陽能電池片600背面的該N結面620進行電鍍。
請參閱圖6，藉由前述設備，本發明的實施方法包括有：
6-1.由該進片口110置入待電鍍的該太陽能電池片600到該輸送平台100上；
6-2.驅動所有的該傳動滾輪150將該太陽能電池片600帶入該工作區域130，在通過第一個該陰極滾輪200後，使該太陽能電池片600來到該LED燈500位置，使該LED燈500照射該太陽能電池片600的矽晶片結構因光照而產生電流通路，以打開該太陽能電池片600的PN結面；
6-3.該藥水盒300持續對該太陽能電池片600添加該藥水，該太陽能電池片600的該P結面610接觸該陰極滾輪200、該太陽能電池片面向該LED燈500的該N結面620則接通該陽極滾輪400，以導通電路而在該陽極滾輪200接觸的該太陽能電池片600的該N結面620開始進行電鍍；
6-4.該太陽能電池片600持續往該出片口120方向移動，脫離該陽極滾輪400、該陰極滾輪200而結束電鍍；
6-5.將電鍍後的該太陽能電池片600自該出片口120取出。
請參考圖1至圖6所示，前述方法中，該藥水由該藥水盒300外側設置的該藥水入口310注入，持續經過不溶性的該陽極滾輪400處，以均勻接觸該太陽能電池片600的表面，滿溢的該藥水則由該藥水盒300的上方開口排出，再經回收以重複循環使用。
該藥水盒300內另設計有藥水流量控制單元，以滿足該藥水由下往上湧出的不間斷方式，確保通過該陽極滾輪400的該太陽能電池片600表面均勻且不間斷的接觸到該藥水。
另外，該工作區域130上可以連續設置有一組以上的該陰極滾輪200、該藥水盒300及該陽極滾輪400、該LED燈500，因此，該太陽能電池片600在該傳動滾輪150傳動時，會反覆實施持續進行電鍍的工作，獲得更好的品質。
其中，各該陰極滾輪200是以鈦金屬、不銹鋼金屬、磷銅金屬，或者其它導電材料所製作，該陰極滾輪200的金屬表面可貼附軟性導電材料，讓陰極部分能更好地服貼在該太陽能電池片600表面上，同時獲得避免太陽能電池片600被該陰極滾輪200夾破的問題。
而在前述結構中，置放在該藥水盒300內的該陽極滾輪400、是由鈦、鈦合金或其它不溶性陽極材料製作，該陽極滾輪400、與該陰極滾輪200在該太陽能電池片600的移動方向採取交錯的間隔排列；其一方面要能滿足該太陽能電池片600的上下正反兩面，在進行電鍍過程時能同時保證接 通電鍍電路，另一方面也為了更有效避免上下方的該陰極滾輪200與該陽極滾輪400互相沾濕藥水，確保該太陽能電池片600背部的乾燥性。
請參閱圖3、圖4所示，進一步說明，各該陰極滾輪200、該傳動滾輪150、該陽極滾輪400是在轉軸210、160、410上設置至少一個輪圈220、170、420而成型，當該陰極滾輪200與該傳動滾輪150各該轉軸210、160採取上下對齊時，需要將上下方的各該輪圈220、170相對錯開配置，同樣為了更有效避免上下方的該陰極滾輪200與該傳動滾輪150互相沾濕藥水，確保該太陽能電池片600背部的乾燥性。
再者，如圖7所示，該陽極滾輪400上的該輪圈420為吸水性海綿材質，該輪圈420上設置有複數的貫穿孔430，該貫穿孔430提高該藥水的流通，可以提升該太陽能電池片600與該藥水盒300內的該藥水之間的離子交換效率。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
100:輸送平台
110:進片口
120:出片口
130:工作區域
140:傳動機構
150:傳動滾輪
200:陰極滾輪
300:藥水盒
400:陽極滾輪
500:LED燈
600:太陽能電池片

Claims (8)

  1. 一種太陽能電池片的電鍍設備，包括有：一輸送平台，其兩端分別具有一進片口與一出片口，該進片口與該出片口之間則設置有至少一工作區域，該輸送平台表面佈設有複數支傳動滾輪，使各該傳動滾輪上由該進片口承載一太陽能電池片通過該工作區域到達該出片口；至少一陰極滾輪，設置在該工作區域的上方，使該陰極滾輪與該傳動滾輪由上下兩端支持該太陽能電池片；至少一藥水盒，設置在該工作區域的下方，使該傳動滾輪通過該藥水盒的上緣，該藥水盒的外側設置有藥水入口用來注入藥水，以對通過該工作區域的該太陽能電池片添加該藥水，該藥水盒內設置有陽極滾輪，該陽極滾輪接近該太陽能電池片以配合該陰極滾輪導通電鍍功能，該陽極滾輪、與該陰極滾輪在該太陽能電池片的移動方向採取交錯的間隔排列；以及至少一LED燈，設置在該傳動滾輪旁側，用以照射該太陽能電池片的矽晶片結構因光照而產生電流通路以打開該太陽能電池片的PN結面，使該太陽能電池片的P結面與該陰極滾輪接通，該陽極滾輪與該太陽能電池片面向該LED燈的N結面接通，導通電路在該陽極滾輪接觸的該太陽能電池片表面上進行電鍍。
  2. 如請求項1所述之太陽能電池片的電鍍設備，其中，該工作區域上連續設置有一組以上的該陰極滾輪、該藥水盒及該陽極滾輪、該LED燈，使該太陽能電池片移動時反覆進行電鍍作業。
  3. 如請求項1所述之太陽能電池片的電鍍設備，其中，各該陰極滾輪是以鈦金屬、不銹鋼金屬、磷銅金屬，或者其它導電材料所製作。
  4. 如請求項1所述之太陽能電池片的電鍍設備，其中，該陽極滾輪是由鈦、鈦合金或其它不溶性陽極材料製作。
  5. 如請求項1所述之太陽能電池片的電鍍設備，其中，該藥水盒內另設計有藥水流量控制單元，以滿足該藥水由下往上湧出的不間斷方式，確保通過該陽極滾輪的該太陽能電池片表面均勻且不間斷的接觸到該藥水。
  6. 如請求項1所述之太陽能電池片的電鍍設備，其中，各該陰極滾輪、該傳動滾輪、該陽極滾輪是在轉軸上設置至少一個輪圈而成型。
  7. 如請求項6所述之太陽能電池片的電鍍設備，其中，該陰極滾輪與該傳動滾輪或該陽極滾輪的該轉軸採取上下對齊方式，上下方的該輪圈則為相對錯開配置。
  8. 如請求項6所述之太陽能電池片的電鍍設備，其中，該陽極滾輪的該輪圈上設置有複數的貫穿孔，該貫穿孔提高該藥水的流通。
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