一种水平电镀的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关对薄片基板实施水平电镀的方法和设备，特别是涉及在薄片基板上实施连续水平电镀的方法和设备。本发明的电镀方法和设备具有应用领域广泛以及适用于大规模生产的特点。
技术背景
[0002]最近20年来，可再生能源的使用越来越受到世界的重视，其中晶体硅太阳能电池的安装和使用以平均每年20%的速度快速增长。
[0003]在生产晶体硅太阳能电池的过程中，被用作导电电极的银浆占据了生产晶体硅太阳能电池总成本的20%以上。采用价格低廉的金属替代部分甚至全部银浆，在降低晶体硅太阳能电池生产成本中有着显著的意义。
[0004]金属铜是替换昂贵银浆的方法之一。但是在高温下，铜离子很容易被扩散到晶体硅内，从而造成晶体硅少子寿命降低，即降低晶体硅太阳能电池的光电转换效率。因此，只能在低温条件下，把金属铜沉积到晶体硅太阳能电池上，生成晶体硅太阳能电池的电极。
[0005]在晶体硅太阳能电池的生产过程中，有二种方法可以在低温的条件下把金属铜沉积在晶体硅太阳能电池表面，生成晶体硅太阳能电池电极:低温物理沉积金属方法和化学沉积金属方法。所谓的低温物理沉积金属方法就是溅射和热蒸发方法。低温物理沉积金属方法的最大缺点是不能实施选择性沉积金属，必须采用掩膜技术，从而就增加了生产成本。
[0006]被广泛使用的化学沉积金属的方法是电镀工艺。相对于物理沉积金属的工艺，电镀工艺不仅具有工艺简单，而且还具有可以选择性沉积金属的优点。因此电镀工艺的生产成本可以被控制的很低，从而可以大幅度降低生产晶体硅太阳能电池的成本。因此，使用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属是目前相当活跃的一个技术研发领域。
[0007]专利CN101257059A公开了利用晶体硅太阳能电池受到光照后所产生的电位差，在晶体硅太阳能电池的负极表面实施电镀工艺沉积金属的方法，即光诱导电镀工艺沉积金属的方法。由于该方法缺乏可靠的对晶体硅太阳能电池的正极电子接触技术，因此该方法只能在实验室得到应用。
[0008]专利CN102083717A公开了一种在晶体硅太阳能电池的正极电子接触方法，使电镀工艺沉积金属在大规模生产晶体硅太阳能电池过程中得到应用。但是，该方法存在二个缺点。一是晶体硅太阳能电池的负极表面，在上金属弹簧滚轮的作用下，与下滚轮不断地摩擦，不仅损伤了晶体硅太阳能电池的负极表面，而且对由电镀工艺沉积金属的方法所沉积的金属电极也造成一定程度的破坏。另一个缺点是该方法有其应用的局限性，该方法仅限于在有丝网印刷铝背场的晶体硅太阳能电池上应用。
[0009]为了提高光电转换效率，晶体硅太阳能电池的背钝化技术已逐步取代传统的晶体硅太阳能电池的铝背场技术。在采用背钝化技术后，晶体硅太阳能电池的正极也可以使用电镀工艺沉积金属的方法生成晶体硅太阳能电池的电极。但是以上所公开二种电镀工艺沉积金属的方法只能在晶体硅太阳能电池的负极上实施电镀工艺沉积金属。这样，如果晶体硅太阳能电池的负极和正极的电极都需要采用电镀工艺沉积金属的方法生成电极，就必须对其负极和正极分别实施电镀工艺沉积金属的过程，不利于大规模生产。
【发明内容】
[0010]针对以上现有技术的缺陷，本发明提供了一种对薄片基板实施水平电镀工艺沉积金属的方法和设备。
[0011]本发明的目的之一是寻求一种采用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属的方法和设备，该方法和设备在使用电镀工艺沉积金属的过程中，晶体硅太阳能电池的负极表面不接触任何固体，避免晶体硅太阳能电池的负极表面在实施电镀工艺时，由于与其它固体表面接触而造成的损伤。
[0012]本发明的另一个目的是寻求一种采用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属的方法和设备，该方法和设备可以同时对晶体硅太阳能电池的负极表面和正极表面实施电镀工艺沉积金属，简化双面晶体硅太阳能电池的金属电极生成工艺。
[0013]本发明的进一步目的是寻求一种采用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属的方法和设备，该方法和设备具有广泛的适用性和实用性，即，该方法和设备既可以单独在晶体硅太阳能电池的P电极上实施电镀工艺，也可以单独在晶体硅太阳能电池的η型电极上电镀，或者在晶体硅太阳能电池的P型电极和η型电极上同时实施电镀工艺。
[0014]本发明的最后一个目的是除了寻求一种采用电镀工艺在晶体硅太阳能电池上沉积金属的方法和设备外，进一步寻求适用性更广泛的在其它薄片基板上实施电镀工艺的方法和设备，扩大本发明的应用范围。
[0015]为了实现上述目的，本发明公开了一种对薄片基板实施水平电镀的方法和设备。本发明所公开的一种对薄片基板实施水平电镀的方法和设备是使独立电镀液槽在沿薄片基板水平移动方向的宽度小于该薄片基板在其移动方向的宽度的3倍，把电镀电源的阴极接触点放置在独立电镀液槽的外侧。优化的本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备是使独立电镀液槽在沿薄片基板水平移动方向的宽度小于该薄片基板在其移动方向的宽度。
[0016]本发明的优点之一是，由于本发明的独立电镀液槽宽度在沿薄片基板水平移动方向小于该薄片基板移动方向的宽度，把电镀工艺所需的电源阴极接触点放置在独立电镀液槽的外侧，不与电镀液直接接触，避免电镀电源的阴极在独立电镀液槽内与阳极之间造成短路。本发明的这种设计，不仅可以充分利用电镀工艺所使用的直流电能，而且能使电镀层更均匀。
[0017]本发明的另一个优点是在实施本发明的电镀工艺沉积金属的过程中，薄片基板的上表面可以不与任何固体接触。当本发明的水平电镀工艺沉积金属方法应用在晶体硅太阳能电池负极(晶体硅太阳能电池的η型表面)表面沉积金属时，即薄片基板是晶体硅太阳能电池的情况下，本发明的这个优点显得更为突出。例如，目前大多数晶体硅太阳能电池的主受光面是负极，负极主受光面的质量直接关系到该晶体硅太阳能电池的光电转换效率。由于本发明的电镀工艺沉积金属方法使晶体硅太阳能电池的负极表面不与任何固体接触，有效地避免了晶体硅太阳能电池的负极表面被受到损坏的可能。
[0018]本发明的另一个优点是，本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备在实际应用中可以非常灵活的被使用。在薄片基板是晶体硅太阳能电池的情况下，本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备既可以在晶体硅太阳能电池的负极表面实施本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法，也可以在晶体硅太阳能电池的正极上实施本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法，更可以在晶体硅太阳能电池的负极和正极上同时实施本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备。因此，本发明的其中一个重要优点是，本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备使得在晶体硅太阳能电池的正极和负极上同时实施电镀工艺沉积金属成为现实。
[0019]本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法和设备，非常适用于具有水平前进式结构的设备。水平前进式设备使得上料和下料步骤变得十分的简单，更有利于实现整个生产线的自动化。
[0020]本发明的另一个优点是本发明的对薄片基板实施水平电镀的设备非常简单。在实施本发明的电镀工艺沉积金属方法过程中，薄片基板上有一层电镀液溶液，依靠该电镀液溶液的自重，能使薄片基板紧密地贴在支撑它的导电滚轮上，因此在实施本发明的电镀工艺沉积金属方法的独立电镀液槽内可以不需要有滚轮，不仅简化了设备结构，而且节约了设备的成本。
[0021]当然，本发明的还有一个优点是，本发明的对薄片基板实施水平电镀的方法即适用于连续电镀工艺沉积金属，也适用于间隙电镀工艺沉积金属。也就是说，采用本发明的电镀工艺沉积金属方法，无论采用连续电镀工艺沉积金属，或者采用间隙电镀工艺沉积金属，所产生的结果可以互通。例如，在实验室采用间隙式本发明的电镀工艺沉积金属方法的结果，可以不加任何修改，应用到大规模生产的水平前进式设备。
【附图说明】
[0022]图1.本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备对晶体硅太阳能电池下表面实施电镀工艺的截面示意图。
[0023]图2.本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备对晶体硅太阳能电池上表面的η型电极实施光诱导电镀工艺的截面示意图。
[0024]图3.本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备同时对晶体硅太阳能电池的η型电极和P型电极实施电镀工艺的截面示意图。
[0025]图4.本发明对薄片基板实施水平电镀的方法和设备在薄片基板上