一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法技术

本发明专利技术提供一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法，包括栅线电极光刻板的设计、太阳电池预处理、电镀和加热处理四步骤，完成太阳电池栅线电极的制备，电镀时通过调节太阳电池各部分在电解液中停留的时间，达到太阳电池不同位置栅线不等高和不等宽的效果。本发明专利技术的有益效果是可以实现太阳电池栅线的高度渐变，相对于PVD方式制备的栅线，这种栅线形状是一种更加符合上电极电流传输的理想形状，其更加适合上电极的电流传输，与PVD方法相比，本发明专利技术造成的另外一种有益效果是，本发明专利技术可以在电池栅线所有暴露表面都电镀有保护层，可以有效保证内部金属免受外界腐蚀影响。

Method for preparing grid electrode of solar cell by electroplating method

The present invention provides a method for electroplating solar cell prepared by grating electrode, includes a gate line electrode design, rigid solar cell pretreatment, plating and heat treatment of four steps, the completion of the solar grid electrode, solar cell by adjusting each part of time stay in the electrolyte during electroplating, reach the sun the battery grid line in different positions of different height and width effect. The invention has the advantages of high gradient can realize the gate line of solar cells, compared with PVD grating preparation, the gate line shape is a more ideal shape on the transmission electrode current, which is more suitable for the current transmission on the electrode, compared with the PVD method, also a beneficial effect of the invention cause is that the invention can be applied to the cell gate line all exposed surface plating protective layer, can effectively guarantee the internal metal corrosion influence from the outside world.

【技术实现步骤摘要】
一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法
本专利技术属于太阳电池领域，尤其是涉及一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法。
技术介绍
电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制作的表面附有一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化、提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用。电镀时，镀层金属或其它不溶性材料作阳极，待镀的工件作阴极，镀层金属的阳离子在待镀件的表面被还原成金属镀层。作为一种成本较为低廉的技术，电镀方法在太阳电池制备电极领域也有应用。太阳电池的上表面镀有金属栅线电极，光照从金属栅线间隙照射进太阳电池，从而产生光生电流，光生电流通过金属栅线进行收集，并传输到外接电极。太阳电池下表面也镀有金属层，金属层与外接电极连接，这样使得太阳电池的上表面、下表面与外接电路形成回路。目前丝网印刷技术是制作太阳电池电极的主流工艺。但是由于丝网印刷技术本身客观条件的限制，一方面印刷的电极线宽较宽，导致电池片的遮光面积较大；另一方面印刷的电极难以获得较高的高宽比。为增加电池片的有效受光面积，并获得较高高宽比的电极，一般采用真空蒸镀制备太阳电池栅线电极，真空蒸镀是将工件放入真空室，并用一定的方法加热，使镀膜材料蒸发或升华，飞至工件表面凝聚成膜，蒸汽粒子的空间分布影响了蒸发粒子在基体上的沉积速率以及基体上的膜厚分布。但制作出来的太阳电池栅线电极高度相同，电流传输效率有限，栅线处以及栅线以外都会生长金属，浪费原料，制作的电池栅线的横截面为层叠横截面，有暴露在外的表面，内部金属容易受到外界腐蚀影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法，尤其适合太阳电池栅线电极的制备，以克服现有技术中存在的栅线电极生产成本高且材料浪费大、制备的栅线电极不能最优实现电流收集形状、产品品质不高等问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法，包括以下步骤：步骤一：栅线电极光刻板设计：根据对电镀速率和进入电镀液速率的优化进行设计；步骤二：太阳电池预处理：对太阳电池进行光刻处理、腐蚀处理和蒸镀金属附着层，得到太阳电池表面的栅线金属图形；步骤三：电镀；步骤四：加热处理：采用热箱烘烤或者快速热退火处理方式对太阳电池进行加固，得到太阳电池栅线电极。其中，步骤三中电镀的一种方式为：在电镀之前，将太阳电池底部主栅向下，顶部副栅向上，按照特定速率将太阳电池浸入电镀液中，当副栅全部进入电镀液中，结束电镀。另一种方式为：使电解液没过太阳电池，保证太阳电池底部主栅向下，顶部副栅向上，开始电镀，按照特定速率将太阳电池拉出电镀液，结束电镀。电镀包括依次电镀银和电镀金。其中，步骤二中对太阳电池进行光刻处理、腐蚀处理和蒸镀金属附着层包括如下步骤：步骤一：对太阳电池旋涂光刻胶，然后使用所述的栅线电极光刻板进行曝光处理，经过显影之后，太阳电池的表面暴露出栅线图形；步骤二：对太阳电池用PVD的方法蒸镀一层金属；步骤三：使用有机溶剂去除光刻胶及光刻胶表面的残留金属，形成太阳电池表面的栅线金属图形。进一步地，该方法还包括在电镀之前将太阳电池背面旋涂光刻胶进行保护。本专利技术具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，可以实现太阳电池栅线的高度渐变，由于光生电流有太阳电池副栅末端流向太阳电池主栅，电流逐渐增加，此种栅线形状更加适合上电极的电流传输；由于电镀时金属生长的位置固定在栅线处，栅线以外不会生长金属，因此更加节省原料，且电镀时不用抽真空，更加节省成本；可以在电池栅线所有暴露表面都电镀有保护层，可以保证内部金属免受外界腐蚀影响。附图说明图1是本专利技术的太阳电池片结构示意图图2是本专利技术的太阳电池片电镀过程示意图图3是本专利技术的太阳电池片电镀后栅线形状俯视图图4是本专利技术的太阳电池片电镀后栅线形状示意图图5是真空蒸镀法制备砷化镓太阳电池片电镀后栅线截面示意图图6是本专利技术电镀法制备砷化镓太阳电池片电镀后栅线截面示意图图中：1、太阳电池2、太阳电池主栅3、太阳电池副栅4、电镀电源5、电镀阳极6、电镀液7、金属金8、金属锗9、金属银10、金属金11、电池片具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。本专利技术提供一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法，包括以下步骤：步骤一：栅线电极光刻板设计：如图1所示，太阳电池片由太阳电池1、太阳电池主栅2和太阳电池副栅3组成，根据太阳电池1栅线电极的形状和对电镀速率和进入电镀液速率的优化进行设计，设计的太阳电池1的栅线图形可以为较细等宽的图形，也可以是较细不等宽的图形；步骤二：太阳电池预处理：在电镀之前，对太阳电池1进行光刻处理、腐蚀处理和蒸镀金属附着层，得到太阳电池1表面的栅线金属图形；步骤三：电镀：包括依次电镀银和电镀金，操作方法为：在电镀之前，将太阳电池1底部主栅2向下，顶部副栅3向上，按照特定速率将太阳电池1浸入电镀液6中，结束电镀；或者，使电解液6没过太阳电池1，保证太阳电池1底部主栅2向下，顶部副栅3向上，开始电镀，按照特定速率将太阳电池1拉出电镀液6，结束电镀；如图2所示，将待电镀的太阳电池1作为电镀的阴极，主栅2与电镀电源4的负极连接，待镀金属作为电镀的阳极5，与电镀电源4的正极连接，电镀液6含有待镀金属阳离子，通过调节太阳电池各部分在电镀液6中的停留时间，可以达到太阳电池1不同位置栅线不等高高度和不等宽宽度的效果。步骤四：加热处理：太阳电池1经过电镀后，需要进行加热处理对电极进行加固，采用热箱烘烤或者快速热退火处理方式对太阳电池进行加固，得到太阳电池栅线电极。其中，步骤二中对太阳电池1进行光刻处理、腐蚀处理和蒸镀金属附着层包括如下步骤：步骤一：对太阳电池1旋涂光刻胶，然后应用栅线电极光刻板对太阳电池1进行曝光处理，经过显影之后，太阳电池1的表面暴露出栅线图形；步骤二：对太阳电池1用PVD的方法蒸镀一层金属；步骤三：使用有机溶剂去除光刻胶及光刻胶表面的残留金属，形成太阳电池1表面的栅线金属图形。若太阳电池1背表面易受到电镀液6的影响，该方法还包括在电镀之前将太阳电池1背面旋涂光刻胶进行保护。本专利技术的原理是：将待电镀的太阳电池1作为电镀的阴极，待镀金属作为电镀的阳极，电镀液含有待镀金属阳离子，通过调节太阳电池各部分在电镀液中停留的时间，可以达到太阳电池不同位置栅线不等高高度和不等宽宽度的效果。通过调节太阳电池浸入电镀液或者脱离电镀液的速率以及电镀速率，可以对电极的厚薄和宽窄程度进行调控。电镀时太阳电池的操作方式为：开始电镀之后，将太阳电池底部主栅向下，顶部副栅向上，按照特定速率将太阳电池浸入电镀液，直至电镀液没过太阳电池，此时电镀结束。电镀时太阳电池的另一种操作方式为：使电镀液没过太阳电池，保证太阳电池底部主栅向下，顶部副栅向上，然后开始电镀，电镀时按照特定速率将太阳电池提拉出电镀液，直至太阳电池脱离电镀液，此时电镀结束。采用此两种操作方式，就能实现太阳电池1不同位置栅线不等高高度和不等宽宽度。本实施例以8cm*8cm尺寸的三结GaInP/GaAs/Ge太阳电池为例，具体阐述本专利技术的实际应用。1.设计栅线版图根据实施例中电池需要，设计栅线版图，设置主栅2长度为8cm，宽度为150μm，副栅3长度为8cm，间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：栅线电极光刻板设计：根据对电镀速率和进入电镀液速率的优化进行设计；步骤二：太阳电池预处理：对太阳电池进行光刻处理、腐蚀处理和蒸镀金属附着层，得到太阳电池表面的栅线金属图形；步骤三：电镀；步骤四：加热处理：采用热箱烘烤或者快速热退火处理方式对太阳电池进行加固，得到太阳电池栅线电极。

【技术特征摘要】
1.一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：栅线电极光刻板设计：根据对电镀速率和进入电镀液速率的优化进行设计；步骤二：太阳电池预处理：对太阳电池进行光刻处理、腐蚀处理和蒸镀金属附着层，得到太阳电池表面的栅线金属图形；步骤三：电镀；步骤四：加热处理：采用热箱烘烤或者快速热退火处理方式对太阳电池进行加固，得到太阳电池栅线电极。2.根据权利要求1所述的一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法，其特征在于：所述步骤三中电镀一种方式为：在电镀之前，将太阳电池底部主栅向下，顶部副栅向上，按照特定速率将太阳电池浸入电镀液中，当副栅全部进入电镀液后，结束电镀。3.根据权利要求1所述的一种电镀法制备太阳电池栅线电极的方法，其特征在于：所述步骤三中电镀的一种方式为：使电解液没过太阳电池，保证太阳电池底部主栅向...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓东，肖志斌，杜永超，孙希鹏，铁剑锐，梁存宝，王鑫，许军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，天津恒电空间电源有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12