电镀框架制造技术

本公开涉及用于对光伏电池进行电镀的系统及装置。公开了一种适于在电镀操作期间支持多个太阳能电池的电镀框架或两件式电镀框架。所述电镀框架可由非导电材料形成或至少由非导电材料覆盖，以减少电镀材料在电镀框架上的聚集。电镀框架的两个件可通过分布在整个电镀框架上的磁体被耦合在一起。电镀框架可包括对齐元件，对齐元件用于将所述两个件的组件自对齐，而无需精准的预对齐。

Electroplating frame

The present disclosure relates to a system and an apparatus for electroplating photovoltaic cells. An electroplating frame or a two piece plating frame suitable for supporting a plurality of solar cells during an electroplating operation is disclosed. The plating frame may be formed of non-conductive material or at least covered by non-conductive material to reduce the aggregation of the electroplated material on the plating frame. The two pieces of the electroplated frame can be coupled together by magnets distributed throughout the plating frame. The plating frame may include a alignment element for aligning the components of the two pieces without precise pre alignment.

【技术实现步骤摘要】
电镀框架相关申请的交叉引用本申请要求于2015年12月14日提交的美国临时申请No.62/267202以及于2015年12月29日提交的美国专利申请No.14/983301的权益，其出于所有目的而通过引用全部并入本文。
本公开总体涉及对太阳能电池进行处理。更具体地，本公开描述了一种用于在电镀工艺期间支持太阳能电池的电镀框架。定义“太阳能电池”或“电池”是一种能够将光转化成电的光伏结构。电池可具有任何尺寸和任何形状，并且可以由各种材料制成。例如，太阳能电池可以是在基底材料(例如，玻璃、塑料或其它任何能够支撑光伏结构的材料)上的硅晶片或一个或多个薄膜上制造的光伏结构，或它们的组合。“太阳能电池条带”、“光伏条带”或“条带”是指光伏结构(例如太阳能电池)的部分或片段。太阳能电池可被划分成多个条带。条带可具有任何形状和任何尺寸。条带的宽度和长度可彼此相同或彼此不同。可通过对预先分割好的条带进一步进行分割来形成多个条带。“指状线”、“指状电极”和“指状物”是指光伏结构中的用于收集载流子的细长的导电(例如，金属的)电极。“汇流条”、“汇流线”或“汇流电极”是指光伏结构中的用于聚集由两个或多个指状线所收集的电流的细长的导电(例如，金属的)电极。汇流条通常宽于指状线，并可被沉积或以其它方式定位在光伏结构上或光伏结构内的任何位置。单个光伏结构可具有一个或多个汇流条。“光伏结构”可以指太阳能电池、片段或太阳能电池条带。光伏结构并不限于通过特定的方法制造的器件。例如，光伏结构可以是晶体硅系太阳能电池、薄膜太阳能电池，非晶硅系太阳能电池、多晶硅系太阳能电池，或其条带。
技术介绍
太阳能电池技术中的最新发展已帮助克服了生产高效率的且经济上可行的光伏(PV)模块的许多壁垒。传统地，晶体硅(c-Si)系太阳能电池依赖于使用银(Ag)格栅(例如指状线和汇流条)来收集电流。通过将Ag浆料印刷到晶片上并在700-800℃之间的温度对该浆料进行烧灼来形成Ag格栅。较新的太阳能电池使用非晶硅(a-Si)来与c-Si层一起形成异质结或提供表面钝化。然而，a-Si不能在超过200℃的温度被处理，因此与传统的Ag浆料不兼容。解决这一问题的一种方法是使用低温Ag浆料来形成导电格栅。但是，与传统浆料相比，低温Ag浆料的电阻较高，因此需要较厚的层。这需要使用分层技术，在该技术中，依次施加若干层低温浆料。这种工艺的成本和复杂性最终使人望而却步。解决这一问题的一种不同的方法是完全不使用Ag浆料，而是施加铜层，该铜层可通过光刻法被蚀刻从而形成栅格。但是使用铜存在其自身的问题，因为使用电镀技术不能使铜很好地粘附到硅上。行业的创新者，例如Silevo公司，率先采用了首先通过物理气相沉积将铜的薄籽晶层施加到a-Si上的工艺。这种籽晶层具有优异的粘附性能，并且为通过电镀沉积的厚铜层形成了基础。在公开号US20130125974A1中披露了这种工艺的细节，其通过引用并入本文。明显地，近年来，通过对于提高PV模块的效率的突破，太阳能技术已取得了长足的进步。这种改进正在使太阳能成为更为可行的能源。尽管在效率上实现了这些技术突破，但是在决定实施太阳能电力时，每瓦成本可能仍是最决定性的因素。因此，PV模块制造工艺中的能够提高产能并且从而降低成本的任何方面，对太阳能的可行性至关重要。电镀铜通常是一种简单的程序，但是，虽然有籽晶层，对硅太阳能电池的电镀仍然可能是一种人工密集型工艺。这是因为每个太阳能电池需要将若干小的电镀电极人工放置到太阳能电池的部分上，以形成电镀层。每个电极必须单独放置并对齐。由于每个太阳电池需要若干电极，因此这可能是非常耗时的工艺，会受到由所需的密集的处理而导致的损坏的困扰。因此，改进这一工艺并减少处理，对于提高PV模块生产的产能至关重要。
技术实现思路
本公开描述了关于一种用于在电镀工艺期间处理一个或多个太阳能电池的电镀框架的各种实施例。公开了一种用于在制造操作期间支撑太阳能电池的电镀框架。电镀框架可由多个不同的部件构成。该框架可由在电镀操作期间所经历的条件下不易劣化的坚固材料形成。当该材料由与电镀液直接接触后可能会被侵蚀的金属制成时，可通过防止或缓解这种侵蚀的层来保护该材料。第一框架限定出格子，其中每个格子均具有适于支撑一个太阳能电池的形状和大小。每个格子可包括一个或多个支撑结构，该支撑结构支撑定位在格子内的太阳能电池的外围。在一些实施例中，支撑结构可采用围绕格子延伸的唇部的形式。在一些实施例中，支撑结构可采用延伸到格子内的多个凸起的形式。当太阳能电池位于格子内时，形成格子的侧壁(lateralfacingwall)可防止格子内的太阳能电池大幅度横向移动。第二框架可包括多个销，销被配置成与由第一框架所支撑的每个太阳能电池的外围部分相接合。销被布置成使得当第一和第二框架被固定在一起时，多个销围绕由第一框架所限定的每个格子分布。磁体可分布在第一和第二框架中，从而使第一和第二框架能够快速并牢固地接合在一起。第一和第二框架中的磁体可被配置成配合以将第一和第二框架固定在一起。第一和第二框架可包括对齐元件(例如锥形销)，其确保第一和第二框架之间精准对齐，而无需将第一和第二框架彼此紧密地预对齐。电镀框架还可包括硬阻挡体，该硬阻挡体被配置成当框架被固定在一起时，在第一和第二框架之间建立最小间隔。硬阻挡体可具有相对的平行表面，从而使该最小间隔由硬阻挡体的厚皮设定。硬阻挡体还可用于防止第一框架内的磁体与第二框架内的磁体直接接触。通过在磁体之间建立间隙，可防止磁体之间的摩擦。公开了一种利用上述电镀框架对太阳能电池进行电镀的方法。该方法包括将每个太阳能电池放置到由电镀框架的第一框架限定的相应的格子中。可采用任意数量的方式将太阳能电池放置到格子中，方式包括但不限于通过拾取和放置设备依次放置太阳能电池。在所需的太阳能电池被放置在第一框架内之后，第一框架可被磁耦合到第二框架，从而将太阳能电池固定在电镀框架内。设置在第一和第二框架内的磁性紧固件可使得第一和第二框架结合，从而使得耦合到第二框架的对齐元件与每个太阳能电池的特定的外围部分接合。由于通过第一和第二框架，对于对齐元件进行了精准放置，可大幅减少被放置在错误位置的压力的可能性。在通过将第一和第二框架磁耦合在一起固定太阳能电池之后，可将包围太阳能电池的电镀框架向下放入到一定量的液体中。在一些实施例中，太阳能电池可通过第一和第二框架与电源的负端子耦合。在第一和第二框架由导电芯形成的情况下，这可能尤其有效。由此，上框架和下框架的在该一定量的液体之外的部分可以与电源耦合。在第二框架为不导电的实施例中，可通过一个或多个固定元件将引线附接到每个太阳能电池，其中该一个或多个固定元件将太阳能电池固定在电镀框架内。由此，被配置成接受电镀的部分太阳能电池被充电并接受电镀材料。在一些实施例中，第一和第二框架的导电芯可通过导电销彼此电耦合。在多个实施例中，该方法还包括：从一定量的液体中移除电镀框架。这可通过自动化机械完成，该机械随后可通过对第二框架的与设置在第二框架中的磁性紧固件相应的部分施加力，将第一框架从第二框架解耦。最后，可通过一个或多个自动化制造设备(例如拾取和放置设备)，将太阳能电池从第一框架移除。然后，可对经电镀的太阳能电池进行进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电镀框架，用于在制造操作期间支撑多个太阳能电池，其特征在于，所述电镀框架包括：第一框架，其限定出多个格子，每个所述格子具有适于支撑所述多个太阳能电池中的一个的形状和尺寸；第二框架，其包括被配置成与所述太阳能电池的外围部分相接合的多个销；分布在所述第一框架和所述第二框架内的多个磁体，所述第一框架内的磁体被配置成与所述第二框架内的磁体配合以将所述框架固定在一起；以及分布在所述第一框架和所述第二框架内的多个对齐元件，所述对齐元件被配置成使所述第一框架和所述第二框架自对齐。

【技术特征摘要】
2015.12.14 US 62/267,202;2015.12.29 US 14/983,3011.一种电镀框架，用于在制造操作期间支撑多个太阳能电池，其特征在于，所述电镀框架包括：第一框架，其限定出多个格子，每个所述格子具有适于支撑所述多个太阳能电池中的一个的形状和尺寸；第二框架，其包括被配置成与所述太阳能电池的外围部分相接合的多个销；分布在所述第一框架和所述第二框架内的多个磁体，所述第一框架内的磁体被配置成与所述第二框架内的磁体配合以将所述框架固定在一起；以及分布在所述第一框架和所述第二框架内的多个对齐元件，所述对齐元件被配置成使所述第一框架和所述第二框架自对齐。2.如权利要求1所述的电镀框架，其特征在于，进一步包括：多个硬阻挡体，其被配置成当所述框架被固定在一起时，在所述第一框架和所述第二框架之间建立最小间隔。3.如权利要求2所述的电镀框架，其特征在于，所述多个硬阻挡体防止所述第一框架内的磁体与所述第二框架内的磁体直接接触。4.如权利要求1所述的电镀框架，其特征在于，所述第一框架内的磁体以与所述第二框架内的磁体相同的样式布置。5.如权利要求1所述的电镀框架，其特征在于，所述第一框架包括围绕每个所述格子的外围分布的多个支撑结构，所述支撑结构被配置成支撑所述格子内的太阳能电池。6.如权利要求1所述的电镀框架，其特征在于，所述第二框架包括多个把手，所述多个把手被设置在分布在所述第二框架内的每个所述磁体的附近。7.如权利要求6所述的电镀框架，其特征在于，所述多个把手中的每个均包括开口，所述开口被配置成接受用于操纵所述第二框架的机械臂的一部分。8.如权利要求1所述的电镀框架，其特征在于，所述多个销中的每一个均为装载有弹簧的销，所述装载有弹簧的销由从所述第二框架的侧壁延伸的支撑结构支撑。9.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·冈萨雷斯，MD·康，
申请(专利权)人：光城公司，
类型：新型
国别省市：美国,US