本发明涉及智慧楼宇,具体为一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法。
背景技术:
1、晶硅太阳能电池是一种常见的太阳能电池技术,是光伏的主流产品,占据了95%以上的光伏市场。它由单晶硅或多晶硅制成,具有高效的光电转换率。在晶硅太阳能电池中,需要金属电极将光生载流子导出到外接电路,其中,晶硅太阳能电池最常用的金属电极是银。但是,随着光伏市场的逐渐发展,太瓦级光伏市场对金属银的需求量将会急剧增加,届时全球的银供应量可能会出现供应不足的情况,难以满足持续增长的光伏产能需求,因此开发少银甚至是无银的金属化方案就显得至关重要。电镀铜技术因其可获得更低的线电阻,更高的高宽比及更低的成本,被认为是突破丝印技术瓶颈,改善载流子收集的有效尝试,已经成为各大光伏机构的研究重点。
2、在晶硅太阳能电池铜电镀的过程中,电镀沉积的金属铜层与晶硅电池的表面结合力比较差,粘附力比较小,在后续的封装和使用过程中容易出现脱栅的现象,就会造成电池可靠性的降低,因此,就需要解决晶硅太阳能电池的铜电镀粘附力的问题。专利cn201110241686.x公开了一种晶体硅太阳能电池金属电极的制备方法,结合了丝网印刷,磁控溅射,蒸镀和电镀工艺的优点,能够获得高导电性,低遮光率的前金属栅线电极,同时能够有效地降低昂贵金属银的用量。cn113130671a,cn113943920a等公开了通过使用物理气相沉积(pvd)技术等制造的ni,ti及ta等金属种子层来提高粘附性。但是需要用到的真空工艺等会显著增加制造成本,制备过程也比较复杂,还不能达到大规模产业化要求。
3、在电镀的过程中,晶硅太阳能电池的表面状态直接影响和金属铜的接触质量,因此,针对铜电镀粘附力差的问题,通过对晶硅太阳能电池的表面处理,优化表面结构后,从而增强铜电极的粘附力,更加具有吸引力。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,该表面处理方法步骤如下:
3、s1.晶硅样品光刻图形化处理:采用激光开孔、光刻图形化、喷墨打印、丝网印刷的方法;
4、s2.晶硅样品表面处理:在溶液中添加含金属离子与有机添加剂,硅片浸泡其中,使金属离子与有机添加剂在表面实现吸附,将硅片放置在硝酸中,酸溶液会对吸附金属离子的区域进行氧化,形成纳米孔洞,然后将硅片放置在氢氟酸与双氧水的混合酸溶液中,该溶液会择优腐蚀有金属离子的纳米孔洞,使其形成较为明显的表面纳米结构;
5、s3.镍种子层沉积:采用光诱导电镀、电场诱导电镀的方法,电流设置为0.1-15ma/cm2,时间为5-20min,温度为25℃;
6、s4.铜层沉积:采用电场诱导电镀,电流设置为0.1-20ma/cm2,时间为10-30min,温度为25℃;
7、s5:锡层沉积:采用化学镀法,镀液温度为45℃;
8、s6.退火处理:再管式炉中氮气氢气混合气氛350℃退火处理,并完成太阳能电池的制备。
9、进一步地,s3中还可采用光辅助化学镀、敏化化学镀的化学镀法。
10、进一步地,s2中表面处理溶液组分包括但不限于有机添加剂、金属离子的溶液,将金属还原在晶硅太阳能电池表面的金属及其金属离子组合,聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、硝酸、双氧水、氯化物、硫酸盐、氨、磷酸盐、氢氟酸、硫酸铜、硫酸镍、硫酸锡等中的一种或者多种。
11、进一步地,ni种子层厚度为10-1500nm,铜层厚度为500-5500nm,锡层的厚度500-3000nm。
12、进一步地,处理时的溶液温度为20-50℃,溶液ph为0.5-5。
13、进一步地,电镀采用双面同时电镀、单面电镀其中的一种。
14、进一步地,去胶溶液选择用丙酮、高浓度碱液。
15、进一步地,电镀沉积铜层作为导电层。
16、进一步地,处理时间为1-60min,预处理之后进行去离子水清洗、氮气干燥。
17、本发明提供了一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,具备以下有益效果:利用有机添加剂结合金属催化腐蚀的方法,在硅片表面实现几十到几百纳米尺寸的多孔结构。加硅片通过增的比表面积,显著增加了电镀电极在硅片表面的接触面积,从而增加电极的粘附力。该电镀金属化处理方法具有成本低,电镀金属粘附力好,栅线均匀性好,接触电阻率低等优点,并且工艺简单,适用于大规模工业生产。
18、1、本发明采用化学溶液法,利用还原、催化腐蚀等反应过程,对进行晶硅电池表面进行预处理,使硅片表面形成10-500 nm的多孔状结构,不仅增大了表面接触面积,而且明显地增强了电镀金属的粘附力,提高了电镀金属栅线的均匀性,制备得到的金属栅线更加致密且均匀。
19、2、本发明接触电阻也得到了明显降低,极大地提高了金属栅线的接触质量。
20、3、本发明工艺简单,制造成本低,与传统的电镀技术高度兼容,处理后的晶硅样品可以直接进行电镀沉积金属,适合大规模工业生产。
1.一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,其特征在于,该表面处理方法步骤如下:
2.根据权利要求1所述的一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,其特征在于,s3中还可采用光辅助化学镀、敏化化学镀的化学镀法。
3.根据权利要求2所述的一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,其特征在于,s2中表面处理溶液组分包括但不限于有机添加剂、金属离子的溶液,将金属还原在晶硅太阳能电池表面的金属及其金属离子组合,聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、硝酸、双氧水、氯化物、硫酸盐、氨、磷酸盐、氢氟酸、硫酸铜、硫酸镍、硫酸锡等中的一种或者多种。
4.根据权利要求3所述的一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,其特征在于,ni种子层厚度为10-1500nm,铜层厚度为500-5500nm,锡层的厚度500-3000nm。
5.根据权利要求1所述的一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,其特征在于,处理时的溶液温度为20-50℃,溶液ph为0.5-5。
6.根据权利要求5所述的一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,其特征在于,电镀采用双面同时电镀、单面电镀其中的一种。
7.根据权利要求5所述的一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,其特征在于,去胶溶液选择用丙酮、高浓度碱液。
8.根据权利要求7所述的一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,其特征在于,电镀沉积铜层作为导电层。
9.根据权利要求3所述的一种用于增强晶硅太阳能电池电镀铜粘附力的表面处理方法,其特征在于,处理时间为1-60min,预处理之后进行去离子水清洗、氮气干燥。
