一种硅异质结太阳能电池铜金属化的方法技术

本发明专利技术公开了一种硅异质结太阳能电池铜金属化的方法，涉及晶硅太阳能电池及半导体制造技术领域，包括S1、将图形化硅异质结太阳能电池进行镀前处理；S2、通过化学镀铜方法在图形化硅异质结太阳能电池的透明导电薄膜上进行化学镀铜工艺制备种子层；S3、然后再将图形化硅异质结太阳能电池进行铜电镀工艺处理，得到金属铜电极。本发明专利技术设计合理，提供的先化学镀铜再电镀铜的硅异质结太阳能电池金属化方法，可控制铜栅线宽度小于30μm，真正实现硅异质结太阳能电池的降本增效。质结太阳能电池的降本增效。质结太阳能电池的降本增效。

【技术实现步骤摘要】
一种硅异质结太阳能电池铜金属化的方法


[0001]本专利技术涉及晶硅太阳能电池及半导体制造
，更具体的是涉及硅异质结太阳能电池铜金属化的方法


技术介绍

[0002]非晶硅/晶体硅异质结(hetero
‑
junction，HJT)太阳能电池具有转换效率高、工艺温度低、制程工艺简化、稳定性高等优点，成为当下太阳能电池领域研究的重点。然而，当前硅异质结太阳能电池的金属化普遍采用丝网印刷低温银浆料再经过低温烧结形成金属电极的制备方法，仅浆料成本就比常规的钝化发射极和背面电池技术(PERC)增加了0.1～0.2元/W。另外，银电极的宽度及高宽比受到丝网印刷工艺限制，阻碍了电池效率的进一步提升。
[0003]为了降低硅异质结太阳能电池成本和提升电池效率，行业内推出了电镀铜栅线技术替代丝网印刷低温银浆技术，涉及五个步骤，首先在硅异质结电池的透明导电薄膜上预制铜种子层，然后在铜种子层上采用干膜曝光显影形成图案，随后进行铜栅线的电镀，最后通过刻蚀、清洗去除干膜和铜种子层以完成铜金属化工艺。但由于在该过程中需用到昂贵的物理气相沉积(PVD)等设备，同时种子层的回刻步骤增加了工艺复杂度和成本，导致难以达到降低成本效果。另外现有专利公开了如下技术：
[0004]公开号为CN115084289A，专利名称为“异质结太阳能电池金属电极及其制备方法、异质结太阳能电池”的专利公开了如下内容：一种异质结太阳能电池铺敷导电金属丝来替代电镀铜的方法；公开号为CN113571606A，专利名称为“一种制备异质结太阳能电池电极的方法和装置”的专利公开了如下内容：一种使用真空镀膜设备预制镍铬合金及铜种子层后再焊接锡合金栅线的异质结电池金属化方法；公开号为CN113066897B，专利名称为“一种异质结太阳能电池铜电极的无掩膜制备方法”的专利公开了如下内容：一种激光辅助异质结太阳能电池铜电极的无掩膜制备方法。
[0005]现有技术以及上述专利公开的方法在工艺上仍无法避免使用昂贵的设备，电极宽度仍然较大，无法真正起到降低异质结太阳能电池成本、提升电池效率的目的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：为了解决异质结太阳能电池铜电镀中需使用昂贵设备且工艺复杂度高、电极栅线宽，难以达到降低成本的技术问题，本专利技术提供一种硅异质结太阳能电池铜金属化的方法。
[0007]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种硅异质结太阳能电池铜金属化的方法，包括如下步骤：
[0009]S1、将图形化硅异质结太阳能电池进行镀前处理；
[0010]S2、通过化学镀铜方法在图形化硅异质结太阳能电池的透明导电薄膜上进行化学镀铜工艺制备种子层；
[0011]S3、然后再将图形化硅异质结太阳能电池进行铜电镀工艺处理，得到金属铜电极。
[0012]具体来说，本方案提供的先化学镀铜再电镀铜的硅异质结太阳能电池金属化方法，可控制铜栅线宽度小于30μm，真正实现硅异质结太阳能电池的降本增效。
[0013]在一个实施方式中，步骤S1中，将图形化硅异质结太阳能电池进行镀前处理按照如下方法进行：
[0014]S11、清洗：将图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的无水乙醇中清洗1～10分钟；
[0015]S12、除油：将清洗后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的除油液除油1～8分钟，然后用自来水或去离子水清洗1～3分钟；
[0016]S13、刻蚀：将除油后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的刻蚀液中进行粗化处理1～8分钟，然后用去离子水清洗1～3分钟；
[0017]S14、敏化：将刻蚀后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的敏化液中敏化3～10分钟；
[0018]S15、活化：将敏化后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的活化液中敏化3～10分钟，然后用去离子水清洗1～3分钟；
[0019]S16、还原：将活化后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的10～20g/L NaH2PO2·
H2O还原液中还原1～5分钟，然后用去离子水清洗1～3分钟。
[0020]在一个实施方式中，如表1所示，步骤S12中，除油液的配方包括如下组分：10～30g/L NaOH、20～30g/L Na2CO3、20～30g/L Na3PO4·
12H2O、10～15Na2SiO3以及1～3g/L曲拉通X
‑
100。
[0021]表1硅异质结太阳能电池的除油液配方
[0022][0023]在一个实施方式中，如表2所示，步骤S13中，刻蚀液的配方包括如下组分：20～30ml/L H2O2、35～45g/L Na2SO4、10～15g/L NH4F、15～25g/L柠檬酸以及1～2ml/L H2SO4。
[0024]表2硅异质结太阳能电池的刻蚀液配方
[0025][0026]在一个实施方式中，如表3所示，步骤S14中，敏化液的配方包括如下组分：4～6g/L NaCN、8～12g/L乙二胺以及8～12g/L CuCl。
[0027]表3硅异质结太阳能电池的敏化液配方
[0028][0029]在一个实施方式中，如表4所示，步骤S15中，活化液配方包括如下组分：0.2～0.8g/L PdCl2和3～7ml/L浓盐酸。
[0030]表4硅异质结太阳能电池的活化液配方
[0031][0032]在一个实施方式中，如表5所示，步骤S15中，还原液配方包括如下组分：10～20g/L NaH2PO2·
H2O。
[0033]表5硅异质结太阳能电池的还原液配方
[0034][0035]在一个实施方式中，步骤S2中，通过化学镀铜方法在图形化硅异质结太阳能电池的透明导电薄膜上进行化学镀铜工艺制备种子层，具体步骤如下：
[0036]将还原后的图形化硅异质结太阳能电池置于60～90℃的化学镀液中化镀2～10分钟，然后用自来水或去离子水清洗1～3分钟。
[0037]在一个实施方式中，如表6所示，化学镀铜液配方包括如下组分：5～30g/LCuSO4·
5H2O、5～30g/L NaH2PO2·
H2O、5～30g/L柠檬酸、2～20g/LNaCH3COO
·
3H2O、1～8g/L十二烷基苯磺酸钠以及1～5mg/L硫脲。
[0038]表6硅异质结太阳能电池化学镀铜液配方
[0039][0040]在一个实施方式中，步骤S3中，将图形化硅异质结太阳能电池进行铜电镀工艺处理，得到的金属铜电极，具体步骤如下：
[0041]将化学镀铜后的图形化硅异质结太阳能电池置于电镀液中与电源负极相连，磷铜板置于电镀液中与电源正极相连，20～40℃下电镀5～30分钟，然后用去离子水清洗1～3分钟，最后吹干或烘干，即可在图形化硅异质结太阳能电池上制得附着力和导电性良好的金属铜电极。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅异质结太阳能电池铜金属化的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、镀前处理：将图形化硅异质结太阳能电池进行镀前处理；S2、化学镀铜处理：通过化学镀铜方法在图形化硅异质结太阳能电池的透明导电薄膜上进行化学镀铜工艺制备种子层；S3、电镀铜处理：然后再将图形化硅异质结太阳能电池进行铜电镀工艺处理，得到金属铜电极。2.根据权利要求1所述的一种硅异质结太阳能电池铜金属化的方法，其特征在于，步骤S1中，镀前处理按照如下方法进行：S11、清洗：将图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的无水乙醇中清洗1～10分钟；S12、除油：将清洗后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的除油液除油1～8分钟，然后用自来水或去离子水清洗1～3分钟；S13、刻蚀：将除油后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的刻蚀液中进行粗化处理1～8分钟，然后用去离子水清洗1～3分钟；S14、敏化：将刻蚀后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的敏化液中敏化3～10分钟；S15、活化：将敏化后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的活化液中敏化3～10分钟，然后用去离子水清洗1～3分钟；S16、还原：将活化后的图形化硅异质结太阳能电池置于20～40℃的10～20g/L NaH2PO2·
H2O还原液中还原1～5分钟，然后用去离子水清洗1～3分钟。3.根据权利要求2所述的一种硅异质结太阳能电池铜金属化的方法，其特征在于，步骤S12中，除油液的配方包括如下组分：10～30g/L NaOH、20～30g/L Na2CO3、20～30g/L Na3PO4·
12H2O、10～15Na2SiO3以及1～3g/L曲拉通X
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100。4.根据权利要求2所述的一种硅异质结太阳能电池铜金属化的方法，其特征在于，步骤S13中，刻蚀液的配方包括如下组分：20～30ml/L H2O2、35～45g/L Na2SO4、10～15g/L NH4F、15～25g/L柠檬酸以及1～2ml/L H2SO4。5.根据权利要求2所述的一种硅异质结太...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙善富，张春福，程鹏飞，王莹麟，郝熙东，许录平，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：