用于太陽能電池基板的金屬化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于太陽能電池基板、特別是太陽能硅基板的金屬化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池基板，例如摻雜的硅基板，包括附著到基板表面的一側(cè)或兩側(cè)的金屬特征，例如導(dǎo)電線、接觸焊盤和焊料焊盤。這種金屬特征是將外部電路電耦合到太陽能電池基板的摻雜區(qū)所需的。
[0003]優(yōu)選地，接觸線、接觸焊盤和焊料焊盤由于高電導(dǎo)率而由銅制成?？梢酝ㄟ^氣相沉積方法(例如物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD))、包含金屬的導(dǎo)電膏的絲網(wǎng)印刷或者借助濕法化學(xué)沉積(例如電鍍)來沉積這種金屬特征。將金屬或金屬合金選擇性沉積在太陽能電池基板上在所有情況下都是必要的。因此，在金屬或金屬合金沉積期間應(yīng)用不同種類的掩模，例如在電鍍的情況下是聚合物抗蝕劑材料。
[0004]近來的太陽能電池基板在厚度上非常薄，例如小于200Mffl或者甚至小于lOOMffl，并且非常脆。因此，在金屬和金屬合金沉積期間基板處理是麻煩的，尤其是當(dāng)通過電鍍沉積金屬或金屬合金時，該電鍍要求將基板與夾具電接觸等。
[0005]此外，要求沉積在硅基板上的金屬或金屬合金特征的窄厚度分布。
[0006]在US7，339，110B1和US7，388，147B2中公開了一種用于將金屬選擇性電鍍在太陽能電池基板上的方法。其中公開的方法在圖1中被示出。通過物理氣相沉積將鍍敷基底
(102)沉積在太陽能電池基板(101)的背面上(圖la)。鍍敷基底可以是提供幾個功能(例如光反射、抵抗不希望有的原子擴散的屏障)的多層堆疊，以及提供可鍍敷表面的一層。優(yōu)選的鍍敷基底(在多層堆疊的情況下是最外層)優(yōu)選是薄銅層。接著，光致抗蝕劑(103)被附著到鍍敷基底(102)并被圖案化(圖lb)。金屬層(105)，優(yōu)選是銅層，被沉積在圖案化的光致抗蝕劑層(103)的開孔(104)中(圖lc)，隨后去除圖案化的光致抗蝕劑(103)并且回蝕鍍敷基底的沒有涂覆有金屬層(105)的那些部分，導(dǎo)致形成導(dǎo)電線(106)(圖1d)。
[0007]圖1中所示方法的主要缺點是所獲得的導(dǎo)電線(106)的不均勻的厚度分布。不良的厚度分布是由強烈依賴于圖案化的線的布局的局部電勢的變化引起的。
[0008]發(fā)明目的
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于將金屬或金屬合金電鍍在太陽能電池基板的一面或兩面上的方法，其導(dǎo)致形成鍍敷的導(dǎo)電線、接觸焊盤和焊料焊盤的均勻的厚度分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]該目的通過一種用于太陽能電池基板的金屬化的方法來解決，該方法以該次序包括以下步驟:
(i)提供太陽能電池基板(201)，所述太陽能電池基板具有在所述基板(201)的一個表面的至少一部分上的鍍敷基底(202)，
(ii)在所述太陽能電池基板(201)的至少一個面上形成第一抗蝕劑層(203)并且圖案化所述第一抗蝕劑層(203)，并由此形成暴露所述鍍敷基底(202)的至少一部分的第一開孔(204)，
(iii)在圖案化的第一抗蝕劑層(203)的頂部上以及所述鍍敷基底的被所述第一開孔
(204)暴露的那些部分上形成導(dǎo)電籽晶層(205)，
(iv)將第一金屬或金屬合金層(206)電鍍在于步驟(iii)中形成的所述導(dǎo)電籽晶層
(205)上，
(v)從圖案化的第一抗蝕劑層(203)刻蝕掉足以去除第一金屬或金屬合金層(206)的量的第一金屬或金屬合金層(206)，留下在所述第一開孔(204)中的圖案化的第一金屬或金屬合金層(206)，
(vi)從圖案化的第一抗蝕劑層(203)刻蝕掉所述導(dǎo)電籽晶層(205)，以及
(vii)去除圖案化的第一抗蝕劑層(203)。
[0010]通過根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的圖案化的第一金屬或金屬合金層具有期望的窄且均勻的厚度分布。
【附圖說明】
[0011]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于在太陽能電池基板的一面上沉積圖案化的第一金屬或金屬合金層的方法。
[0012]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的用于在硅基板的一面上沉積圖案化的第一金屬或金屬合金層的方法。
[0013]圖3示出在第一金屬或金屬合金層的頂部上沉積第二金屬或金屬合金層的第一方法。
[0014]圖4示出在第一金屬或金屬合金層的頂部上沉積第二金屬或金屬合金層的第二方法。
[0015]圖5示出用于在圖案化的第一金屬或金屬合金上沉積蓋層的方法。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明提供一種用于通過電鍍在太陽能電池基板上形成圖案化的金屬或金屬合金層的方法。該方法尤其適合于在太陽能電池基板上制造導(dǎo)電線、接觸焊盤和焊料焊盤。下面更詳細(xì)地描述該方法。
[0017]本文所示的圖僅說明了過程。各圖沒有按比例繪制，即它們不反映太陽能電池基板的實際尺寸或特征。在整個描述中，類似的數(shù)字指代類似的元件。
[0018]提供在一個或兩個外部表面上具有鍍敷基底(202)的太陽能電池基板(201)(圖2a)0
[0019]太陽能電池基板(201)可以是硅晶片(“太陽能硅”晶片)、非晶硅電池、多晶硅電池、嵌有一種材料(例如醋酸乙稀乙醋(EVA，ethylvinylacetate))或利用該材料至少已經(jīng)從一側(cè)穩(wěn)定的太陽能硅晶片的異質(zhì)層壓組件，其全部在本文中被稱為硅基太陽能電池基板。太陽能電池基板(201)還可以是任何其它無機或有機薄膜太陽能電池材料。優(yōu)選地，太陽能電池基板(201)是硅基太陽能電池基板。最優(yōu)選地，太陽能電池基板(201)是“太陽能娃”晶片基板。
[0020]不同類型的鍍敷基底(202)可以用在根據(jù)本發(fā)明的方法中。鍍敷基底(202)在本文中被定義為太陽能電池基板(201)表面的一部分，該表面在稍后的工藝步驟中經(jīng)歷(一個或多個)金屬或金屬合金層沉積在其上。因此，鍍敷基底(202)提供可鍍敷的表面。
[0021]第一類型的鍍敷基底(202)是太陽能硅晶片或其一部分的表面，尤其是包括摻雜的硅。例如，可以實現(xiàn)通過無電極電鍍將鎳合金層(例如鎳磷合金層)沉積在高η摻雜的硅表面上。
[0022]第二類型的合適的鍍敷基底(202 )是薄金屬層，例如銅層，其可以通過氣相沉積方法(例如物理氣相沉積)或者通過無電極電鍍被沉積在太陽能電池基板(201)上。鍍敷基底(202)還可以是超過一個的單個金屬和金屬合金層的多層堆疊，例如附著到太陽能電池基板(201)的鋁層，之后是諸如鎢-鉭合金層或鎳(合金)層的屏障層以及附著到其上的作為鍍敷基底(202)的最外層的銅層。優(yōu)選地，包括銅的鍍敷基底(202)通過屏障層與太陽能硅晶片的表面分開。
[0023]第三類型的合適的鍍敷基底(202)是附著到作為太陽能電池基板(201)的太陽能硅晶片的一個或兩個外部表面的金屬硅化物層。在US2011/0318872A1中公開了一種用于制造這種金屬硅化物層作為鍍敷基底(202)的方法。這種金屬硅化物層可以通過包括下述的方法來制備:a)通過化學(xué)或電化學(xué)刻蝕在硅太陽能電池基板的表面的至少一個區(qū)域中形成多孔化(porosified)區(qū)域，b)利用薄金屬層涂覆該多孔化區(qū)域，以及c)將該多孔化區(qū)域和該薄金屬層加熱到在250到700° C之間的溫度直到金屬硅化物層形成在該多孔化區(qū)域的至少一部分中為止。然后通過該方法形成的金屬硅化物區(qū)域用作鍍敷基底(202)。
[0024]可以在步驟b)之前掩蔽基板(201)的表面以便僅暴露用于在步驟b)中沉積薄金屬層的多孔化區(qū)域。優(yōu)選地，所述薄金屬層包括鎳、銀和銅中的一個或多個。優(yōu)選地，在步驟c)中形成的所述金屬硅化物層選自包括下述的組:硅化鎳、硅化銀和硅化銅。
[0025]第四類型的合適的鍍敷基底(202)是屏障層，其抑制原子在太陽能電池基板(201)和導(dǎo)電籽晶層(205)和/或第一金屬或金屬合金層(206)之間的不希望有的擴散。這種屏障層可以通過無電極電鍍或氣相沉積方法(例如物理氣相沉積)被沉積在太陽能電池基板(201)上。適合作為屏障層的材料例如是鎳、鎳合金(例如鎳磷合金、鎳硼合金、鎳鎢磷和鎳鉬磷合金)、鈷、鈷合金(例如鈷鎢磷合金和鈷鉬磷合金)、鉻、鈦、鉭、鎢、銀、金、鈀，及其多層。
[0026]第五類型的合適的鍍敷基底(202)是透明導(dǎo)電氧化物，例如摻雜銦的氧化錫和摻雜鋁的氧化鋅，其可以通過氣相沉積方法或濕法化學(xué)沉積方法被沉積。
[0027]鍍敷基底(202)可以完全覆蓋太陽能電池基板(201)的一面或兩面或在太陽能電池基板(201)的一面或兩面上形成圖案。在圖2-5中，示出鍍敷基底(202)完全覆蓋太陽能電池基板(201)的一面。在這種情況下，鍍敷基底(202)的在步驟(iv)中沒有被第一金屬或金屬合金層(206)覆蓋的那些部分稍后通過例如濕法或干法化學(xué)蝕刻必須被去除。否則，有可能發(fā)生相鄰導(dǎo)電線之間的電路短路。
[0028]接著，第一抗蝕劑層(203)被沉積在太陽能電池基板的至少一個外部表面上并被圖案化以便暴露鍍敷基底(202)的至少一部分。
[0029]在本發(fā)明的一個實施例中，太陽能電池基板(201)包括在太陽能電池基板(201)的一面上的鍍敷基底(202 )和第一抗蝕劑層(203 )。
[