使用电镀和光诱导镀覆两者的用于太阳能电池基板的镀覆装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于太阳能电池基板的镀覆装置，该镀覆装置针对作为要被镀覆的晶片的截面浸没而使用电镀和光诱导镀覆。根据本发明的镀覆装置(100)包括：基板保持器(130)，该基板保持器(130)被设置在镀覆槽上方，沿着所述基板保持器(130)的上端部(132)支承将要被水平地浸没在所述镀覆槽中的晶片(1)的边缘，并且用作用于使镀覆溶液渗入到所述晶片的截面中的出口；第一镀覆单元(10)，该第一镀覆单元(10)通过设置在镀覆槽的底部处的正电极构件(190)来对晶片(1)执行电镀；第二镀覆单元(20)，该第二镀覆单元(20)位于正电极构件(190)与晶片(1)之间的镀覆槽中，其中，用于朝向所述晶片(1)传递光的多个光源(122)在被密封在镀覆溶液中的同时被布置在水平线上，并且执行光诱导镀覆；以及溶液驱动单元(40)，该溶液驱动单元(40)通过搅拌镀覆溶液来使镀覆溶液通过基板保持器(130)中的上喷出孔(133)溢出。
【专利说明】
使用电镀和光诱导镀覆两者的用于太阳能电池基板的镀覆装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于在制造太阳能电池时在硅晶片基板上形成电路的镀覆装置(plating device)，并且更具体地，涉及一种使用光诱导镀覆(LIP)技术的镀覆装置。
【背景技术】
[0002]为了制造太阳能电池，应该在基板晶片上形成电路。电路形成技术能够被分类为常规丝网印刷方法和镀覆方法。丝网印刷方法是使用银浆料的印刷方法，但是由于上升的银(Ag)价格而具有成本竞争力的问题，并且还由于由诸如构成银浆料和玻璃珠的粘合剂这样的外来物质所导致的电导率的恶化而在电力转换效率方面具有限制。因此，近来，一直积极地进行对使用镀覆的方法的研究。
[0003]因为当晶种层(seedlayer)未形成在晶片上时电镀是困难的，所以要求提前在晶片上形成导电层以用于电镀工序。为此，在使用光诱导镀覆来完成镀覆工序之后执行主要电镀的情况已变得众所周知。然而，这种工序在单独的装置中分别被独立地执行，并且因此成为增加成本和时间的原因。
[0004]本发明的发明人通过韩国专利特开公开N0.10-2013-0084373公开了一种使用电镀和光诱导镀覆的镀覆装置。本专利文献涉及一种在基板的两个表面上使用电镀和光诱导镀覆的方法，但是存在从用于光诱导镀覆的光源发出的光被用于电镀的正电极构件遮挡的问题。也就是说，出现不能够保持在晶片的表面上接收的光的量的问题。以上提及的专利文献采用了机械驱动机构来解决这些问题。然而，存在以下的局限性:当不使用这种机构时或者当其单个表面将被镀覆而不是对两个表面都执行镀覆时，以上提及的专利文献的解决方案难以使用。
[0005]本发明的发明人已经在进行长期的研究之后完成了本发明，以解决并改进所述专利文献的这些问题。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]本发明的目的是为了在对晶片的单个表面进行镀覆时提供一种能够使用光诱导镀覆方法来有效地执行无电镀覆并且同时执行被称作电镀的电解镀覆的装置。
[0008]本发明的另一目的是为了提供一种在对晶片的单个表面进行镀覆时能够基本上防止可能因为不要求镀覆的所述晶片的后表面被浸没在镀覆溶液中而产生的电力转换效率的减小的解决方案。凭借这一点，使得根据本发明的镀覆装置能够被用作批量生产装置，并且因此可以进一步改进太阳能电池的经济可行性。
[0009]能够在本发明的范围及其在以下描述中提供的效果方面考虑本说明书中未描述的其它目的。
[0010]技术解决方案
[0011]为了实现上述目的，本发明的实施方式提供了一种用于太阳能电池基板的镀覆装置，该镀覆装置针对作为要被镀覆的对象并且单个表面被浸没的晶片使用电镀和光诱导镀覆，所述镀覆装置包括:基板安装台，该基板安装台被布置在镀覆槽上方，沿着所述基板安装台的上端部支承水平地浸没在所述镀覆槽中的所述晶片的边缘，并且用作用于将所述晶片的所述单个表面浸没的镀覆溶液的出口；第一镀覆单元，该第一镀覆单元通过安装在所述镀覆槽的下部中的正电极构件来对所述晶片执行电镀;第二镀覆单元，该第二镀覆单元位于所述正电极构件与所述晶片之间的所述镀覆槽中，具有在被密封在所述镀覆溶液中的同时按照水平矩阵形状安装在所述第二镀覆单元上的朝向所述晶片传递光的多个光源，并且执行光诱导镀覆；以及溶液驱动单元，该溶液驱动单元用于搅拌所述镀覆溶液以使所述溶液通过所述基板安装台的上喷出孔溢出。
[0012]在特定实施方式中，使用电镀和光诱导镀覆的用于太阳能电池基板的镀覆装置可以被配置为使得所述基板安装台的所述上端部按照不平坦的形状形成，通过峰点来支承所述晶片，使溢出的所述镀覆溶液通过谷点与所述峰点之间的间隙再次返回。
[0013]在另一实施方式中，使用电镀和光诱导镀覆的用于太阳能电池基板的镀覆装置还可以包括透明屏蔽膜(shielding membrane)，该透明屏蔽膜水平地位于所述第二镀覆单元的所述光源与所述基板安装台之间，被布置为浸没在所述镀覆溶液中，并且具有按规则间隔形成的孔。
[0014]在又一实施方式中，使用电镀和光诱导镀覆的用于太阳能电池基板的镀覆装置还可以包括电极引脚模块，该电极引脚模块在所述晶片上形成导电部，其中，所述电极引脚模块在所述晶片的上表面和下表面中的每一个上形成电触点。
[0015]在另一实施方式中，在使用电镀和光诱导镀覆的用于太阳能电池基板的镀覆装置中，该镀覆装置的控制器可以按照以下方式来控制所述镀覆装置:使得所述第二镀覆单元被首先操作以在所述晶片的表面上形成导电晶种层，然后所述第二镀覆单元的光源被关闭以由所述第一镀覆单元执行电镀或者所述第二镀覆单元的所述光源被开启以与光诱导镀覆一起执行电镀。
[0016]有益效果
[0017]根据本发明，因为可以在单个镀覆装置中并且通过单个镀覆工序顺序地或者同时执行LIP型镀覆和电镀，所以存在在制造太阳能电池时减少时间和成本的效果。
[0018]此外，在对太阳能电池晶片的单个表面进行镀覆时，因为能够基本上防止可能因为不要求镀覆的晶片的后表面被浸没在镀覆溶液中而产生的电力转换效率的减小，所以可以进一步改进作为大容量生产设备的太阳能电池基板镀覆装置的经济可行性。
[0019]尽管未在本发明中详细地描述，然而预期通过本发明的技术特性而具有普通且暂定效果的效果能够被认为是本说明书中描述的效果。
【附图说明】
[0020]图1是例示了本发明的镀覆系统的配置示例的示意图。
[0021]图2是例示了根据本发明的示例性示例的镀覆装置100的配置的示意图。
[0022]图3是例示了当从上面观看图2的镀覆装置100时内部光源接收管120的对齐和配置的视图。
[0023]图4是例示了本发明的示例性实施方式中的被水平地浸没在镀覆溶液中的透明屏蔽膜140的配置示例的视图。
[0024]图5是例示了本发明的实施方式中的基板安装台130的上端部的配置示例的视图。
[0025]图6是例示了根据本发明的实施方式的作为批量生产系统的镀覆装置100的配置示例的视图。
[0026]要注意的是，附图作为用于理解本发明的发明构思的参考被例示，并且本发明的权限的范围不限于此。
【具体实施方式】
[0027]在本发明的以下描述中，对本领域技术人员显而易见的已知功能和配置的详细描述在它可能不必要地使本发明的主题变得相当不清楚时将被省去。
[0028]如图1中所例示，本发明的镀覆装置包括被划分成第一镀覆单元10和第二镀覆单元20的两种镀覆装置。另外，安装有计算机程序的、通过计算机和控制解决方案操作的控制器30控制镀覆部10和20的选择性操作或并发操作以及准确的机械操作。具体地，当第一镀覆单元10被操作时，控制器30控制连接至电机的栗40的操作，使得镀覆槽中的镀覆溶液的喷射和搅拌在设计范围内被执行。尽管附图中未示出，然而将进一步提供预定供电部和电控制器的配置。
[0029]第一镀覆单元10是意指用于执行常规电镀的装置的电解镀覆元件。第二镀覆单元20包括用于执行光诱导镀覆(LIP)的LED灯。
[0030]图2是例示了根据本发明的示例性示例的镀覆装置100的配置的示意图。为了显著地表达主要配置，没有在附图中例示电布线、电元件、用于形成镀覆电极的引脚、用于使引脚固定并定位的导向装置以及用于夹紧并移动晶片的装置。这是因为这些配置可以使用对本领域技术人员而言显而易见的技术，并且即使分别具有改进的功能，这些功能也来自由本发明的发明构思要求保护的保护范围。
[0031]在本发明的镀覆装置100中，一个或更多个单元镀覆装置被对齐(例如，参照图6)。镀覆溶液199被包含在镀覆装置100中，并且镀覆装置100的一些部分位于镀覆溶液199中，而该镀覆装置的其它部分位于镀覆溶液199外部。第二镀覆单元20被完全浸没在镀覆溶液199 中。
[0032]第二镀覆单元20被配置为在垂直方向上在镀覆装置100的中心部中与第一镀覆单元10以物理方式隔离，并且光源122被安装在多个杆状光源接收管120中。优选地，光源可以是LED灯。光源122可以在光源接收管120的一个端部处电连接至供电组件125。
[0033]优选地，应该防止光源122与镀覆溶液接触，并且因此光源接收管被优选地配置为密封管。光源122位于该管中。另外，为了执行将恒定光均匀地传递到晶片I的功能，光源接收管120由透明材料制成。优选地，为了使对光的传递的影响最小化，使用诸如玻璃、强化玻璃、聚碳酸酯、PVC或丙烯醛基这样的透明材料，并且使用具有耐化学性能的材料。另外，在光源接收管120的在其纵向方向上的一个端部处，可以安装能开的盖以在LED灯出故障或者损坏时执行维修和更换。另外，为了防止镀覆化学品被引入到光源接收管120中，可以在光源接收管120的开启/关闭部中安装O形圈。这里，由诸如氟橡胶(Viton)、软聚丙烯、软聚乙烯和软橡胶这样的具有耐化学性能的材料制成的O形圈被使用，并且可以因此防止引入镀覆化学品。
[0034]另外，在本发明的优选实施方式中，为了方便地安装和管理多个光源122，LED灯被优选地布置为在PCB 121上平行地对齐。另外，PCB 121可以在被透明地密封在光源接收管120中的状态下再次在与灯对齐方向垂直的水平方向上对齐。也就是说，光源122在被密封的状态下按照水平矩阵进行安装。
[0035]第一镀覆单元10位于第二镀覆单元20上面。虽然上部中的基板安装台130位于镀覆溶液199外部，但是晶片I被定位在基板安装台130上，于是当晶片I下面的中心部中的镀覆溶液199通过栗110的操作经由搅拌喷嘴151向上喷出时，能够使基板安装台130浸没到镀覆溶液199中，直到靠近不平坦的上端部132的一部分。也就是说，能够通过第一镀覆单元10的操作在槽的中心部中动态地改变在本发明的镀覆装置100的镀覆槽中接收的镀覆溶液的物位(level)。这是因为镀覆溶液是按照由附图中所示的箭头指示的方向进行搅拌的。
[0036]附图中的搅拌喷嘴151的形状是为了描述的方便而例示的，并且能够使用具有各种形状的喷嘴构件。优选地，能够使用喷射器喷嘴构件。因此，当晶片I被定位在基板安装台130上时，能够通过使镀覆溶液199在与经定位的晶片对应的位置处的物位升高来改进镀覆装置的效率。作为溶液驱动部的栗110和搅拌喷嘴151执行使镀覆溶液朝向基板安装台130的上喷出孔133溢出的功能。
[0037]第一镀覆单元10包括面对在镀覆装置100的上部中安装在晶片上的负电极的被布置在镀覆单元100的下部中的正电极构件190。正电极190按规则间隔平行地进行布置。如上所述，安装有光源122的位置位于正电极190与晶片I之间，并且因此，从光源122发出的光能够被均匀地传递到要镀覆的晶片I的表面，而不受其它构件干扰。
[0038]另外，可以使用四个螺钉170来根据镀覆溶液的物位调整用于调整放置有晶片I的位置的高度和水平位置的晶片导向件160的高度。被安装为朝向基板安装台130凸出的导向装置(未示出)位于中心部中，使得当晶片I被放置在基板安装台130上时晶片I不会水平地或者垂直地移动。导向装置在晶片I的四个方向上的长边的多个点处与晶片I接触，并且引导晶片I以便不偏离预定位置。螺钉170确定晶片导向件160在晶片导向件支架150中的垂直位置。
[0039]图3例示了当从上面观看图2的单元镀覆装置100时构成第二镀覆单元的光源122的安装结构。基板安装台130的上端部132的内部是开口区域133，并且在该开口区域中观看到被浸没在镀覆溶液199中的光源122。开口区域133是用作用来喷出镀覆溶液以使晶片I的单个表面浸没的出口的上喷出孔。也就是说，基板安装台130用来支承晶片，并且还用来将镀覆溶液供应给晶片的单个表面。
[0040]如上所述，光源122被平行地安装在杆状光源PCB 121上，并且光源PCB 121被密封在由以上提及的透明材料制成的光源接收管120中。另外，如例示的，光源接收管120按规则间隔在水平方向上对齐以因此形成光源122的矩阵，结果，能够用均匀的光来辐射晶片。晶片将被定位在基板安装台130上，晶片的表面将几乎覆盖整个开口区域133，并且晶片的端面沿着基板安装台130的不平坦的上端部132进行定位。
[0041]在图4中，在本发明的示例性实施方式中，可以在镀覆装置100内部安装透明屏蔽膜140。这是为了确保在要被镀覆的对象上镀覆的金属涂层的均匀性。由于在电镀工序期间产生的磁场的漂移，可能产生电流集中于角部和边缘部的现象。屏蔽膜140可以帮助部分地防止电流流过。这种屏蔽膜140可以通过使用诸如聚碳酸酯、PVC或丙烯醛基这样的透明材料来制成，并且调整在晶片I的表面以及作为要被镀覆的对象的太阳能电池的正电极190上产生的漂移。另外，多个孔141被设置在屏蔽膜140中，并且因此，从下面上升的镀覆溶液经过孔141以朝向晶片I的单个表面移动。因此，这有助于在一定程度上调整被搅拌的镀覆溶液的速度。
[0042]图5示意性地例示了本发明的示例性实施方式中的基板安装台130的配置。基板安装台130的结构优选地具有上端直径比下端直径小的帽形形状。具体地，当在截面中观看时，基板安装台130的圆柱部131可以具有按照几乎直线的斜率，并且形成具有朝向其上端部逐渐减小的宽度的形状。晶片I被定位在基板安装台130的上端部上。图5(a)示意性地例示了基板安装台130的这种配置，并且具体地，图5(b)例示了不平坦的上端部132的部分A的放大视图。参照图5的实施方式，图4的实施方式中的部分132也可以按照图5的部分132的形状形成。
[0043]如附图中所例示的，根据本发明的示例性实施方式的基板安装台130的上端部按照不平坦的形状形成。优选地，可以将不平坦的上端部132的不均匀配置为V形状。当放置了晶片I时，基板安装台130的不平坦的上端部132的峰点132a可以支承晶片I的在四个方向上的侧部。根据这种配置，当晶片I被定位在基板安装台130上时，随着不平坦的部分在从峰点132a到谷点132b的两个方向上倾斜而可能产生间隙。本发明特意地在技术上形成沿着晶片I的侧部产生的这些间隙。优选地保持不平坦的上端部132的不均匀的宽度。
[0044]如上所述，当执行电镀时，镀覆槽中的镀覆溶液被搅拌，并且具体地，镀覆溶液在被定位有晶片I的中心部附近上升。优选地，镀覆溶液通过以上提及的屏蔽膜140上升，并且这时上升的镀覆溶液应该仅使晶片I的单个表面浸没，并且应该被均匀地施加。如图5(b)所例示，镀覆溶液的溢出可能由于不平坦的上端部132的形状而在所有方向上通过形成在晶片I与基板安装台130之间的间隙沿着箭头自然地向下流入到镀覆槽中。因此，可以均匀地保持镀覆溶液的物位，并且能够适当地降低溢出的速度。通过这种配置，能够解决晶片I受到上升溶液的张力损害、镀覆溶液扩散至其它侧表面或者产生不均匀的镀覆的技术问题。
[0045]通过以上描述，本发明的单元镀覆装置的内部结构和配置的技术特征能够被本领域技术人员理解。在实现本发明的发明构思的批量生产系统中，将在共享一个镀覆槽的同时安装多个单元镀覆装置。图6示意性地例示了在批量生产的方面中安装有根据本发明的镀覆装置100的结构。
[0046]在镀覆槽中接收镀覆溶液199，并且单元镀覆装置的镀覆模块180按规则间隔并排地布置。另外，晶片I被分别装载在镀覆模块上。在图6中，为了描述的方便，未例示装载晶片I并且执行镀覆的装置以及以上所描述的组件。这是因为前者是对本领域技术人员显而易见的水平或者能够使用公知的装置，而后者被省去以避免重复描述。
[0047]每个镀覆模块180的配置与以上所描述的配置相同。晶片I被同时或者顺序地装载在各个基板安装台130上，并且通过栗在晶片I下面同时或者顺序地产生镀覆溶液的溢出。此外，可以通过第二镀覆部的操作同时或者顺序地执行光诱导镀覆。
[0048]在下文中，将描述使用镀覆装置的镀覆方法。
[0049]在优选实施方式中，首先，通过第二镀覆单元20来执行LIP镀覆方法，然后可以使用第一镀覆单元10来执行电镀。在太阳能电池晶片的电镀工序中，晶种层优选地形成在晶片I的表面上，以获得膜的一致适用性以及优良的层间粘附。为此，执行光诱导镀覆，使得靠近镀覆槽的中心定位的LED灯光源122被开启，然后用光来辐射作为要被镀覆的对象并且其单个表面被水平地浸没的晶片I。因此，晶种层形成在晶片I的所述单个表面上，并因此改进了晶片表面的电导率。
[0050]随后，通过使用位于LED灯下面的正电极构件190来对形成有晶种层的晶片I的单个表面的表面执行电镀或光诱导镀覆。因此，能够在单个调度装置中执行有效的镀覆操作。例如，控制器首先开启第二镀覆单元的光源以在晶片的表面上形成导电晶种层，然后关闭第二镀覆部的光源，并且然后可以通过第一镀覆单元来执行电镀或者在开启光源的同时执行电镀。后者是光诱导镀覆。在本发明的镀覆装置中，能够同时执行单表面电镀、光诱导镀覆和光诱导电镀。
[0051]连接至本发明的镀覆装置的控制器可以控制晶片电镀工序，使得LIP镀覆以及电镀或光诱导电镀按照该顺序被执行，并且控制器还可以控制镀覆装置的组件，使得LIP镀覆和光诱导电镀被同时执行。
[0052]另外，根据本发明，能够在无需掩模处理的情况下通过将晶片的单个表面浸没在镀覆槽的上部中来对晶片的两个表面进行电镀。也就是说，能够在无需掩模处理的情况下通过简化的工序来生产以下产品:该产品是能够通过在常规装置中执行两次镀覆工序(诸如，前表面掩模处理—后表面镀覆—前表面掩模处理分离—前表面镀覆—后表面掩模处理分离)而完成的。
[0053]此外，当为了晶片I的单个表面浸没而操作以上所描述的本发明的镀覆模块180的第一镀覆单元10时，伴随用于导电的电接触。然而，存在可能由于镀覆溶液的浮力而在下导电部与晶片之间发生不接触的情况，并且这对电解镀覆的性能施加坏影响。在用于实现这一点的示例性实施方式中，可以在电极引脚模块中进一步提供用于在晶片的上表面上形成电触点的上导电部。凭借上导电部的重量，能够防止由于镀覆溶液的浮力而导致的晶片与下导电部之间的不接触。
[0054]在本发明的示例性实施方式中，尽管附图中未示出，然而当晶片I被装载在基板安装台130上时，用于导电的电极引脚在形成晶片I的一部分的边缘电极的上部和下部中形成电触点。对于电极引脚与晶片的接触和释放，可以使用与电极引脚一起安装的杆状导向条。可以通过使导向条旋转来同时执行电极引脚与经装载的晶片的接触和释放。这种单个导向条、安装在该导向条上的多个电极引脚及其机械机构构成单个电极引脚模块。在本发明的实施方式中，电极引脚模块在晶片的上表面和下表面上分别形成电触点。
[0055]本发明的保护范围不限于以上具体描述的实施方式中的描述和表达。此外，本发明的保护范围也不可能由于本发明的技术领域中的明显改变或更换而受限制。
【主权项】
1.一种用于太阳能电池基板的镀覆装置，该镀覆装置针对作为要被镀覆的对象并且单个表面被浸没的晶片使用电镀和光诱导镀覆，所述镀覆装置包括: 基板安装台，该基板安装台被布置在镀覆槽上方，沿着所述基板安装台的上端部支承水平地浸没在所述镀覆槽中的所述晶片的边缘，并且用作用于将所述晶片的所述单个表面浸没的镀覆溶液的出口； 第一镀覆单元，该第一镀覆单元通过安装在所述镀覆槽的下部中的正电极构件来对所述晶片执彳丁电链； 第二镀覆单元，该第二镀覆单元位于所述正电极构件与所述晶片之间的所述镀覆槽中，具有在被密封在所述镀覆溶液中的同时按照水平矩阵形状安装在所述第二镀覆单元上的朝向所述晶片传递光的多个光源，并且执行光诱导镀覆；以及 溶液驱动单元，该溶液驱动单元用于搅拌所述镀覆溶液以使所述溶液通过所述基板安装台的上喷出孔溢出。2.根据权利要求1所述的镀覆装置，其中，所述基板安装台的所述上端部按照不平坦的形状形成，通过峰点来支承所述晶片，使溢出的所述镀覆溶液通过谷点与所述峰点之间的间隙再次返回。3.根据权利要求1所述的镀覆装置，该镀覆装置还包括透明屏蔽膜，该透明屏蔽膜水平地位于所述第二镀覆单元的所述光源与所述基板安装台之间，被布置为浸没在所述镀覆溶液中，并且具有按规则间隔形成的孔。4.根据权利要求1所述的镀覆装置，该镀覆装置还包括电极引脚模块，该电极引脚模块在所述晶片上形成导电部，其中，所述电极引脚模块在所述晶片的上表面和下表面中的每一个上形成电触点。5.根据权利要求1所述的镀覆装置，其中， 所述镀覆装置的控制器按照以下方式来控制所述镀覆装置:使得所述第二镀覆单元被首先操作以在所述晶片的表面上形成导电晶种层，然后所述第二镀覆单元的光源被关闭以由所述第一镀覆单元执行电镀或者所述第二镀覆单元的所述光源被开启以与光诱导镀覆一起执行电镀。
【文档编号】H01L31/042GK105940504SQ201580006055
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年6月25日
【发明人】金判洙, 李德行, 郑运锡, 林辰奎
【申请人】互进电镀科技有限公司