异质结电池片电镀哑锡的镀液添加剂、电镀液及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电镀
技术领域：
，特别是异质结电池片电镀哑锡的镀液添加剂、电镀液及其制备方法和应用。
背景技术：
：太阳能电池是国家重点扶持的清洁能源工程项目。高效单晶异质结太阳能电池简称异质结电池，相比传统晶硅电池组件，其转换效率可达到25％，具有明显的优势。异质结电池是一种单晶硅太阳能发电电池，生产线主要包括制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、ito导电膜沉积、金属成栅、测试等工艺环节。其中，金属成栅工艺改变了传统的太阳能电池片制造过程，可以大幅降低制造成本、显著提高发电效率的优势，具有较好的市场前景。电池片表面镀哑锡则是金属成栅中的重要工艺之一，镀哑锡层的质量直接影响电池片的焊接性能、转换效率等。而异质结电池片对镀哑锡工艺的要求较高，要求工艺温度低、镀哑锡层洁白、连续均匀、焊接性能良好、镀层结晶细致、镀液稳定并且长期使用不易浑浊、可与前后工序良好匹配等。因此，亟需开发一种适用于异质结电池制造，可以满足常温生产要求，可以保持较小哑锡晶粒尺寸，能够保证镀层焊接性能，并可以与标准的、基于焊接的组件互联技术结合使用的电镀锡工艺所需的电镀液及电镀添加剂。技术实现要素：基于此，有必要提供一种电镀哑锡的镀液添加剂。该电解液添加剂能够应用于异质结电池片镀哑锡，并使镀液长期保持澄清，同时细化镀层结晶，并使镀层洁白均匀。一种异质结电池片电镀哑锡的镀液添加剂，包括重量比为5～20：0.02～0.5：0.5～3的表面活性剂、晶粒细化剂和防氧化剂；其中，所述表面活性剂选自直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐、β-萘酚乙氧基化物、烷基乙氧丙氧基化合物硫酸酯钾盐和双酚a聚氧乙烯醚中的两种。在其中一个实施例中，所述表面活性剂为直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和β-萘酚乙氧基化物。在其中一个实施例中，所述表面活性剂为重量比为1:0.5～1.5的直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和β-萘酚乙氧基化物。在其中一个实施例中，所述晶粒细化剂选自1,10-菲咯啉、二巯基苯并噻唑和二巯基苯并咪唑中的两种。在其中一个实施例中，所述晶粒细化剂为1,10-菲咯啉和二巯基苯并噻唑。在其中一个实施例中，所述防氧化剂选自邻苯二酚、间苯二酚、均苯三酚、连苯三酚、对苯二酚、α-萘酚、β-萘酚和桑色素中的两种。在其中一个实施例中，所述防氧化剂为对苯二酚和β-萘酚。在其中一个实施例中，所述的电镀哑锡的镀液添加剂包括重量比为8～12：0.05～0.3：1～2的表面活性剂、晶粒细化剂和防氧化剂。本发明还提供一种电镀哑锡的镀液，包括甲基磺酸镀锡体系以及如上所述的镀液添加剂。在其中一个实施例中，所述镀液以水为主溶剂，以每升镀液计，包括：在其中一个实施例中，所述的电镀哑锡的镀液以每升镀液计，包括：在其中一个实施例中，所述的有机溶剂选自乙醇、二乙二醇丁醚、1,2-丙二醇中的一种。本发明还提供如上所述的电镀哑锡的镀液的制备方法，包括如下步骤：于水中加入甲基磺酸和甲基磺酸锡，得a溶液；于所述有机溶剂中加入所述晶粒细化剂和防氧化剂，溶解，得b溶液；于水中加入所述表面活性剂，并与所述b溶液混合，溶解，得c溶液；混合所述c溶液和a溶液。本发明还提供如上所述的镀液添加剂或镀液在异质结电池片镀哑锡中的应用。在其中一个实施例中，所述太阳能电池片为异质结电池片。与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：本发明的电镀哑锡的镀液添加剂，在对表面活性剂、晶粒细化剂、抗氧化剂的按照一定的重量比进行配伍，并采用特定种类的表面活性剂两两复配，能够产生优异的阴极极化能力和较大的极化度，由此能够适用于异质结太阳能电池片镀哑锡，并使制备得到洁白均匀、结晶细致、晶粒尺寸更小、焊接性能良好、满足太阳能电池片镀锡的各项性能的镀层，且可以使镀液质量稳定，长期使用不易浑浊。另外，该电镀哑锡的镀液添加剂适用于有机酸体系，使得镀液毒性小，废水处理容易，绿色环保。附图说明图1为使用实施例1的镀液制得的镀哑锡层放大1000倍的晶相图；图2为使用实施例1的镀液制得的镀哑锡层放大2000倍的晶相图；图3为使用实施例6的镀液制得的镀哑锡层放大1000倍的晶相图；图4为使用实施例6的镀液制得的镀哑锡层放大2000倍的晶相图；图5为使用对比例1～2的镀液制得的镀哑锡层放大1000倍的晶相图；图6为使用对比例1～2的镀液制得的镀哑锡层放大2000倍的晶相图。具体实施方式以下结合具体实施例对本发明的异质结电池片电镀哑锡的镀液添加剂、电镀液及其制备方法和应用作进一步详细的说明。本发明的实施例提供一种异质结电池片电镀哑锡的镀液添加剂，包括重量比为5～20：0.02～0.5：0.5～3的表面活性剂、晶粒细化剂和防氧化剂；其中，所述表面活性剂选自直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐、β-萘酚乙氧基化物、烷基乙氧丙氧基化合物硫酸酯钾盐和双酚a聚氧乙烯醚中的两种。具体的，所述直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐可以购自拉西格公司；β-萘酚乙氧基化物可以购自巴斯夫公司；烷基乙氧丙氧基化合物硫酸酯钾盐可以购自河北金日化工有限公司。作为优选地，所述表面活性剂为直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和β-萘酚乙氧基化物。采用如上两种表面活性剂进行复配，有利于添加剂各组分(晶粒细化剂和防氧化剂)的分散，使其功效得以发挥，同时避免其在镀层中的掺杂，并产生较好的阴极极化能力和极化度，使获得的镀层更为细致均匀。更优选地，所述表面活性剂为重量比为1:0.5～1.5的直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和β-萘酚乙氧基化物。在此基础上，进一步合理配伍晶粒细化剂和防氧化剂的种类，分别采用两两复配的方式，能够协同增效，更有利于镀层质量的改善以及镀液稳定性的保持。具体地，在其中一个具体的实施例中，所述晶粒细化剂选自1,10-菲咯啉、二巯基苯并噻唑和二巯基苯并咪唑中的两种。作为优选地，所述晶粒细化剂为1,10-菲咯啉和二巯基苯并噻唑。采用如上两种晶粒细化剂相配合，能够优化锡颗粒的结晶析出、结晶细致、晶粒尺寸更小，形成的镀层洁白均匀。更为优选地，所述晶粒细化剂为重量比为0.2～1:1的1,10-菲咯啉和二巯基苯并噻唑。在其中一个具体的实施例中，所述防氧化剂选自邻苯二酚、间苯二酚、均苯三酚、连苯三酚、对苯二酚、α-萘酚、β-萘酚和桑色素中的两种。作为优选地，所述防氧化剂为对苯二酚和β-萘酚。采用如上两种防氧化剂相配合，更有利于镀液在长期使用后依然保持稳定的电镀效果，以及澄清的状态。更为优选地，所述防氧化剂为重量比为1:4～10对苯二酚和β-萘酚。在其中一个具体的实施例中，所述的电镀哑锡的镀液添加剂包括重量比为8～12：0.05～0.3：1～2的表面活性剂、晶粒细化剂和防氧化剂。本发明的实施例还提供一种异质结电池片电镀哑锡的镀液，包括甲基磺酸镀锡体系以及如上所述的镀液添加剂。具体地，所述甲基磺酸镀锡体系是指甲基磺酸和甲基磺酸锡混合的电镀体系。其中，所述甲基磺酸可以由含量70％(重量比，其余为水)的电镀级甲基磺酸溶液提供，其用以导电并保持镀液的酸度，使二价锡在酸性环境中不容易氧化为四价锡进而形成四价锡的胶体。所述甲基磺酸锡可以由浓度为300g/l的甲基磺酸锡的浓缩溶液提供，溶剂为水。在其中一个具体的实施例中，所述镀液以水为主溶剂，以每升镀液计，包括：在其中一个具体的实施例中，所述的电镀哑锡的镀液以每升镀液计，包括：在其中一个具体的实施例中，所述的有机溶剂选自乙醇、二乙二醇丁醚、1,2-丙二醇中的一种。所述有机溶剂主要用于溶解晶粒细化剂和防氧化剂。作为优选地，所述有机溶剂为二乙二醇丁醚。本发明还提供如上所述的电镀哑锡的镀液的制备方法，包括如下步骤：于水中加入所述甲基磺酸和甲基磺酸锡，得a溶液；于所述有机溶剂中加入所述晶粒细化剂和防氧化剂，溶解，得b溶液；于水中加入所述表面活性剂，并与所述b溶液混合，溶解，得c溶液；混合所述c溶液和a溶液。本发明还提供如上所述的镀液添加剂或镀液在异质结电池片镀哑锡中的应用。如下为具体的实施例，如无特别说明，实施例中采用的原料均为市售获得。实施例1本实施例为一种应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液，其采用的原料如下：镀液成份用量甲基磺酸200g甲基磺酸锡80g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐6gβ-萘酚乙氧基化物6g1,10-菲咯啉0.1g二巯基苯并噻唑0.2g对苯二酚0.2gβ-萘酚1.8g二乙二醇丁醚20g上述应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液的制备方法如下：在500ml纯水中加入200g甲基磺酸和80g甲基磺酸锡，搅拌使其充分溶解，静置冷却，此为a溶液。另取20g二乙二醇丁醚，加入0.1g1,10-菲咯啉、0.2g二巯基苯并噻唑、0.2g对苯二酚、1.8gβ-萘酚，充分搅拌使溶解完全，为b溶液。另取100ml纯水，加入6g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和6gβ-萘酚乙氧基化物，并加入b溶液，充分搅拌，为c溶液。将c溶液加入到a溶液中，加纯水定容到1升。实施例2本实施例为一种应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液，其采用的原料如下：镀液成份用量甲基磺酸160g甲基磺酸锡40g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐4gβ-萘酚乙氧基化物4g1,10-菲咯啉0.02g二巯基苯并噻唑0.03g对苯二酚0.2gβ-萘酚0.8g二乙二醇丁醚10g上述应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液的制备方法如下：在500ml纯水中加入160g甲基磺酸和40g甲基磺酸锡，搅拌使其充分溶解，静置冷却，此为a溶液。另取10g二乙二醇丁醚，加入0.02g1,10-菲咯啉、0.03g二巯基苯并噻唑、0.2g对苯二酚、0.8gβ-萘酚，充分搅拌使溶解完全，为b溶液。另取100ml纯水，加入4g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和4gβ-萘酚乙氧基化物，并加入b溶液，充分搅拌，为c溶液。将c溶液加入到a溶液中，加纯水定容到1升。实施例3本实施例为一种应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液，其采用的原料如下：镀液成份用量甲基磺酸180g甲基磺酸锡60g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐5gβ-萘酚乙氧基化物5g1,10-菲咯啉0.08g二巯基苯并噻唑0.1g对苯二酚0.2gβ-萘酚1.3g二乙二醇丁醚15g上述应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液的制备方法如下：在500ml纯水中加入180g甲基磺酸和60g甲基磺酸锡，搅拌使其充分溶解，静置冷却，此为a溶液。另取15g二乙二醇丁醚，加入0.08g1,10-菲咯啉、0.1g二巯基苯并噻唑、0.2g对苯二酚、1.3gβ-萘酚，充分搅拌使溶解完全，为b溶液。另取100ml纯水，加入5g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和5gβ-萘酚乙氧基化物，并加入b溶液，充分搅拌，为c溶液。将c溶液加入到a溶液中，加纯水定容到1升。实施例4本实施例为一种应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液，其采用的原料如下：上述应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液的制备方法如下：在500ml纯水中加入200g甲基磺酸和80g甲基磺酸锡，搅拌使其充分溶解，静置冷却，此为a溶液。另取20g二乙二醇丁醚，加入0.1g1,10-菲咯啉、0.2g二巯基苯并噻唑、0.2g对苯二酚、1.8gβ-萘酚，充分搅拌使溶解完全，为b溶液。另取100ml纯水，加入6g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和6g双酚a聚氧乙烯醚，并加入b溶液，充分搅拌，为c溶液。将c溶液加入到a溶液中，加纯水定容到1升。实施例5本实施例为一种应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液，其采用的原料如下：上述应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液的制备方法如下：在500ml纯水中加入200g甲基磺酸和80g甲基磺酸锡，搅拌使其充分溶解，静置冷却，此为a溶液。另取20g二乙二醇丁醚，加入0.1g1,10-菲咯啉、0.2二巯基苯并噻唑、0.2g邻苯二酚、1.8gα-萘酚，充分搅拌使溶解完全，为b溶液。另取100ml纯水，加入6g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和6gβ-萘酚乙氧基化物，并加入b溶液，充分搅拌，为c溶液。将c溶液加入到a溶液中，加纯水定容到1升。实施例6本实施例为一种应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液，其采用的原料如下：镀液成份用量甲基磺酸200g甲基磺酸锡80g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐6gβ-萘酚乙氧基化物6g1,10-菲咯啉0.1g二巯基苯并咪唑0.2g对苯二酚0.2gβ-萘酚1.8g二乙二醇丁醚20g上述应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液的制备方法如下：在500ml纯水中加入200g甲基磺酸和80g甲基磺酸锡，搅拌使其充分溶解，静置冷却，此为a溶液。另取20g二乙二醇丁醚，加入0.1g1,10-菲咯啉、0.2二巯基苯并咪唑、0.2g对苯二酚、1.8gβ-萘酚，充分搅拌使溶解完全，为b溶液。另取100ml纯水，加入6g直聚环氧基萘酚丙基磺酸钾盐和6gβ-萘酚乙氧基化物，并加入b溶液，充分搅拌，为c溶液。将c溶液加入到a溶液中，加纯水定容到1升。对比例1本对比例为一种应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液，其采用的原料如下：镀液成份用量甲基磺酸200g甲基磺酸锡80gβ-萘酚乙氧基化物12g1,10-菲咯啉0.1g二巯基苯并噻唑0.2g对苯二酚0.2gβ-萘酚1.8g二乙二醇丁醚20g上述应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液的制备方法如下：在500ml纯水中加入200g甲基磺酸和80g甲基磺酸锡，搅拌使其充分溶解，静置冷却，此为a溶液。另取20g二乙二醇丁醚，加入0.1g1,10-菲咯啉、0.2二巯基苯并噻唑、0.2g对苯二酚、1.8gβ-萘酚，充分搅拌使溶解完全，为b溶液。另取100ml纯水，加入12gβ-萘酚乙氧基化物，并加入b溶液，充分搅拌，为c溶液。将c溶液加入到a溶液中，加纯水定容到1升。对比例2本对比例为一种应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液，其采用的原料如下：镀液成份用量甲基磺酸200g甲基磺酸锡80g壬基酚聚氧乙烯醚np-106gβ-萘酚乙氧基化物6g1,10-菲咯啉0.1g二巯基苯并噻唑0.2g对苯二酚0.2gβ-萘酚1.8g二乙二醇丁醚20g上述应用于异质结电池片镀哑锡的电镀溶液的制备方法如下：在500ml纯水中加入200g甲基磺酸和80g甲基磺酸锡，搅拌使其充分溶解，静置冷却，此为a溶液。另取20g二乙二醇丁醚，加入0.1g1,10-菲咯啉、0.2二巯基苯并噻唑、0.2g对苯二酚、1.8gβ-萘酚，充分搅拌使溶解完全，为b溶液。另取100ml纯水，加入6g壬基酚聚氧乙烯醚np-10和6gβ-萘酚乙氧基化物，并加入b溶液，充分搅拌，为c溶液。将c溶液加入到a溶液中，加纯水定容到1升。将实施例1-6和对比例1-2的电镀溶液分别用于异质结电池片镀哑锡。1、测试方法：取同批次的异质结电池片，采用实施例和对比例的电镀溶液，分别对其进行电镀，电镀工艺为：上挂—除油—硫酸活化—硫酸镀铜—镀哑锡—吹干。每一电镀溶液分别电镀10批次电池片。除油溶液的组分及操作条件如下：sf-99001酸铜除油剂50ml/l温度30～40℃时间2～5min。活化溶液的组分及操作条件如下：硫酸h2so410％(体积比)温度室温时间05～1.5min。硫酸镀铜溶液的组分及操作条件如下：镀哑锡工作条件：2、测试结果：判断标准：2.1.外观：采用目测判断，镀层细致、连续、洁白均匀即为合格。2.2.焊接性能：根据中华人民共和国国家标准《gb/t2423.28-2005电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验t：锡焊》采用目测判断，焊锡光滑明亮，只允许有少量的分散的诸如针孔、不润湿或弱润湿之类的缺陷，且这些缺陷不应集中在一块，上锡面积大于浸入面积的95％，即为合格。2.3.微观晶相：使用扫描式电子显微镜拍照放大1000、2000倍的晶相图，晶相清晰、结晶细致、平滑、晶粒尺寸＜7μm，即为合格，实施例1制得的镀层的晶相图见图1-2，实施例2-5制得的镀层的晶相图与实施例1类似，实施例6制得的镀层的晶相图见图3-4，对比例1电镀溶液制得的镀层的晶相图见图5-6，对比例2制得的镀层的晶相图与对比例1类似。2.4.镀液稳定性能：各实施例新开5升溶液，进行电镀试验，同频率使用，以镀液保持澄清、没有浑浊或形成四价锡胶体现象为优异。连续试验3个月后，实施例5略为浑浊，其余进行6个月的连续试验仍然保持澄清，证明镀液稳定性、防氧化性能优异。测试结果具体如下表所示：上述结果表明，采用本发明复配而成的电镀哑锡的镀液添加剂的电镀溶液，其制备得到的镀层性能优异，完全满足异质结电池片镀哑锡的要求。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12