一种双面电镀TOPCon太阳能电池的制备方法及由其制备得到的产品与流程

本发明涉及太阳能电池，尤其是涉及一种双面电镀topcon太阳能电池的制备方法及由其制备得到的产品。

背景技术：

1、目前，太阳能产业的晶体硅太阳电池，其表面电极是利用丝网印刷银浆并烧结的技术形成图案化的银栅线。采用此种方法所需烧结温度高(700～800℃)，生产的电极栅线高宽比小(＜50％)，导致电池受光面积较小；同时烧结后浆料中有机物质的残留及结构缺陷导致栅线电阻较大；银浆成本也较高，显然采用价格低廉的金属替代银浆，在降低晶体硅太阳能电池生产成本中有着显著的意义。

2、为了降低生产成本，水平双面电镀镍铜锡电极是替换印刷银电极的一个好方法，具有效率高、精度高、成本低的优点，因此，可采用水平连续电镀线生产镍铜锡双面电镀topcon电池。但是，现有技术制备的镍铜锡栅线与硅基体之间的结合力较差，导致制得的电镀栅线可焊性差，焊接拉力不能满足要求。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种双面电镀topcon太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：对topcon太阳能电池基底依次进行一次镀镍、退火、退镍、二次镀镍、电镀铜、电镀锡，得到topcon太阳能电池。本发明提出一种采用双面电镀镍铜锡的方法制备topcon太阳能电池，可以提升电镀栅线与硅基体的结合力，可焊性较好。

2、本发明的目的之二在于提供一种双面电镀topcon太阳能电池，所述双面电镀topcon太阳能电池由上述制备方法制备得到。所述双面电镀topcon太阳能电池具有硬度和结合力优良的镍硅合金，且镍铜锡后栅线与硅基体之间结合力良好，并具有形成均匀致密的镀层，栅线高宽比大于50％，遮光面积和串联电阻低，电性能提升明显。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、第一方面，本发明提供一种双面电镀topcon太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

5、对topcon太阳能电池基底依次进行一次镀镍、退火、退镍、二次镀镍、电镀铜、电镀锡，得到topcon太阳能电池。

6、在本发明中，采用的一次镀镍后退火可以形成硬度和结合力优良的镍硅合金，二次电镀镍铜锡后栅线与硅基体之间结合力良好。本发明采用电镀镍铜锡的方法形成均匀致密的镀层，栅线高宽比大于50％，降低了太阳能电池的遮光面积和串联电阻，提高了topcon太阳能电池的电性能。

7、优选地，所述topcon太阳能电池基底为镀膜层的表面形成栅线图形的topcon太阳能电池基底。

8、优选地，所述topcon太阳能电池基底在进行一次镀镍前，还包括预处理的步骤：在topcon太阳能电池片的硅基体的表面进行镀膜，得到镀膜层；利用激光开槽法除去硅基体表面的镀膜层，在镀膜层的表面形成栅线图形；在硅基体的栅线图形处进行去氧化层处理，得到预处理topcon太阳能电池基底。

9、优选地，所述镀膜层为氮化硅膜。

10、优选地，所述镀膜层的厚度为80～100nm，例如可以是80nm、85nm、90nm、95nm、100nm等。

11、优选地，所述激光开膜后形成的栅线图形中细栅开膜宽度为12～16μm，例如可以是12μm、13μm、14μm、15μm、16μm等。

12、优选地，所述去氧化层处理包括：将激光开槽后的topcon电池基底置于清洗溶液中浸泡。

13、优选地，所述浸泡的温度为20～30℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃等；所述浸泡的时间为30～60s，例如可以是30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s等。

14、优选地，所述清洗溶液按质量浓度计包括以下组分：5～10g/l氟化铵、5～10g/l氢氟酸，溶剂为水，优选为去离子水。

15、其中，氟化铵的浓度为5～10g/l，例如可以是5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l、10g/l等。

16、其中，氢氟酸的浓度为5～10g/l，例如可以是5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l、10g/l等。

17、优选地，所述一次镀镍采用电镀镍的方式：将topcon电池基底置于电镀镍溶液中，采用镍片为阳极，向电镀镍溶液中通电流进行第一次电镀。

18、优选地，在一次镀镍中，所述电镀镍的施加电流为1～2a/dm2，例如可以是1a/dm2、1.2a/dm2、1.4a/dm2、1.6a/dm2、1.8a/dm2、2a/dm2等；电镀镍的时间为30～60s，例如可以是30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s等。

19、优选地，在一次镀镍中，所述电镀镍溶液的温度为35～50℃，例如可以是35℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃等；电镀镍溶液的ph为4.5～5.5，例如可以是4.5、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.5等。

20、优选地，在一次镀镍中，所述电镀镍溶液按质量浓度计包括以下组分：80～120g/l镍离子源、15～30g/l卤离子源、30～50g/l硼酸，溶剂为水。

21、其中，镍离子源的浓度为80～120g/l，例如可以是80g/l、85g/l、90g/l、95g/l、100g/l、105g/l、110g/l、115g/l、120g/l等。

22、其中，卤离子源的浓度为15～30g/l，例如可以是15g/l、16g/l、18g/l、20g/l、22g/l、24g/l、26g/l、28g/l、30g/l等。

23、其中，硼酸的浓度为30～50g/l，例如可以是30g/l、32g/l、35g/l、38g/l、40g/l、42g/l、45g/l、48g/l、50g/l等。

24、优选地，在一次镀镍中，所述镍离子源选自氨基磺酸镍。

25、优选地，在一次镀镍中，所述卤离子源选自溴化镍和/或氯化镍。

26、优选地，在一次镀镍中，所述电镀镍溶液中还包括10～18g/l(例如可以是10g/l、11g/l、12g/l、13g/l、14g/l、15g/l、16g/l、18g/l等)低应力添加剂。

27、优选地，在一次镀镍中，所述低应力添加剂选自邻苯甲酰磺酰亚胺、双苯磺酰亚胺或萘三磺酸中的任意一种或至少两种的组合。

28、在本发明所述电镀镍溶液中，通过添加低应力添加剂，目的是消除镍层的内应力，提高镀液的分散能力，有利于增加镀层与基体之间的原子互渗，从而进一步提高镍层与硅基材之间的结合力。

29、优选地，所述退火具体为：将一次镀镍后的topcon电池基底置于退火炉中，进行高温退火。

30、优选地，所述退火炉区最高温度为340～380℃，例如可以是340℃、345℃、350℃、355℃、360℃、365℃、370℃、375℃、380℃等；传送速度为1.5～2m/s，例如可以是1.5m/s、1.6m/s、1.7m/s、1.8m/s、1.9m/s、2m/s等；退火时间为120～180s，例如可以是120s、130s、140s、150s、160s、170s、180s等。

31、在本发明中，在一次镀镍后，在上述特定的温度、速率、时间下进行慢速地退火，能够进一步提高镍硅合金的硬度和结合力。

32、优选地，所述退镍具体为：将退火后的topcon电池基底置于退镍溶液中浸泡。

33、优选地，所述浸泡的温度为30～50℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、50℃等；所述浸泡的时间为6～9min，例如可以是6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min等。

34、优选地，所述退镍溶液按质量浓度计包括以下组分：18～27g/l硫酸、22～33g/l双氧水、0.3～0.6g/l苯并三氮唑、1～3g/l乙二醇，溶剂为水。

35、其中，硫酸的浓度为18～27g/l，例如可以是18g/l、19g/l、20g/l、21g/l、22g/l、23g/l、24g/l、25g/l、26g/l、27g/l等。

36、其中，双氧水的浓度为22～33g/l，例如可以是22g/l、23g/l、24g/l、25g/l、26g/l、27g/l、28g/l、29g/l、30g/l、31g/l、32g/l、33g/l等。

37、其中，苯并三氮唑的浓度为0.3～0.6g/l，例如可以是0.3g/l、0.35g/l、0.4g/l、0.45g/l、0.5g/l、0.55g/l、0.6g/l等。

38、其中，乙二醇的浓度为1～3g/l，例如可以是1g/l、1.2g/l、1.5g/l、2g/l、2.2g/l、2.5g/l、3g/l等。

39、在本发明中，采用含硫酸和双氧水的退镍溶液去掉表面质量不好的镍层，使得二次电镀镍铜锡后栅线与硅基体之间结合力良好；且所述退镍溶液各组分相互配合，同时采用苯并三氮唑作为缓蚀剂效果更佳，其可以更好地保护基材不受损伤。

40、优选地，所述退镍后、二次镀镍前还包括去氧化层的步骤。

41、优选地，所述去氧化层具体为：将退镍后的topcon电池基底置于去氧化层溶液中浸泡。

42、优选地，所述浸泡的温度为20～30℃；所述浸泡的时间为30～60s，例如可以是30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s等。

43、优选地，所述去氧化层溶液按质量浓度计包括以下组分：5～10g/l氢氟酸，溶剂为水。

44、其中，氢氟酸的浓度为5～10g/l，例如可以是5g/l、6g/l、7g/l、8g/l、9g/l、10g/l等。

45、优选地，所述二次镀镍具体为：将topcon电池基底置于电镀镍溶液中，采用镍片为阳极，向电镀镍溶液中通电流进行第二次电镀。

46、其中，topcon电池基底为上述去氧化层后的topcon电池基底或退镍后的topcon电池基底，优选为，topcon电池基底为上述去氧化层后的topcon电池基底。

47、优选地，在二次镀镍中，所述电镀镍的施加电流为1～2a/dm2，例如可以是1a/dm2、1.2a/dm2、1.4a/dm2、1.6a/dm2、1.8a/dm2、2a/dm2等；电镀镍的时间为30～60s，例如可以是30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s等。

48、优选地，在二次镀镍中，所述电镀镍溶液的温度为35～50℃，例如可以是35℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃等；电镀镍溶液的ph为4.5～5.5，例如可以是4.5、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.5等。

49、优选地，在二次镀镍中，所述电镀镍溶液按质量浓度计包括以下组分：80～120g/l镍离子源、15～30g/l卤离子源、30～50g/l硼酸，溶剂为水。

50、其中，镍离子源的浓度为80～120g/l，例如可以是80g/l、85g/l、90g/l、95g/l、100g/l、105g/l、110g/l、115g/l、120g/l等。

51、其中，卤离子源的浓度为15～30g/l，例如可以是15g/l、16g/l、18g/l、20g/l、22g/l、24g/l、26g/l、28g/l、30g/l等。

52、其中，硼酸的浓度为30～50g/l，例如可以是30g/l、32g/l、35g/l、38g/l、40g/l、42g/l、45g/l、48g/l、50g/l等。

53、优选地，在二次镀镍中，所述镍离子源选自氨基磺酸镍。

54、优选地，在二次镀镍中，所述卤离子源选自溴化镍和/或氯化镍。

55、优选地，在二次镀镍中，所述电镀镍溶液中还包括10～18g/l(例如可以是10g/l、11g/l、12g/l、13g/l、14g/l、15g/l、16g/l、18g/l等)低应力添加剂。

56、优选地，所述低应力添加剂选自邻苯甲酰磺酰亚胺、双苯磺酰亚胺或萘三磺酸中的任意一种或至少两种的组合。

57、在本发明所述电镀镍溶液中，通过添加低应力添加剂，目的是消除镍层的内应力，提高镀液的分散能力，有利于增加镀层与基体之间的原子互渗，从而进一步提高镍层与硅基材之间的结合力。

58、优选地，所述电镀铜具体为：将二次镀镍后的topcon电池基底置于电镀铜溶液中，采用磷铜片作为阳极，向电镀铜溶液中通电流进行电镀铜。

59、优选地，所述电镀铜的施加电流为4～8a/dm2，例如可以是4a/dm2、5a/dm2、6a/dm2、7a/dm2、8a/dm2等；电镀铜的时间为4～8min，例如可以是4min、5min、6min、7min、8min等。

60、优选地，所述电镀铜溶液按质量浓度计包括以下组分：200～300g/l硫酸铜、60～90g/l硫酸、0.2～0.5g/l氯化铜，溶剂为水。

61、其中，硫酸铜的浓度为200～300g/l，例如可以是200g/l、220g/l、240g/l、260g/l、280g/l、300g/l等。

62、其中，硫酸的浓度为60～90g/l，例如可以是60g/l、65g/l、70g/l、75g/l、80g/l、85g/l、90g/l等。

63、其中，氯化铜的浓度为0.2～0.5g/l，例如可以0.2g/l、0.25g/l、0.3g/l、0.35g/l、0.4g/l、0.45g/l、0.5g/l等。

64、优选地，所述电镀锡具体为：将镀铜后的topcon电池基底置于电镀锡溶液中，采用纯锡片作为阳极，向电镀锡溶液中通电流进行电镀锡。

65、优选地，所述电镀锡的施加电流为1～2a/dm2，例如可以是1a/dm2、1.2a/dm2、1.4a/dm2、1.6a/dm2、1.8a/dm2、2a/dm2等；电镀锡的时间为60～120s，例如可以是60s、70s、80s、90s、100s、110s、120s等。

66、优选地，所述电镀锡溶液的温度为15～25℃，例如可以是15℃、16℃、18℃、20℃、22℃、25℃等。

67、优选地，所述电镀锡溶液中包括锡离子源和铋离子源。

68、优选地，所述锡离子源和铋离子源的质量比为(15～24):(0.6～1.6)；

69、其中，“15～24”例如可以是15、16、18、20、22、24等；

70、其中，“0.6～1.6”例如可以是0.6、0.8、1、1.2、1.4、1.6等。

71、在本发明中，镀锡时添加了少量的铋元素，降低了锡铋合金的熔点，使得电镀栅线在焊接时可使用较低的温度(＜200℃)就可以获得良好的可焊性。

72、优选地，所述电镀锡溶液按体积浓度计包括以下组分：50～80ml/l锡离子源浓缩液、2～8ml/l铋离子源浓缩液、90～130ml/l酸浓缩液，溶剂为水。

73、其中，锡离子源浓缩液的浓度为50～80ml/l，例如可以是50ml/l、55ml/l、60ml/l、65ml/l、70ml/l、75ml/l、80ml/l等；此处的浓度指的是锡离子源浓缩液占所述电镀锡溶液的总体积百分比。

74、其中，铋离子源浓缩液的浓度为2～8ml/l，例如可以是2ml/l、3ml/l、4ml/l、5ml/l、6ml/l、7ml/l、8ml/l等；此处的浓度指的是铋离子源浓缩液占所述电镀锡溶液的总体积百分比。

75、其中，酸浓缩液的浓度为90～130ml/l，例如可以是90ml/l、100ml/l、110ml/l、120ml/l、130ml/l等；此处的浓度指的是酸浓缩液占所述电镀锡溶液的总体积百分比。

76、优选地，所述锡离子源浓缩液为甲基磺酸锡浓缩液。

77、优选地，所述铋离子源浓缩液为甲基磺酸铋浓缩液。

78、优选地，所述酸浓缩液为甲基磺酸浓缩液。

79、优选地，所述甲基磺酸锡浓缩液的浓度为250～350g/l，例如可以是250g/l、260g/l、280g/l、300g/l、320g/l、350g/l等，此处的浓度指的是甲基磺酸锡浓缩液中甲基磺酸锡自身的浓度。

80、优选地，所述甲基磺酸铋浓缩液的浓度为150～250g/l，例如可以是150g/l、160g/l、180g/l、200g/l、220g/l、250g/l等，此处的浓度指的是甲基磺酸铋浓缩液中甲基磺酸铋自身的浓度。

81、优选地，所述甲基磺酸浓缩液的浓度为60～80g/l，例如可以是60g/l、65g/l、70g/l、75g/l、80g/l等，此处的浓度指的是甲基磺酸浓缩液中甲基磺酸自身的浓度。

82、优选地，所述电镀锡溶液还包括50～100ml/l(例如可以是50ml/l、60ml/l、70ml/l、80ml/l、90ml/l、100ml/l等)添加剂；此处的浓度指的是添加剂占所述电镀锡溶液的总体积百分比。

83、优选地，所述添加剂是一种混合添加剂，所述混合添加剂包括光亮剂、分散剂和抗氧化剂。

84、优选地，所述光亮剂选自苯亚甲基丙酮、吡啶-3-甲酸或β-苯丙烯醛中的任意一种或至少两种的组合。

85、优选地，所述光亮剂的浓度为1～5g/l，例如可以是1g/l、2g/l、3g/l、4g/l、5g/l等。

86、优选地，所述分散剂选自聚氧乙烯聚氧丙烯醚、聚乙二醇或烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。

87、优选地，所述分散剂的浓度为0.5～2g/l，例如可以是0.5g/l、0.6g/l、0.8g/l、1g/l、1.2g/l、1.5g/l、1.8g/l、2g/l等。

88、优选地，所述抗氧化剂选自对苯二酚、对苯二酚盐、邻苯二酚或邻苯三酚中的任意一种或至少两种的组合。

89、优选地，所述抗氧化剂的浓度为0.2～0.8g/l，例如可以是0.2g/l、0.3g/l、0.4g/l、0.5g/l、0.6g/l、0.7g/l、0.8g/l等。

90、在本发明中，通过添加上述特定的添加剂能够进一步提高镀锡层的光亮度和均匀性。

91、优选地，所述光亮剂的浓度为1～5g/l；此处的浓度指的是添加剂液中光亮剂自身的浓度。

92、优选地，所述分散剂的浓度为0.5～2g/l；此处的浓度指的是添加剂液中分散剂自身的浓度。

93、优选地，所述抗氧化剂的浓度为0.2～0.8g/l；此处的浓度指的是添加剂液中抗氧化剂自身的浓度。

94、在本发明的具体制备工艺过程中，上述特定的添加剂是按照体积含量添加到电镀锡溶液中的；而上述特定的添加剂是一种混合添加剂液，即先按照上述对应的质量浓度把光亮剂、分散剂、抗氧化剂添加剂配成添加剂液，再按照50～100ml/l的比例将该添加剂液添加到电镀锡溶液中。

95、作为本发明优选技术方案，所述双面电镀topcon太阳能电池的制备方法包括以下步骤：

96、s1预处理：先在topcon太阳能电池片的硅基体的表面进行镀膜，得到厚度为80～100nm的氮化硅镀膜层；利用激光开槽法除去硅基体表面的镀膜层，在镀膜层的表面形成细栅开膜宽度为12～16μm的栅线图形；将激光开槽后的topcon电池基底置于清洗溶液中20～30℃下浸泡30～60s，得到预处理topcon太阳能电池基底；

97、其中，所述清洗溶液按质量浓度计包括以下组分：5～10g/l氟化铵、5～10g/l氢氟酸，溶剂为水；

98、s2一次镀镍：将预处理后的topcon电池基底置于电镀镍溶液中，采用镍片为阳极，向电镀镍溶液中通电流进行第一次电镀；

99、其中，所述电镀镍的施加电流为1～2a/dm2；电镀镍的时间为30～60s；所述电镀镍溶液的温度为35～50℃；电镀镍溶液的ph为4.5～5.5；所述电镀镍溶液按质量浓度计包括以下组分：80～120g/l镍离子源、15～30g/l卤离子源、30～50g/l硼酸，溶剂为水；

100、s3退火：将一次镀镍后的topcon电池基底置于退火炉中，进行高温退火；所述退火炉区最高温度为340～380℃；传送速度为1.5～2m/s；退火时间为120～180s；

101、s4退镍：将退火后的topcon电池基底置于退镍溶液中30～50℃下浸泡6～9min；

102、其中，所述退镍溶液按质量浓度计包括以下组分：18～27g/l硫酸、22～33g/l双氧水、0.3～0.6g/l苯并三氮唑、1～3g/l乙二醇，溶剂为水；

103、s5去氧化层：将退镍后的topcon电池基底置于去氧化层溶液中20～30℃下浸泡30～60s；

104、其中，所述去氧化层溶液按质量浓度计包括以下组分：5～10g/l氢氟酸，溶剂为水；

105、s6二次镀镍：将去氧化层后的topcon电池基底置于电镀镍溶液中，采用镍片为阳极，向电镀镍溶液中通电流进行第二次电镀；

106、其中，所述电镀镍的施加电流为1～2a/dm2；电镀镍的时间为30～60s；所述电镀镍溶液的温度为35～50℃；电镀镍溶液的ph为4.5～5.5；所述电镀镍溶液按质量浓度计包括以下组分：80～120g/l镍离子源、15～30g/l卤离子源、30～50g/l硼酸，溶剂为水；

107、s7电镀铜：将二次镀镍后的topcon电池基底置于电镀铜溶液中，采用磷铜片作为阳极，向电镀铜溶液中通电流进行电镀铜；

108、其中，所述电镀铜的施加电流为4～8a/dm2；电镀铜的时间为4～8min；所述电镀铜溶液按质量浓度计包括以下组分：200～300g/l硫酸铜、60～90g/l硫酸、0.2～0.5g/l氯化铜，溶剂为水；

109、s8电镀锡：将镀铜后的topcon电池基底置于电镀锡溶液中，采用纯锡片作为阳极，向电镀锡溶液中通电流进行电镀锡；

110、其中，所述电镀锡的施加电流为1～2a/dm2；电镀锡的时间为60～120s；所述电镀锡溶液的温度为15～25℃；所述电镀锡溶液按体积浓度计包括以下组分：50～80ml/l锡离子源浓缩液、2～8ml/l铋离子源浓缩液、90～130ml/l酸浓缩液，溶剂为水。

111、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述双面电镀topcon太阳能电池，所述topcon电池由所述的制备方法制备得到。

112、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

113、(1)本发明的采用的一次镀镍后慢速退火可以形成硬度和结合力优良的镍硅合金，再用硫酸和双氧水去掉表面质量不好的镍层，二次电镀镍铜锡后栅线与硅基体之间结合力良好；

114、(2)本发明镀锡时添加了少量的铋元素，降低了锡铋合金的熔点，使得电镀栅线在焊接时可使用较低的温度就可以获得良好的可焊性；

115、(3)本发明采用电镀镍铜锡的方法形成均匀致密的镀层，栅线高宽比大于50％，降低了太阳能电池的遮光面积和串联电阻，提高了topcon太阳能电池的电性能。