覆盖电镀的独立金属件的制作方法【专利说明】覆盖电镀的独立金属件[0001]相关申请案[0002]本申请要求标题为"Free-StandingMetallicArticlewithOverplating"且在2013年12月23日提交的美国专利申请案第14/139,705号的优先权；其是标题为"Free-StandingMetallicArticleforSemiconductors"且在2013年3月13日提交的Babayan等人的美国专利申请案第13/798,123号的部分继续申请案，两个申请案为本申请案的受让人所有且特此以引用的方式并入。【
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】[0003]太阳能电池是将光子转换为电能的装置。由电池产生的电能通过耦合至半导体材料的电接触件收集，且通过与模块中的其它光伏电池的互连布线。太阳能电池的"标准电池"模型具有半导体材料，其用于吸收输入太阳能且将其转换为电能，被放置在抗反射涂布(ARC)层下方及金属背板上方。电接触件通常用烧穿（fire-through)楽;料制作至半导体表面，所述烧透浆料是被加热，使得浆料扩散穿过ARC层且接触电池的表面的金属浆料。浆料被大致图案化为一组指状物及汇流条，其随后用焊带焊接至其它电池以形成模块。另一种类型的太阳能电池具有半导体材料，其夹置在透明导电氧化物层（TC0)之间，其随后涂布最后一层导电浆料，所述导电浆料也被构造为指状物/汇流条图案。[0004]在这两种类型的电池中，金属浆料（其通常是银）作用以实现水平方向上（平行于电池表面）的电流流动，允许制作太阳能电池之间的连接以形成模块。太阳能电池金属化最常通过将银浆料丝网印刷至电池上，固化浆料且随后跨经丝网印刷的汇流条焊接焊带而完成。但是，银相对于太阳能电池的其它组份是昂贵的，且可能占总成本的高百分比。[0005]为了减小银成本，本领域中已知用于金属化太阳能电池的可替代方法。例如，已试图通过将铜直接电镀至太阳能电池上而用铜替换银。但是，铜电镀的缺陷是电池的铜污染，其影响可靠性。由于电镀所需的许多步骤（诸如沉积晶种层，施敷掩模及将电镀区域蚀刻或激光刻划掉以形成期望图案），在直接电镀至电池上时，电镀处理量及产率也可能是问题。用于在太阳能电池上形成电导管的其它方法包括利用平行线或包封电导线的聚合物薄片的配置且将它们放置至电池上。【
发明内容】[0006]公开了独立金属件及制作方法，其中金属件电铸在导电芯模上。芯模具有外表面层，所述外表面层具有预成形图案。外表面层具有电介质区及暴露金属区域。金属件具有多个电铸元件，所述电铸元件形成在导电芯模的外表面层的暴露金属区域上。第一电铸元件具有形成在芯模的外表面层上方的覆盖电镀部分。金属件被构造来充当光伏电池的电导管，且在与导电芯模分离时形成单一、独立件。【附图说明】[0007]本文中描述的本发明的每个方面及实施方案可单独使用或彼此结合使用。现将参考附图描述方面及实施方案。[0008]图1不出一个实施方案中的不例性电铸芯模的透视图。[0009]图2A至图2C描绘用于制作独立电铸金属件的示例性阶段的横截面图。[0010]图3提供导电芯模的一个实施方案的横截面图。[0011]图4提供导电芯模的另一个实施方案的横截面图。[0012]图5A至图5B是金属件的两个实施方案的俯视图。[0013]图5C是图5B的截面A-A的横截面图。[0014]图?至图5E是图5B的横截面的又进一步实施方案的部分横截面图。[0015]图5F至图5G是具有互连元件的金属件的实施方案的俯视图。[0016]图6A至图6B是在某些实施方案中的带具有定制特征的顶部表面的电铸元件的垂直横截面。[0017]图7A至图7B示出示例性芯模及具有覆盖电镀部分的相应电铸元件的横截面图。[0018]图8示出覆盖电镀形状的其它实施方案。[0019]图9提供可电镀至电铸芯模上的模板金属的实施方案及可制作的电铸件的实施方案的横截面图。[0020]图10A至图10B是可电镀在电铸元件上的示例性层的横截面图。[0021]图11A至图11C是其中在将元件从芯模移除之前蚀刻边缘部分的电铸元件的横截面图。[0022]图12是用于形成具有覆盖电镀部分的金属件的示例性方法的流程图。【具体实施方式】[0023]太阳能电池的金属化传统上用电池表面上的丝网印刷银浆料及利用焊料涂布的焊带的电池间互连实现。针对金属导管的给定纵横比，电阻与其占用面积成反比。因此，电池金属化或电池间互连设计通常为了最优化的太阳能电池模块功率输出而在遮蔽与电阻之间权衡。本公开的金属件可用于取代传统银浆料及焊料涂布的焊带，且具有可调适特征，其允许传统上需要功能要求之间的权衡的因素的脱离。金属件包括覆盖电镀部分，其可包括各种特征及层来增强其作为光伏电池的电导管的性能。[0024]在Babayan等人的美国专利申请案第13/798,123号中，半导体（诸如光伏电池）的电导管被制作为电铸独立金属件。额外电导管也公开在2013年11月13日提交的标题为"AdaptableFree-StandingMetallicArticleforSemiconductors'，的Babayan等人的美国专利申请案第14/079,540号中；且公开在2013年11月13日提交的标题为"Free-StandingMetallicArticleWithExpansionSegment'，的Brainard等人的美国专利申请案第14/079,544号中，两个申请案为本申请案的受让人所有且特此以引用的方式并入。金属件独立于太阳能电池制作且可包括多个元件，诸如指状物及汇流条，其可作为单一件稳定地转移，且容易地对准至半导体装置。金属件的元件在电铸过程中彼此一体形成。金属件在电铸芯模中制造，其产生针对太阳能电池或其它半导体装置定制的图案化金属层。例如，金属件可具有网格线，所述网格线具有使太阳能电池的遮蔽最小化的高宽纵横比。金属件可取代传统的汇流条金属化及焊带串接用于电池金属化、电池间互连及模块制作。将光伏电池的金属化层制作为可在处理步骤之间稳定转移的独立组件的能力在材料成本及制造方面提供各种优点。[0025]图1描绘美国专利申请案第13/798,123号的一个实施方案中的示例性电铸芯模100的一部分的透视图。芯模100可由导电材料（诸如不锈钢、铜、阳极化铝、钛或钼、镍、镍铁合金（例如，Invar)、铜或这些金属的任意组合）制成，且可被设计为具有足够面积来实现高电镀电流及实现高处理量。芯模100具有带预成形图案的外表面105,所述预成形图案包括图案元件110及112,且可针对将制作的电导管元件的期望形状定制。在本实施方案中，图案元件110及112是具有矩形横截面的槽或沟槽，但是在其它实施方案中，图案元件110及112可具有其它横截面形状。图案元件110及112被描绘为相交区段以形成网格型图案，其中在本实施方案中，多组平行线垂直于彼此相交。[0026]图案元件110具有高度'H'及宽度'W'，其中高宽比界定纵横比。通过在芯模100中使用图案元件110及112以形成金属件，可针对光伏应用定制电铸金属件。例如，根据期望，纵横比可在大约0.01与大约10之间，以满足太阳能电池的遮蔽限制。[0027]图案元件的纵横比以及横截面形状及纵向布局可被设计来满足期望规格，诸如电流容量、串联电阻、遮蔽损耗及电池布局。可使用任意电铸过程。例如，金属件可通覆盖电镀过程形成。尤其，因为电镀大致是各向同性过程，所以用图案芯模限制电镀来定制部件的形状是使效率最大化的显著改进。此外，虽然某些横截面形状在被放置在半导体表面上时可能不稳定，但是可通过使用芯模而制作的定制图案允许特征（诸如互连线）提供这些导管的稳定性。例如，在一些实施方案中，预成形图案可被构造为具有相交线的连续网格。这种构造不仅为形成网格的多个电铸元件提供机械稳定性，而且实现低串联电阻，因为电流散布在更多导管之间。网格型结构也可增大电池的稳固性。例如，如果网格的一些部分变得破损或无用，那么电流由于网格图案的形状而可围绕破损区域流动。[0028]图2A至图2C是使用芯模制作金属层件当前第1页1 2 3 4 5