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摘要：硅太阳电池不断降低的价格，促使硅太阳电池厂商在传统的丝网印刷技术的基础上进行光致诱导电镀工艺方案的研究，从而达到保持硅太阳电池功率不降低的条件下，减少银浆耗量，降低生产成本，增强产品竞争力。本文介绍了在不同阴阳极电压条件下的电镀LIP（光致诱导电镀）工艺对单晶硅太阳电池栅线电镀银层的生长形貌的影响。
关键词：金属化丝网印刷 LIP（光致诱导电镀） 单晶硅电池
中图分类号： TM8 文献标识码： A 文章编号：
1、前言
银价上涨和硅片减薄，推动太阳能厂商不断开发新金属化技术，来摆脱对丝网印刷的依赖和减少银材料的耗量。重新发展起来的电镀工艺有可能达成以上的目标，电镀工艺的重新发展主要是因为绝缘层开槽工艺的发展（如激光掺杂）和具有低成本潜力的LIP工艺的发展。LIP工艺因其较长的化学药品使用周期和浪费控制而有吸引力，因为金属离子可以通过金属阳极补充，LIP工艺电镀槽可以运行很长时间而无需更换，而且，添加剂等造成的分解产物等杂质可以通过过滤很容易的去除。
本文研究了在传统的丝网印刷银金属栅线的基础上电镀一层金属银，从而改善硅太阳电池的栅线线电阻，改善硅太阳电池的电性能。以下分别从电镀银层的生长形貌以及硅太阳电池的性能两个方面进行试验研究。
2、试验内容。
2.1 试验材料：太阳能电池用N型单晶电池片
2.2 试验设备
（1）滚轮式直线型电镀设备及电镀用溶液
技术指标：
设备产能：2500片/小时
适用尺寸：156*156厚度为160～240um方形硅片
镀层均匀性：±10%
银溶液PH值：9.0～12
银溶液浓度：10～50g/L
银溶液温度：15～45℃
2.3 试验方法
2.3.1工艺流程
使用传统的丝网印刷银金属栅线的N型单晶硅电池片，在滚轮的传输过程中依次经过电镀银槽、清洗槽、风干槽等功能槽，通过改变设备参数，使用不同的阴阳极电压配合相应的传输速度完成相同重量的金属银的电镀。
2.4 检测方法： beger太阳能电池测试仪、VEECO轮廓仪、扫描电子显微镜（SEM）、微欧姆计。
3、试验结果分析：
3.1不同阴阳极电压对硅电池finger栅线电镀银层的生长形貌的影响。
3.1.1下表是采用1.8V/1.4V/1.0V三个电压条件，对硅太阳电池进行电镀，同时保证电镀量基本一致，均为27mg，观察硅太阳电池finger栅线的宽度及高度的变化：
采用高电压，高传输速度，硅电池finger栅线的高宽比h/w的增加量较大。
采用低电压，低传输速度，硅电池finger栅线的高宽比h/w的增加量较小。
对于硅电池，finger栅线宽度的增加会增加遮挡面积，所以既希望得到较低电阻率的正面电极导线，又希望得到较高的电池表面的受光面积，从而具有较大的高宽比h/w的正面电极导线有利于硅电池的转换效率。
3.1.2 通过扫面电子显微镜（SEM）观察电池栅线的横截面及局部图像。
1.8V 1.65m/min 局部放大：1.8V 1.65m/min
1.0V0.45m/min局部放大：1.0V0.45m/min
对比局部放大SEM测试图片，两种电镀方式的电镀银存在的形态不同。
采用高速电镀时，在栅线表面电镀银的生长以大颗粒的银为主，银形态为10um左右的团状颗粒，电镀银层对印刷籽层及栅线边缘部分进行了全部覆盖；
采用低速电镀时，在栅线表面电镀银的生长方式是以球状体存在且颗粒较小，银形态为5um左右的团状颗粒，电镀银层并没有对栅线完全覆盖，部分边缘区域可以看到印刷籽层。
3.2不同阴阳极电压对硅电池电性能的影响。
3.2.1利用微欧姆计测试硅电池finger栅线电阻的数值：
finger栅线电阻
1.53m/min 1.8V 0.39/min 1.0V
硅电池finger印刷籽层 76.6 77.4
硅电池finger印刷籽层+电镀银层 47.8 46.1
电镀工艺对finger栅线电阻的增益 -28.8 -31.3
通過以上SEM图的对比以及两种条件下制备的硅电池finger栅线电阻的数值可以得出以下结论：电压为1.8V时，银形态为10um左右的团状颗粒；电压为1.0V时，银形态为5um左右的团状颗粒。团状颗粒越小，电镀银层的电阻率越低。
3.2.2利用beger太阳能电池测试仪测试太阳能电池的各项电参数。
此图为不同电镀工艺条件相对于未经过电镀工艺的N型单晶硅电池片各项参数的增益值。
通过以上电池测试数据可以得出结论：
电镀工艺对N型单晶硅太阳能电池片的开路电压有增益，但是会因为遮挡面积的增加造成硅电池短路电流的降低。由于电镀工艺在原有印刷籽层的基础上生长一层电镀银层，所以硅电池的栅线电阻有明显的降低，从而体现在硅电池的串联电阻降低，填充因子得到较大幅度的提升，最终对硅电池的转换效率产生积极的作用。
电镀工艺采用低电压低传输速度的工艺方案较高电压高传输速度的工艺方案在硅电池的短路电流的影响方面有优势。
4、试验结论
由此可以得出，采用高电压低传输速度的工艺方案实现的电镀银层与印刷银仔层接触好，导电性能优良，有利于硅太阳电池的电荷传输；同时由于高电压低传输速度实现的电镀银层颗粒比较小，对硅太阳电池的正面有效面积的遮挡比较少，所以有利于硅太阳电池对太阳辐射能的吸收，提升了硅太阳电池的转换效率。
关键词：金属化丝网印刷 LIP（光致诱导电镀） 单晶硅电池
中图分类号： TM8 文献标识码： A 文章编号：
1、前言
银价上涨和硅片减薄，推动太阳能厂商不断开发新金属化技术，来摆脱对丝网印刷的依赖和减少银材料的耗量。重新发展起来的电镀工艺有可能达成以上的目标，电镀工艺的重新发展主要是因为绝缘层开槽工艺的发展（如激光掺杂）和具有低成本潜力的LIP工艺的发展。LIP工艺因其较长的化学药品使用周期和浪费控制而有吸引力，因为金属离子可以通过金属阳极补充，LIP工艺电镀槽可以运行很长时间而无需更换，而且，添加剂等造成的分解产物等杂质可以通过过滤很容易的去除。
本文研究了在传统的丝网印刷银金属栅线的基础上电镀一层金属银，从而改善硅太阳电池的栅线线电阻，改善硅太阳电池的电性能。以下分别从电镀银层的生长形貌以及硅太阳电池的性能两个方面进行试验研究。
2、试验内容。
2.1 试验材料：太阳能电池用N型单晶电池片
2.2 试验设备
（1）滚轮式直线型电镀设备及电镀用溶液
技术指标：
设备产能：2500片/小时
适用尺寸：156*156厚度为160～240um方形硅片
镀层均匀性：±10%
银溶液PH值：9.0～12
银溶液浓度：10～50g/L
银溶液温度：15～45℃
2.3 试验方法
2.3.1工艺流程
使用传统的丝网印刷银金属栅线的N型单晶硅电池片，在滚轮的传输过程中依次经过电镀银槽、清洗槽、风干槽等功能槽，通过改变设备参数，使用不同的阴阳极电压配合相应的传输速度完成相同重量的金属银的电镀。
2.4 检测方法： beger太阳能电池测试仪、VEECO轮廓仪、扫描电子显微镜（SEM）、微欧姆计。
3、试验结果分析：
3.1不同阴阳极电压对硅电池finger栅线电镀银层的生长形貌的影响。
3.1.1下表是采用1.8V/1.4V/1.0V三个电压条件，对硅太阳电池进行电镀，同时保证电镀量基本一致，均为27mg，观察硅太阳电池finger栅线的宽度及高度的变化：
采用高电压，高传输速度，硅电池finger栅线的高宽比h/w的增加量较大。
采用低电压，低传输速度，硅电池finger栅线的高宽比h/w的增加量较小。
对于硅电池，finger栅线宽度的增加会增加遮挡面积，所以既希望得到较低电阻率的正面电极导线，又希望得到较高的电池表面的受光面积，从而具有较大的高宽比h/w的正面电极导线有利于硅电池的转换效率。
3.1.2 通过扫面电子显微镜（SEM）观察电池栅线的横截面及局部图像。
1.8V 1.65m/min 局部放大：1.8V 1.65m/min
1.0V0.45m/min局部放大：1.0V0.45m/min
对比局部放大SEM测试图片，两种电镀方式的电镀银存在的形态不同。
采用高速电镀时，在栅线表面电镀银的生长以大颗粒的银为主，银形态为10um左右的团状颗粒，电镀银层对印刷籽层及栅线边缘部分进行了全部覆盖；
采用低速电镀时，在栅线表面电镀银的生长方式是以球状体存在且颗粒较小，银形态为5um左右的团状颗粒，电镀银层并没有对栅线完全覆盖，部分边缘区域可以看到印刷籽层。
3.2不同阴阳极电压对硅电池电性能的影响。
3.2.1利用微欧姆计测试硅电池finger栅线电阻的数值：
finger栅线电阻
1.53m/min 1.8V 0.39/min 1.0V
硅电池finger印刷籽层 76.6 77.4
硅电池finger印刷籽层+电镀银层 47.8 46.1
电镀工艺对finger栅线电阻的增益 -28.8 -31.3
通過以上SEM图的对比以及两种条件下制备的硅电池finger栅线电阻的数值可以得出以下结论：电压为1.8V时，银形态为10um左右的团状颗粒；电压为1.0V时，银形态为5um左右的团状颗粒。团状颗粒越小，电镀银层的电阻率越低。
3.2.2利用beger太阳能电池测试仪测试太阳能电池的各项电参数。
此图为不同电镀工艺条件相对于未经过电镀工艺的N型单晶硅电池片各项参数的增益值。
通过以上电池测试数据可以得出结论：
电镀工艺对N型单晶硅太阳能电池片的开路电压有增益，但是会因为遮挡面积的增加造成硅电池短路电流的降低。由于电镀工艺在原有印刷籽层的基础上生长一层电镀银层，所以硅电池的栅线电阻有明显的降低，从而体现在硅电池的串联电阻降低，填充因子得到较大幅度的提升，最终对硅电池的转换效率产生积极的作用。
电镀工艺采用低电压低传输速度的工艺方案较高电压高传输速度的工艺方案在硅电池的短路电流的影响方面有优势。
4、试验结论
由此可以得出，采用高电压低传输速度的工艺方案实现的电镀银层与印刷银仔层接触好，导电性能优良，有利于硅太阳电池的电荷传输；同时由于高电压低传输速度实现的电镀银层颗粒比较小，对硅太阳电池的正面有效面积的遮挡比较少，所以有利于硅太阳电池对太阳辐射能的吸收，提升了硅太阳电池的转换效率。