[0001] 本发明涉及太阳能电池制备技术领域，尤其是涉及一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺和晶硅太阳能电池。

[0002] 金属化是硅太阳能电池制备中的关键工艺之一，主要用于制作硅太阳能电池电极，将PN结两端形成欧姆接触，实现电流输出。目前丝网印刷是最成熟且最普遍的金属化工艺，但由于其所使用的银浆成本高，已成为限制产业推广的重要因素，因此传统丝网印刷工艺无法满足新型高效电池的需求。

[0003] 电镀技术作为一种非接触式电极制备技术，能够实现银浆的完全替代，且性能优异，同时能够降低成本。电镀技术通常需要在硅表面先镀上一层镍作为种子层，然后再沉积导电层金属铜。镍层的存在一方面可以防止铜离子扩散进入硅中，从而防止减少硅太阳能电池寿命；另一方面可以形成镍硅合金降低接触电阻。

[0004] 目前，镀镍层的形成通常采用化学镀镍工艺。由于硅基底本身不具有催化活性，所以需要先对硅基底进行活化处理，保证顺利施镀。传统的活化方法都是采用钯、金、铂等贵金属进行活化，成本较高，污染大；而且贵金属清洗不干净不仅会影响后续镀层与硅基底的结合力，而且会在硅基底表面出现溢镀，造成太阳能电池效率的降低。

[0005] 有鉴于此，特提出本发明。

[0040] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0041] 在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

[0042] 本发明的第一方面提供了一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，包括以下步骤：

[0043] A、在硅基底表面印刷活化液并烘干，然后进行活化，得到含有活化层的硅基底；

[0044] B、将所述含有活化层的硅基底进行化学镀镍得到镍层。

[0045] 本发明提供的晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，在开膜粗化后的硅基底上进行激光活化，工艺成本低，无污染，替代了传统的钯活化工艺，在硅基底表面形成各种精细复杂的活化层。该活化层不仅提升了镍层与硅基底之间的结合力，且使得在该活化层上的镍层厚度均匀，致密性好，为后期的镀铜层建立了良好的种子层，从而保证了太阳能电池质量，改善了晶硅太阳能电池的电性能。

[0046] 进一步地，所述活化液为含镍溶胶。

[0047] 优选地，所述含镍溶胶包括柠檬酸镍溶胶、草酸镍溶胶、甲酸镍溶胶和乙酸镍溶胶中的至少一种。

[0048] 优选地，所述含镍溶胶由有机弱酸和碱式碳酸镍反应得到。

[0049] 其中，反应温度为60℃～70℃；反应时间为12h～24h。

[0050] 典型但非限制性的，含镍溶胶的生成温度例如可以为60℃、62℃、64℃、66℃、68℃或70℃；时间例如可以为12h、16h、20h或24h。

[0051] 优选地，所述有机弱酸包括草酸、甲酸、乙酸和柠檬酸中的至少一种，优选为柠檬酸。

[0052] 优选地，所述有机弱酸和所述碱式碳酸镍的质量比为6～15:8～20。

[0053] 在上述质量比范围内，原料能最大限度的生成含镍溶胶。

[0054] 典型但非限制性的，有机弱酸和碱式碳酸镍的质量比例如可以为6:8、6:14、6:20、10:8、10:14、10:20、15:8、15:14或15:20。

[0055] 活化液的涂覆量为5～10g/cm2。

[0056] 进一步地，步骤A中，所述活化的温度为40℃～80℃，活化时间为5min～20min。

[0057] 典型但非限制性的，活化的温度例如可以为40℃、50℃、60℃、70℃或80℃；时间例如可以为5min、8min、10min、15min或20min。

[0058] 优选地，所述活化的方式包括激光扫描活化，激光能产生瞬时高温活化含镍凝胶，且温度更易控制，活化程度更均一，得到的活化层更精密。激光扫描活化使用的设备为红外激光器。

[0059] 优选地，所述激光扫描活化的功率为2W～5W，光斑直径为15μm～20μm，扫描速率为100mm/s～1000mm/s。

[0060] 激光扫描活化的功率低于2W、光斑直径低于15μm、扫描速率小于100mm/s，相当于激光的能量和批次处理量较低，将导致活化镍层反应不完全，镍层厚度不均一；激光扫描活化的功率高于5W、光斑直径高于20μm、扫描速率大于1000mm/s，相当于激光的能量过高，将导致激光损伤硅基底，影响电池片的开路电压。

[0061] 典型但非限制性的，激光扫描活化的功率例如可以为2W、3W、4W、5W；光斑直径例如可以为15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm；扫描速率例如可以为100mm/s、300mm/s、500mm/s、700mm/s、900mm/s、1000mm/s。

[0062] 进一步地，所述印刷的方式包括丝网印刷。

[0063] 进一步地，所述硅基底经开膜和粗化处理。

[0064] 优选地，在硅基底上通过激光开膜形成图形化凹槽得到开膜后的硅基底。

[0065] 优选地，所述图形化凹槽的宽度为15μm～60μm。

[0066] 进一步地，将所述开膜后的硅基底置于粗化溶液中进行粗化，粗化后清洗烘干，得到粗化后的硅基底。

[0067] 优选地，所述粗化溶液包括氢氟酸1wt.％～10wt.％、氟化铵10wt.％～30wt.％、表面活性剂0.1wt.％～0.5wt.％，余量为去离子水。

[0068] 典型但非限制性的，粗化溶液中氢氟酸的含量例如可以为1wt.％、3wt.％、5wt.％、7wt.％、9wt.％、10wt.％；氟化铵的含量例如可以为10wt.％、15wt.％、20wt.％、
25wt.％、30wt.％；表面活性剂的含量例如可以为0.1wt.％、0.2wt.％、0.3wt.％、
0.4wt.％、0.5wt.％。用去离子水补齐100wt.％。

[0069] 优选地，所述表面活性剂包括烷基磺酸盐、脂肪醇硫酸酯盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐中的至少一种。

[0070] 进一步地，所述粗化的温度为20℃～40℃，时间为1min～5min。

[0071] 典型但非限制性的，粗化的温度例如可以为20℃、25℃、30℃、35℃或40℃；时间例如可以为1min、2min、3min、4min或5min。

[0072] 优选地，步骤A中，所述烘干的温度为20℃～60℃，时间为3min～15min。

[0073] 典型但非限制性的，烘干的温度例如可以为20℃、30℃、40℃、50℃或60℃；时间例如可以为3min、6min、9min、12min或15min。

[0074] 进一步地，步骤B中，使用化学镀镍液进行所述化学镀镍。

[0075] 优选地，按照重量份数计，所述化学镀镍液中每单位体积包括镍盐20份～30份、还原剂25份～43份和络合剂10份～15份。

[0076] 典型但非限制性的，每单位体积的化学镀镍液中镍盐的重量份数例如可以为20份、22份、24份、26份、28份或30份，也可以是20份～30份范围内的任意值；还原剂的重量份数例如可以为25份、30份、35份、40份或43份，也可以是25份～43份范围内的任意值；络合剂的重量份数例如可以为10份、11份、12份、13份、14份或15份，也可以是10份～15份范围内的任意值。

[0077] 优选地，所述镍盐包括氨基磺酸镍、硫酸镍和醋酸镍中的至少一种。

[0078] 优选地，所述还原剂包括次亚磷酸钠和/或硼氢化钠。

[0079] 优选地，所述络合剂包括柠檬酸盐、焦磷酸盐和铵盐中的至少一种。

[0080] 进一步地，步骤B中，所述化学镀镍的pH为7.0～8.0，温度为70℃～80℃，时间为1min～4min。

[0081] 典型但非限制性的，化学镀镍的温度例如可以为70℃、72℃、74℃、76℃、78℃或80℃；时间例如可以为1min、2min、3min或4min。

[0082] 进一步地，步骤B中，镀镍后镍层的厚度为0.4μm～1.2μm。

[0083] 典型但非限制性的，所述镀镍层的厚度例如可以为0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、1.0μm或1.2μm。

[0084] 进一步地，采用化学镀镍液在含有活化层的硅基底的双面形成镀镍层。

[0085] 本发明第二方面提供了一种晶硅太阳能电池，根据第一方面所述的晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺生产得到。

[0086] 本发明提供的晶硅太阳能电池，鉴于上述无钯镀镍工艺所带来的优势，使得制备得到的晶硅太阳能电池成本更低、效率更好，扩大了晶硅太阳能电池的应用场景，促进了下游产业的发展。

[0087] 在制备晶硅太阳能电池过程中，将带有镀镍层的太阳能电池硅基底双面电镀铜即可得到晶硅太阳能电池。

[0088] 下面通过具体的实施例和对比例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。本发明中实施例和对比例中所用原料，未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

[0089] 实施例1

[0090] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，具体制备工艺如下：

[0091] 1、对硅基底进行激光开膜形成图形化凹槽，其中图形化凹槽的宽度为20μm，得到开膜后的硅基底。

[0092] 2、将开膜后的太阳能电池硅基底放置于粗化溶液中，粗化溶液中含氢氟酸5％，氟化铵18％，烷基磺酸盐0.3％，余量为水。浸泡粗化的温度为30℃，粗化时间为3min后取出，用去离子水清洗干净并烘干。

[0093] 3、在粗化后的太阳能电池硅基底表面丝网印刷一层活化液，活化液为10g/L柠檬酸和14g/L碱式碳酸镍在60℃反应釜中水浴24h得到的柠檬酸镍溶胶。将活化液在40℃烘干10min后，然后用红外激光器对硅基底进行激光扫描活化，激光活化的工作参数为：功率4W，光斑直径18um，扫描速率500mm/s，得到含有活化层的硅基底。

[0094] 4、将含有活化层的硅基底浸泡于化学镀镍液中，化学镀镍液中氨基磺酸镍25g/L，次亚磷酸钠20g/L，柠檬酸钠13g/L，硼氢化钠14g/L，在pH为7.0～8.0，温度为75℃下镀镍3min取出，水洗烘干，即可。

[0095] 实施例2

[0096] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，具体制备工艺如下：

[0097] 1、对硅基底进行激光开膜形成图形化凹槽，其中图形化凹槽的宽度为20μm，得到开膜后的硅基底。

[0098] 2、将开膜后的太阳能电池硅基底放置于粗化溶液中，粗化溶液中含氢氟酸1％，氟化铵30％，烷基磺酸盐0.3％，余量为水。浸泡粗化的温度为30℃，粗化时间为3min后取出，用去离子水清洗干净并烘干。

[0099] 3、在粗化后的太阳能电池硅基底表面丝网印刷一层活化液，活化液为6g/L柠檬酸和20g/L碱式碳酸镍在70℃反应釜中水浴12h得到的柠檬酸镍溶胶。将活化液在20℃烘干15min后，然后用红外激光器对硅基底进行激光扫描活化，激光活化的工作参数为：功率2W，光斑直径15um，扫描速率1000mm/s，得到含有活化层的硅基底。

[0100] 4、将含有活化层的硅基底浸泡于化学镀镍液中，化学镀镍液中氨基磺酸镍20g/L，次亚磷酸钠15g/L，柠檬酸钠10g/L，硼氢化钠10g/L，在pH为7.0～8.0，温度为80℃下镀镍1min取出，水洗烘干，即可。

[0101] 实施例3

[0102] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，具体制备工艺如下：

[0103] 1、对硅基底进行激光开膜形成图形化凹槽，其中图形化凹槽的宽度为20μm，得到开膜后的硅基底。

[0104] 2、将开膜后的太阳能电池硅基底放置于粗化溶液中，粗化溶液中含氢氟酸10％，氟化铵10％，烷基磺酸盐0.5％，余量为水。浸泡粗化的温度为40℃，粗化时间为1min后取出，用去离子水清洗干净并烘干。

[0105] 3、在粗化后的太阳能电池硅基底表面丝网印刷一层活化液，活化液为15g/L柠檬酸和8g/L碱式碳酸镍在60℃反应釜中水浴24h得到的柠檬酸镍溶胶。将活化液在60℃烘干3min后，然后用红外激光器对硅基底进行激光扫描活化，激光活化的工作参数为：功率5W，光斑直径20um，扫描速率100mm/s，得到含有活化层的硅基底。

[0106] 4、将含有活化层的硅基底浸泡于化学镀镍液中，化学镀镍液中氨基磺酸镍30g/L，次亚磷酸钠25g/L，柠檬酸钠15g/L，硼氢化钠18g/L，在pH为7.0～8.0，温度为75℃下镀镍2min取出，水洗烘干，即可。

[0107] 实施例4

[0108] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，步骤3中激光活化的工作参数为：功率1W，光斑直径5um，扫描速率1000mm/s，其余步骤和操作参数均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0109] 实施例5

[0110] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，步骤3中激光活化的工作参数为：功率8W，光斑直径30um，扫描速率50mm/s，其余步骤和操作参数均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0111] 实施例6

[0112] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，活化液为10g/L草酸和14g/L碱式碳酸镍在60℃反应釜中水浴24h得到的草酸镍溶胶。其余步骤和操作参数均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0113] 实施例7

[0114] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，活化液为10g/L甲酸和14g/L碱式碳酸镍在60℃反应釜中水浴24h得到的甲酸镍溶胶。其余步骤和操作参数均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0115] 实施例8

[0116] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，活化液为10g/L乙酸和14g/L碱式碳酸镍在60℃反应釜中水浴24h得到的乙酸镍溶胶。其余步骤和操作参数均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0117] 实施例9

[0118] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，活化液为20g/L柠檬酸和30g/L碱式碳酸镍在60℃反应釜中水浴24h得到的柠檬酸镍溶胶。其余步骤和操作参数均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0119] 实施例10

[0120] 本实施例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，活化液为5g/L柠檬酸和5g/L碱式碳酸镍在60℃反应釜中水浴24h得到的柠檬酸镍溶胶。其余步骤和操作参数均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0121] 对比例1

[0122] 本对比例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，省略步骤3，直接在粗化后的太阳能电池硅基底上进行化学镀镍，其余原料和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0123] 对比例2

[0124] 本对比例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，省略步骤2和步骤3，直接在开膜后的硅基底上进行化学镀镍，其余原料和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0125] 对比例3

[0126] 本对比例提供一种晶硅太阳能电池无钯镀镍工艺，与实施例1不同的是，省略步骤2，直接在开膜后的硅基底上进行丝网印刷活化液，其余原料和方法均与实施例1相同，在此不再赘述。

[0127] 测试例

[0128] 将实施例和对比例得到的含有镍层的硅基底进行镍层结合力测试，测试方法如下：

[0129] 1、镍层与硅基体之间的结合力：3M胶带测试；

[0130] 2、焊接拉力：含有镍层的硅基底进入电镀工艺，形成8～12μm厚铜导电层。然后在铜导电层上的PAD点上进行低温条件下(180～200℃)焊接拉力测试(双面电镀涉及到测试正面和背面的拉力，其中，双面的拉力是测试12个点的平均值≥0.8N合格，正面的拉力要比背面高)。

[0131] 具体测试结果如表1所示(其中，“/”代表无法完成焊接)：

[0132] 表1

[0133]

[0134] 从表1可以看出，本发明采用激光扫描硅基底表面，通过对激光运动控制，实现开膜区域活化，表面沉积一层均匀的镍活化层，对后续化学镀镍反应有较强的催化作用，能够在短时间内形成完整镍镀层，表面均匀致密，结合力良好。

[0135] 最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。