技术领域
[0001] 本公开涉及光伏技术领域，尤其涉及一种铜栅线的制作方法。
相关背景技术
[0002] 目前，在光伏领域中，金属化是光伏电池制作过程中的关键步骤之一，目的是将金属栅线沉积到光伏电池板的表面，以达到收集和传输电流的效果。与传统的银浆金属化方案相比，通过铜电镀形成铜栅线作为一种新兴技术，以其显著的成本优势、更好的导电性能和更小的遮光面积受到广泛关注。铜电镀不仅能有效降低生产成本，还能提高光伏电池的转换效率，正逐渐成为光伏领域降本增效的新选择。
[0003] 虽然铜电镀表现出多方面的优势，但也面临着多重研究挑战。铜电镀形成铜栅线的方法主要包括：金属种子层沉积、图形化、电镀以及后处理四个环节，其工艺流程较为复杂且存在多种技术路线。同时，现有的铜电镀方法需要使用光刻等方式进行图形化处理以形成铜栅线图案。但是，使用光刻的方式形成铜栅线图案需要使用价格昂贵的光刻机且光刻技术较为复杂，从而导致其具有较高的生产成本。同时，在后处理的过程中会产生大量有害废液，从而对环境产生较为严重的污染。
[0004] 因此，如何在确保铜栅线质量的前提下简化工艺流程、降低设备和材料成本；如何改进图形化方法，避免昂贵的光刻技术和复杂的工序；以及如何在后处理过程中减少有害废液的产生，实现绿色环保等问题是铜电镀技术广泛应用的关键。
[0005] 因此，在本领域中急需要设计一种新的铜栅线的制作方法，以解决上述技术问题。
[0006] 需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
具体实施方式
[0046] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
[0047] 虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
[0048] 用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
[0049] 如图1至图12所示，本公开首先提供了一种铜栅线9的制作方法。
[0050] 该铜栅线9的制作方法可以包括：
[0051] 步骤S10、制作其中一面具有铜栅线图案的芯模3；
[0052] 步骤S20、提供一基板4，在基板4的表面涂敷粘结剂5，将芯模3中具有铜栅线图案的一面与涂覆有粘结剂5的基板4接触，并使芯模3及与芯模3接触的部分粘结剂5构成第一组合体6；
[0053] 步骤S30、提供一待电镀基底7，将第一组合体6与基板4分离，并将第一组合体6转印至待电镀基底7，以使得第一组合体6和待电镀基底7构成第二组合体8；
[0054] 步骤S40、将第二组合体8浸入电镀液中进行电沉积，以在铜栅线图案中沉积形成铜栅线9；
[0055] 步骤S50、将第一组合体6和待电镀基底7以及沉积形成的铜栅线9分离，以最终获得铜栅线9。
[0056] 下面对上述步骤进行详细说明：
[0057] 在步骤S10中，如图2至图4所示，可以制作其中一面具有铜栅线图案的芯模3。具体地，可以将有机高分子聚合物与固化剂进行混合，以形成混合物2。可以提供一具有铜栅线图案的模板1，可以将混合物2浇注于模板1上，并使得混合物2固化，以形成其中一面具有铜栅线图案的芯模3。
[0058] 在一个实施例中，该有机高分子聚合物的成分可以包括：聚二甲基硅氧烷，固化剂的成分可以包括：硅烷偶联剂，例如：固化剂可以为道康宁公司成产的道康宁固化剂等。其中，有机高分子聚合物和固化剂的体积比可以为10:1。如此设置，可以使得制成的芯模3具有较好的柔韧性，便于后续进行脱模。但不限于此，也可以选择具有其他成分的有机高分子聚合物和具有其他成分固化剂，这均在本公开的保护范围之内。
[0059] 在一个实施例中，可以将浇注有混合物2的模板1放入真空干燥皿中，以去除混合物2中的气泡。可以对去除气泡后的混合物2进行烘干，以使混合物2固化。可以将固化后的混合物2与模板1分离，以形成其中一面具有铜栅线图案的芯模3。
[0060] 在本公开中，可以将去除气泡后的混合物2连同模板1一同放入烘干设备中进行烘干。可以待混合物2固化成形后，对固化后的混合物2进行冷却。当固化后的混合物2冷却至室温后可以将其于模板1分离，以形成其中一面具有铜栅线图案的芯模3。
[0061] 在上述步骤S20中，如图5至图8所示，可以提供一基板4。可以在基板4的表面涂敷粘结剂5，可以将芯模3中具有铜栅线图案的一面与涂覆有粘结剂5的基板4接触，并使芯模3及与芯模3接触的部分粘结剂5构成第一组合体6。
[0062] 具体的，可以将粘结剂5置于基板4的表面，并旋转基板4，以使粘结剂5均匀涂覆于基板4的表面。可以使芯模3中具有铜栅线图案的一面与涂敷有粘结剂5的基板4接触预定时间，以此可以使得芯模3及与芯模3接触的部分粘结剂5构成第一组合体6。
[0063] 举例而言：可以将基板4放置于旋转设备上，并将粘结剂5滴于基板4的表面，利用旋转设备带动基板4旋转，从而使得粘结剂5均匀涂覆于基板4的表面。该旋转设备可以为匀胶机，但不限于此。
[0064] 在一个实施例中，基板4的旋转速度可以为3000rpm至8500rpm，例如：3000rpm、3500rpm、4000rpm、4500rpm、5000rpm、5500rpm、6000rpm、6500rpm、7000rpm、7500rpm、
8000rpm、8500rpm等。
[0065] 当基板4的旋转速度低于3000rpm时，会导致涂覆于基板4表面的粘结剂5的厚度过厚，影响最终铜栅线9的成形精度。当基板4的旋转速度高于8000rpm时，会导致涂覆于基板4表面的粘结剂5的厚度过薄，从而影响芯模3和待电镀基底7之间的粘结性能。从而，本公开通过上述设置，可以在保证芯模3和待电镀基底7具有较好的粘结效果的同时，提高铜栅线9的成形精度。
[0066] 基板4的旋转时间可以为50s至90s，例如：50s、55s、60s、65s、70s、75s、80s、85s、90s等。
[0067] 当基板4的旋转时间小于50s时，可能会导致粘结剂5涂覆的均匀性较差，以及导致粘结剂5厚度较厚，从而会影响铜栅线9的成形精度。当基板4的旋转时间大于90s时，可能会导致涂覆于基板4表面的粘结剂5的厚度过薄，从而影响芯模3和待电镀基底7之间的粘结性能。由此，本公开将选旋转时间设定于上述范围内时，可以进一步提高芯模3和待电镀基底7之间的粘结效果，进一步提高铜栅线9的成形精度。
[0068] 上述预定时间可以为15s至60s，例如：15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s等。
[0069] 当预定时间小于15s时，可能会导致芯模3与粘结剂5无法充分接触，从而使得粘结剂5无法附着在芯模3上。当预定时间大于60s时，可能会导致后续形成的铜栅线9的精度较低。由此，如此设置，可以使得芯模3与粘结剂5充分接触，使得粘结剂5可以更好的附着在芯模3上，并且可以保证在后续的工艺中，铜栅线9的成形精度较高。
[0070] 在一个实施例中，上述基板4的材料可以为镍、铜或者玻璃中的任意一者，但不限于此，基板4的材料也可以为其他材料，本公开对此不做具体限制。
[0071] 在上述步骤S30中，如图8和图9所示，可以提供一待电镀基底7，可以将第一组合体6与基板4分离，并将第一组合体6转印至待电镀基底7，以使得第一组合体6和待电镀基底7构成第二组合体8。
[0072] 具体地，待电镀基底7的表面可以设置有金属种子层，该金属种子层的材料可以包括铜、镍、金、铜镍合金等。同时，如图13至图15所示，当金属种子层的材料包括铜、镍、金中的任意一者时，均可以形成连续完整的铜栅线9。并且，当金属种子层的材料包括铜镍合金时，也同样可以形成完整的铜栅线9。由此，本公开提供的铜栅线9的形成方法可以具有普遍适用性，可以适用于具有多种材料的金属种子层的待电镀基底7。
[0073] 但不限于此，由于本公开提供的铜栅线9的形成方法具有普遍适用性，所以金属种子层的材料也可以包括其他金属材料，可以根据实际情况进行选择和设置。
[0074] 在一个实施例中，该待电镀基底7可以为光伏电池板，但不限于此。
[0075] 可以将第一组合体6转印至待电镀基底7。可以对第一组合体6中的粘结剂5进行烘干，以使粘结剂5固化形成粘结层，以使第一组合体6和待电镀基底7通过粘结层粘结以构成第二组合体8。
[0076] 在一个实施例中，可以将第一组合体6和待电镀基底7一同放入烘干设备中进行烘干，以使得粘结剂5固化形成粘结层。
[0077] 在本实施例中，对第一组合体6中的粘结剂5进行烘干的温度可以为80℃至150℃，例如：80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃等。
[0078] 当烘干温度过低时，可能会导致粘结剂5出现无法固化的问题，影响芯模3和待电镀基底7的粘结效果。当烘干温度过高时，可能会使得粘结剂5变性，以此同样会影响芯模3和待电镀基底7的粘结效果。从而，本公开将烘干温度设置于上述范围内时，可以提高芯模3和待电镀基底7之间的粘结效果。
[0079] 上述粘结层的厚度可以为5μm至20μm，例如：5μm、10μm、15μm、20μm等。
[0080] 当粘结层的厚度过小时，可能会影响芯模3和待电镀基底7的粘结效果；当粘结层的厚度过大时，可能会影响铜栅线9的成形精度。从而，本公开通过上述设置，可以在保证芯模3和待电镀基底7具有较好的粘结效果的同时，提高铜栅线9的成形精度。
[0081] 在一个实施例中，粘结剂5的成分可以包括：二甲基苯基甲氧基硅氧烷单组分胶。或者，粘结剂5的成分可以包括：有机高分子聚合物和硅烷偶联剂，并且有机高分子聚合物和硅烷偶联剂的体积比为10:1至10:3。当粘结剂5为上述两种粘结剂5时，可以保证芯模3和待电镀基底7之间具有较好的粘结效果。但不限于此，粘结剂5的成分也可以不限于上述两种，其也可以根据实际需要进行选择和设置，这均在本公开的保护范围之内。
[0082] 在本实施例中，有机高分子聚合物可以为聚二甲基硅氧烷，硅烷偶联剂可以为道康宁公司成产的道康宁固化剂等。
[0083] 在步骤S40中，如图10所示，可以将第二组合体8浸入电镀液中进行电沉积，以在铜栅线图案中沉积形成铜栅线9。具体地，可以将第二组合体8作为阴极，侵入电镀液中进行电沉积，以在铜栅线图案中沉积形成铜栅线9，当形成的铜栅线9达到预设高度时停止电沉积，并用等离子水清洗第二组合体8和形成的铜栅线9。
[0084] 在一个实施例中，上述电镀液可以为水系金属溶液，电沉积的方式可以为直流电沉积或者脉冲电沉积，但不限于此。
[0085] 在本公开中，对第二组合体8进行电沉积时的电流密度可以为1A/dm2～5A/dm2，例2 2 2 2 2
如：1A/dm、2A/dm、3A/dm、4A/dm、5A/dm等。
[0086] 当电流密度过小时，会使得沉积过程过慢，从而影响铜栅线9的生产效率。当电流密度过大时，会使得形成的铜栅线9具有较多的缺陷，影响金属产线的产品良率。从而，当电流密度设置于上述范围内时，可以在保证生产效率的同时，提高铜栅线9的产品良率。
[0087] 在上述步骤S50中，如图11和图12所示，可以将第一组合体6与待电镀基底7以及沉积形成的铜栅线9分离，以最终获得铜栅线9。
[0088] 具体地，可以将沉积形成的铜栅线9从第一组合体6的型腔中取出，通过超声清洗、烘干后即可最终得到铜栅线9。
[0089] 在一个实施例中，在将沉积形成的铜栅线9从第一组合体6的型腔中取出时可以利用手动脱模的方式进行，以此可以降低工艺难度，提高生产效率。
[0090] 在本公开的一个实施例中，通过该铜栅线9的制作方法制作的铜栅线9的线宽为可以小于等于90μm，高度可以为20μm至70μm，以此可以体现出该铜栅线9的制作方法可以用于生产较小尺寸的铜栅线9，使得较小尺寸的铜栅线9也具有较高的精度。
[0091] 但不限于此，该铜栅线9的制作方法也可以制作大尺寸的铜栅线9，即：通过该铜栅线9的制作方法制作的铜栅线9的线宽也可以大于90μm，高度也可以为大于70μm。
[0092] 如图1至图15所示，下面通过三个具体地实施例对该铜栅线9的制作方法进行进一步的解释说明：
[0093] 实施例一
[0094] 在步骤S10中，可以量取6mL的含有聚二甲基硅氧烷的有机高分子聚合物和0.6mL的含有硅烷偶联剂的固化剂于烧杯中搅拌混合至均匀，以形成混合物2。
[0095] 可以将混合物2浇注到线宽为20μm的模板1上，通过含有聚二甲基硅氧烷的有机高分子聚合物的流动性，使得混合物2完全填充在模板1的铜栅线图案中。
[0096] 可以将浇注有混合物2的模板1放入真空干燥皿中，并进行30min抽真空操作以去除混合物2中的气泡。可以将去除气泡后的混合物2连同模板1一同放入烘箱中，以110℃的温度对其烘干30min，以使混合物2固化成形。
[0097] 可以对固化后的混合物2进行冷却，当固化后的混合物2冷却至室温后进行手动脱模，以使得固化后的混合物2与模板1分离，从而得到了具有20μm线宽的铜栅线图案的芯模3。
[0098] 在步骤S20中，可以准备一个平整的镍片基板4，并将镍片基板4放在匀胶机片托上。可以在镍片基板4的表面滴两滴粘结剂，并使用8500rpm的转速旋涂50s，使粘结剂均匀地涂覆在镍片基板4的表面。其中，粘结剂5的成分可以包括：二甲基苯基甲氧基硅氧烷单组分胶。
[0099] 可以将步骤S10中得到的芯模3具有铜栅线图案的一面压印在涂覆有粘结剂的镍片基板4上，并保持接触15s，以形成第一组合体6。
[0100] 在步骤S30中，可以提供一含有铜种子层的待电镀基底7。可以手动将第一组合体6与镍片基板4分离，并将第一组合体6转印到含有铜种子层的待电镀基底7上。
[0101] 可以将第一组合体6和含有铜种子层的待电镀基底7一同放入烘箱中，以80℃的烘干温度烘干20min，以使得粘结剂5固化形成粘结层，从而使得含有铜种子层的待电镀基底7与芯模3结合以构成第二组合体8。最后，在第二组合体8冷却至室温后，将第二组合体8从烘箱中取出。
[0102] 其中，固化后的粘结层的厚度约为5μm。
[0103] 在步骤S40中，可以将步骤S30中得到的第二组合体8作为阴极，以纯度大于99％的纯铜片作为阳极浸入电镀液中，在室温下进行直流电沉积，以在铜栅线图案中沉积形成铜栅线9。
[0104] 在本实施例中，电镀液的成分可以包括：90g/L的硫酸铜、150g/L的硫酸、4mg/L的明胶、35mg/L的氯化铜、3mg/L聚乙二醇。
[0105] 在本实施例中，电流密度可以为1A/dm2，电沉积时间可以为4h，沉积铜的预设高度可以为20μm。
[0106] 在步骤S50中，可以采用手动脱模方式，将步骤S40中电沉积的铜栅线9从第一组合体6的型腔中取出，经去离子水超声清洗并烘干后最终得到铜栅线9。
[0107] 如图13所示，本实施例电镀形成的铜栅线9连续完整，证明本发明方法可以在含有铜种子层的待电镀基底7的表面快速且低成本的生产铜栅线9，且在生产的过程中具有较高的环保性。
[0108] 实施例二
[0109] 在步骤S10中，可以量取6mL的含有聚二甲基硅氧烷的有机高分子聚合物和0.6mL的含有硅烷偶联剂的固化剂于烧杯中搅拌混合至均匀，以形成混合物2。
[0110] 可以将混合物2浇注到线宽为20μm的模板1上，通过含有聚二甲基硅氧烷的有机高分子聚合物的流动性，使得混合物2完全填充在模板1的铜栅线图案中。
[0111] 可以将浇注有混合物2的模板1放入真空干燥皿中，并进行30min抽真空操作以去除混合物2中的气泡。可以将去除气泡后的混合物2连同模板1一同放入烘箱中，以110℃的温度对其烘干30min，以使混合物2固化成形。
[0112] 可以对固化后的混合物2进行冷却，当固化后的混合物2冷却至室温后进行手动脱模，以使得固化后的混合物2与模板1分离，从而得到了具有20μm线宽的铜栅线图案的芯模3。
[0113] 在步骤S20中，可以准备一个平整的玻片基板4，并将玻片基板4放在匀胶机片托上。可以在玻片基板4的表面滴两滴粘结剂，并使用6000rpm的转速旋涂70s，使粘结剂均匀地涂覆在玻片基板4的表面。其中，粘结剂5的成分包括有机高分子聚合物和硅烷偶联剂，有机高分子聚合物和硅烷偶联剂的体积比为10:1。
[0114] 可以将步骤S10中得到的芯模3具有铜栅线图案的一面压印在涂覆有粘结剂的玻片基板4上，并保持接触30s，以形成第一组合体6。
[0115] 在步骤S30中，可以提供一含有镍种子层的待电镀基底7。可以手动将第一组合体6与玻片基板4分离，并将第一组合体6转印到含有镍种子层的待电镀基底7上。
[0116] 可以将第一组合体6和含有镍种子层的待电镀基底7一同放入烘箱中，以150℃的烘干温度烘干20min，以使得粘结剂5固化形成粘结层，从而使得含有镍种子层的待电镀基底7与芯模3结合以构成第二组合体8。最后，在第二组合体8冷却至室温后，将第二组合体8从烘箱中取出。
[0117] 其中，固化后的粘结层的厚度约为15μm。
[0118] 在步骤S40中，可以将步骤S30中得到的第二组合体8作为阴极，以纯度大于99％的纯铜片作为阳极浸入电镀液中，在室温下进行直流电沉积，以在铜栅线图案中沉积形成铜栅线9。
[0119] 在本实施例中，电镀液的成分可以包括：90g/L的硫酸铜、150g/L的硫酸、4mg/L的明胶、35mg/L的氯化铜、3mg/L聚乙二醇。
[0120] 在本实施例中，电流密度可以为1A/dm2，电沉积时间可以为8h，沉积铜的预设高度可以为40μm。
[0121] 在步骤S50中，可以采用手动脱模方式，将步骤S40中电沉积的铜栅线9从第一组合体6的型腔中取出，经去离子水超声清洗并烘干后最终得到铜栅线9。
[0122] 如图14所示，本实施例电镀形成的铜栅线9连续完整，证明本发明方法可以在含有镍种子层的待电镀基底7的表面快速且低成本的生产铜栅线9，且在生产的过程中具有较高的环保性。
[0123] 实施例三
[0124] 在步骤S10中，可以量取6mL的含有聚二甲基硅氧烷的有机高分子聚合物和0.6mL的含有硅烷偶联剂的固化剂于烧杯中搅拌混合至均匀，以形成混合物2。
[0125] 可以将混合物2浇注到线宽为50μm至90μm的模板1上，通过含有聚二甲基硅氧烷的有机高分子聚合物的流动性，使得混合物2完全填充在模板1的铜栅线图案中。
[0126] 可以将浇注有混合物2的模板1放入真空干燥皿中，并进行30min抽真空操作以去除混合物2中的气泡。可以将去除气泡后的混合物2连同模板1一同放入烘箱中，以110℃的温度对其烘干30min，以使混合物2固化成形。
[0127] 可以对固化后的混合物2进行冷却，当固化后的混合物2冷却至室温后进行手动脱模，以使得固化后的混合物2与模板1分离，从而得到了具有50μm至90μm线宽的铜栅线图案的芯模3。
[0128] 在步骤S20中，可以准备一个平整的铜片基板4，并将铜片基板4放在匀胶机片托上。可以在铜片基板4的表面滴两滴粘结剂，并使用3000rpm的转速旋涂90s，使粘结剂均匀地涂覆在铜片基板4的表面。其中，粘结剂5的成分包括有机高分子聚合物和硅烷偶联剂，有机高分子聚合物和硅烷偶联剂的体积比为10:3。
[0129] 可以将步骤S10中得到的芯模3具有铜栅线图案的一面压印在涂覆有粘结剂的铜片基板4上，并保持接触60s，以形成第一组合体6。
[0130] 在步骤S30中，可以提供一含有金种子层的待电镀基底7。可以手动将第一组合体6与铜片基板4分离，并将第一组合体6转印到含有金种子层的待电镀基底7上。
[0131] 可以将第一组合体6和含有金种子层的待电镀基底7一同放入烘箱中，以100℃的烘干温度烘干20min，以使得粘结剂5固化形成粘结层，从而使得含有金种子层的待电镀基底7与芯模3结合以构成第二组合体8。最后，在第二组合体8冷却至室温后，将第二组合体8从烘箱中取出。
[0132] 其中，固化后的粘结层的厚度约为20μm。
[0133] 在步骤S40中，可以将步骤S30中得到的第二组合体8作为阴极，以纯度大于99％的纯铜片作为阳极浸入电镀液中，在室温下进行脉冲电沉积，以在铜栅线图案中沉积形成铜栅线9。
[0134] 在本实施例中，电镀液的成分可以包括：90g/L的硫酸铜、150g/L的硫酸、4mg/L的明胶、35mg/L的氯化铜、3mg/L聚乙二醇。
[0135] 在本实施例中，电流密度可以为5A/dm2，电沉积时间可以为8h，沉积铜的预设高度可以为70μm。
[0136] 在步骤S50中，可以采用手动脱模方式，将步骤S40中电沉积的铜栅线9从第一组合体6的型腔中取出，经去离子水超声清洗并烘干后最终得到铜栅线9。
[0137] 如图15所示，本实施例电镀形成的铜栅线9连续完整，证明本发明方法可以在含有金种子层的待电镀基底7的表面快速且低成本的生产铜栅线9，且在生产的过程中具有较高的环保性。
[0138] 如上述各实施例所述，本公开所提供的铜栅线9的制作方法可以用于制作不同线宽以及不同高宽比的铜栅线9，并且可以在具有不同金属种子层的待电镀基底7上形成铜栅线9，由此可知该制作方法具有较宽的适用范围。
[0139] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
