一种铜电镀液及其制备方法与流程

本发明属于光伏电池片制造领域，具体涉及一种铜电镀液及其制备方法。

背景技术：

1、光伏发电是利用半导体接口的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。光伏电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

2、早期光伏发展：光伏技术的历史可以追溯到19世纪。最早的光伏效应观察于1839年，由法国科学家edmond becquerel首次发现。然而，当时的效率非常低，且光伏电池的应用受到限制。

3、硅光伏电池：20世纪初，对硅的研究取得了重大突破，并于1954年，美国贝尔实验室的科学家发明了第一个实用的硅光伏电池。这个发现开启了现代光伏技术的先河，硅仍然是最常用的光伏电池材料之一。光伏电池是一种利用光伏效应将太阳光辐射直接转换为电能的新型发电技术，因其具有资源充足、清洁、安全、寿命长等优点，被认为是最有前途的可再生的能源技术之一。晶体硅光伏电池包括单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池和高效晶体硅光伏电池等。单晶硅光伏电池的转换效率很高，技术较为成熟，但是由于其需要以高纯的单晶硅棒为原料，使得电池的制造成本较大，难以大规模推广应用。多晶硅光伏电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其在制造成本上，比单晶硅光伏电池低。然而，多晶硅光伏电池的光电转换效率相比单晶硅光伏电池则较低，以及多晶硅光伏电池的使用寿命也要比单晶硅光伏电池短。

4、多晶硅和单晶硅：硅光伏电池有多种变种，包括多晶硅和单晶硅。多晶硅光伏电池由多个结晶体组成，成本较低，但效率稍低。单晶硅光伏电池由单个结晶体组成，效率较高，但成本较高。

5、异质结光伏电池是一种光伏电池，它使用两种或更多种不同类型的半导体材料，这些材料在界面处形成异质结。这种设计旨在最大程度地提高光伏电池的效率，因为不同类型的半导体材料具有不同的能带结构，可以在吸收不同波长的光线时实现更好的电子分离和电荷收集。

6、金属化是光伏电池片关键工艺之一，主要用于制作光伏电池电极，将pn结两端形成奥姆接触，实现电流输出。金属化技术大致可分为接触式、非接触两种。接触式金属化技术大多仍应用丝网印刷工艺，更多对于主栅和细栅的进行优化设计。而非接触金属化技术不再局限于丝网印刷工艺，通过各种创新电极制作方式实现电镀铜、栅线形貌等进一步优化，具体主要表现为电镀、转移印刷、喷墨打印技术等，目前也有领先设备厂商及下游在进行量产布局。

7、金属化工艺对于电池的可靠性、成本、转化效率、工艺路线均有较大影响，目前丝网印刷是最成熟且普遍金属化工艺，跟随技术的成熟，铜电镀逐渐取代银浆丝网印刷。如何提升镀铜层的质量仍是目前要解决的问题。

技术实现思路

1、为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种铜电镀液及其制备方法，采用本发明制备的铜电镀液电镀后所得镀铜膜均匀、致密、光亮，显着提高了镀层质量。

2、为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种异质结光伏电池用铜电镀液，包括电解质铜盐、有机酸、氯离子、光亮剂、平整剂、载运剂。本技术的铜电镀液只用同时具有氯离子、光亮剂、平整剂和载运剂时，铜电镀液电镀出的镀层才能细致、具有光泽性。

3、作为本发明进一步限定为，所述电解质铜盐中的铜离子的浓度为90-110g/l，所述有机酸的浓度为25～35g/l，所述氯离子的浓度为70～90ppm，所述光亮剂的浓度为1～3ml/l，所述平整剂的浓度为1～3ml/l，所述载运剂的浓度为8～12ml/l。每种组分确保在上述范围内，镀层效果好、应力小、没有烧焦现象，即使电流密度达到40asd也没有烧焦现象。

4、示例性地，所述电解质铜盐中的铜离子的浓度为90g/l、95g/l、100g/l、105g/l、110g/l，所述有机酸的浓度为25g/l、30g/l、35g/l，所述氯离子的浓度为70～90ppm，所述光亮剂的浓度为1ml/l、2ml/l、3ml/l，所述平整剂的浓度为1ml/l、2ml/l、3ml/l，所述载运剂的浓度为8ml/l、9ml/l、10ml/l、11ml/l、12ml/l。

5、其中，电解质铜盐中的铜离子的浓度为90-110g/l，是指1l的铜电镀液中，含有的铜离子的重量为90-110g；有机酸的浓度为25～35g/l，是指1l的铜电解液中，含有有机酸的重量为25～35g；光亮剂的浓度为1～3ml/l是指1l的铜电解液中含有光亮剂1～3ml；所述平整剂的浓度为1～3ml/l是指1l的铜电解液中含有平整剂1～3ml，所述载运剂的浓度为8～12ml/l是指1l的铜电解液中含有载运剂8～12ml。

6、作为本发明进一步限定为，所述电解质铜盐中的铜离子的浓度为100g/l，所述有机酸的浓度为30g/l，所述氯离子的浓度为80ppm，所述光亮剂的浓度为2ml/l，所述平整剂的浓度为2ml/l，所述载运剂的浓度为10ml/l。每种组分在该浓度限定下，镀层均匀，镀层细致、具有光泽性，电镀效果好，并且应力低至0.47kg/mm2。

7、作为本发明进一步限定为，所述电解质铜盐选自氯化铜、硫酸铜、柠檬酸铜、甲基磺酸铜中任一种或多种，其中，甲基磺酸铜作为电解质铜盐时，电镀效果最好。

8、作为本发明进一步限定为，所述有机酸选自柠檬酸、酒石酸、柠檬酸钾、甲基磺酸、酒石酸钾中的一种或多种。

9、作为本发明进一步限定为，光亮剂包括硫酸、3,3'-二硫代双-1-丙磺酸二钠盐(cas:27206-35-5)、硫酸铜。

10、作为本发明进一步限定为，所述平整剂包括胍(guanidine)、n,n′-bis[3-(dimethylamino)propyl]-,1,1′-[1,2-ethanediylbis(oxy-2,1-ethanediyl)]dimethansulfonate和水，其中n,n′-bis[3-(dimethylamino)propyl]-,1,1′-[1,2-ethanediylbis(oxy-2,1-ethanediyl)]dimethansulfonate的cas号为1672681-40-1。

11、进一步地，载运剂包括硫酸、聚乙二醇和水。

12、进一步地，聚乙二醇的分子量为500至20000。

13、一种如上所述的铜电镀液的制备方法，包括如下步骤：

14、s1、配制电解质铜盐溶液，加入有机酸，搅拌至完全溶解，得溶液a；

15、s2在搅拌条件下，向步骤s1所得溶液a中加入氯化氢，搅拌至完全溶解，得溶液b；

16、s3在搅拌条件下，向步骤s2所得溶液b中加入光亮剂，搅拌至完全溶解，得溶液c；

17、s4在搅拌条件下，向步骤s3所得溶液c中加入平整剂，搅拌至完全溶解，得溶液d；

18、s5在搅拌条件下，向步骤s4所得溶液d中加入运载剂，搅拌至完全溶解，即得。

19、本发明的有益效果是：

20、1)采用本发明异质结光伏电池用铜电镀液电镀后所得镀铜膜均匀、致密、光亮；

21、2)采用本发明异质结光伏电池用铜电镀液电镀后所得镀铜膜的沉积应力小，提高了镀层的韧性，显着提升了镀件的可靠性；

22、3)采用本发明异质结光伏电池用铜电镀液电镀，电流密度较传统的2asd，高出15-20倍的产能。