一种铜互联电池片的检验方法

技术领域

本申请涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种铜互联电池片的检验方法。

背景技术

当前，前沿的太阳能光伏技术之一是采用铜互联技术替代传统银浆印刷。铜互联技术之于传统银浆印刷技术除了成本外的另一个最大的优势就是铜互联可以做到细线化。细线化的核心技术之一就是湿膜感光胶的图形转移技术。铜互联电池技术中使用湿膜感光胶打印、显影、电镀制作电池片的铜栅线，取代传统的银浆印刷技术。

但是，该技术采用湿膜感光胶显影后会出现一定比例的残胶，导致显影不净。有别于传统行业，该感光胶为无色透明的有机高分子材料，发生显影残留时，无法观察到。残胶显影不净会引起断栅缺陷，因此给铜互联电池片的实际生产带来极大的困扰。

发明内容

基于上述的不足，本申请提供了一种铜互联电池片的检验方法，以部分或全部地改善相关技术中感光胶显影后的残胶检验问题。

本申请是这样实现的：

本申请的示例提供了一种铜互联电池片的检验方法，用于对电池片制备过程中感光胶显影后形成的凹槽进行残胶检测；凹槽的槽壁包括槽底壁和槽侧壁，槽底壁为金属化层，槽侧壁为感光胶层；金属化层远离感光胶层的一侧为硅基层；金属化层具有第一颜色，硅基层具有与第一颜色不同的第二颜色；检验方法包括：

使蚀刻液均匀的接触槽底壁去除未被残胶覆盖的金属化层，以暴露位于金属化层之下的硅基层；

观察槽底壁的颜色；若槽底壁的颜色为第二颜色，表示槽底壁没有残胶；若槽底壁的颜色为第一颜色，或同时包括第一颜色和第二颜色两种颜色，表示槽底壁有残胶。

在上述实现过程中，利用蚀刻液均匀的接触槽底壁，使槽底壁中没有被残胶覆盖的金属化层与蚀刻液发生化学反应，去除没有被残胶覆盖的金属化层，进而使得位于该部分金属化层之下的硅基层暴露。可以通过观察槽底壁的颜色进行判断槽底壁是否有残胶存在。

若槽底壁的部分区域附着有残胶，则被残胶覆盖的部分金属化层由于残胶的阻挡作用不会与蚀刻液发生反应，使得该部分金属化层保留，而另一部分的金属化层被蚀刻液去除使得位于其之下的部分硅基层暴露。由于感光胶具有透明性，且硅基层和金属化层的颜色不同，则此时观察到的槽底壁的颜色有硅基层的第二颜色和被残胶覆盖的金属化层的第一颜色。

若槽底壁未覆盖有残胶，则槽底壁与蚀刻液均匀的接触之后，槽底壁处的金属化层全部被去除，此时观察到的槽底壁的颜色为硅基层的第二颜色；若槽底壁全部覆盖有残胶，则槽底壁与蚀刻液均匀的接触之后，槽底壁处的金属化层不会接触蚀刻液得以保留，此时观察到的槽底壁的颜色为金属化层的第一颜色。

利用上述检验方法，可以及时的判断铜互联技术中显影后的凹槽中的残胶残留情况，且检验过程忠可以不依靠复杂且昂贵的检验设备，操作简单。

在一种可能的实施方式中，蚀刻液包括无机酸性溶液。

在一种可能的实施方式中，蚀刻液包括硫酸溶液、盐酸溶液或硝酸溶液中的至少一种。

在上述实现过程中，利用硫酸溶液、盐酸溶液或硝酸溶液等无机酸性溶液，可以与金属材料等形成的金属化层发生反应且不会与有机高分子材料的感光胶反应，进而可以将未被残胶覆盖的金属化层腐蚀，以便于根据观察到的槽底壁的颜色判断是否有残胶存在。

在一种可能的实施方式中，蚀刻液还包括双氧水溶液。

在一种可能的实施方式中，蚀刻液为硫酸溶液和双氧水溶液的混合溶液。

在一种可能的实施方式中，混合溶液中，硫酸溶液的浓度为5-10g/L，双氧水溶液的浓度为10-20g/L。

在一种可能的实施方式中，混合溶液中，硫酸溶液的浓度为5g/L，双氧水溶液的浓度为10g/L。

在上述实现过程中，利用双氧化溶液和例如硫酸溶液等无机酸溶液的混合液进行残胶的检测，双氧水溶液具有较强的氧化性，与无机酸溶液混合能够进一步加强金属化层的腐蚀效果，加快电池片的检测效率。

利用特定比例的双氧水溶液和硫酸溶液的混合液进行残胶的检测，能够在减少硫酸的用量的同时，还能够进一步加快腐蚀速率，提高检测效率。

在一种可能的实施方式中，使蚀刻液均匀的接触槽底壁去除未被残胶覆盖的金属化层的方法，包括：

将显影后的电池片浸泡于蚀刻液中预设时间；

可选的，预设时间为5-25s。

在一种可能的实施方式中，将电池片浸泡于蚀刻液中15s。

在上述实现过程中，将显影后的电池片浸泡于特定配比的蚀刻液中5-25s，能够在保证将槽底壁中未被残胶覆盖的金属化层腐蚀并暴露处出底部的硅基层的同时，还能够避免由于浸泡时间过长而降低检验效率。并且，将显影后的电池片浸泡于蚀刻液中使蚀刻液均匀接触槽底壁的方式，操作简单便捷。

在一种可能的实施方式中，观察槽底壁的颜色的方法，包括：

利用显微镜，观察槽底壁的颜色。

在上述实现过程中，利用显微镜观察经蚀刻液处理后的槽底壁，能够对槽底壁的图像进行适当放大，更加清晰的观察槽底壁，避免由于残胶存在的范围较小导致操作人员肉眼观察时出现漏看的几率，提高检验的准确性。并且，显微镜与其它例如能谱仪等测试仪器相比，操作比较简单，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为铜互联技术显影工艺后的电池片的截面示意图；

图2A为铜互联技术显影工艺后附着残胶的电池片的截面示意图；

图2B为铜互联技术显影工艺后附着残胶的电池片的截面示意图；

图3为利用本申请提供的检验方法均匀接触蚀刻液后电池片的第一截面示意图；

图4为利用本申请提供的检验方法均匀接触蚀刻液后电池片的第二截面示意图；

图5为利用本申请提供的检验方法均匀接触蚀刻液后电池片的第三截面示意图；

图6为本申请实施例1检测后的槽底壁的光学图像；

图7为本申请实施例2检测后的槽底壁的光学图像；

图8为本申请测试例1提供的元素分析图；

图9为本申请测试例2提供的元素分析图。

图标：10-硅基层；20-金属化层；30-感光胶层；40-凹槽；41-槽底壁；42-槽侧壁；50-残胶。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，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。

以下针对本申请示例提供的铜互联电池片的检验方法进行具体说明：

太阳能电池技术中，与传统的P型单晶/多晶太阳能电池相比，硅基异质结太阳能电池因其具有高的转换效率、简单的工艺流程和较低的温度系数而最引人注目。当前，前沿的太阳能光伏技术之一是采用铜互联技术替代传统银浆印刷。

铜互联技术之于传统银浆印刷技术除了成本外的另一个最大的优势就是铜互联可以做到细线化。细线化的核心技术之一就是湿膜感光胶的图形转移技术。在铜互联电池技术中，使用湿膜感光胶打印、显影、电镀制作电池片的铜栅线，取代传统的银浆印刷技术。

在一些异质结电池的铜互联栅线的制备工艺中，包括：

(1)在硅基层10(硅基层10包括：硅层(例如，N型硅衬底正面沉积本征非晶硅层及P型非晶硅薄膜层，反面沉积本征非晶硅层及N型非晶硅薄膜层)和透明导电氧化物薄膜层)的表面沉积形成一层金属化层20(例如铜种子层)，然后在金属化层20上涂布形成感光胶层30覆盖金属化层20。

硅基层10的材料和金属化层20的材料不同，因此硅基层10所呈现的颜色和金属化层20所呈现的颜色也不相同。为了便于说明，以下，将金属化层20的颜色命名为第一颜色，将硅基层10的颜色命名为第二颜色。

上述定义并不在于限定金属化层20和硅基层10的具体颜色。示例性的，金属化层20的第一颜色为铜材料的黄色，硅基层10的第二颜色为黑色或蓝色等。

(2)对步骤(1)中的电池片进行曝光、显影，去除不需要的感光胶形成凹槽40；然后在凹槽40内进行铜互联电镀，形成导电铜栅线。

在铜互联技术制备电池片栅线的工艺中，经过曝光显影后形成凹槽40后的电池片的结构示意图如图1所示。其中，凹槽40的槽壁包括槽底壁41和槽侧壁42。实例中，槽底壁41由金属化层20的部分区域形成，槽侧壁42由感光胶层30形成。

在曝光显影后，往往会出现由于显影不净在凹槽40的槽底壁41处形成残胶50的情况。显影不净形成残胶50的电池片的结构示意图如图2A和图2B所示。

其中，图2A表示在凹槽40的槽底壁41处的金属化层20上全覆盖一层残胶50。此时，槽底壁41由残胶50形成。

其中，图2B表示在凹槽40的槽底壁41处的金属化层20上部分覆盖一层残胶50。此时，槽底壁41由残胶50和部分金属化层20拼接形成。

残胶50为无色透明的有机高分子材料，出现显影残留时，无法通过肉眼观察到。利用肉眼直接观察槽底壁41时，会透过残胶50看到金属化层20，无法直接判断是否有残胶50的存在。

因此，在利用铜互联技术制备铜栅线时，往往会对电池片进行检验。

在现有技术中，检验方式通常包括两种：

一是，在电镀铜栅线之后，对电镀后的铜栅线进行检查，看是否发生断栅等情况。但是在电镀完成后查看栅线是否发生断栅的情况，存在严重的滞后性，不能及时反映曝光显影工序是否会发生显影不净在槽底壁41处形成残胶50的情况，不能及时根据检验结果调整曝光显影工艺。

二是，为了解决检验的及时性，定期在显影后取片，然后借助EDX(EnergyDispersive X-Ray Spectroscopy，能量色散X射线光谱仪)对显影后的凹槽40中的槽底壁41进行面扫描。如果能扫描到C元素，则证明存在显影不净，以反馈显影工序对显影参数进行调整，进而避免显影不净的产生。但是，利用EDX进行元素扫描，需要切片制样，制样要求高、时间长，并且EDX设备费用高，需要专业的操作人员进行检验。

基于此，发明人提供了一种铜互联电池片的检验方法，利用蚀刻液腐蚀去除被残胶50覆盖的金属化层20，使位于该部分金属化层20之下的硅基层10暴露，然后通过观察槽底壁41的颜色是硅基层10的第二颜色、金属化层20的第一颜色或者同时包括硅基层10的第二颜色和金属化层20的第一颜色两种颜色，进而判断槽底壁41处是不存在残胶50、全覆盖残胶50或者部分覆盖残胶50，可以在不利用例如EDX等复杂仪器的同时还能够及时的对显影后的电池片进行残胶50的快速检验。

以下结合附图对本示例提供的铜互联电池片的检验方法作进一步的详细描述。

铜互联电池片的检验方法包括：

S1、使蚀刻液均匀的接触槽底壁41去除未被残胶覆盖的金属化层20，以暴露位于金属化层20之下的硅基层10。

请参阅图3，当槽底壁41处的金属化层20上全覆盖有残胶50时，将蚀刻液均匀的接触槽底壁41之后，由于残胶50的阻挡作用，蚀刻液不能直接与金属化层20接触，残胶50之下的金属化层20未被去除，仍然保持与蚀刻液接触之前的状态。

请参阅图4，当槽底壁41处的金属化层20上部分覆盖有残胶50时，将蚀刻液均匀的接触槽底壁41之后，由于残胶50的阻挡作用，蚀刻液不能直接与被残胶50覆盖的部分金属化层20接触，导致残胶50之下的金属化层20未被去除，而未被残胶覆盖的部分金属化层20在蚀刻液的作用下被去除。因此，利用蚀刻液均匀接触之后，此时，槽底壁41由硅基层10、金属化层20和残胶50拼接形成，呈台阶状。

请参阅图5，当槽底壁41处的金属化层20上没有残胶50时，将蚀刻液均匀的接触槽底壁41之后，槽底壁41处的金属化层20全部被去除。此时，槽底壁41由硅基层10形成。

本申请不限制蚀刻液的具体类型，相关人员可以在保证蚀刻液能够与接触到的金属化层20反应去除该部分金属化层20，且不与接触到的残胶50及感光胶层30发生反应的情况下，根据需要进行相应的选择。

在一些可能的实施方式中，蚀刻液包括无机酸性溶液。

由于感光胶层30及其形成的残胶50为透明的有机高分子材料，而金属化层20为例如铜等金属材料，且金属化层20为薄膜型，因此，利用无机酸性溶液均匀的接触槽底壁41，可以使与之接触的金属化层20发生腐蚀反应进而去除该部分金属化薄层，而有机高分子材料的残胶50和感光胶层30仍然保持稳定，以便于后续通过观察槽底壁41的颜色变化情况，判断残胶50的存在情况。

进一步的，本申请不限制无机酸性溶液的具体类型，相关人员可以根据需要进行相应的选择。

示例性的，可以利用硫酸溶液、盐酸溶液或硝酸溶液中的至少一种配制蚀刻液。

示例性的，利用硫酸溶液配置蚀刻液。

进一步的，为了提高蚀刻液与形成金属化层20的材料的反应速度，提高检测效率，还可以利用无机酸溶液和双氧水溶液配置蚀刻液。

双氧水溶液具有较强的氧化性，与无机酸溶液混合能够进一步加强金属化层中金属材料的腐蚀效果，加快电池片的检测效率。

进一步的，可以利用浓度为5-10g/L的硫酸溶液和浓度为10-20g/L的双氧水溶液配置蚀刻液。

示例性的，利用浓度为5g/L、6g/L、7g/L、8g/L或10g/L中的一者或任意两者之间范围的硫酸溶液，和浓度为10g/L、11g/L、15g/L、18g/L或20g/L中的一者或任意两者之间范围的双氧水溶液，配置蚀刻液。

示例性的，利用浓度为5-g/L的硫酸溶液和浓度为10g/L的双氧水溶液配置蚀刻液。

利用特定比例的双氧水溶液和硫酸溶液的混合液进行残胶的检测，能够在减少硫酸的用量的同时，还能够进一步加快腐蚀速率，提高检测效率。

进一步的，本申请不限制蚀刻液与槽底壁41的接触时间，相关人员可以在保证蚀刻液能够将与之直接接触的金属化层20腐蚀去除并暴露位于该部分金属化层20之下的硅基层10的情况下，根据蚀刻液的类型进行相应的调整。

示例性的，利用由浓度为5-g/L的硫酸溶液和浓度为10g/L的双氧水溶液配置成的蚀刻液进行检验操作时，可以使该蚀刻液与槽底壁41均匀的接触5-25s。若该蚀刻液与槽底壁41均匀接触的时间过短，无法将与之直接接触的金属化层20完全腐蚀掉，进而导致位于没有被残胶50覆盖的部分金属化层20之下的硅基层10不能完全暴露，影响检验结果。若该蚀刻液与槽底壁41均匀接触的时间过长，会增加检验测试时的无效操作时间，降低检验效率。

示例性的，使蚀刻液与槽底壁41均匀的接触5s、10s、15s、20s或25s中的一者或任意两者之间的范围。

进一步的，本申请不限制如何使刻蚀液均匀的接触槽底壁41，相关人员可以根据需要进行相应的选择。

在一些可能的实施方式中，可以将待检验的电池片浸泡于蚀刻液中一定时间。例如，将待检验的电池片浸泡于蚀刻液中15s。

进一步的，为了便于观察，可以将浸泡后的电池片快速吹干，然后进行观察。

或者，可以利用滴管等化学试管，将足够的刻蚀液滴入凹槽40内，使刻蚀液完全覆盖凹槽40中的槽底壁41。然后，一定时间后利用吸管或者洗吸水棉等将凹槽40中的蚀刻液吸走，并进行快速吹干，然后进行后续观察。

S2、观察槽底壁41的颜色；若槽底壁41的颜色为第二颜色，表示槽底壁41处没有残胶50；若槽底壁41的颜色为第一颜色，或同时包括第一颜色和第二颜色两种颜色，表示槽底壁41有残胶50。

当槽底壁41的颜色为硅基层10的第二颜色时，表明在蚀刻液的作用下，槽底壁41处的金属化层20全部被去除，进而表明槽底壁41处的金属化层20未被残胶50覆盖。

当槽底壁41的颜色为金属化层20的第一颜色时，表明在蚀刻液的作用下，槽底壁41处的金属化层20不能被去除，进而表面槽底壁41处的金属化层20上全覆盖有残胶50。

当槽底壁41的颜色同时包括金属化层20的第一颜色和硅基层10的第二颜色时，表明在蚀刻液的作用下槽底壁41处的金属化层20的部分区域被去除，进而表面槽底壁41处的金属化层20上部分覆盖有残胶50。

本申请不限制如何观察槽底壁41的颜色，相关人员可以根据需要进行相应的选择。

在一些可能的实施方式中，可以利用光学显微镜，观察槽底壁41的颜色。

或者，操作人员可以直接对凹槽40的槽底壁41进行肉眼观察。

以下结合实施例对本申请提供的铜互联电池片的检验方法作进一步的详细描述。

实施例1

实施例1提供一种铜互联电池片的检验方法，包括：

(1)将曝光显影后的电池片浸泡于蚀刻液中20s，然后取出电池片，吹干；其中，蚀刻液为5g/L的硫酸溶液。电池片的硅基层10的颜色为黑色，金属化层20的材质为铜。

(2)将步骤(1)处理后的电池片放置于光学显微镜的载物台上，观察电池片中槽底壁41处的颜色。槽底壁41的光学图像如图6所示。

由图6可以看出，槽底壁41呈现两种不同的颜色。其中，灰白色为金属化层20的第一颜色，黑色为硅基层10的第二颜色，表明槽底壁41处有残胶50存在。

实施例2

实施例2提供一种铜互联电池片的检验方法，包括：

(1)将曝光显影后的电池片浸泡于蚀刻液中10s，然后取出电池片，吹干；其中，蚀刻液为5g/L的硫酸溶液和10g/L的双氧水溶液的混合溶液。电池片的硅基层10的颜色为黑色，金属化层20的材质为铜。

(2)将步骤(1)处理后的电池片放置于光学显微镜的载物台上，观察电池片中槽底壁41处的颜色。槽底壁41的光学图像如图7所示。

由图7可以看出，槽底壁41呈现黑色，为硅基层10的第二颜色，表明该电池片的槽底壁41处没有残胶50。

测试例1

利用EDX，对实施例1检验后的电池片中的槽底壁41进行元素分析，结果如图8和表1所示。

表1

从图8和表1可以看出，槽底壁41存在碳元素，证明实施例1提供的检验方法能够判断电池片的凹槽处是否存在残胶50。

测试例2

利用EDX，对实施例2检验后的电池片中的槽底壁41进行元素分析，结果如图9和表2所示。

表2

对比表1和表2，以及图8和图9可以看出，实施例2检测后的电池片的槽底壁41几乎不存在碳元素，证明实施例2提供的检验方法能够判断电池片的槽底壁41处是否存在残胶50。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。