覆蓋電鍍的獨(dú)立金屬件的制作方法【專利說明】覆蓋電鍍的獨(dú)立金屬件[0001]相關(guān)申請(qǐng)案[0002]本申請(qǐng)要求標(biāo)題為"Free-StandingMetallicArticlewithOverplating"且在2013年12月23日提交的美國專利申請(qǐng)案第14/139,705號(hào)的優(yōu)先權(quán)；其是標(biāo)題為"Free-StandingMetallicArticleforSemiconductors"且在2013年3月13日提交的Babayan等人的美國專利申請(qǐng)案第13/798,123號(hào)的部分繼續(xù)申請(qǐng)案，兩個(gè)申請(qǐng)案為本申請(qǐng)案的受讓人所有且特此以引用的方式并入?！?br>背景技術(shù)：
】[0003]太陽能電池是將光子轉(zhuǎn)換為電能的裝置。由電池產(chǎn)生的電能通過耦合至半導(dǎo)體材料的電接觸件收集，且通過與模塊中的其它光伏電池的互連布線。太陽能電池的"標(biāo)準(zhǔn)電池"模型具有半導(dǎo)體材料，其用于吸收輸入太陽能且將其轉(zhuǎn)換為電能，被放置在抗反射涂布(ARC)層下方及金屬背板上方。電接觸件通常用燒穿（fire-through)楽;料制作至半導(dǎo)體表面，所述燒透漿料是被加熱，使得漿料擴(kuò)散穿過ARC層且接觸電池的表面的金屬漿料。漿料被大致圖案化為一組指狀物及匯流條，其隨后用焊帶焊接至其它電池以形成模塊。另一種類型的太陽能電池具有半導(dǎo)體材料，其夾置在透明導(dǎo)電氧化物層（TC0)之間，其隨后涂布最后一層導(dǎo)電漿料，所述導(dǎo)電漿料也被構(gòu)造為指狀物/匯流條圖案。[0004]在這兩種類型的電池中，金屬漿料（其通常是銀）作用以實(shí)現(xiàn)水平方向上（平行于電池表面）的電流流動(dòng)，允許制作太陽能電池之間的連接以形成模塊。太陽能電池金屬化最常通過將銀漿料絲網(wǎng)印刷至電池上，固化漿料且隨后跨經(jīng)絲網(wǎng)印刷的匯流條焊接焊帶而完成。但是，銀相對(duì)于太陽能電池的其它組份是昂貴的，且可能占總成本的高百分比。[0005]為了減小銀成本，本領(lǐng)域中已知用于金屬化太陽能電池的可替代方法。例如，已試圖通過將銅直接電鍍至太陽能電池上而用銅替換銀。但是，銅電鍍的缺陷是電池的銅污染，其影響可靠性。由于電鍍所需的許多步驟（諸如沉積晶種層，施敷掩模及將電鍍區(qū)域蝕刻或激光刻劃掉以形成期望圖案），在直接電鍍至電池上時(shí)，電鍍處理量及產(chǎn)率也可能是問題。用于在太陽能電池上形成電導(dǎo)管的其它方法包括利用平行線或包封電導(dǎo)線的聚合物薄片的配置且將它們放置至電池上?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0006]公開了獨(dú)立金屬件及制作方法，其中金屬件電鑄在導(dǎo)電芯模上。芯模具有外表面層，所述外表面層具有預(yù)成形圖案。外表面層具有電介質(zhì)區(qū)及暴露金屬區(qū)域。金屬件具有多個(gè)電鑄元件，所述電鑄元件形成在導(dǎo)電芯模的外表面層的暴露金屬區(qū)域上。第一電鑄元件具有形成在芯模的外表面層上方的覆蓋電鍍部分。金屬件被構(gòu)造來充當(dāng)光伏電池的電導(dǎo)管，且在與導(dǎo)電芯模分離時(shí)形成單一、獨(dú)立件?！靖綀D說明】[0007]本文中描述的本發(fā)明的每個(gè)方面及實(shí)施方案可單獨(dú)使用或彼此結(jié)合使用?，F(xiàn)將參考附圖描述方面及實(shí)施方案。[0008]圖1不出一個(gè)實(shí)施方案中的不例性電鑄芯模的透視圖。[0009]圖2A至圖2C描繪用于制作獨(dú)立電鑄金屬件的示例性階段的橫截面圖。[0010]圖3提供導(dǎo)電芯模的一個(gè)實(shí)施方案的橫截面圖。[0011]圖4提供導(dǎo)電芯模的另一個(gè)實(shí)施方案的橫截面圖。[0012]圖5A至圖5B是金屬件的兩個(gè)實(shí)施方案的俯視圖。[0013]圖5C是圖5B的截面A-A的橫截面圖。[0014]圖?至圖5E是圖5B的橫截面的又進(jìn)一步實(shí)施方案的部分橫截面圖。[0015]圖5F至圖5G是具有互連元件的金屬件的實(shí)施方案的俯視圖。[0016]圖6A至圖6B是在某些實(shí)施方案中的帶具有定制特征的頂部表面的電鑄元件的垂直橫截面。[0017]圖7A至圖7B示出示例性芯模及具有覆蓋電鍍部分的相應(yīng)電鑄元件的橫截面圖。[0018]圖8示出覆蓋電鍍形狀的其它實(shí)施方案。[0019]圖9提供可電鍍至電鑄芯模上的模板金屬的實(shí)施方案及可制作的電鑄件的實(shí)施方案的橫截面圖。[0020]圖10A至圖10B是可電鍍?cè)陔婅T元件上的示例性層的橫截面圖。[0021]圖11A至圖11C是其中在將元件從芯模移除之前蝕刻邊緣部分的電鑄元件的橫截面圖。[0022]圖12是用于形成具有覆蓋電鍍部分的金屬件的示例性方法的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0023]太陽能電池的金屬化傳統(tǒng)上用電池表面上的絲網(wǎng)印刷銀漿料及利用焊料涂布的焊帶的電池間互連實(shí)現(xiàn)。針對(duì)金屬導(dǎo)管的給定縱橫比，電阻與其占用面積成反比。因此，電池金屬化或電池間互連設(shè)計(jì)通常為了最優(yōu)化的太陽能電池模塊功率輸出而在遮蔽與電阻之間權(quán)衡。本公開的金屬件可用于取代傳統(tǒng)銀漿料及焊料涂布的焊帶，且具有可調(diào)適特征，其允許傳統(tǒng)上需要功能要求之間的權(quán)衡的因素的脫離。金屬件包括覆蓋電鍍部分，其可包括各種特征及層來增強(qiáng)其作為光伏電池的電導(dǎo)管的性能。[0024]在Babayan等人的美國專利申請(qǐng)案第13/798,123號(hào)中，半導(dǎo)體（諸如光伏電池）的電導(dǎo)管被制作為電鑄獨(dú)立金屬件。額外電導(dǎo)管也公開在2013年11月13日提交的標(biāo)題為"AdaptableFree-StandingMetallicArticleforSemiconductors'，的Babayan等人的美國專利申請(qǐng)案第14/079,540號(hào)中；且公開在2013年11月13日提交的標(biāo)題為"Free-StandingMetallicArticleWithExpansionSegment'，的Brainard等人的美國專利申請(qǐng)案第14/079,544號(hào)中，兩個(gè)申請(qǐng)案為本申請(qǐng)案的受讓人所有且特此以引用的方式并入。金屬件獨(dú)立于太陽能電池制作且可包括多個(gè)元件，諸如指狀物及匯流條，其可作為單一件穩(wěn)定地轉(zhuǎn)移，且容易地對(duì)準(zhǔn)至半導(dǎo)體裝置。金屬件的元件在電鑄過程中彼此一體形成。金屬件在電鑄芯模中制造，其產(chǎn)生針對(duì)太陽能電池或其它半導(dǎo)體裝置定制的圖案化金屬層。例如，金屬件可具有網(wǎng)格線，所述網(wǎng)格線具有使太陽能電池的遮蔽最小化的高寬縱橫比。金屬件可取代傳統(tǒng)的匯流條金屬化及焊帶串接用于電池金屬化、電池間互連及模塊制作。將光伏電池的金屬化層制作為可在處理步驟之間穩(wěn)定轉(zhuǎn)移的獨(dú)立組件的能力在材料成本及制造方面提供各種優(yōu)點(diǎn)。[0025]圖1描繪美國專利申請(qǐng)案第13/798,123號(hào)的一個(gè)實(shí)施方案中的示例性電鑄芯模100的一部分的透視圖。芯模100可由導(dǎo)電材料（諸如不銹鋼、銅、陽極化鋁、鈦或鉬、鎳、鎳鐵合金（例如，Invar)、銅或這些金屬的任意組合）制成，且可被設(shè)計(jì)為具有足夠面積來實(shí)現(xiàn)高電鍍電流及實(shí)現(xiàn)高處理量。芯模100具有帶預(yù)成形圖案的外表面105,所述預(yù)成形圖案包括圖案元件110及112,且可針對(duì)將制作的電導(dǎo)管元件的期望形狀定制。在本實(shí)施方案中，圖案元件110及112是具有矩形橫截面的槽或溝槽，但是在其它實(shí)施方案中，圖案元件110及112可具有其它橫截面形狀。圖案元件110及112被描繪為相交區(qū)段以形成網(wǎng)格型圖案，其中在本實(shí)施方案中，多組平行線垂直于彼此相交。[0026]圖案元件110具有高度'H'及寬度'W'，其中高寬比界定縱橫比。通過在芯模100中使用圖案元件110及112以形成金屬件，可針對(duì)光伏應(yīng)用定制電鑄金屬件。例如，根據(jù)期望，縱橫比可在大約0.01與大約10之間，以滿足太陽能電池的遮蔽限制。[0027]圖案元件的縱橫比以及橫截面形狀及縱向布局可被設(shè)計(jì)來滿足期望規(guī)格，諸如電流容量、串聯(lián)電阻、遮蔽損耗及電池布局。可使用任意電鑄過程。例如，金屬件可通覆蓋電鍍過程形成。尤其，因?yàn)殡婂兇笾率歉飨蛲赃^程，所以用圖案芯模限制電鍍來定制部件的形狀是使效率最大化的顯著改進(jìn)。此外，雖然某些橫截面形狀在被放置在半導(dǎo)體表面上時(shí)可能不穩(wěn)定，但是可通過使用芯模而制作的定制圖案允許特征（諸如互連線）提供這些導(dǎo)管的穩(wěn)定性。例如，在一些實(shí)施方案中，預(yù)成形圖案可被構(gòu)造為具有相交線的連續(xù)網(wǎng)格。這種構(gòu)造不僅為形成網(wǎng)格的多個(gè)電鑄元件提供機(jī)械穩(wěn)定性，而且實(shí)現(xiàn)低串聯(lián)電阻，因?yàn)殡娏魃⒉荚诟鄬?dǎo)管之間。網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)也可增大電池的穩(wěn)固性。例如，如果網(wǎng)格的一些部分變得破損或無用，那么電流由于網(wǎng)格圖案的形狀而可圍繞破損區(qū)域流動(dòng)。[0028]圖2A至圖2C是使用芯模制作金屬層件當(dāng)前第1頁1 2 3 4 5