CN112400239A - 用于使金属制品黑化的方法 - Google Patents

Abstract

一种方法，包括提供导电芯模，所述导电芯模具有包括预成形图案的外表面层。电铸金属制品。所述金属制品包括形成在所述芯模的所述外表面层上的所述预成形图案中的多个电铸元件。所述多个电铸元件具有第一侧和第二侧，所述第一侧与所述芯模的所述外表面层相邻。当在所述芯模上时将焊料镀覆在所述多个电铸元件的所述第二侧上。将所述金属制品与所述芯模分开。所述多个电铸元件互连以使得所述金属制品形成一体的独立件。施加溶液以使所述多个电铸元件的所述第一侧黑化。所述多个电铸元件的所述第二侧上的所述焊料不进行黑化。

Description

用于使金属制品黑化的方法

相关申请

本申请要求于2018年7月6日提交且名称为“Method for Blackening a MetallicArticle”的美国临时专利申请号62/694,644和于2018年10月9日提交且名称为“Methodfor Blackening a Metallic Article”的美国临时专利申请号62/743,178的优先权，所述申请均特此以引用方式全文并入本文。

背景技术

太阳能电池是将光子转换成电能的装置。电池产生的电能通过耦接到半导体材料的电触点收集，并且通过与模块中其他光伏电池的互连件进行输送。由于技术提供的许多益处，太阳能的使用已经变得日益流行。这些模块可用于个人、住宅、军事或商业用途。

模块的面向光侧的电触点和互连件通常是金属材料，所述金属材料可为有光泽、反光的，并且与其附接到的太阳能电池相比可在颜色上具有较高对比度，因此对人类眼睛可见。因此，所述模块可能不是美观宜人的并且有损于特定应用。例如，可获得用于住宅市场的屋顶***(诸如太阳能瓦片)，并且客户期望在不损害暴露的电线和/或连接件的情况下屋顶具有引人注目的圆滑外观。在商业用途(诸如货车货运业)中，太阳能可用于货车车顶。客户期望货车上的太阳能模块具有专业、统一的外观。在一些应用中，诸如在军事行动中，太阳能模块的存在需要是不可检测的。例如，可收集太阳能并且将其用于电力发电机、电池单元组或可穿戴技术，但是这些模块必须是隐身的并且对敌人不可见以将用户的位置藏起来(give away)。在另一种使用情况下，太阳能模块可放置在电动车辆或燃气车辆的顶部以提高它们的效率，并且对于正在购买所述产品的最终用户必须是美观宜人的。

可通过在模块上的盖板玻璃或塑料片上使用点图案来将一些太阳能模块的外形更改得看起来更加宜人。点图案可形成在一定距离处可见的图像，但是当靠近时，各个点以及盖板玻璃或塑料片后面的内容物(诸如模块的面向光侧的电触点和互连件)都可见。另外，由于光中的一些被点图案阻挡，因而点图案可降低太阳能模块的效率。

发明内容

公开一种制造用于光伏电池的金属制品的方法，所述方法包括：提供导电芯模，所述导电芯模具有包括预成形图案的外表面层。电铸金属制品。所述金属制品包括形成在所述芯模的所述外表面层上的所述预成形图案中的多个电铸元件。所述多个电铸元件具有与所述芯模的所述外表面层相邻的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧。当在所述芯模上时将焊料镀覆在所述多个电铸元件的所述第二侧上。将所述金属制品与所述芯模分开。所述多个电铸元件互连以使得所述金属制品在与所述芯模分开时形成一体的独立件。在将所述金属制品与所述芯模分开之后，向所述金属制品施加溶液以使所述多个电铸元件的所述第一侧黑化。所述多个电铸元件的所述第二侧上的所述焊料不进行黑化。

附图说明

本文所描述的本发明的各方面和实施方案中的每一个可单独或彼此组合使用。现在将参考附图描述各方面和实施方案。

图1示出在一个实施方案中的示例性电铸芯模的透视图。

图2A至图2C描绘产生独立电铸金属制品的示例性阶段的剖视图。

图3A至图3B是金属制品的两个实施方案的顶视图。

图4提供在一个实施方案中的具有自适应特征的金属制品的顶视图。

图5A至图5B是根据实施方案的电池到电池互连件的近距离视图。

图6A至图6B示出示例性芯模和具有覆盖镀覆部分的对应电铸元件的剖视图。

图7示出覆盖镀覆形状的示例性实施方案的横截面。

图8提供可镀覆到电铸芯模上的模板金属的实施方案以及可产生的电铸件的实施方案的剖视图。

图9A至图9B是可镀覆在电铸元件上的示例性层的剖视图。

图10是根据一些实施方案的用于使用于光伏电池的金属制品黑化的方法的简化流程图。

图11是根据一些实施方案的用于使用于光伏电池的金属制品黑化的方法的流程图以及示意图。

图12是根据一些实施方案的通过浸没过程沉浸金属制品的方法的简化流程图。

图13示出根据一些实施方案的黑化过程中的示例性溶液。

图14是根据一些实施方案的喷涂金属制品的方法的简化流程图。

图15是根据一些实施方案的在喷涂过程期间的金属制品的示意图。

图16是根据一些实施方案的喷涂金属制品的方法的简化流程图。

图17是根据一些实施方案的使金属制品黑化的方法的简化流程图。

图18描绘根据一些实施方案的用于使用于光伏电池的金属制品黑化的方法的示意图。

图19是根据一些实施方案的制造用于光伏电池的金属制品的方法的简化流程图。

图20示出根据一些实施方案的具有未黑化金属制品的光伏电池的顶视图。

图21是根据一些实施方案的具有黑化金属制品的光伏电池的顶视图。

图22A、图22B和图22C描绘根据一些实施方案的实现用于黑化的方法的图解。

图23A、图23B和图23C描绘根据一些实施方案的具有带弯曲路径的电铸元件的金属制品的设计。

图24A、图24B和图24C描绘根据一些实施方案的由弯曲表面组成的电池到电池互连件的设计。

具体实施方式

常规上，太阳能电池的金属化通过电池表面上的丝网印刷银浆和利用焊料涂覆带的电池到电池互连件来实现。在电铸芯模中制造本公开的金属制品，所述电铸芯模生成针对太阳能电池或其他半导体装置特制的图案化金属层。例如，金属制品可具有网格线，所述网格线具有最小化太阳能电池的遮光量的高度与宽度纵横比，并且金属制品可涂覆有黑化材料。金属制品可替代常规汇流条金属化和带串接以用于电池金属化、电池到电池互连和模块制作。金属制品具有“黑化”表面，所述“黑化”表面可显著改善太阳能模块的美学外形，而不会不利地影响产品的效率。在本公开中，术语“黑化”将用于描述将金属制品从其天然金属颜色改变为不同颜色，所述不同颜色通常暗指类似于金属制品安装在其上的太阳能电池的暗色或黑色。然而，本实施方案也可用于在金属制品上产生其他颜色。

在Babayan等人的在2013年3月13日提交的名称为“Free-Standing MetallicArticle for Semiconductors”、作为美国专利号8,916,038公布的美国专利申请号13/798,123中，用于半导体(诸如光伏电池)的电导管被制造为电铸的独立金属制品。另外的电导管也公开于Babayan等人的在2013年11月13日提交的名称为“Adaptable Free-StandingMetallic Article for Semiconductors”的美国专利号8,936,709；以及Brainard等人的在2013年11月13日提交的名称为“Free-Standing Metallic Article With ExpansionSegment”的美国专利申请号14/079,544中，这些专利的全部内容归本申请的受让人所有并且特此以引用方式并入。金属制品与太阳能电池分开产生，并且可包括可作为一体件稳定地转移并且易于与半导体装置对准的多个元件(诸如指状件和汇流条)。金属制品的元件在电铸过程中彼此整体地形成。在电铸芯模中制造金属制品，所述电铸芯模生成针对太阳能电池或其他半导体装置特制的图案化金属层。例如，金属制品可具有网格线，所述网格线具有最小化太阳能电池的遮光量的高度与宽度纵横比。金属制品可替代常规的汇流条金属化和带串接以用于电池金属化、电池到电池互连和模块制作。产生用于光伏电池的金属化层作为可在处理步骤之间稳定地转移的独立部件的能力在材料成本和制造方面提供各种优势。

图1描绘美国专利申请号13/798,123的一个实施方案中的示例性电铸芯模100的一部分的透视图。芯模100可由导电材料(诸如不锈钢、铜、阳极氧化铝、钛或钼、镍、镍铁合金(例如因瓦)、铜或这些金属的任意组合)制成，并且可设计成具有足够的面积以允许高镀覆电流并实现高产量。芯模100包括具有包括图案元件110和112的预成形图案的外表面105，并且可针对要产生的电导管元件的期望形状进行定制。在此实施方案中，图案元件110和112是具有矩形横截面的凹槽或沟槽，但是在其他实施方案中，图案元件110和112可具有其他横截面形状。图案元件110和112被描绘为相交部段以形成网格型图案，在此实施方案中所述网格型图案的平行线组彼此垂直相交。

图案元件110具有高度‘H’和宽度‘W’，其中高度与宽度比限定纵横比。通过在芯模100中使用图案元件110和112来形成金属制品，可针对光伏应用特制电铸金属零件。例如，根据需要，纵横比可在约0.01与约10之间以满足太阳能电池的遮光约束。

图案元件的纵横比以及横截面形状和纵向布局可被设计来满足期望规格，诸如电流容量、串联电阻、遮光损耗和电池布局。可使用任何电铸过程。例如，金属制品可通过电镀过程形成。特别地，因为电镀通常是各向同性过程，所以用图案芯模限制电镀以定制零件的形状是对最大化效率的显著改进。此外，尽管某些横截面形状在将它们放置在半导体表面上时可能不稳定，但是包括可通过使用芯模产生的弯曲元件的定制图案允许特征件(诸如互连线)为这些导管提供稳定性。例如，在一些实施方案中，预成形图案可被配置为具有相交线的连续网格。此配置不仅为形成网格的多个电铸元件提供机械稳定性，而且由于电流扩散在更多导管上而实现较低的串联电阻。网格类型的结构还可提高电池的鲁棒性。例如，如果网格的一些部分变得损坏或不起作用，则由于网格图案的存在，电流可在损坏区域周围流动。

图2A至图2C是如美国专利申请号13/798,123中所公开的使用芯模产生金属层件的示例性阶段的简化剖视图。在图2A中，提供具有图案元件110和115的芯模102。图案元件115具有渐缩的，即朝向芯模102的外表面105更宽的竖直横截面。渐缩的竖直横截面可提供某些功能益处，诸如增加金属的量以改善导电性，或有助于从芯模102移除电铸件。芯模102经受电铸过程，其中示例性电铸元件150、152和154形成在图案元件110和115内，如图2B所示。电铸元件150、152和154可以是例如仅铜或铜的合金。在其他实施方案中，镍层可首先镀覆在芯模102上，之后镀覆铜，使得镍提供阻挡层以抵抗成品半导体装置的铜污染。另外的镍层可任选地镀覆在电铸元件的顶部上以封装铜，如图2B中的电铸元件150上的镍层160所描绘。在其他实施方案中，多个层可根据需要使用各种金属镀覆在图案元件110和115内，以实现要产生的金属制品的必要性质。

在图2B中，电铸元件150和154示出为与芯模102的外表面105齐平地形成。电铸元件152示出元件可被覆盖镀覆的另一个实施方案。对于电铸元件152，电镀继续直到金属延伸高于芯模102的表面105。覆盖镀覆部分可用作柄部以有利于从芯模102提取电铸元件152，所述覆盖镀覆部分典型地将由于电铸的各向同性性质而形成为圆滑顶部。电铸元件152的圆滑顶部还可通过例如作为反射表面以有助于光收集而在光伏电池中提供光学优势。在未示出的又其他实施方案中，除在预成形图案110和115内形成的那些部分之外，金属制品还可具有在芯模表面105的顶部上形成的部分，诸如汇流条。

在图2C中，将电铸元件150、152和154作为独立金属制品180从芯模102移除。需注意，图2A至图2C展示三种不同类型的电铸元件150、152和154。在各种实施方案中，芯模102内的电铸元件可全部是相同类型的，或者可具有电铸图案的不同组合。金属制品180可包括诸如将由图1的横向构件图案112形成的相交元件190。相交元件190可有助于将金属制品180制成一体的独立件，使得其可容易地转移到其他处理步骤，同时保持各个元件150、152和154彼此对准。另外的处理步骤可包括诸如用于独立金属制品180的黑化方法的步骤和将所述金属制品并入到半导体装置中的组装步骤。通过将半导体的金属层作为独立件产生，整个半导体组件的制造产率将不会受金属层产率的影响。此外，金属层可经受与其他半导体层分开的温度和过程。例如，金属层可经历高温过程或化学浴，所述高温过程或化学浴不会影响半导体组件的其余部分。

在图2C中从芯模102移除金属制品180之后，芯模102可再使用来产生另外的零件。与直接在太阳能电池上执行电镀的当前技术相比，能够再使用芯模102提供显著的成本降低。在直接电镀方法中，芯模形成在电池本身上，并且因此必须在每个电池上建立且经常被破坏。与需要图案化并且然后镀覆半导体装置的技术相比，具有可再使用的芯模减少处理步骤并节省成本。在其他常规方法中，将薄型印刷种层施加到半导体表面以开始镀覆过程。然而，种层方法导致产量低下。相比之下，本文所描述的可再使用芯模方法可利用厚金属芯模，所述厚金属芯模允许高电流能力，从而导致高镀覆电流并且因此具有高产量。金属芯模的厚度可例如在0.2mm至5mm之间。

图3A和图3B示出可由本文所描述的电铸芯模产生的示例性金属层500a和500b的顶视图。金属层500a和500b包括在此体现为基本上平行指状件510的电铸元件，所述指状件510已经由导电芯模中基本上平行的凹槽形成。金属层500b还包括在此体现为与竖直指状件510相交的水平指状件520的电铸元件，其中指状件510和520以大致垂直角度相交。在其他实施方案中，指状件510和520可以其他角度相交，同时仍然形成连续网格或网孔图案。金属层500a和500b还包括可用作汇流条以收集来自指状件510和520的电流的框架元件530。将汇流条整体地形成为金属制品的一部分可提供制造改进。在太阳能模块产生的当前大批量方法中，电池连接通常通过将金属带手动地焊接到电池来实现。这通常由于手动处置和由焊带施予在电池上的应力而导致电池损坏或毁坏。此外，手动焊接过程导致与劳动有关的高生产成本。因此，如利用本文所描述的电铸金属制品所可能的那样，形成汇流条或带并且将其连接到金属化层实现低成本的自动化制造方法。

框架元件530还可提供机械稳定性，使得金属层500a和500b在从芯模移除时是一体的独立件。也就是说，金属层500a和500b是一体的，因为它们在与光伏电池或其他半导体组件隔开时是单一部件并且指状件510和520保持连接。此外，对于当指状元件510和520要附接到光伏电池时，框架元件530可有助于在它们之间保持间隔和对准。框架元件530在图3A至图3B中示出为跨金属层500a和500b的一个边缘延伸。然而，在其他实施方案中，框架元件可仅部分地跨一个边缘延伸，或者可与多于一个边缘接壤，或者可被配置为边缘上的一个或多个凸片，或者可驻留于网格本身内。此外，框架元件530可与指状件510和520同时电铸，或者在其他实施方案中，可在形成指状件510和520之后在单独步骤中电铸。

尽管本文所公开的芯模被示出用于形成单一金属制品或电铸元件，但是芯模也可被配置来形成多个制品。例如，芯模可包括用于形成多于一个金属制品500a或500b，诸如用于产生用于完整太阳能阵列的期望数量的电导管网格的图案。

由电铸芯模制造的金属制品使得能够特制特征，甚至进一步以满足特定光伏电池的期望功能和制造需求，诸如在由本申请的受让人所有并且特此以引用方式并入的美国专利号8,936,709中所公开的。例如，金属制品内元件的各个形状可以是定制设计的，或者金属制品的一个区域中的元件可被设计为具有几何形状与另一区域中的元件不同的特征。所定制的特征可单独或彼此组合使用。电铸芯模的使用使整个电铸件的尺寸约束解耦，使得可针对金属制品内的特定区域优化特征。

图4示出本公开的具有适用于光伏电池的各种特征的实施方案的金属制品400的顶视图。半导体基板402以虚线示出以展示金属制品在光伏电池上的布置，其中金属制品400在此被配置为用于电池前侧的网格。然而，本文描述的特征可应用于光伏电池背侧的电导管。在本公开中，在形成半导体装置或光伏电池中提及的半导体材料可包括非晶硅、晶体硅或适用于在光伏电池中使用的任何其他半导体材料。金属制品也可应用于除光伏电池之外的其他类型的半导体装置。半导体基板402在图4中示出为具有圆滑拐角(也称为伪正方形形状)的单晶体电池。在其他实施方案中，半导体基板可以是具有完全正方形形状的多晶体。半导体基板402可在其表面上具有承载由基板402生成的电流的电导管线(未示出)，诸如银指状件。

金属制品400包括第一区域456，所述第一区域456具有被配置来用作光伏电池的光入射表面的电导管的多个电铸元件。电池到电池互连件440与第一区域456成为整体。银指状件可根据常规方法丝网印刷到半导体基板402上。例如，银指状件可以是在第一区域456中垂直于网格线410的方向的线。金属制品400的元件然后用作电导管，以承载来自银指状件的电流。在图4的此实施方案中，金属制品400的第一区域456中的网格线410(在图4中的水平方向上)和部段420(在图4中的竖直方向上)诸如通过焊接电耦接到半导体基板402，以收集电流并将电流递送到互连元件或电池到电池互连件440。网格线410可垂直于第一区域456的边缘。电池到电池互连件440实现太阳能模块的电池到电池连接以产生太阳能阵列。用金属(诸如铜)制造金属制品400与在其中银用于所有电导管的电池相比降低了成本，并且由于提高的电导率而还可提高电池效率。

多个电铸元件可包括多个第一元件与多个第二元件相交。例如，图4的网格线410和部段420示出为相交并且彼此大致垂直；然而，在其他实施方案中，它们可彼此成非垂直角度。尽管网格线410和部段420两者能够承载电流，但是网格线410向互连元件440提供具有最小电阻的路径，并且将作为电流的主要载体起作用。部段420在网格的强度和保持网格的尺寸规格两者方面为独立金属制品400提供机械支撑。然而，部段420也可用作电导管，诸如在网格线410发生故障的情形下提供冗余时。在一些实施方案中，网格线410和部段420可分别具有彼此不同的宽度412和422，诸如以优化机械强度或实现电池的期望填充因子。例如，网格线410的宽度412可小于部段420的宽度422，使得部段420为金属制品400提供充足的机械稳定性，而网格线410被特制来实现尽可能高的填充因子。在另外的实施方案中，某些网格线410可具有不同于其他网格线410的宽度，诸如以解决特定区的机械强度或电容量。网格线410的间距也可与部段420不同，或者可在金属制品400内的不同区域中彼此变化以满足需要的装置导电要求。在一些实施方案中，较粗或较细网孔间距可基于例如晶圆的银指状件设计、银丝网印刷过程的精度或所使用的电池的类型来选取。

在另一个实施方案中，用于收集电流并且将电流递送到金属制品400的第一区域456中的互连元件的元件的图案可由电耦接到半导体基板402的网格线(在水平方向上)和网格线(在竖直方向上)组成。竖直方向上的网格线与图4中的部段420的不同之处可在于竖直方向上的网格线从金属制品400的一个边缘构件450延续到金属制品400的另一个边缘构件450，并且基本上垂直于水平网格线。水平网格线和竖直网格线形成网孔配置。

另外的特征可被特制、可被设计到在其中制造金属制品的电铸芯模中。例如，金属制品可具有在金属制品的第一区域456的大部分上形成网孔配置的相交的网格线。网格线可具有沿其长度不均匀的宽度。在一个实施方案中，水平网格线越靠近作为电池的电流收集端部的互连元件(或电池到电池互连件440)，其宽度就越宽。当电流由金属制品跨其第一区域456的表面聚集时，此增加的宽度在此端部处容纳更高的电流。因此，增加的宽度减小了电阻损耗。网格线的高度也可在宽度增加的区域中根据需要进行调整。

此外，纵向剖面除宽度变化之外，还可更改形状。水平网格线和竖直网格线可被配置有非线性图案，所述非线性图案允许网格线纵向扩展，因此从而用作扩展部段。在一个实施方案中，水平网格线和竖直网格线两者可具有带弯曲元件的波型图案，如以网格线410和部段420为例。波图案可被配置为例如正弦波或其他弯曲形状或几何形状。波图案可在焊接点之间提供额外长度以允许金属制品扩展和收缩，诸如以为金属制品与所述金属制品连结到的半导体基板之间的热膨胀系数(CTE)的差异提供应变消除。例如，铜所具有的CTE大约为硅的CTE的五倍。因此，焊接到硅基板的铜金属制品在将子组件制造成成品太阳能电池所涉及的加热和冷却步骤期间将经历显著的应变。在其他实施方案中，仅某些网格线可被配置为扩展部段。在又另外的实施方案中，单一网格线的仅某一部分可被配置为扩展部段，而长度的其余部分是线性的。

在图4的实施方案中，网格线410具有波型图案。另外，部段420具有波型图案。在电池到电池互连件440附近，可存在另外的水平区段430。另外的水平区段430提供另外的电流承载能力。在其他实施方案中，网格线410和部段420可以是线性的或者可以是波型图案和线性的组合。网格线410和部段420还包括被配置来位于太阳能电池的周边附近的边缘构件450和455。例如，边缘构件450和455可位于距晶圆402的边缘1-3mm处。因为边缘构件450和455形成金属制品400的周边，所以边缘构件450和455可比金属制品400内部中的其他网格线410和部段420更宽以提供另外的结构支撑。在图4的实施方案中，边缘构件455被配置为与主边缘构件450形成角度的拐角汇流条。也就是说，边缘构件450沿长度在导管方向上具有改变，诸如以在此实施方案中适应伪正方形形状。方向的此改变可由电铸芯模整体地形成，并且可包括特制拐角汇流条455的宽度以用于提高机械强度并减少电阻损耗。当将金属制品400附接到半导体基板402时，金属制品400周边处的较宽汇流条450和455也可提高粘接强度。

电池到电池互连件440在金属制品400的边缘附近。电池到电池互连件440与第一区域456成为整体。电池到电池互连件440被配置来延伸超过第一区域456的光入射表面并且将金属制品400直接耦接到相邻光伏电池。图5A和图5B是电池到电池互连件的不同实施方案的近距离视图。电池到电池互连件440包括多个电铸的弯曲附件460。每个附件460具有耦接到第一区域456的边缘464的第一端部462和与第一端部462相反并且远离边缘464的第二端部466。附件460彼此间隔开。通过将相邻附件460间隔开(也就是说，不连结在一起)，应力消除由于每个附件的独立挠曲和热膨胀性而得以改善。

在一个实施方案中，附件460的图案形成由电池到电池互连件440的原始平面内的弯曲表面组成，并且很少甚至没有尖锐或直边缘或角的沙漏或保龄球瓶形状的轮廓。可使用其他形状，所述其他形状可以是不对称的、长的和正弦波状形状。附件460的曲率可在一个端部462或466处相较于另一个端部更大。附件460可彼此间隔开，并且附件460的图案可以头对尾的方式或以头对头的方式逐个地重复。附件460可跨电池到电池互连件440具有重复或不重复的图案。附件460实现侧向顺性和弹簧状结构以用于归因于机械应力和热应力的应变消除。在图5B的实施方案中，附件460可每厘米重复10次或更多次。包括第一区域和电池到电池互连件440的金属制品400可电铸在导电芯模上并且由预成形图案形成以在与导电芯模分开时形成一体的独立件。

在一个实施方案中，金属制品400还包括金属条带470，所述金属条带470与电池到电池互连件440成为整体并且耦接到多个电铸附件460的第二端部466。金属条带470被配置来耦接到相邻光伏电池的背侧。电池到电池互连件440的金属条带470用作相邻电池背部的焊接盘，而附件460用作太阳能电池之间的电导管。需注意，与在其中使用三个汇流带的常规焊接带相比，电池到电池互连件440设计具有更大表面积。因此，电池到电池互连件440的设计通过提供低串联电阻和最小电压降来提高模块级处的效率。例如，与网格线410和部段420的50-100μm的宽度相比，电池到电池互连件440的宽度432可以是5-10mm，诸如6-8mm。

图6A示出具有外表面层710的示例性芯模700，其中暴露的金属区域712和电介质区域714覆盖金属基板720的一部分。电介质区域714可以是例如含氟聚合物(例如，

)、图案化的光致抗蚀剂(例如，Dupont

厚膜抗蚀剂)或厚的基于环氧树脂的光致抗蚀剂(例如，SU-8)层。光致抗蚀剂被选择性地暴露并且移除以显露所期望的图案。在其他实施方案中，电介质区域714可通过例如机加工或精密激光切割来图案化。电介质或永久性抗蚀剂的使用允许再使用芯模700，与可消耗芯模相比，这减少了过程步骤的数量、可消耗成本并且增加了整个制造过程的产量。

在图6A中还示出的是电铸元件750。电铸元件750形成在暴露的金属区域712上，并且被覆盖镀覆到芯模700的外表面层710上。覆盖镀覆部是电铸元件的延伸超过图案化电介质层的表面的部分。图6B示出在与芯模700分开时的电铸元件750，其中覆盖镀覆部分752具有高度760，所述高度760占电铸元件750的总高度765的一定百分比。总高度765包括覆盖镀覆部分752的高度760和杆部分754的高度(如由虚线绘出)。覆盖镀覆部分752的高度760可以是电铸元件750的总高度765的一定百分比，其中所述百分比可在不同的实施方案中变化。在一些实施方案中，高度760可占总高度765的大部分，诸如大于50％。在另外的实施方案中，高度760可涵盖整个高度765以使得不存在杆区域。覆盖镀覆配置可由于覆盖镀覆部分752的圆滑顶部表面754而提供光学优势。此外，顶部表面754可被设计成有助于光的反射以增强太阳能电池的效率。例如，顶部表面754可被纹理化以产生朗伯表面，或者在其他实施方案中，顶部表面754可诸如用银涂覆以增强镜面反射。

电铸的量和芯模上暴露的金属区域的尺寸决定形成电铸形状的范围。金属的沉积不受芯模的约束，从而允许在外表面层的电介质区域上方进行覆盖镀覆。在6A和6B的实施方案中，覆盖镀覆部分为大致半球形的。图7提供可形成的覆盖镀覆形状的其他示例性实施方案的横截面。在一个实施方案中，电铸元件800是所具有的面积大于半球的截短的圆形横截面形状。与形成图6B的半球形覆盖镀覆部分752的电铸时间或电流相比，这种类型的元件800可例如通过显著地增加电铸时间或电流来产生。在另一个示例中，电铸元件850具有带圆滑拐角的矩形横截面。此形状可使用例如相较于元件800具有更宽金属芯模区域来产生。由于电镀过程的性质，底部拐角855也可被稍微圆化。

本公开中的覆盖镀覆部分的形状可通过以下方式进行修改：使用脉冲镀覆技术；对阳极或阴极的部分进行屏蔽；对阳极的形状和布置进行修改；对阳极/阴极距离进行调整以及对撞击在电铸零件上的流体流量进行修改使得所述形状可变得更窄和更高，从而允许产生双曲线或椭圆形形状并且甚至允许突出的电铸件变窄，使得大致呈锥形形状。在另外的实施方案中，覆盖镀覆区域的形状也可通过使用具有多个高度的抗蚀剂进行调整。例如，可将具有较高高度的抗蚀剂与具有较低高度的抗蚀剂相反地放置在开放沟槽的一侧——例如在图6A中使暴露部分712左侧的抗蚀剂714比暴露部分712右侧的抗蚀剂714更厚。在这种实例中，覆盖镀覆区段将在镀覆区域的一侧(即，下侧)上示出半球形表面，但将具有与较厚抗蚀剂相对的平坦交替侧。此双重抗蚀剂方法还可用于在产生的零件中产生其他效果，例如，清洁孔形成或凹坑出现。

图8示出其他电铸实施方案，其中模板金属可镀覆到芯模900上，以至少部分地填充由芯模的外表面层中暴露的金属区域和电介质区域形成的凹槽。在一个实施方案中，镀覆模板金属920以填充由暴露的金属区域912a和周围的电介质区域914限定的凹槽，使得模板金属920与芯模900的外表面层910的顶部大致齐平。电铸元件925示出将通过在模板金属920上覆盖镀覆而产生的示例性件，在所述模板金属920中产生平坦底部表面927。也就是说，由于模板金属920与外表面层910齐平，因而电铸元件925不存在杆部分(例如，图6B的杆部分754)。因此，覆盖镀覆部分包括电铸元件925的整个高度。在另一个实施方案中，模板金属930部分地填充暴露的金属区域912b上的凹槽以产生电铸元件935，所述电铸元件935具有相较于图6B的杆部分754(在图6B中在芯模凹槽中没有模板金属)更短的杆部分937。在又另外的实施方案中，在暴露的金属区域912c的凹槽中稍微过度填充模板金属940，使得模板金属940形成具有凸形轮廓的上表面942。因此，形成在模板金属940上的电铸元件945具有凹形底部表面947。非平面底部表面947可提供诸如以下益处：在连结到太阳能电池时允许焊料芯吸到电铸元件945下方，因此由于焊料或其他粘附材料的量增加而增加连结强度。

因此，图8展示出在电铸芯模的电铸区域处采用模板金属(诸如920、930或940)可施予电铸元件特定形状。模板金属是导电的，从而允许金属元件电铸在其上，但也可与电铸元件具有差的粘附性，这允许移除电铸制品，同时模板金属保持在芯模上。因此，模板金属可保持在芯模中，并且在金属制品已经产生并从芯模移除之后可再使用。模板金属可以是例如镍、铜、锡、铅、锡/铅、银或金，并且可使用标准电铸技术来沉积。在某些实施方案中，可选取模板金属来保护芯模材料免受环境或电铸过程中使用的化学物质的影响。模板金属还可用于保护芯模的电介质与暴露的金属部分之间的界面。在另外的实施方案中，图案化的电介质与芯模基板之间的界面可通过在界面处图案化第二电介质来受到保护免受环境的影响。模板金属还可通过将其锁定在适当位置来帮助防止电介质分层。模板金属也可通过真空涂覆技术沉积以允许沉积金属(诸如钛和不锈钢)，这将提供低粘附表面，从而有利于剥离金属制品并且更好地保护电介质与芯模基板之间的界面。在这种情况下，模板金属可能需要第二图案化步骤以将其约束到芯模的暴露金属区域。电铸中使用的另一种常见贱金属应用是化学镀沉积，所述化学镀沉积通常用于在复杂表面几何形状上布置供复制的金属。此方法也可用于产生用于本文讨论的芯模的贱金属。

图9A和图9B描述可使用本方法包括在电铸元件上的各种层。在图9A中，电铸元件1000具有体导体材料1010(诸如铜)，其中阻挡层1020镀覆在体导体1010的顶部表面上，并且阻挡层1030镀覆在体导体1010的底部表面上。电铸元件1000的底部表面被配置来面向光伏电池，诸如提供用于附接的表面。用于阻挡层1020和1030的材料防止铜腐蚀，并且可以是例如镍、镍硼、银、锡或锡铅合金。电铸元件1000通过以下方式进行制造：在芯模中镀覆阻挡层1030，在阻挡层1020上形成体导体1010并且然后镀覆顶部阻挡层1020。因此，阻挡层1020和1030围绕体导体1010。在另外的实施方案中，另外的层1040(如虚线所指示)可沉积在阻挡层1020上。例如，层1040可以是焊料，所述焊料可随后回流并粘接到光伏电池上的丝网印刷银指状件，以用于使电铸元件1000与电池电接触。在其他实施方案中，层1040可包括反射材料(诸如银或锡)以增强电铸元件1000的光学性质。例如，由顶部表面提供的增强的偏转和反射将金属制品的有效遮光量减小到小于其占有面积。

图9B示出电铸元件1050的另一个实施方案，其中焊料施加到电铸元件的底部表面而不是如图9A中的顶部表面。首先，在芯模1052的暴露金属区域中镀覆初始层1060。层1060可以是锡、铅或它们的任意组合。接着，铜层1070以化学镀的方式沉积在层1060上，使得层1060和1070有效地作为芯模的暴露金属区域的一部分。铜层1070由于硫酸铜与层1060的金属(锡、铅或两者的任意组合)之间的还原-氧化反应而沉积，并且将松散地粘附的铜的表面层留在初始金属层1060的顶部上。在铜层1070上形成焊料层1080。铜层1070与焊料具有差的粘附性，并且因此有助于从芯模1052移除电铸元件1050。出于此目的，在层1060-1080中使用这些金属与已知方法相反，因为在电镀期间通常将它们与铜的反应视为负特征。锡、铅或两者的任意组合与铜的相互作用在锡/铅的表面上产生粘附性很差的铜金属层。在常规的电镀操作中，这最终将致使电镀零件分层，并且因此对于常规的镀覆应用是不期望的。在本公开中，粘附性差的铜层1070成为优势，因为它能够为沉积在其上的任何层(在这种情况下为焊料层1080)产生剥离层。

焊料层1080在从芯模1052移除时保持附接到电铸元件1050。然后可例如将阻挡层1030镀覆到焊料层1080上，从而形成用于如图9A中所述的体导体1010的底部表面。然而，此层1030的镀覆对于将电铸元件1050附接到光伏电池不是必需的。在此实施方案中，体导体1010然后形成有诸如覆盖镀覆配置。可将阻挡层1020镀覆在体导体1010的顶部表面上，并且将一个或多个另外的层1040——诸如用于实现期望的表面光洁度的反射材料——沉积在阻挡层1020上。然后可将电铸元件1050作为独立的金属制品与芯模1052分开。

与在将电铸制品从芯模移除或剥落之后执行焊料镀覆步骤相比，在元件处于芯模中时将焊料(诸如图9A中的层1040或图9B中的层1080)施加到电铸元件提供制造益处。通过在电铸金属制品期间施加焊料，在从芯模移除电铸制品之前，从过程中消除了用于施加焊料的单独镀覆工具，因此降低了成本。在图9B的实施方案中，仅在电铸元件1050的一侧(诸如第二侧)上施加焊料1080通过允许电铸元件1050的相背对表面(即，第一侧)涂覆有不同材料而提供另外的益处。

在将金属制品与电铸芯模分开之后，多个电铸元件互连以使得金属制品在与芯模分开时形成一体的独立件。出于美学考虑或另外的功能，可能期望多个电铸元件黑化。例如，在将金属制品与芯模分开之后，使多个电铸元件的第一侧黑化。

图10是根据一些实施方案的用于使用于光伏电池的金属制品1200黑化的方法的简化流程图。在步骤1202处，提供具有包括预成形图案的外表面层的导电芯模。在步骤1204处，电铸金属制品。所述金属制品包括形成在芯模的外表面层上的预成形图案中的多个电铸元件。多个电铸元件具有与芯模的外表面层相邻的第一侧和与第一侧相背对的第二侧。在步骤1206处，当在芯模上时在多个电铸元件的第二侧上镀覆焊料。在一些实施方案中，如本文所公开的，第二侧包括形成在多个电铸元件的第二侧上的覆盖镀覆部分，并且焊料镀覆在第二侧上的覆盖镀覆部分上。

在步骤1208处，将金属制品与芯模分开。多个电铸元件互连以使得金属制品在与芯模分开时形成一体的独立件。在步骤1210处，在金属制品与芯模分开之后使多个电铸元件的第一侧黑化。多个电铸元件的第二侧上的焊料不进行黑化。

图11是根据一些实施方案的用于使用于光伏电池的金属制品黑化的方法1300的流程图及示意图。在使用例如铜材料在芯模中电铸金属制品的电铸元件之后，产生对应于芯模的预成形图案的网格图案。电铸元件具有与芯模的外表面层相邻的第一侧1304和与第一侧1304相背对的第二侧1308。在步骤1206处，将焊料1306镀覆到电铸元件的第二侧1308。在步骤1208处，将网格或金属制品与芯模分开。电铸元件的第二侧1308上的焊料1306有目的地遮盖电铸元件的第二侧1308的铜材料，因此在电铸元件的第二侧1308上不会发生黑化。当附接在一起时，金属制品的多个电铸元件的第二侧1308或金属制品的焊料侧与光伏电池相邻。

为了产生黑化，在步骤1210a或1210b处，可用溶液喷涂金属制品(步骤1210a)或将金属制品浸没在所述溶液中(步骤1210b)以引起化学反应，从而导致黑化。在一些实施方案中，整个金属制品浸没在溶液中。在其他实施方案中，金属制品的一部分浸没在溶液中。本文所述的术语“沉浸”或“浸入”可是指将整个金属制品浸没在溶液中或将金属制品的一部分浸没在溶液中。

金属制品可放置在载体中或上，然后控制浸没在溶液中的金属制品的高度，使得金属制品的多个电铸元件的仅第一侧1304浸没在溶液中。在其他实施方案中，整个金属制品浸没在溶液。在步骤1212处，将金属制品的多个电铸元件的第二侧1308附接到光伏电池1310。例如，金属制品的电铸元件2100在第一侧1304上具有黑化物1302，并且在第二侧1308上具有焊料1306。第二侧1308的焊料1306与光伏电池1310相邻并且两者附接在一起。

当在浸没或喷涂过程中使用特定化学混合物时，化学物质仅与电铸元件的第一侧上的暴露材料——铜——引起反应，因为焊料层覆盖电铸元件的第二侧上的铜材料。以此方式，仅电铸元件的存在铜的第一侧转换成黑化的。多个电铸元件的第二侧上的焊料遮盖或覆盖铜，因此不与焊料发生化学反应并且第二侧不进行黑化。

在一些实施方案中，通过浸没(例如，部分或全部浸没、沉浸或浸入)过程来使多个电铸元件的第一侧黑化。图12是根据一些实施方案的用于通过浸没过程沉浸金属制品1230的方法的简化流程图。图12描述用于执行图11中的步骤1210b的更详细的步骤。例如，在步骤1232处，在将金属制品与芯模分开之后，可将金属制品放置在载体中或上，并且用去离子水浸没和/或淋洗较短时间，诸如5秒。在步骤1234处，可将金属制品浸没在3％至7％的甲磺酸等的共混物中大约60秒，以制备用于黑化的表面。在步骤1236处，用去离子水浸没和/或淋洗金属制品60秒至120秒。

在步骤1238中，将金属制品浸没在溶液中以引起化学反应，从而导致多个电铸元件的第一侧黑化。所述溶液可由如图13所示的成分的混合物组成。图13的溶液A详述没有施加电流的示例性溶液。所述溶液可由氟硼酸、硫酸铜、***、磷酸、硫酸镍和水的混合物组成，其中所述溶液不需要使用电流来引起黑化反应发生。硫酸盐在与金属制品1220反应时产生氧化铜以形成黑化层。在其他实施方案中，可使用黑色化学镀镍过程。溶液B可包含镍离子(诸如硫酸镍、氯化镍、氨基磺酸镍、乙酸镍或次磷酸镍)的混合物、还原剂(诸如次磷酸钠或硼氢化钠)、络合剂、中和剂(诸如氢氧化铵或氢氧化钠)、稳定剂(诸如铅)以及增白剂(诸如钙)。

在其他实施方案中，溶液可由水和钾硫化物家族的混合物组成，所述混合物在与铜金属制品1220反应时主要产生硫化铜或硫化亚铜以形成黑化层。溶液C详述没有施加电流的示例性溶液。铜金属制品1220与水和钾硫化物家族(K₂S)组合，所述钾硫化物家族可包括具有变化量的硫化物、多硫化物、硫代硫酸盐和二硫化物。例如，硫肝(LOS)可用作钾硫化物家族。溶液中的成分以及溶液本身可以是凝胶、液体或小丸的形式。溶液可保持在特定的温度下，并且可使金属制品1220浸入特定时间量。溶液的浓度、溶液的温度和诸如通过浸没暴露在溶液中的时间量是相关的，并且可利用这些因素的各种组合。金属制品1220也可部分地浸入溶液中，使得仅制品的特定位置黑化。在一些实施方案中，金属制品1220的一部分或区域可在浸没在溶液中之前被遮盖。

在各种实施方案中，在通过用硫化钾溶液浸没来使金属制品1220黑化期间，溶液的温度可在20℃至100℃的范围内变化，并且浸入溶液中的时间量可在45秒至140秒的范围内变化。在一些实施方案中，金属制品1220可浸没大约60秒。通常，较高浓度的溶液可以较少时间进行折衷以引起黑化反应，并且较高温度的溶液可以较少时间进行折衷以引起黑化反应。可在所述方法中使用搅拌和/或循环。在所述过程中实现搅拌和/或循环可确保溶液的化学浓度均匀，并且经处理的材料均匀地分散在溶液中。确切的参数可基于期望的结果(诸如要实现的颜色的深浅以及与太阳能模块中使用的特定材料的兼容性)来选取。硫化物溶液可有利地更耐乙酸，所述乙酸可由密封剂(诸如EVA)产生并且可致使黑化层随时间而降解。

在一些实施方案中，当参数太高时，诸如在较高温度下时，产生深黑色，但是在金属制品1220上发生铅-锡染色，并且由化学反应产生的黑化表现出“黑色”颗粒的掉落或脱落。通过这些发现，可操纵溶液浓度、溶液温度和浸入时间的参数，以产生所期望的颜色，而外形不会随时间诸如通过褪色、剥落或分层而改变。

溶液D是具有施加电流的示例性溶液。所述溶液可由硫酸铵、硫酸镍、硫酸锌和硫氰酸钠的混合物组成，并且可施加电流。以上描述的溶液与电铸元件的材料(诸如铜)引起化学反应，并且电铸元件的存在铜的第一侧黑化，而电铸元件的存在焊料的第二侧不受影响。溶液的此混合物可针对多个电铸元件的不同材料进行调整以便具有此期望效果。也就是说，除图13中所示的那些溶液之外的溶液。

参考图12，在步骤1240处，用水(诸如去离子水)浸没或淋洗金属制品10秒至70秒以移除残留化学物质。在步骤1242处，可将金属制品浸没在碳酸氢钠和水的水性共混物(诸如30克碳酸氢钠用于1升去离子水)中大约60秒。这钝化或中和黑化反应。在步骤1244处，用水(诸如去离子水)浸没或淋洗金属制品60秒至120秒。在步骤1246处，将金属制品暴露于诸如80摄氏度至120摄氏度的热量60秒至120秒，以固化或干燥黑化的金属制品。此特定温度将不会熔化电铸元件第二侧上的焊料。替代地，金属制品可通过使用吸收性材料进行干燥。

在一些实施方案中，通过喷涂过程使多个电铸元件的第一侧黑化。图14是根据一些实施方案的上接图11的步骤1210a的用于喷涂金属制品1400的方法的细节的简化流程图。此方法可具有与通过浸没过程沉浸金属制品1230相同或类似的步骤，但是不是将金属制品浸没在溶液中以引起黑化过程，而是用溶液喷涂金属制品以引起黑化过程。例如，在步骤1402中，在将金属制品与芯模分开之后，可将金属制品放置在载体中或上，并且用去离子水喷涂和/或淋洗较短时间，诸如5秒。在步骤1404处，可以3％至7％的甲磺酸等的共混物喷涂金属制品大约60秒，以制备用于黑化的表面。在步骤1406处，可以去离子水喷涂或淋洗金属制品60秒至120秒。

在步骤1408处，用溶液喷涂金属制品的多个电铸元件的第一侧以引起化学反应，从而导致多个电铸元件的第一侧黑化。溶液可以是例如基于硫酸盐的(例如，如图13的溶液A中限定的溶液)或如图13的溶液C中所限定的基于硫化物的。当诸如通过喷涂施加溶液时，与电铸元件的材料(诸如铜)发生化学反应，并且多个电铸元件的第一侧黑化。在一些实施方案中，金属制品1220也可用溶液部分地喷涂，使得仅制品的特定位置黑化。焊料层积在电铸元件第二侧上的铜的顶部上，因此不会发生化学反应并且电铸元件的第二侧不进行黑化。

在步骤1410处，用水(诸如去离子水)喷涂或淋洗金属制品10秒至70秒以移除残留化学物质。在步骤1412处，可用碳酸氢钠和水的水性共混物(即，诸如30克碳酸氢钠用于1升去离子水)或其他中和/钝化溶液喷涂金属制品大约60秒。在步骤1414处，用水(诸如去离子水)喷涂或淋洗金属制品60秒至120秒。在步骤1416处，将金属制品暴露于热量以进行固化和干燥。温度可以是80摄氏度至120摄氏度，持续60秒至120秒。替代地，金属制品可通过使用吸收性材料进行干燥。

在一些实施方案中，所述方法可涉及如方法1230中的所有浸没步骤、如方法1400中的所有喷涂步骤或具有喷涂步骤和浸没步骤的组合的方法。此外，步骤中的一些可以是任选的并且可省略。

图15是根据一些实施方案的喷涂过程期间的金属制品的示意图。在喷涂过程期间，可将金属制品1220放置在工作表面1501上，其中电铸元件的第一侧1502面向喷涂源1503，并且电铸元件的具有焊料1506的第二侧1504与表面相邻并且从而未暴露。以此方式，可将溶液方便地喷涂在电铸元件的第一侧1502上。

在一些实施方案中，通过喷涂过程使多个电铸元件的第一侧黑化以向金属制品添加黑色层。图16是根据一些实施方案的喷涂金属制品1600的方法的简化流程图。例如，在步骤1602中，将金属制品与芯模分开，并且多个电铸元件互连以使得金属制品形成一体的独立件。可在去离子水(任选的，未示出)中浸没或喷涂金属制品以制备涂层。在步骤1604中，用溶液喷涂多个电铸元件的第一侧以致使黑化层涂覆在多个电铸元件的第一侧上，而不是发生化学反应。所述溶液可以是例如漆料。所述漆料可以是能够耐高温(诸如，高达2000摄氏度(或针对在其中将使用太阳能电池的环境的其他温度要求))，也就是说耐生锈和耐腐蚀的常见喷涂漆料。黑化层的厚度可大于0.1微米，或者足够厚使得它充分地暗化网格表面。大于10微米的黑色层可能难以实现。在其他实施方案中，漆料可通过辊涂、刷涂、海绵涂等代替喷涂来施加。

在一些实施方案中，通过将金属制品暴露在密闭环境中来实现多个电铸元件的第一侧的黑化。图17是根据一些实施方案的用于暴露金属制品1700的方法的简化流程图。例如，在步骤1702中，将金属制品与芯模分开，并且多个电铸元件互连以使得金属制品形成一体的独立件。所述方法可直接继续到步骤1706。在步骤1706中，将金属制品暴露在密闭环境中以引起化学反应，从而导致多个电铸元件的第一侧黑化。例如，可将金属制品放置在热源(诸如烤箱或炉子)的密闭环境中，并且施加200摄氏度至600摄氏度的热量。密闭环境内的氧含量可以是例如20体积％至80体积％。以此方式，多个电铸元件的第一侧的材料(诸如铜)被氧化并且形成黑化物。黑化发生的时间可取决于温度和氧含量，其中通常较高温度和/或较高氧含量减少黑化时间。例如，在热源内200摄氏度和20％的氧气含量下，黑化在大约60分钟内发生。替代地，在密闭环境中600摄氏度和20％的氧气含量下，黑化在大约60秒内发生。在一些实施方案中，在相同温度下，密闭环境内的氧含量越大，多个电铸元件的第一侧的黑化发生得越快。可发生以去离子水淋洗的任选步骤。

任选地，在步骤1702之后，所述方法可继续到步骤1704。在步骤1704中，形成在芯模上的金属制品可与芯模分开并且在黑化之前附接到光伏电池。然后，如所述，在步骤1706中执行黑化。

方法1200的步骤可以其他顺序执行，或者可省略一些步骤。例如，在一些实施方案中，在电铸金属制品之后，可省略焊接步骤1206，并且可在金属制品处于芯模中时执行沉浸方法1230、喷涂方法1400或暴露方法1700以使多个电铸元件的第一侧黑化。然后，将金属制品与芯模分开，并且黑化仅存在于金属制品的一侧上，如图18的示意图所示。图18描绘根据一些实施方案的用于使用于光伏电池1800的金属制品黑化的方法的示意图。然后可如本文所公开的在金属制品的相背对侧上执行焊接步骤，或者可使用焊接浆或粘附方法来将金属制品附接到光伏电池。在步骤1802中，将铜镀覆在芯模上以形成金属制品。在步骤1804处，金属制品保持在芯模上，使得通过黑化过程诸如通过沉浸方法1230、喷涂方法1400或暴露方法1700移动具有金属制品的芯模。在步骤1806处，将金属制品与芯模分开，并且使金属制品的单侧黑化。

在另一个实例中，在一些实施方案中，形成在芯模上的金属制品可与芯模分开并且在黑化之前附接到光伏电池。图19是根据一些实施方案的制造用于光伏电池的金属制品1900的方法的简化流程图。在步骤1902处，提供导电芯模，所述导电芯模具有包括预成形图案的外表面层。在步骤1904处，电铸金属制品。所述金属制品包括形成在芯模的外表面层上的预成形图案中的多个电铸元件。所述多个电铸元件具有与芯模的外表面层相邻的第一侧和与第一侧相背对的第二侧。在步骤1906处，当在芯模上时将焊料镀覆在多个电铸元件的第二侧上。在一些实施方案中，如本文所公开的，第二侧包括形成在多个电铸元件的第二侧上的覆盖镀覆部分，并且焊料镀覆在所述第二侧上的所述覆盖镀覆部分上。

在步骤1908处，将金属制品与芯模分开。多个电铸元件互连以使得金属制品在与芯模分开时形成一体的独立件。在步骤1910处，将金属制品的多个电铸元件的第二侧附接到光伏电池。在步骤1912处，在金属制品附接到光伏电池的情况下，使多个电铸元件的第一侧黑化。多个电铸元件的第二侧上的焊料和光伏电池本身(即，金属制品附接到的半导体基板)不进行黑化。如本文所公开的，沉浸方法1230、喷涂方法1400或暴露方法1700可用作黑化方法。然而，在金属制品附接到光伏电池时造成黑化层的喷涂方法1600将要求采取措施以防止漆料施加到光伏电池并且因此阻止光入射到光伏电池上。此方法1900允许选择性地使金属制品(诸如仅暴露的铜侧)黑化。由于具有附接金属制品的光伏电池也经历黑化过程，因此光伏电池上的任何暴露的铜都可被黑化。

图20示出根据一些实施方案的安装在光伏电池上的未黑化的金属制品的顶视图。如顶视图中所见，多个电铸元件的具有铜的第一侧是面向光侧。图21是太阳能电池上的示出有黑化的第一侧的金属制品的顶视图。如可见，图21中的黑化的金属制品与图20中未黑化的金属制品相比可见性差很多。需注意，电池到电池互连件440的金属条带470在图20或图21中未被黑化。这进一步展示出金属制品的黑化区域与未黑化区域之间的对比。在一些实施方案中，电池到电池互连件440的金属条带470未被黑化，因此它可诸如通过焊料耦接到相邻光伏电池的背侧。本文所述的黑化方法(用于造成黑化层的沉浸方法1230、喷涂方法1400、喷涂方法1600，或暴露方法1700)中的任一种可用于实现黑化。一旦干燥，就可将金属制品的第二侧，也就是多个电铸元件的具有焊料的那侧附接到光伏电池，使得焊料侧与光伏电池相邻并且因此位于下侧且不可见。

多个电铸元件的具有黑化物的第一侧是面向光侧且可见。理想地，在用于黑化的方法之后，多个电铸元件的具有黑化物的第一侧与光伏电池的颜色类似。黑化物可以是各种颜色，诸如灰色、蓝色、棕色、黑色等以便与光伏电池的颜色匹配。当光伏电池和金属制品为类似颜色时，金属制品的可见性大大降低或不可见，并且金属制品共混到光伏电池中。

图22A、图22B和图22C描绘根据一些实施方案的组装到光伏电池上的黑化金属制品的近距离视图。图22A是光伏电池的金属化层(例如，丝网印刷银指状件)2202的实例，所述金属化层2202在此实施方案中具有弯曲几何形状并且包括用作金属制品的粘接区域的银垫2204。图22B是金属制品的具有黑化物的部段2206的实例，其中所述部段将被放置在部段2202上并且具有将粘接到银垫2204的焊料垫2208。金属制品的部段2206和焊料垫2208大于太阳能电池的金属化层2202和银垫2204。当金属制品附接到光伏电池时，如图22A所示的电池的金属化层2202被如图22B所示的金属制品2206的部段覆盖，从而形成图22C。太阳能电池的金属化层2202被金属制品的具有黑化物的部段2206完全覆盖。这展示可用此过程伪饰或伪装包括弯曲电铸元件的复杂网格设计。

由多个电铸元件组成的金属制品在芯模的外表面层上的预成形图案中形成。在一些实施方案中，芯模的预成形图案沿着预成形图案的长度具有弯曲路径，从而形成金属制品的具有弯曲路径的多个电铸元件。这允许沿着电铸元件的图案的长度具有复杂设计和弯曲路径，诸如被配置为例如正弦波或其他弯曲形状或几何形状的波型图案。图23A、图23B和图23C描绘根据一些实施方案的金属制品2300a、2300b和2300c的设计，每个金属制品具有带弯曲路径的电铸元件。根据所使用的太阳能电池的大小，所述设计可以是各种大小，诸如六英寸网格、五英寸网格或三英寸网格。

电池到电池互连件可包括弯曲附件，所述电池到电池互连件也是与芯模中的金属制品整体地形成的电铸元件。在一些实施方案中，多个电铸元件具有电池到电池互连件，并且电池到电池互连件具有多个弯曲附件。每个附件可具有耦接到第一区域的边缘的第一端部和与第一端部相反并远离边缘的第二端部。附件可彼此间隔开。在一些实施方案中，附件的图案形成由电池到电池互连件的原始平面内的弯曲表面组成，并且很少甚至没有尖锐或直边缘或角的沙漏或保龄球瓶形状的轮廓。可使用其他形状，所述其他形状可以是不对称的、长的和正弦波状形状。图24A、图24B和图24C描绘根据一些实施方案的分别由弯曲表面组成的电池到电池互连件2400a、2400b和2400c的设计。弯曲附件的设计可具有每长度变化的图案振幅和变化的附件数量密度。

尽管多个电铸元件的这些复杂设计具有许多弯曲形状，但是可使用本文公开的用于使用于光伏电池的金属制品黑化的各种方法。常规地，电铸元件的单侧黑化仅在直铜带上实现，这是非常有限的并且不允许定制设计。通过在具有预图案设计的芯模上形成多个电铸元件，可在电铸元件的第一侧上使包括许多复杂的弯曲表面和大小的多种形状黑化。

焊料用于遮盖金属制品的第二侧的材料，使得在用于黑化的溶液与电铸元件的第二侧上的焊料之间不会发生化学反应。因此，焊料将不进行黑化，但是暴露电铸元件的铜材料的相背对侧将通过化学反应黑化。焊料的遮盖能力对于在本方法中使用芯模是独有的。否则，将不可能仅对铜金属制品的单侧施加焊料或黑化，因为金属制品的两侧都将暴露于所使用的任何过程。例如，如果将金属制品浸没在溶液中以用于黑化，则因为两侧上的铜都暴露，所以在两侧上都会发生化学反应。同样，如通常在工业中用常规带完成那样将本发明的金属制品浸没在焊料中将在金属制品的两侧上产生焊料层，并且由于铜未暴露而不会发生黑化过程。

用于黑化的方法允许电铸元件(诸如光伏电池的面向光侧的电触点和互连件)黑化，从而使其具有与光伏电池类似或相同颜色的深色外观。当附接在一起时，这消除了电铸元件与光伏电池之间的颜色的光泽、光反射和高对比度。当在各种应用中使用时，这使得光伏电池具有吸引人的、光滑的、均匀的和专业外观的期望美学。现在光伏电池可被集成到设计中，并且诸如当用于太阳能屋顶板的瓦片时无法被识别为光伏电池。因为光伏电池可以伪饰的方式使用，诸如在军事应用中，所以还可实现增加和改进的功能。出于不可检测性，现在可将光伏电池伪装和隐藏起来。此外，因为电铸元件被黑化并且光伏电池的盖板玻璃或塑料片未发生更改，所以光伏电池的性能没有降低。

尽管已参照本发明的具体实施方案来详细描述本说明书，但应理解的是，本领域的技术人员在理解前述内容之后可容易构想出这些实施方案的替代物、变化和等同物。本领域的一般技术人员可对本发明做出这些和其它修改和变化，而不背离在附属权利要求中更具体陈述的本发明的范围。此外，本领域的普通技术人员将了解，前述描述仅仅是示例，并且不意图限制本发明。

Claims (20)

1.一种制造用于光伏电池的金属制品的方法，所述方法包括：

提供导电芯模，所述导电芯模具有包括预成形图案的外表面层；

电铸所述金属制品，所述金属制品包括形成在所述芯模的所述外表面层上的所述预成形图案中的多个电铸元件，所述多个电铸元件具有与所述芯模的所述外表面层相邻的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧；

当在所述芯模上时将焊料镀覆在所述多个电铸元件的所述第二侧上；

将所述金属制品与所述芯模分开，其中所述多个电铸元件互连以使得所述金属制品在与所述芯模分开时形成一体的独立件；以及

在将所述金属制品与所述芯模分开之后使所述多个电铸元件的所述第一侧黑化，其中所述多个电铸元件的所述第二侧上的所述焊料不进行黑化。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述黑化包括：

将所述金属制品浸没在溶液中以引起化学反应，从而导致所述多个电铸元件的所述第一侧黑化；以及

将所述金属制品暴露于80摄氏度至120摄氏度的热量。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述溶液由以下各项组成：水、氟硼酸、硫酸铜、***、磷酸和硫酸镍。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述溶液由以下各项组成：镍离子、还原剂、络合剂、中和剂、稳定剂和增白剂。

5.如权利要求2所述的方法，其中所述溶液由水和钾硫化物家族组成。

6.如权利要求2所述的方法，其中所述黑化还包括：用碳酸氢钠淋洗所述金属制品。

7.如权利要求2所述的方法，其中所述浸没所述金属制品包括：浸没所述金属制品的一部分或整个所述金属制品。

8.如权利要求2所述的方法，其中所述金属制品浸没在所述溶液中大约45秒至140秒。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述黑化包括：

用溶液喷涂所述多个电铸元件的所述第一侧以引起化学反应，从而导致所述多个电铸元件的所述第一侧黑化；以及

将所述金属制品暴露于80摄氏度至120摄氏度的热量；

其中所述溶液包含水和钾硫化物家族。

10.如权利要求1所述的方法，其还包括将：将所述金属制品的所述多个电铸元件的所述第二侧附接到所述光伏电池。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述第二侧包括形成在所述多个电铸元件的所述第二侧上的覆盖镀覆部分，并且所述焊料镀覆在所述第二侧上的所述覆盖镀覆部分上。

12.一种制造用于光伏电池的金属制品的方法，所述方法包括：

提供导电芯模，所述导电芯模具有包括预成形图案的外表面层；

电铸所述金属制品，所述金属制品包括形成在所述芯模的所述外表面层上的所述预成形图案中的多个电铸元件，所述多个电铸元件具有与所述芯模的所述外表面层相邻的第一侧和与所述第一侧相背对的第二侧；

当在所述芯模上时将焊料镀覆在所述多个电铸元件的所述第二侧上；

将所述金属制品与所述芯模分开，其中所述多个电铸元件互连以使得所述金属制品在与所述芯模分开时形成一体的独立件；

将所述金属制品的所述多个电铸元件的所述第二侧附接到所述光伏电池；以及

在将所述金属制品附接到所述光伏电池之后使所述多个电铸元件的所述第一侧黑化，其中所述多个电铸元件的所述第二侧上的所述焊料不进行黑化。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述黑化包括：

将所述金属制品浸没在溶液中以引起化学反应，从而导致所述多个电铸元件的所述第一侧黑化；以及

将所述金属制品暴露于80摄氏度至120摄氏度的热量。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述溶液由以下各项组成：水、氟硼酸、硫酸铜、***、磷酸和硫酸镍。

15.如权利要求13所述的方法，其中所述溶液由以下各项组成：镍离子、还原剂、络合剂、中和剂、稳定剂和增白剂。

16.如权利要求13所述的方法，其中所述溶液由水和钾硫化物家族组成。

17.如权利要求13所述的方法，其中所述黑化还包括：用碳酸氢钠淋洗所述金属制品。

18.如权利要求13所述的方法，其中所述浸没所述金属制品包括：浸没所述金属制品的一部分或整个所述金属制品。

19.如权利要求13所述的方法，其中所述金属制品浸没在所述溶液中大约45秒至140秒。

20.如权利要求12所述的方法，其中所述黑化包括：

用溶液喷涂所述多个电铸元件的所述第一侧以引起化学反应，从而导致所述多个电铸元件的所述第一侧黑化；以及

将所述金属制品暴露于80摄氏度至120摄氏度的热量；

其中所述溶液包含水和钾硫化物家族。

Images