用于对基底进行电镀的装置和方法 技术领域 本发明涉及一种依照权利要求 1 的前序部分的、用于对至少一个基底的至少一 个表面进行电镀的装置。
本发明还涉及一种依照权利要求 14 的前序部分的用于电镀的方法。
背景技术 由 DE 10 2007 038 120 A1 公知一种依据类属的镀层装置，其中，太阳能电池借 助传送辊运动穿过包含镀层浸浴区 (Beschichtungsbad) 的镀槽。 在槽的底侧布置有不同类 型的光源，例如发光二极管 (LED)，这些光源的光波长与各镀液相匹配。
该镀层可以仅仅通过光感应进行还有通过电流支持来实施。 光借助照明用具的 射入在电池处产生电压，电压推动了电池电流。 该电池电流引发了金属从相应组成的镀 层浸浴区中沉积到太阳能电池的前侧上。 该太阳能电池在被称为整流器电路的电镀电流 回路中是阴极。
但是组合式光感应和电流感应镀层没有产生显著的产出量 (Durchsatz) 提升。
在 DE 42 25 961 A1 中，以电镀电流回路中恒定的直流电压进行工作被看作是有 缺点的。 要电镀的对象处于基本上在同一个电场中通过镀层浸浴区的路径上。 镀覆速 度，即，所述沉积的金属层在基底上形成的速度，却相对较低。 这意味着，当对象以预 设的速度运动时，所述装置必须非常长。
为了能够提高镀层速度，在 DE 42 25 961 A1 中提出 ：用电流脉冲使电镀电路， 也就是整流器电路运行。 已经证实的是，利用该措施可以将镀层速度提高好几倍。 处于 电流脉冲之间的无电流时间通过相应地提高电流脉冲的振幅得以补偿。
发明内容
本发明的任务是，进一步提高镀层装置中基底的产出量。
该任务利用依照权利要求 1 的装置和依照权利要求 14 的方法得以解决。
该装置的特征在于，设置有用于产生同步电流脉冲和光脉冲的机构，其中，对 基底的照射在电流脉冲间歇中中断。
已经表明的是，当不仅利用电流脉冲，还利用与电流脉冲同步的光脉冲进行工 作时，产出量可以提升。 同步脉冲意味着，只要加有电流脉冲，就总是加有光脉冲。 在 电流脉冲之间的脉冲间歇中也存在光脉冲的脉冲间歇。 为了中断对有待镀层的基底表面 的照射，例如可以关掉光源。 也可以在间歇中遮暗光源。 优选应用 LED 作为光源。
利用这种同步的光脉冲，镀层速度相对于按照 DE 10 2007 038 10A1 所述的持续 照明得到进一步提高。
用于同步产生电流脉冲和光脉冲的机构优选包括至少一个在整流器电路和 / 或 光源电路中的脉冲发生器。
所述整流器电路和 / 或光源电路优选地联接 (anschliessen) 到脉冲发生器上。优选可以设置有如下的脉冲发生器，在其上联接有两个电路。 也可以在每个电 路中设置有自有的脉冲发生器，该脉冲发生器为了产生同步脉冲相应地共同切换。
优选的是，所述电源电路通过光耦合器 (Optokoppler) 与整流器电路耦合。 借助 光耦合器的耦合由于在电流方面将输入端与输出端分隔开而具有的优点是，一个电路的 故障影响不能传递到另一个电路上。 因此，电路通过光耦合器的联接具有的优点是，所 产生的脉冲稳定性更高并且更均匀。
根据另一个实施方式，光源电路和 / 或整流器电路具有至少一个控制装置，该 控制装置依赖于电流脉冲和 / 或光脉冲的宽度对光源的光功率 (Lichtleistung) 和 / 或电流 脉冲的强度进行控制。 借助该至少一个控制装置可以通过光脉冲和 / 或电流脉冲的强度 对所沉积的金属层的形态产生影响。 可以沉积有具备优化特性的分梯度的金属层。 另一 个可行性例如在于，同时改变光脉冲和电流脉冲的强度，方法是 ：例如在镀层期间降低 电流脉冲并且同时提高光脉冲。
为了进一步提高沉积速度以及产出量，优选地设置有用于使镀液产生流动的机 构。 因为基底运动穿过静止的镀液，在基底的表面处已经存在流动。 借助所述机构，应 同样使镀液流动，从而除了由于基底运动而已存在的流动之外，还产生了基底表面处的 附加流动。
产出量还可以通过提高电流密度来提高，例如通过电流脉冲的强度，这是因为 由此更快地沉积出所要达到的层厚度。 但是不能任意高地选择电流密度，这是因为必须 注意到所谓的极限电流密度。 对于极限电流密度理解为有待镀层的阴极表面上的自由金 属离子浓度趋近于零时的电流密度。
当超过极限电流密度时，在这个区域内由于在电解液中缺乏电离子而会产生气 态氢，气态氢在已经沉积的金属层中首先产生了孔，结果是导致了金属层的形态被损 坏，这可能导致金属层粉碎。
已经表明的是，极限电流密度越高，基底的阴极面的表面处的镀液的流动速度 vs 就越快。
依据用于使镀液产生流动的机构的第一实施方式，设置有至少一个用于导入镀 液的喷嘴。 借助一个或多个喷嘴，使镀液湍流流动，优选以如下大小选择该湍流流动， 即，该湍流流动超过通过将基底推进穿过镀液而在有待镀层的表面引起的流动或者加强 了该流动。
优选的是，喷嘴在镀层浸浴区中布置在有待镀层的表面对面。
该喷嘴优选地垂直指向基底的有待镀层的表面。 由此，使流动指向有待镀层的 基底的表面，从而当流动碰到基底上时产生涡流。 该涡流在基底的表面处应具有如下速 度，该速度要比镀液的通过推进基底而引起的相对速度更快。
优选的是，喷嘴布置在整流器电路的阳极之间。 从喷嘴中出来的镀液可以毫无 阻碍地流向有待镀层的表面，并且不受到阳极削弱。
喷嘴优选是文丘里喷嘴，利用文丘里喷嘴可以实现镀液的高喷出速度。
依据用于使镀液产生流动速度的机构的第二实施方式，设置有循环装置。
该循环装置优选地是逆流装置。 该逆流装置使镀液与镀层浸浴区中的基底的推 进方向相反指向地流动。 优选的是，镀层浸浴区的进口布置在传送装置的末端上，并且镀层浸浴区的出口布置在传送装置的始端上。 由此，镀液优选与推进方向相反地被从镀 层浸浴区中抽吸出来。 优选的是，进口和出口布置在传送装置的高度上，也就是布置在 有待传送的基底的高度上，由此使逆向流动不被镀层浸浴区中的其他安装件所阻碍。
带有喷嘴的装置也可以像循环装置那样单独装入。 但是优选的是，两个装置以 组合的形式设置。
用于对基底的至少一个表面电镀的方法的特征在于，电镀电流和光同步地脉 冲，其中，在电流脉冲之间的脉冲间歇中，对基底的照射中断。
光 脉 冲 和 电 流 脉 冲 的 宽 度 优 选 为 0.1ms 至 10000ms。 优 选 的 脉 冲 宽 度 为 1ms-1000ms，尤其是 1ms 至 100ms。
脉冲的宽度优选地与脉冲间歇宽度相等地选择。
所述电流脉冲和 / 或光脉冲优选是矩形脉冲。
光脉冲和 / 或电流脉冲的强度和 / 或宽度可以改变。 脉冲的改变实现了沉积有 具有优化特性的、例如分梯度的金属层。 借助一个或多个这样的控制装置可以按照这种 方式实现个性化的电镀程序。
已经表明的是 ：具有优点的是，所选择的光脉冲越弱，光脉冲越宽。 于是，当 脉冲宽度为 100ms 时，光功率例如可以为最大光功率的 10％，当脉冲宽度为 1ms 时，光 功率例如可以为最大光功率的 20％，并且当脉冲宽度为 0.5ms 时，光功率例如可以为最 大光功率的 80％。 为了进一步提高产出量，直流电流可以在电流脉冲的间歇中被施加，直流电流 的强度优选为 I2 ≤ 0.5×I1，其中， I1 表示电流脉冲的强度。 电流强度 I2 优选地选择得如 此低，使得有待镀层的阴极面上电解镀液在金属离子浓度方面必需的再生不受到妨碍。
使镀液优选地在基底的有待镀层的表面的区域内与基底的推进方向相反地流 动。
附加于该相反的流动或者同样不依赖于该相反的流动地，还可以使镀液至少在 基底的有待镀层的表面区域中湍流。
附图说明
下面，结合附图对本发明的示例性实施方式进行详细阐述。
其中 ：
图 1 示出镀槽的示意垂直剖面图，
图 2 示出电路及光源布置方案的示意图，
图 3 示出电路的另一实施方式，
图 4 和 5 示出用于阐释镀层方法的不同脉冲图表。 具体实施方式
在图 1 中示意地示出用于对基底 1 镀层的装置 10 的截面图。 在本示例中，太阳 能电池 1a 用作基底 1。 装置 10 包括包含镀层浸浴区 13 的镀槽 12，该镀层浸浴区 13 由 电解镀液 14 形成。
在镀槽 12 的上部区域内设置有传送装置 15，传送装置 15 包括上传送辊 16 和下传送辊 18，在上传送辊 16 与下传送辊 18 之间保持有太阳能电池 1a 并且在箭头方向 5 上 传送。 镀槽 12 以如下程度被镀液 14 填充，即，有待镀层的太阳能电池 1a 完全处于镀层 浸浴区 13 中。
为了在镀层浸浴区 13 中产生流动而设置有循环装置 30，循环装置 30 具有第一液 体管路 36。 镀槽 12 在传送装置 15 下方具有第一出口 22，在第一出口 22 上联接有第一 液体管路 36。 借助布置在第一液体管路 36 中的第一泵 32，镀液 14 从镀槽 12 中通过第 一出口 22 泵出，并且通过镀槽 12 的布置在镀槽 12 的底部区域的第一进口 20 再次输入。
在镀槽 12 的内部，具有输送管 42 的流入系统 40 联接到第一液体管路 36 上。 在 输送管 42 的另一个端部上联接有水平布置的分配器管 44，在分配器管 44 上布置有大量文 丘里喷嘴 46。 所述文丘里喷嘴 46 竖直地延伸，并且因此垂直于太阳能电池 1a 地布置。 所输入的镀液自所述文丘里喷嘴 46 中以很高的速度喷出，并且因此垂直地打到太阳能电 池 1a 的有待镀层的朝下指向的前侧 3 上 ( 见图 2)。
为了使流动不受安装件所干扰，文丘里喷嘴 46 被布置在整流器电路 50 的数个阳 极 54 之间 ( 见图 2)。 在阳极 54 的上方绘出为 LED- 发光条带 (Lichtleiste) 的光源 64。 发光条带的布置方案仅示意地示出。 尤其是在太阳能电池 1a 的表面 3 上，来自下方的 流动引起了湍流，从而使镀液 14 可以在有待镀层的表面 3 的区域内在脉冲间歇中迅速再 生。 为了附加地在镀层浸浴区内部产生与推进方向 5 相反的流动，镀槽 12 在左下方 区域内具有第二出口 23，带有第二泵 34 的第二液体管路 38 联接到该第二出口 23 上。 管 路 38 通入镀槽 12 的上部区域内的第二进口 21 中。 第二进口 21 处于太阳能电池 1a 的区 域内，从而在第二进口 21 与第一出口 22 之间产生了与推进方向 5 相反的水平流动。
装置 10 例如也可以在没有第二液体管路 38 的情况下构造。 另一变动方案可以 设计为不具有带和不带第二液体管路 38 的流入系统 40。 在不带第二液体管路 38 的实施 方式中，优选第二进口 21 处的第一液体管路 36 联接到镀槽 12 上。
在图 2 中以剖面图放大地示出太阳能电池 1a。 该太阳能电池 1a 在背侧 2 上具有 金属化部，并且在前侧 3 上为了构成接触指形部而具有由合适的膏体 4 形成的条带。 为 了构成电级结构而优选应用丝网印刷膏体。 在电镀沉积时，金属仅在丝网印刷膏体的区 域内从电解镀液中沉积出来。
上传送辊 16 接触太阳能电池 1a 的金属背侧 2，并且因此可以用于施加电镀电 流。 为此，设置有整流器电路 50，整流器电路 50 将上传送辊 16 之一与阳极 54 连接，阳 极 54 优选为银阳极。 在整流器电路 50 中存在电源 52 和脉冲发生器 53。 借助脉冲发生 器 53 可以将电流脉冲施加到太阳能电池 1a 和阳极 54 上。
此外，为了照射有待镀层的表面 3，绘出光源 64，例如 LED，其代表了大量光 源。 光源 64 联接到具有供电器 62 的光源电路 60 上。
这两个电路 50 和 60 通过光耦合器 56 相互连接，其中，光耦合器 56 的输入端 57 联接到整流器电路 50 上，并且输出端 58 联接到光源电路 60 上。
光耦合器 56 以这种方式切换，即，在施加电流脉冲时，同时也接通光源 64，从 而同时也产生光脉冲。 在电流脉冲间歇中关掉光源 64。
在图 3 中示出另一实施方式，其中，没有设置光耦合器 56。 作为替代地，光源
电路 60 直接联接到脉冲发生器 53 上，脉冲发生器 53 因此预先规定了用于两个电路 50、 60 的脉冲。
选择性地，还可以将控制装置 66 布置在光源电路 60 中。 控制装置 66 可以例如 依赖于脉冲宽度地控制光脉冲强度。
同样可以在整流器电路 50 中设置有控制装置 59，利用控制装置 59 调整出电流 脉冲的不同宽度和高度。 借助两个控制装置 59、66，可以实现具有个性化镀层级的全自 动的镀层程序。 这是特别具有优点，以便在由膏体 4 限定的电极结构上构成有分梯度的 层。
在图 4 中示出关于电流脉冲和光脉冲的两个图表。 电流脉冲和 / 或光脉冲是等 宽的。 在电流脉冲或者光脉冲之间设置有与脉冲等宽的间歇。 光脉冲和电流脉冲完全同 步，其中，在脉冲间歇中，光强度为零。 这可以通过关掉光源或者通过遮暗光源实现。
在图 5 中示出另一实施方式，其中，在电流脉冲间歇中，具有电流强度 I1 的直流 电流被施加。 电流强度 I1 为电流强度 I2 的 50％。 光脉冲相应于图 4 中的光脉冲。
附图标记列表
1 基底
1a 太阳能电池 2 背侧 3 前侧 4 膏体 5 推进方向 10 装置 12 镀槽 13 镀层浸浴区 14 电解镀液 15 传送装置 16 上传送辊 18 下传送辊 20 第一进口 21 第二进口 22 第一出口 23 第二出口 30 循环装置 32 第一泵 34 第二泵 36 第一液体管路 38 第二液体管路 40 流入系统 42 输送管 44 分配器管46 50 52 53 54 56 57 58 59 60 62 64 66文丘里喷嘴 整流器电路 电源 脉冲发生器 阳极 光耦合器 光耦合器的输入端 光耦合器的输出端 控制装置 光源电路 电源 光源、 LED 控制装置