本发明属于电子材料领域，具体涉及一种硅基光伏电池用温感电极的原位制备方法。
背景技术：
1、随着产业大规模发展，光伏电站的运行效率和寿命受到多种环境因素的影响，这也给光伏电站的监测与运维带来了巨大的挑战[abdulla h, sleptchenko a, nayfeh a.photovoltaic systems operation and maintenance: a review and futuredirections. renewable and sustainable energy reviews, 2024, 195: 114342.] 。在此背景下，智能化运维逐渐成为光伏运维技术发展的必然趋势[utama i, pamungkas rf,faridh m, et al. intelligent iot platform for multiple pv plant monitoring.sensors, 2023, 23(15): 6674.] ，而智能化运维技术可分为数字化运维和智能化设备两方面，需要以环境参数为基础[novak m, vohnout r, landkamer l, et al. energy-efficient smart solar system cooling for real-time dynamic weather changes inmild-climate regions. renewable and sustainable energy reviews, 2023, 182:113347.] 。各种环境参数都能在不同程度上反应光伏电站的运行状态，其中温度是一个至关重要的参数[bourisli r i, zaher f a, aldalali b s. reducing the operatingtemperature and improving the efficiency of pv modules using guiding vanes.solar energy, 2024, 269: 112345.] ，主要体现在以下方面：
2、（1）温度参数可以为电站性能评估与优化提供参考，通过分析温度与发电量之间的关系，可以更准确地评估电站的实际发电性能，为性能改进提供依据。光伏组件的输出功率与温度密切相关[sun c, zou y, qin c, et al. temperature effect ofphotovoltaic cells: a review. advanced composites and hybrid materials, 2022,5: 2675-2699.] ，温度升高会导致光伏电池的效率下降。因此，通过监测温度可以优化电站的运行条件，例如结合散热系统来智能降低组件温度，从而提高发电效率。（2）结合温度数据可以对电站进行故障诊断及设备保护，温度异常是设备故障的早期指标之一[song y,zou s, dong q, et al. a temperature-dependent fire risk assessment frameworkfor solar photovoltaic station. sustainable energy technologies andassessments, 2023, 60: 103467.] 。通过监测温度变化，可以及时发现潜在的问题，进行预防性维护，减少停机时间，确保电站的连续运行。高温可能会对光伏组件和逆变器等关键设备造成损害。通过实时监测温度，可以预防设备过热，避免潜在的故障和损坏，延长设备的使用寿命。
3、响应面分析模型法（response surface methodology，rsm）是一种用于优化和研究复杂系统的方法，结合了试验设计和数学建模，用于研究多个因素及其相互作用对某个或某些响应变量的影响。相比于正交试验无法在目标分析区域获得因素与目标响应之间的明确关系函数表达式，并且在因素较多水平下试验量巨大，响应面分析模型法具有试验次数少、试验周期短、模型可视化、预测可靠性高等优点，可以有效应用于处理分析所设计的因素与响应。构建响应面近似模型之前应明确设计变量（分析因素）与分析目标（响应值）之间的关系，选择合适的函数形式描述当前设计变量与分析目标之间的关系。通过构建适当的预测模型，研究人员可以方便、高效地分析评估各因素之间的关系，直观地确定目标响应下的最优工艺参数。
4、镍材料具有热阻温敏特性，常用于温度传感器，但其温敏灵敏度受基底及制备工艺的影响，根本原因在于不同条件下生成的镍薄膜的微结构不同，不同的微结构下的热阻温敏特性千差万别，有些具有正温度系数效应，有些是负温度系数效应，还有部分是对温度不敏感的零温度系数效应。因此，对硅基光伏电池而言，原位制备的温感电极，如何获得最优的温度传感灵敏度，以提升光伏控制系统的智能性，始终是一项挑战。
5、本发明利用响应面分析法，在原位生成的温感电极制备技术参数与温度传感灵敏度之间建立对应关系模型，基于算法来优化制备技术参数，获得最优的温度传感灵敏度，并用实验验证模型的准确性，在硅基光伏电池温度传感领域提升了研发效率，降低了研发盲目性，具有创新性。
技术实现思路
1、本发明目的是提出一种硅基光伏电池用温感电极的原位制备方法，为硅基光伏电池温度控制系统智能化提供新材料，同时降低研发盲目性。
2、本发明提出的硅基光伏电池用温感电极的原位制备方法，其特征在于：
3、（1） 激光开槽：以无电极硅基光伏电池片为基材，利用紫外激光器在光伏电池片表面开槽；其中，无电极硅基光伏电池片的尺寸为10cm×10cm×0.2mm；其中，紫外激光器的波长为355nm，开槽速率为50 mm/s，开槽深度为2-4μm，开槽宽度为40-80μm，开槽长度为2-3cm；
4、（2）清洗沟槽：将步骤（1）激光开槽后的无电极硅基光伏电池片置于质量百分浓度为5-10%的氢氟酸水溶液中，室温放置10-15秒，取出，用去离子水洗净，用氮气吹干；
5、（3）催化活化：将步骤（2）清洗过的无电极硅基光伏电池片置于催化活化溶液中，室温浸泡3-5分钟，其中，催化活化溶液中各组分及浓度分别为：氯化钯：0.1-0.3 g/l，硝酸：10-15 g/l，醋酸：10-15 g/l，余量为去离子水；
6、（4）化学镀镍：将步骤（3）催化活化后的无电极硅基光伏电池片置于化学镀镍溶液中，化学镀镍溶液的ph值为8-10，施镀温度为40-60℃，施镀时间为10分钟，得硅基光伏电池用温感电极；其中，化学镀镍溶液中各组分及浓度分别为：硫酸镍：100-140 g/l，氨水：100-120 g/l，次亚磷酸钠：90-130 g/l，柠檬酸：40-60 g/l，氯化铵：30-50 g/l，余量为去离子水；
7、（5）温度灵敏度测量：利用lcr数字电桥和加热台搭建测试平台，测试步骤（4）制备的硅基光伏电池用温感电极的温度传感灵敏度；其中，由加热台提供温度变化，起始温度记录为t0，测试温度记录为t；由lcr数字电桥记录温感电极在温度为t0时的电阻值为r0，在温度为t时的电阻值为r，得到温感电极的温度传感灵敏度计算公式为：（r-r0)/(r0*（t-t0）);
8、（6）优化温感电极制备工艺：以步骤（5）获得的温度传感灵敏度为响应值，以硫酸镍浓度、次亚磷酸钠浓度、施镀温度、镀液ph值为调控因素，利用响应面分析法获得调控因素-温度传感灵敏度对应关系算法及等高线模型，确定调控因素最优值为：硫酸镍浓度为125g/l，次亚磷酸钠浓度为112g/l，施镀温度为51℃，镀液ph值为8.9；对应硅基光伏电池用温感电极的最优温度传感灵敏度为0.86%/℃。
9、温度传感灵敏度（srnc）响应面算法为：
10、
11、其中x1为硫酸镍浓度，x2为次亚磷酸钠浓度，为x3施镀温度，x4为镀液ph值，采用编码值代表实际工艺参数值（见实施例6，表1）。
12、本发明具有以下优点：
13、（1）与光伏电池“镍/铜/锡”非银栅线电极制程相兼容，有相同的硅片开槽、氢氟酸清洗以及化学镀镍工艺步骤，这是其他光伏温敏电极所不具备的。（2）温敏电极是原位生成的，且嵌在硅基板上的沟槽中，与光伏硅基板的结合力强，可靠性高。（3）通过响应面分析法，在制备工艺技术参数与温度传感灵敏度之间建立对应关系模型，基于算法来优化制备技术参数，实现光伏温敏电极传感灵敏度的可预测性。
14、专利cn202420517437.1公开了一种测量光伏电站光伏电池温度的传感器的安装结构，包括底板，所述底板上方设置有顶板，所述底板上方和顶板下方固定连接有垫片，所述底板上方转动连接有第二螺纹杆，所述第二螺纹杆与顶板螺纹贯穿，所述底板上方设置有加固组件，所述加固组件包括限位杆，所述限位杆与底板上方固定连接，所述限位杆与顶板上方活动贯穿，所述限位杆上方固定连接有顶片，所述顶片与顶板之间弹性连接有第一弹簧，所述底板右侧设置有支撑组件。通过转动第二螺纹杆时底板和顶板夹住光伏电池边缘，此时加固组件既会起到限位作用又会对顶板施加下压力，防止第二螺纹杆松动而造成夹持松动。该专利与本发明涉及的测温方法不同，本发明是在光伏电池硅片上原位制备温感电极，不需要复杂的安装结构，更易操作。
15、发明专利cn201711241210.x公开了一种镍电阻温度传感器，包括保护壳体、感温组件和插接部件，保护壳体开有空腔且一端封闭，感温组件包括热敏组合件和配阻丝圈，热敏组合件包括两片云母片叠合形成的骨架和镍合金丝绕制在骨架上形成的镍绕组，骨架的自由端封装在保护壳体内的封闭端，配阻丝圈与镍绕组串接，插接部件置于保护壳体内并安装在骨架的固定端且与镍绕组连接，热敏组合件可靠性高，扩大了测温范围，且电阻值稳定，在串接了配阻丝圈后，降低了热电阻率，使测量时的曲线更加平滑；导热片可更快达到热稳定，且减震。该发明与本发明虽然都用镍材料作为温敏电阻，但材料体系不同，该发明使用镍合金，本发明使用镍薄膜；该发明镍合金丝绕组，本发明是在光伏硅片上原位生成镍电极，二者技术工艺不同，应用场景不同。