專利名稱：硅片表面金屬電極制作方法及開槽器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硅片表面金屬電極制作方法。
背景技術(shù)：
為增大太陽能電池的光線效應(yīng)，受光表面常做成絨面，因此如何在凹凸不平的硅片絨面制作良好的表面電極就顯得格外重要了。目前制作電極主要采用的是絲網(wǎng)印刷技術(shù)，即用印刷機(jī)械將漿料涂布在太陽能電池表面，形成很細(xì)的平行銀線電極，其方法是用超細(xì)高純銀、鋁為主體金屬，然后配以定量的輔助劑制成膏狀，形成印刷漿料，采用印刷機(jī)械印刷硅太陽電池的上下電極，在適當(dāng)?shù)臏囟群蜌夥障聼Y(jié)，漿料中的金屬粒子熔結(jié)而成立體交叉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與硅表面形成微合金，從而與硅形成歐姆接觸。以上傳統(tǒng)工藝存在以下問題當(dāng)絲網(wǎng)由不銹鋼材料制作時(shí)，回彈力近似為零，受沖擊后易破裂，凹陷后不能復(fù)原；由于不銹鋼的吸濕為零，采用直-間法貼膜困難；繃網(wǎng)時(shí)張力大，對(duì)粘網(wǎng)膠要求高；不適應(yīng)表面非常粗糙的硅片印刷，在印刷過程中因硅片表面粗糙或翹起易導(dǎo)致硅片的破裂和或者電極不連續(xù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、材料消耗少、生產(chǎn)效率高的硅片表面金屬電極制作方法及開槽器。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案硅片表面金屬電極制作方法，把所要制作電極的硅片固定在印刷臺(tái)面上，先在硅片表面上根據(jù)需要的深度劃開硅片表面自然氧化層形成溝槽，再使印刷漿料填埋入溝槽中，最后燒結(jié)硅片使印刷漿料與硅表面形成牢固的微合金，從而形成良好的歐姆接觸表面電極。
通過多套出漿管和劈刀的組合以及變換劈刀的劃片軌跡，可實(shí)現(xiàn)各種花紋的電極效果。
開槽器與硅片之間設(shè)置壓力傳感器，使劈刀輕微劃破氧化層到p型層(n型太陽能電池)或者n型層(p型太陽能電池)。
根據(jù)硅片所需要的印刷柵格寬度參數(shù)，在同一個(gè)硅片上，數(shù)個(gè)開槽器同時(shí)并列進(jìn)行開槽、填漿。
開槽器，包括內(nèi)設(shè)漿料通道的握柄，握柄下面前后設(shè)置錐形出漿管口和劈刀，出漿管與開槽器漿料通道連通。
握柄下面前部前后設(shè)置錐形出漿管口和劈刀。
出漿管用不銹鋼亞毫米細(xì)管制成。
開槽器上的出漿管用不銹鋼亞毫米細(xì)管制成，由于不銹鋼具有良好的強(qiáng)度和耐磨性，以及具有耐有機(jī)溶劑、耐酸堿特性好，長(zhǎng)期無老化、氧化現(xiàn)象；同時(shí)不銹鋼在任何溫度下含水率為零，吸濕性為零，不存在遇水膨脹、軟化，所以能夠保證漿料從出漿管里順利流出。開槽器劈刀開槽時(shí)，輕微劃破氧化層到p型層(n型太陽能電池)或者n型層(p型太陽能電池)。開槽器與硅片之間的壓力根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整壓力傳感器到一定的數(shù)值，使劈刀劃不到p-n結(jié)，同時(shí)使出漿管口和開出的V型槽之間的距離適當(dāng)，保證漿料流入到開出的V型槽中，與硅片具有良好的接觸，提高印刷質(zhì)量。根據(jù)制作電極技術(shù)的需要，開槽器和出漿管可以單獨(dú)工作先用開槽器劈刀單獨(dú)進(jìn)行劃破氧化層到p型層(n型太陽能電池)或者n型層(p型太陽能電池)，然后再由出漿管單獨(dú)進(jìn)行充漿料。
出漿管內(nèi)漿料的流速可由漿料容器的壓強(qiáng)來控制，以保證漿料在溝槽中的厚度和均勻度。當(dāng)開槽器在絨面上進(jìn)行開槽時(shí)，根據(jù)開槽器開槽的速度，來設(shè)置相應(yīng)的漿料容器的壓強(qiáng)。開槽器劈刀開槽的運(yùn)行速度快，相應(yīng)的漿料容器的壓強(qiáng)大，漿料在出漿管內(nèi)的流速將增加；開槽器劈刀開槽的速度慢，相應(yīng)的漿料容器的壓強(qiáng)小，漿料在出漿管內(nèi)的流速將減小。
本發(fā)明方法在硅片絨面上具有開槽器劈刀開槽和槽中埋入漿料同步進(jìn)行階段和不同步進(jìn)行階段。根據(jù)出漿管口和開槽器劈刀之間的距離以及開槽器開槽的速度，來確定出漿管口流出漿料的開始時(shí)間和停止時(shí)間。當(dāng)開槽器劈刀開始進(jìn)行開槽時(shí)，出漿管口無漿料流出；當(dāng)開槽器開槽進(jìn)行一段距離，出漿管口接觸到硅片V型槽時(shí)，對(duì)漿料容器施加壓力，出漿管口流出漿料，即開槽器劈刀和出漿管口都在硅片絨面上時(shí)，開槽器開槽和出漿管口埋入槽中漿料是同步進(jìn)行的；當(dāng)開槽器劈刀離開硅片時(shí)，劈刀不進(jìn)行開槽，出漿管口仍在硅片開槽中，繼續(xù)對(duì)開槽進(jìn)行充漿料；在出漿管口即將離開硅片絨面時(shí)，漿料停止流出，結(jié)束充漿料。
在同一個(gè)硅片上，數(shù)個(gè)開槽器可以同時(shí)進(jìn)行工作。根據(jù)硅片所需要的印刷柵格寬度參數(shù)，把數(shù)個(gè)開槽器間隔并列安裝到導(dǎo)向裝置上。開槽器和硅片之間的壓力傳感器的壓力值設(shè)置成實(shí)際需要的相同值，對(duì)漿料容器同時(shí)施加壓力，使?jié){料從出漿管口流出，并列埋入到V型槽中。也可根據(jù)實(shí)際需要通過調(diào)整開槽器之間的間距實(shí)現(xiàn)各種花紋的電極效果，比如可以印刷追狗線、雙曲線電極形狀等，用來改良電極柵格。為改善背面電極材料與表面厚度分布造成的電池板應(yīng)力分布不同而導(dǎo)致的電池板形變翹起，可改變背面電極，全部印刷成雞爪型等。
本發(fā)明提供了一種全新的自由硅片絨面印刷方法，可以適應(yīng)表面非常粗糙的硅片印刷，并且不會(huì)因硅片表面粗糙或翹起導(dǎo)致在印刷過程中硅片的破裂；由于出漿管口流出漿料的速度可控制，不會(huì)產(chǎn)生電極不連續(xù)，可與硅表面形成牢固的微合金，從而形成良好的歐姆接觸；硅片絨面進(jìn)行開槽和埋入漿料同步進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，材料消耗少；在印刷電極過程中，各個(gè)開槽器之間是獨(dú)立的，調(diào)節(jié)其間距即可實(shí)現(xiàn)各種花紋的電極效果；有壓力傳感器控制開槽器和硅片之間的壓力，保證了劈刀劃破氧化層而不會(huì)劃破硅片的p-n結(jié)，提高了印刷質(zhì)量。


圖1為開槽器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為局部剖示的開槽器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為開槽器在自由硅片絨面制作電極過程示意圖。
其中，1-開槽器握柄，2-出漿管，3-劈刀，4-漿料通道，6-二氧化硅層，7-n型層，8-p型層，9-埋入的漿料，10-V型槽，11-硅片絨面，12-漿料容器。
具體實(shí)施例方式
硅片表面金屬電極制作方法，包括以下步驟1、把所要印刷的硅片固定到定位臺(tái)上，設(shè)定硅片和開槽器之間壓力傳感器的壓力值。
2、移動(dòng)開槽器到硅片的上表面處，使劈刀和硅片的表面剛剛接觸。
3、運(yùn)行開槽器，使開槽器沿水平方向運(yùn)動(dòng)，劈刀對(duì)硅片進(jìn)行開槽，對(duì)漿料容器施加壓力，使出漿管口流出漿料，執(zhí)行在硅片絨面上的開槽充漿料操作。
4、升起開槽器，使其移動(dòng)到工作前的初始位置，從定位臺(tái)上取下充好漿料的硅片，進(jìn)行燒結(jié)，使之與硅片形成良好的歐姆接觸。
上述實(shí)施步驟中，取帶有絨面的樣品硅片，使具有絨面的一面向上，另一面固定到固定器上，保證印刷過程中硅片不能夠任意的移動(dòng)。根據(jù)檢測(cè)到的二氧化硅的厚度，設(shè)置壓力傳感器的壓力值，保證劈刀和硅片的絨面具有良好的接觸，能夠劃破硅片中氧化層，使開槽器的劈刀開出的V型槽，進(jìn)入p型層或n型層，但不能劃破硅片所形成的p-n結(jié)；同時(shí)出漿管與V型槽保持適當(dāng)?shù)木嚯x，使?jié){料流入到開出的V型槽中，保證印刷質(zhì)量。
上述實(shí)施步驟中，對(duì)漿料容器12施加一定的壓力，漿料流入出漿管內(nèi)將出漿管充滿，但不要使?jié){料從出漿管口內(nèi)流出。啟動(dòng)導(dǎo)向裝置，使開槽器移動(dòng)到硅片的絨面11上，開槽器的劈刀3位于硅片的一端，根據(jù)壓力傳感器的壓力值，保證劈刀和硅片的絨面接觸良好。當(dāng)開槽器開始進(jìn)行開槽時(shí)，劈刀劃破絨面，通過二氧化硅層，劈刀尖進(jìn)入到p型層或n型層，劃出V型槽，出漿管保持漿料不流出。當(dāng)開槽器出漿管口運(yùn)行到V型槽上部時(shí)，請(qǐng)參閱圖(3)，對(duì)漿料容器12施加壓力，漿料從出漿管口流出，埋入V型槽中。
在上述步驟中，當(dāng)出漿管充漿料到V型槽末端時(shí)，降低漿料容器的壓強(qiáng)，出漿管停止出漿料，升起開槽器，使開槽器回到工作前的初始位置；然后從定位臺(tái)上取下充好漿料的硅片，對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，使?jié){料與硅片形成良好的歐姆接觸。
太陽能電池的串連電阻由金屬電極的電阻、金屬-半導(dǎo)體接觸電阻、發(fā)射區(qū)薄層電阻和基區(qū)電阻等組成，金屬-半導(dǎo)體接觸電阻是串聯(lián)電阻重要組成部分之一。采用實(shí)際測(cè)量的多晶硅太陽電池串聯(lián)電阻值約1.45Ωcm2，硅片為電阻率0.95～1.3Ω·cm的鑄造多晶硅片，應(yīng)用本發(fā)明在多晶硅太陽能電池上制作了銀電極，銀電極的電阻率約為7×10-7Ω·cm，電極尺寸為長(zhǎng)20mm，寬0.20mm，在溫度為760℃的鏈?zhǔn)綗Y(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)。電極印刷燒結(jié)固化后的厚度約為10μm。測(cè)量得接觸電阻為0.0097Ωcm2，與串聯(lián)電阻值相比是可以忽略的，硅片表面金屬電極制作的工藝條件能滿足太陽能電池的要求。
權(quán)利要求
1.硅片表面金屬電極制作方法，其特征在于，把所要制作電極的硅片固定在印刷臺(tái)面上，先在硅片表面上根據(jù)需要的深度劃開硅片表面自然氧化層形成溝槽，再使印刷漿料填埋入溝槽中，最后燒結(jié)硅片使印刷漿料與硅表面形成牢固的微合金，從而形成良好的歐姆接觸表面電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片表面金屬電極制作方法，其特征在于，通過多套出漿管和劈刀的組合以及變換劈刀的劃片軌跡，可實(shí)現(xiàn)各種花紋的電極效果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅片表面金屬電極制作方法，其特征在于，開槽器與硅片之間設(shè)置壓力傳感器，使劈刀輕微劃破氧化層到p型層(n型太陽能電池)或者n型層(p型太陽能電池)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅片表面金屬電極制作方法，其特征在于，根據(jù)硅片所需要的印刷柵格寬度參數(shù)，在同一個(gè)硅片上，數(shù)個(gè)開槽器同時(shí)并列進(jìn)行開槽、填漿。
5.開槽器，其特征在于，包括內(nèi)設(shè)漿料通道的握柄，握柄下面前后設(shè)置錐形出漿管口和劈刀，出漿管與開槽器漿料通道連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開槽器，其特征在于，握柄下面前部前后設(shè)置錐形出漿管口和劈刀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的開槽器，其特征在于，出漿管用不銹鋼亞毫米細(xì)管制成。
全文摘要
硅片表面金屬電極制作方法，把所要制作電極的硅片固定在印刷臺(tái)面上，先在硅片表面上根據(jù)需要的深度劃開硅片表面自然氧化層形成溝槽，再使印刷電極漿料填埋入溝槽中，最后燒結(jié)硅片使印刷電極漿料與硅表面形成牢固的微合金，從而形成良好歐姆接觸的表面電極。專用開槽器包括內(nèi)設(shè)漿料通道的握柄，握柄下面前部前后設(shè)置錐形出漿管口和劈刀，出漿管口與開槽器漿料通道連通。出漿管用不銹鋼亞毫米細(xì)管制成。利用本發(fā)明制作硅片表面金屬電極，工藝簡(jiǎn)單、材料消耗少、生產(chǎn)效率高。
文檔編號(hào)H01L21/288GK101034724SQ200710089300
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月31日
發(fā)明者高文秀 申請(qǐng)人:高文秀