專利名稱：一種硅基太陽能電池正面柵電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅基太陽能電池正面柵電極的制備方法。
背景技術(shù)：
商業(yè)化硅基太陽電池經(jīng)過制絨、擴(kuò)散及PECVD等工序后，已經(jīng)制成PN結(jié)，可以在光 照下產(chǎn)生電流，為了將產(chǎn)生的電流導(dǎo)出，需要在電池表面上制作正、負(fù)兩個(gè)電極。制造電極 的方法很多，而絲網(wǎng)印刷是目前制作太陽能電池電極最普遍的一種生產(chǎn)工藝之一。目前采用絲網(wǎng)印刷制備的正面細(xì)柵電極，其高度在5 30微米、寬度在60 180 微米范圍之間，較寬的正面柵電極會(huì)遮擋較多的太陽光，而較矮的細(xì)柵會(huì)增加電極的串電 阻，這些都會(huì)導(dǎo)致太陽能電池的電流收集效率降低和光轉(zhuǎn)換效率下降，所以要獲得具有高 光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池，就得減小柵極線寬，提高正面柵電極的高寬比。然而要將柵線 寬度進(jìn)一步變小，同時(shí)還要保證柵電極的高度，傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷工藝已經(jīng)很難做到。其它的技術(shù)如應(yīng)用SE技術(shù)做選擇性發(fā)射電極，可以把柵線寬度減小到80微米左 右。采用激光技術(shù)，可以使柵線寬度達(dá)到40微米，然而這些技術(shù)的成本相對(duì)較高。采用半 導(dǎo)體行業(yè)的光刻和離子注入工藝可以獲得更細(xì)的正面柵電極，但是要把這種技術(shù)從半導(dǎo)體 領(lǐng)域移植到太陽能電池領(lǐng)域是很困難的，因?yàn)樘柲茈姵毓杵纳a(chǎn)量通常是一天處理幾 十萬片，這大概相當(dāng)于半導(dǎo)體工廠一年的加工量。另外絲網(wǎng)印刷正面柵電極是用銀漿印刷而成的，銀漿主要由銀粉顆粒、無機(jī)相 (玻璃粉)以及有機(jī)載體組成。經(jīng)過絲網(wǎng)印刷后的硅片，不能直接使用，需要經(jīng)過燒結(jié)爐快 速燒結(jié)，將有機(jī)樹脂粘合劑燃燒掉，剩下幾乎純粹的、由于玻璃質(zhì)作用而密合在硅片上的銀 電極。當(dāng)銀電極和晶體硅在溫度達(dá)到共晶溫度時(shí)，晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的 銀電極材料中去，從而形成歐姆接觸。銀漿料中的銀粉顆粒大小、成分配比以及燒結(jié)時(shí)的工藝條件都對(duì)歐姆接觸有較大 的影響。因此在商業(yè)化生產(chǎn)中，質(zhì)量差的銀漿或不恰當(dāng)?shù)臒Y(jié)工藝都會(huì)增加電極的串電阻， 降低太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種硅基太陽能電池正面柵電極的制備方 法，其方法不僅能改善正面柵電極與晶體硅之間的接觸性能，而且能增強(qiáng)正面柵電極與晶 體硅之間的附著力，降低電極的串電阻，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率；另外該方法可以克服 絲網(wǎng)印刷工藝的瓶頸，使得正面柵電極的寬度更窄，更多的利用太陽光，提高太陽能電池的 光利用效率；并可以大幅度降低電極的生成時(shí)間和制造成本，提高硅太陽能電池的生產(chǎn)效 率和效益。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種硅基太陽能電池正面柵電極的制 備方法，其特征是依次采用如下步驟一、已經(jīng)形成減反射膜的硅基太陽能電池正面上采用真空濺射的方法沉積一層5-50納米的導(dǎo)電性好的金屬膜；二、采用印刷工藝在金屬膜上印刷一層正面柵電極形狀的抗蝕圖案；三、采用化學(xué)腐蝕法去除沒有覆蓋抗蝕圖案的金屬膜，形成電池正面柵電極圖 形；四、去除抗蝕圖案，采用電鍍工藝加厚正面柵電極，并結(jié)合燒結(jié)工藝完成硅基太陽能電池正面柵電極的制備。本發(fā)明和常規(guī)硅基太陽能電池正面柵電極制備工藝相比，有益效果是1、本發(fā)明制備的硅基太陽能電池柵電極，與傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷銀漿然后燒結(jié)而成的銀 漿電極相比，具有更小的串電阻，而且能增強(qiáng)正面柵電極與晶體硅的附著力，使得電極與硅 片之間的接觸性能更佳。本發(fā)明所制備的柵電極不存在傳統(tǒng)銀漿中玻璃粉、有機(jī)樹脂等成 分所帶來的負(fù)面影響。即本發(fā)明所制備的柵電極能有效的提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。2、本發(fā)明采用印刷、腐蝕、電鍍等傳統(tǒng)工藝，相對(duì)于激光刻槽埋柵電池、IMEC及 ECN技術(shù)等所制備的柵電極，具有成本低廉，易于從現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝設(shè)備移植過來的優(yōu)點(diǎn)。3、本發(fā)明采用印刷、電鍍、腐蝕等傳統(tǒng)工藝，能制備細(xì)柵寬度小于100微米、高寬 比較大的正面電極，能更多地利用太陽光。4、本發(fā)明提供的硅基太陽能電池正面柵電極的制備方法，能降低正面電極的制備 時(shí)間，從而提高硅基太陽能電池的生產(chǎn)效率。


圖1是在已經(jīng)形成減反射膜的硅基太陽能電池正面上沉積一層金屬；圖2是在金屬上形成一層?xùn)烹姌O形狀的抗蝕圖案；圖3是對(duì)太陽能電池上沒有覆蓋抗蝕圖案的金屬進(jìn)行腐蝕，形成硅電池正面柵電 極圖形；圖4是將正面金屬柵電極上的抗蝕圖案進(jìn)行去除；圖5是在金屬柵電極上沉積一層金屬，并結(jié)合燒結(jié)工藝完成硅基太陽能電池正面 柵電極的制作。附圖標(biāo)記說明10_已經(jīng)形成減反射膜的硅基太陽能電池；11-金屬膜(鎳、銅或 者銀)；111-金屬柵電極；12-抗蝕圖案；13-鎳(Ni)或銅(Cu)或鎳銅合金。具體實(shí)施方法下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。在已經(jīng)形成減反射膜的硅基太陽能電池10正面上沉積一層5 50納米厚的金屬 膜11，如圖1所示；在所述金屬膜11上形成一層?xùn)烹姌O形狀的抗蝕圖案12，如圖2所示； 對(duì)所述太陽能電池上沒有覆蓋抗蝕圖案的金屬膜11進(jìn)行腐蝕，形成太陽能電池正面金屬 柵電極111圖形，如圖3所示；對(duì)所述金屬柵電極111上的抗蝕圖案12進(jìn)行去除，如圖4所 示；在所述金屬柵電極111上沉積一層厚度為5 25微米的鎳(Ni)或銅(Cu)或鎳銅合金 13，并結(jié)合燒結(jié)工藝完成硅基太陽能電池正面柵電極的制備，如圖5所示。實(shí)施例一在已經(jīng)形成減反射膜的硅基太陽能電池10正面上采用真空濺射的方法沉積一層 40納米的銅膜11，如圖1所示；在所述銅膜11上通過絲網(wǎng)印刷形成一層?xùn)烹姌O形狀的抗蝕圖案12，抗蝕圖案細(xì)柵線寬為75微米，抗蝕圖案材料采用熱塑性丙烯酸樹脂，并對(duì)所述抗 蝕圖案12進(jìn)行固化，如圖2所示；利用化學(xué)溶液對(duì)所述太陽能電池上沒有覆蓋抗蝕圖案的 銅進(jìn)行腐蝕，并對(duì)抗蝕圖案12下的銅進(jìn)行側(cè)蝕，形成太陽能電池銅柵電極111圖形，如圖3 所示，化學(xué)溶液為氯化銅、鹽酸、氯化鈉的混合溶液，反應(yīng)溫度40 50°C ；利用異丙醇溶液 對(duì)所述銅柵電極111圖形上的抗蝕圖案12進(jìn)行去除，如圖4所示；采用電鍍工藝在所述銅 柵電極111圖形上沉積一層厚度為20微米的鎳(Ni)和銅(Cu)的合金13，電鍍液成分為氯 化鎳0. 2mol/L，焦磷酸銅0. 025mol/L，焦磷酸鉀1. 4mol/L，溫度60°C，電流2A/dm2 ；采用燒 結(jié)工藝完成硅基太陽能電池正面柵電極的制備，如圖5所示。實(shí)施例二在已經(jīng)形成減反射膜的硅基太陽能電池10正面上采用真空濺射的方法沉積一層30納米的銀膜11，如圖1所示；在所述銀膜11上通過噴墨網(wǎng)印刷形成一層?xùn)烹姌O形狀的抗 蝕圖案12，抗蝕圖案細(xì)柵線寬為45微米，抗蝕圖案材料采用熱塑性丙烯酸樹脂，并對(duì)所述 抗蝕圖案12進(jìn)行固化，如圖2所示；利用化學(xué)溶液對(duì)所述太陽能電池上沒有覆蓋抗蝕圖案 的銀進(jìn)行腐蝕，并對(duì)抗蝕圖案12下的銀進(jìn)行側(cè)蝕，形成太陽能電池正面銀柵電極111，如圖 3所示，化學(xué)溶液為硫酸與硝酸的混合溶液，反應(yīng)溫度25 40°C;利用異丙醇溶液對(duì)所述太 陽能電池正面銀柵電極111上的抗蝕圖案12去除，如圖4所示；采用電鍍工藝在所述正面 銀柵電極111上沉積一層厚度為16微米的鎳(Ni) 13，電鍍液成分為硫酸鎳300g/L、氯化鎳 45g/L及硼酸30g/L ；溫度50°C，電流5A/dm2 ；采用燒結(jié)工藝完成硅基太陽能電池正面柵電 極的制備，如圖5所示。
權(quán)利要求
一種硅基太陽能電池正面柵電極的制備方法，其特征是依次采用如下步驟(1)、已經(jīng)形成減反射膜的硅基太陽能電池正面上采用真空濺射的方法沉積一層5-50納米金屬膜；(2)、采用印刷工藝在金屬膜上印刷一層正面柵電極形狀的抗蝕圖案；(3)、采用化學(xué)腐蝕法去除沒有覆蓋抗蝕圖案的金屬膜，形成電池正面柵電極圖形；(4)、去除抗蝕圖案，采用電鍍工藝加厚正面柵電極，并結(jié)合燒結(jié)工藝完成硅基太陽能電池正面柵電極的制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基太陽能電池正面柵電極的制備方法，其特征是，所述的 正面柵電極形狀的抗蝕圖案采用絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷工藝制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅基太陽能電池正面柵電極的制備方法，其特征是，所述 的抗蝕圖案材料為高分子聚合物，如聚乙烯、熱塑性丙烯酸樹脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅基太陽能電池正面柵電極的制備方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種硅基太陽能電池正面柵電極的制備方法，其特征是依次采用如下步驟一、已經(jīng)形成減反射膜的硅基太陽能電池正面上采用真空濺射的方法沉積一層5-50納米厚金屬膜；二、在金屬膜上印刷一層正面柵電極形狀的抗蝕圖案；三、去除沒有覆蓋抗蝕圖案的金屬膜，形成電池正面柵電極圖形；四、去除抗蝕圖案，加厚正面柵電極。通過采用上述方案，本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種能改善正面柵電極與晶體硅之間的接觸性能，而且能增強(qiáng)正面柵電極與晶體硅之間的附著力，降低電極的串電阻，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的新電極制備方法。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101807627SQ201010143939
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者萬青, 方旭昶, 鄭策 申請(qǐng)人:日強(qiáng)光伏科技有限公司