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一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法

文檔序號(hào):7002138閱讀:267來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于太陽(yáng)電池技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種太陽(yáng)電池前電極的制備方法,更特別是涉及一種提高太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,以改善電鍍過(guò)程中出現(xiàn)的“花片”現(xiàn)象。
背景技術(shù)
隨著石油、煤炭傳統(tǒng)能源的進(jìn)一步枯竭,越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始通過(guò)光伏發(fā)電技術(shù)尋求解決能源短缺問(wèn)題。然而光伏發(fā)電相對(duì)較高的成本制約了該技術(shù)的廣泛推廣。目前有許多研究機(jī)構(gòu)和公司致力于通過(guò)提高電池效率的方法來(lái)降低電池成本。提高電池效率的眾多方法中,改進(jìn)的電池的前電極制作方法是一個(gè)重要途徑。目前絲網(wǎng)印刷技術(shù)是制作太陽(yáng)電池電極的主流工藝。但是由于絲網(wǎng)印刷技術(shù)本身客觀條件的限制,一方面印刷的電極線寬較寬,導(dǎo)致電池片的遮光面積較大;另一方面印刷的電極難以獲得較高的高寬比。為增加電池片的有效受光面積,并獲得較高高寬比的電極,人們開(kāi)發(fā)了激光開(kāi)槽與光誘導(dǎo)電鍍相結(jié)合的技術(shù)。即用激光逐一對(duì)硅片上欲制作正面電極的位置進(jìn)行掃描,被激光照射位置的介質(zhì)膜將在激光產(chǎn)生的高溫下被燒蝕,使該位置的發(fā)射極裸露出來(lái)。激光開(kāi)槽處裸露的硅表面在光誘導(dǎo)下具有較高的活性,易沉積上金屬。而沒(méi)有激光開(kāi)槽的位置由于介質(zhì)膜的鈍化作用,活性低,不會(huì)鍍上金屬。但是在電鍍電極的過(guò)程中,由于介質(zhì)膜的致密性不佳,存在針孔等缺陷,導(dǎo)致沒(méi)有激光開(kāi)槽的非柵線位置也鍍上金屬,即產(chǎn)生“花片”現(xiàn)象。直接影響了電池片的外觀質(zhì)量, 并且由于遮光面積的增加導(dǎo)致短路電流下降,進(jìn)而導(dǎo)致電池效率的下降。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有太陽(yáng)電池電極電鍍工藝中的缺陷,本發(fā)明的目的是提出一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,特別適用于改善電鍍過(guò)程中出現(xiàn)的“花片”現(xiàn)象。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是
一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,包括預(yù)處理、燒結(jié)、激光掃描開(kāi)槽和電鍍四個(gè)步驟,其中
預(yù)處理對(duì)硅片進(jìn)行制絨、擴(kuò)散、去除PSG和邊緣隔離、鍍鈍化減反射介質(zhì)膜、印刷背電極和背電場(chǎng);
燒結(jié)將完成預(yù)處理步驟的硅片置于燒結(jié)爐內(nèi)在300°C 900 !之間燒結(jié); 激光掃描開(kāi)槽將完成燒結(jié)步驟的半成品電池片置于激光加工平臺(tái)上,對(duì)欲制作正面電極的主柵和細(xì)柵位置進(jìn)行激光掃描,被激光照射位置的介質(zhì)膜在激光產(chǎn)生的高溫下被燒蝕,使主柵和細(xì)柵位置發(fā)射極裸露出來(lái);
電鍍將完成激光掃描開(kāi)槽步驟的半成品電池片進(jìn)行電鍍,使正面電極位置沉積上金屬,然后退火;特別是
在所述的預(yù)處理步驟和燒結(jié)步驟間,還包括絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極步驟,即將完成所述預(yù)處理步驟的硅片使用特制的網(wǎng)版印刷只有主柵線的正電極,以優(yōu)化電鍍過(guò)程中電池片表面電力線的分布;
所述的激光掃描開(kāi)槽步驟為激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽,即對(duì)欲制作正面細(xì)柵的位置進(jìn)行激光掃描并使該位置發(fā)射極裸露出來(lái);
所述的電鍍是對(duì)完成激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽的半成品電池片進(jìn)行電鍍,用低濃度HF酸溶液或HF和NH4F混合溶液進(jìn)行表面活化后,放入化學(xué)鍍鎳槽中,在正面細(xì)柵位置上沉積 0. 1 1.0 μ m的鎳,再放入電鍍銀槽中,沉積2 20 μ m的銀,然后退火以形成鎳硅合金, 完成電池片前電極的制作。所述的介質(zhì)膜是SiA和/或SiNX:H的單層薄膜或多層復(fù)合薄膜。所述的化學(xué)鍍鎳采用光輔助化學(xué)鍍,所述的電鍍銀采用光誘導(dǎo)電鍍。作為一種優(yōu)選,在所述的激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽步驟中,也包括在介質(zhì)膜上涂覆一層磷酸,激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽后同時(shí)形成局部重?fù)诫s。所述的激光為紫外或綠光脈沖激光。作為一種優(yōu)選,所述的退火的溫度為250°C 600°C。作為進(jìn)一步的優(yōu)選,所述的退火的溫度為350°C 400°C。在本發(fā)明中,電池片前電極的制作采用絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極以及激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽并電鍍而在發(fā)射極沉積金屬的方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
(1)本方法采用了電鍍工藝,與常規(guī)絲印的電極相比,具有更好的高寬比和更好的致密性。結(jié)合激光掃描進(jìn)行細(xì)柵開(kāi)槽,電鍍時(shí)可以在不增加串聯(lián)電阻的情況下將電極做得更細(xì), 從而增加受光面積,同時(shí)減少電極與發(fā)射極的接觸面積,有效減少表面復(fù)合。(2)本發(fā)明中采用絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極,優(yōu)化了電池片表面電力線的分布,從而有效地改善電鍍過(guò)程中因介質(zhì)膜質(zhì)量不佳而導(dǎo)致的“花片”現(xiàn)象。(3)本發(fā)明中采用絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極,確保主柵線附著力符合要求,解決了純電鍍方法制作的太陽(yáng)電池電極主柵線普遍存在附著力不佳的問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式在完成絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極后電池片表面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式在完成絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極基礎(chǔ)上進(jìn)行激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽后的電池片表面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2所示電池片局部側(cè)視圖,圖中1為介質(zhì)膜,2為背電場(chǎng),3為硅襯底,4 為發(fā)射極。圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式在完成絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極基礎(chǔ)上進(jìn)行激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽并形成重?fù)诫s的電池片局部側(cè)視圖,圖中1為介質(zhì)膜,2為背電場(chǎng),3為硅襯底,4為輕摻雜發(fā)射極,5為重?fù)诫s發(fā)射極。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 如圖2、圖3所示,P型硅襯底3經(jīng)常規(guī)工藝進(jìn)行硅片清洗、制絨后,在850 V擴(kuò)散POCl3 液態(tài)源25分鐘,得到50 Ω / □左右的N型發(fā)射極4。用濕化學(xué)法進(jìn)行邊緣隔離和去除PSG。 通過(guò)PECVD法在發(fā)射極上沉積一層90nm左右的SiNx薄膜做介質(zhì)膜1后,在硅襯底3沒(méi)有介質(zhì)膜1的一面絲印鋁漿和銀鋁漿分別做背電場(chǎng)2和背電極,然后采用特制的只有主柵線正電極的網(wǎng)版在介質(zhì)膜1上絲印銀漿,其中主柵正電極的寬度為1.5 mm。將完成絲印工藝的硅襯底3傳進(jìn)燒結(jié)爐在300°C 900 °C之間燒結(jié)。燒結(jié)后,背電極和背電場(chǎng)2與硅襯底3 形成歐姆接觸,主柵正電極穿透介質(zhì)膜1與發(fā)射極4形成歐姆接觸。將燒結(jié)后的半成品電池片置于激光加工平臺(tái)上,利用輸出功率2W,線寬30 μ m的紫外鎖模脈沖激光按預(yù)設(shè)的圖形在介質(zhì)膜1上進(jìn)行掃描,形成寬度30 μ m、間距1.5 mm的細(xì)柵開(kāi)槽。接著用1%濃度的 HF酸溶液進(jìn)行30秒的前表面活化,隨后放入光輔助化學(xué)鍍鎳槽中,在正面細(xì)柵位置上沉積約0.3 μ m的鎳,然后將半成品電池片放入光誘導(dǎo)電鍍銀槽中,沉積10 μ m的銀,最后在N2 的保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火以形成鎳硅合金,退火溫度為400°C,完成電池片的制作。
實(shí)施例2:
如圖2、圖4所示,P型硅襯底3經(jīng)常規(guī)工藝進(jìn)行硅片清洗、制絨后,在830 °C擴(kuò)散POCl3 液態(tài)源25分鐘,得到100Ω/□左右的N型發(fā)射極4。用濕化學(xué)法進(jìn)行邊緣隔離和去除PSG。 通過(guò)PECVD法在發(fā)射極上沉積一層90nm左右的SiNx薄膜做介質(zhì)膜1后,在硅襯底3沒(méi)有介質(zhì)膜1的一面絲印鋁漿和銀鋁漿分別做背電場(chǎng)2和背電極,然后采用特制的只有主柵線正電極的網(wǎng)版在介質(zhì)膜1上絲印銀漿,其中主柵正電極的寬度為1. 5 mm。將完成絲印工藝的硅襯底3傳進(jìn)燒結(jié)爐在300°C 900 °C之間燒結(jié)。燒結(jié)后,背電極和背電場(chǎng)2與硅襯底3 形成歐姆接觸,主柵正電極穿透介質(zhì)膜1與發(fā)射極4形成歐姆接觸。將燒結(jié)后的半成品電池片的介質(zhì)膜1上旋涂一層磷酸,并置于激光加工平臺(tái)上,利用輸出功率5 W,線寬15 ym 的紫外鎖模脈沖激光按預(yù)設(shè)的圖形在介質(zhì)膜1上進(jìn)行掃描,形成寬度15 μπκ間距1.0 mm 的細(xì)柵開(kāi)槽,并在細(xì)柵開(kāi)槽處形成15 30 Ω/□的重?fù)诫s發(fā)射極5。接著用1%濃度的HF 酸溶液進(jìn)行30秒的前表面活化,隨后放入光輔助化學(xué)鍍鎳槽中,在正面細(xì)柵位置上沉積約 0.3 μ m的鎳,然后將半成品電池片放入光誘導(dǎo)電鍍銀槽中,沉積10 μ m的銀,最后在N2的保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火以形成鎳硅合金,退火溫度為350°C,完成電池片的制作。
權(quán)利要求
1.一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,包括預(yù)處理、燒結(jié)、激光掃描開(kāi)槽和電鍍四個(gè)步驟,其中預(yù)處理對(duì)硅片進(jìn)行制絨、擴(kuò)散、邊緣隔離和去除PSG、鍍鈍化減反射介質(zhì)膜、印刷背電極和背電場(chǎng);燒結(jié)將完成預(yù)處理步驟的硅片置于燒結(jié)爐內(nèi)在300°C 900 !之間燒結(jié);激光掃描開(kāi)槽將完成燒結(jié)步驟的半成品電池片置于激光加工平臺(tái)上,對(duì)欲制作正面電極的主柵和細(xì)柵位置進(jìn)行激光掃描,被激光照射位置的介質(zhì)膜在激光產(chǎn)生的高溫下被燒蝕,使主柵和細(xì)柵位置發(fā)射極裸露出來(lái);電鍍將完成激光掃描開(kāi)槽步驟的半成品電池片進(jìn)行電鍍,使正面電極位置沉積上金屬,然后退火;其特征在于在所述的預(yù)處理步驟和燒結(jié)步驟間,還包括絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極步驟,即將完成所述預(yù)處理步驟的硅片使用特制的網(wǎng)版印刷只有主柵線的正電極,以優(yōu)化電鍍過(guò)程中電池片表面電力線的分布;所述的激光掃描開(kāi)槽步驟為激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽,即對(duì)欲制作正面細(xì)柵的位置進(jìn)行激光掃描并使該位置發(fā)射極裸露出來(lái);所述的電鍍是對(duì)完成激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽半成品電池片進(jìn)行電鍍,用低濃度HF酸溶液或HF和NH/混合溶液進(jìn)行表面活化后,放入化學(xué)鍍鎳槽中,在正面細(xì)柵位置上沉積0. 1 1. ο μ m的鎳,再放入電鍍銀槽中,沉積2 20 μ m的銀,然后退火以形成鎳硅合金,完成電池片前電極的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,其特征在于,所述的介質(zhì)膜是SiA和/或SiNx:H的單層薄膜或多層復(fù)合薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,其特征在于,所述的化學(xué)鍍鎳采用光輔助化學(xué)鍍,所述的電鍍銀采用光誘導(dǎo)電鍍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,其特征在于,在所述的激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽步驟中,也包括在介質(zhì)膜上涂覆一層磷酸,激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽后同時(shí)形成局部重?fù)诫s。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,其特征在于,所述的激光為紫外或綠光脈沖激光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,其特征在于,所述的退火的溫度為250°C 600°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,其特征在于,所述的退火的溫度為350°C 400°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善太陽(yáng)電池前電極電鍍質(zhì)量的方法,包括預(yù)處理、燒結(jié)、激光掃描開(kāi)槽和電鍍四個(gè)步驟,其中預(yù)處理步驟和燒結(jié)步驟間,還包括絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極步驟,激光掃描開(kāi)槽步驟為激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽,而電鍍則是對(duì)完成激光掃描細(xì)柵開(kāi)槽的半成品電池片進(jìn)行電鍍,用低濃度HF酸溶液或HF和NH4F混合溶液進(jìn)行表面活化后,放入化學(xué)鍍鎳槽中,在正面細(xì)柵位置上沉積0.1~1.0μm的鎳,再放入電鍍銀槽中,沉積2~20μm的銀,然后退火以形成鎳硅合金,完成電池片前電極的制作。本發(fā)明采用絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極,優(yōu)化了電池片表面電力線的分布,從而有效地改善電鍍過(guò)程中因介質(zhì)膜質(zhì)量不佳而導(dǎo)致的“花片”現(xiàn)象,并解決了純電鍍方法制作的太陽(yáng)電池電極主柵線普遍存在附著力不佳的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK102222729SQ201110143880
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者廖明墩, 查超麟 申請(qǐng)人:浙江晶科能源有限公司
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