用于形成光伏电池的方法和根据该方法形成的光伏电池技术

本公开内容提供了一种形成用于光伏器件的触头的方法和根据该方法制造的光伏器件。该方法包括下列步骤：将聚合物层沉积到所述光伏器件的表面上；将所述聚合物层的一个区域暴露于激光中；显影所述聚合物层以在所述聚合物层中产生用于进入所述表面的相应部分的至少一个开口；以这样的方式将导电材料沉积到所述聚合物层的至少一个开口中，使得所述导电材料电接触所述表面的相应部分；以及从所述表面除去所述剩余的显影聚合物层的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于形成光伏电池的方法和根据该方法形成的光伏电池。
技术介绍
太阳能电池吸收来自太阳的入射光子的能量以产生电力。吸收的光子提供能量以在太阳能电池中产生电子-空穴对，其由电场朝向相应电触头驱动。前后电触头允许收集电子和空穴，从而从太阳能电池提取电流。市售的太阳能电池通常具有图案化的前触头。通常，前触头配置为横跨太阳能电池的前表面的多个导电指状物，以及从所述指状物收集载流子并连接到外部电路的外围母线。前触头图案通常设计为仅占据电池的前表面的一个小区域，以使遮蔽损耗最小化。前触头图案通常使用“丝网印刷步骤”来实现。根据应用，电池后触头也可通过丝网印刷来实现并且也可以是图案化的。丝网印刷包括迫使金属浆料穿过具有预制图案的丝网印刷掩模的孔。金属浆料通常是银基浆料。该银基浆料提供良好的丝网印刷性能，特别是对于许多商业太阳能电池的前触头来说。然而，硅价格的持续下降和银的高成本已使得丝网印刷步骤成为当前太阳能电池装置的最终成本的主要贡献者。不太昂贵的材料，例如铜，可用于实现太阳能电池的电触头。然而，铜已被证明不适合于丝网印刷，并且太阳能电池的制造商已经研究了将铜触头应用到其装置的新方法。实现用于太阳能电池的电触头的替代方法是可用的，并且它们的性能已经在实验室环境中被证明。然而，这些方法通常需要处理步骤，其与在高容量太阳能电池生产环境中典型的低成本和高生产量要求是不相容的。这些方法中的大多数需要对准步骤和掩模步骤以执行光刻并产生开口来形成触头。这些步骤允许在装置的表面上产生精确的高分辨率图案。该图案可在牺牲层中产生，并且图案的开口可用于沉积金属材料，例如铜。根据实现图案所需的分辨率，使用具有不同性质的光致抗蚀剂材料。通常，高分辨率光致抗蚀剂比具有较低分辨率的光致抗蚀剂更昂贵。传统的光刻不是用于大量制造太阳能电池的可行方法，因为它需要掩模的精确对准和感光材料(光致抗蚀剂)的纺丝。对准步骤可能是复杂和耗时的。期望的是具有一种图案化技术，其提供实现太阳能电池的电触头所需的精度，并且不涉及掩模步骤。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供了用于形成光伏器件的触头的方法，所述方法包括以下步骤：将聚合物层沉积到所述光伏器件的表面上；将所述聚合物层的一个区域曝光于激光中；显影所述聚合物层以在所述聚合物层中产生用于进入所述表面的相应部分的至少一个开口；以这样的方式将导电材料沉积到所述聚合物层的至少一个开口中：使得所述导电材料电接触所述表面的相应部分；以及从所述表面除去所述剩余的显影聚合物层的至少一部分。在一个实施方式中，聚合物层在激光的影响下部分地熔化。熔化部分的一些物理性质改变，使得可在显影溶液中去除熔化部分。可替代地，聚合物层最初可溶于显影溶液中，并且该熔化部分可变得耐显影剂。有利地，聚合物层可包括光致抗蚀剂材料，使得该层可使用商业显影溶液来显影。在一个实施方式中，沉积聚合物层的步骤包括将可喷涂聚合物材料喷涂到表面上。聚合物材料可以是正性光致抗蚀剂材料，并且表面的至少一部分可位于光致抗蚀剂材料的曝光区域下方。聚合物层可包括KONTACTCHEMIEPOSITIV20光致抗蚀剂或ELECTROLUBEPRP正性光致抗蚀剂。在一个实施方式中，沉积聚合物层的步骤包括将可纺的聚合物材料纺丝到表面上或将干膜聚合物材料施涂到表面上。该步骤可重复多次。在一个实施方式中，该方法还包括在沉积聚合物层之后热处理聚合物层的步骤。热处理聚合物层可包括在20℃-100℃的温度下烘烤聚合物层一段时间，例如5分钟-60分钟。沉积聚合物层可包括沉积多个聚合物层的叠层并对每个沉积的聚合物层进行相应的热处理。在一个实施方式中，热处理聚合物层包括使用直通炉或热干燥气体来烘烤光致抗蚀剂。在可替代的实施方式中，可使用热板烘烤光致抗蚀剂。在一个实施方式中，将聚合物层的一个区域曝光于激光中的步骤包括移动激光穿过该区域以逐渐地将该区域曝光于激光中。可替代地，光伏器件可定位在可移动台例如可移动带上，并且将聚合物层的一个区域曝光于激光中的步骤可包括相对于激光移动该可移动带。激光可包括多个激光束。多个激光束可由多个激光源产生。使用一个或多个分束器分割一个或多个激光束也可产生多个激光束。在一个实施方式中，激光通过聚合物层到达表面的一部分，并影响表面的该部分的性质。表面的该部分可在激光的影响下部分地熔化。在实施方式中，激光具有蓝光波长和/或紫外线波长范围中的波长。激光可具有400nm-410nm的波长。到达聚合物层的区域的激光的光功率可在0.1mW和1W之间。在一个实施方式中，显影聚合物层的步骤包括将聚合物层暴露于含0.4％-2.0％的NaOH的化学溶液中。聚合物层可暴露于化学溶液中的时间段为30秒-10分钟。在一个实施方式中，所述方法还包括将所述表面的一部分暴露于含氢氟酸的化学溶液的步骤。在一个实施方式中，该方法还包括等离子体蚀刻该表面的部分的步骤。在实施方式中，将第一导电材料沉积到聚合物层的开口中的步骤包括通过电化学电镀或化学镀将第一导电材料沉积到表面的该部分上。第一导电材料可包括铜或镍。在实施方式中，该方法还包括在沉积第一导电材料之前将导电层沉积到表面的该部分上，以促进第一导电材料粘附到表面的该部分上。在其它实施方式中，该方法还包括在沉积第一导电材料之前化学处理表面的该部分，以促进第一导电材料粘附到该表面的该部分上。在一个实施方式中，该方法还包括在从表面去除聚合物层之前或之后将第二导电材料沉积到光伏器件的表面上，以这样的方式使得第二导电材料至少部分地围绕第一导电材料。沉积第二导电材料的步骤可包括锡的电化学电镀或锡的化学镀。在一个实施方式中，从表面去除聚合物层的步骤包括将聚合物层暴露于含丙酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、松脂或NaOH的化学溶液中。根据第二方面，本专利技术提供了一种用于形成光伏器件的方法，所述方法包括以下步骤：提供非本征硅衬底；在硅衬底的表面上沉积本征硅层；在本征硅层的至少一部分上沉积非本征硅层；在所沉积的非本征硅层的至少一部分上沉积透明导电氧化物层；以及使用根据第一方面的方法在所述透明导电氧化物层上形成图案化金属电触头。根据第三方面，本专利技术提供了一种光伏器件，包括：非本征硅衬底；本征硅层，其与所述硅衬底表面的至少一部分接触；非本征硅层，其与本征硅层的至少一部分接触；透明导电氧化物层，其与所述非本征硅层的至少一部分接触；以及图案化金属触头，其与根据本专利技术的第一方面形成的透明导电氧化物层电接触。根据第四方面，本专利技术提供了一种光伏器件，包括：非本征硅衬底；薄氧化物层，其与所述硅衬底表面的至少一部分接触，由此所述薄氧化物本身是隧道触头；非本征硅层，其与所述薄氧化物层的至少一部分接触；透明导电氧化物层，其与所述非本征硅层的至少一部分接触；以及图案化金属触头，其与根据第一方面形成的透明导电氧化物层电接触。本专利技术的有利实施方式提供了一种用于形成光伏器件的触头的方法，其允许在光伏器件的表面产生图案化金属触头，避免了丝网印刷步骤。这些实施方式提供了通常由常规光刻技术提供的一些益处，但不必使用光刻掩模。这些实施方式使用激光来曝光施加到光伏器件的表面上的光致抗蚀剂层。激光与可喷涂光致抗蚀剂结合使用，可喷涂光致抗蚀剂通常比传统上在光刻工艺中使用的传统光致抗蚀剂便宜。这使得这本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于形成光伏器件的触头的方法，所述方法包括以下步骤：将聚合物层沉积到所述光伏器件的表面上；将所述聚合物层的一个区域暴露于激光；显影所述聚合物层以在所述聚合物层中产生用于进入所述表面的相应部分的至少一个开口；以这样的方式将导电材料沉积到所述聚合物层的至少一个开口中，使得所述导电材料电接触所述表面的相应部分；以及从所述表面除去剩余的显影聚合物层的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.02 AU 20149025471.用于形成光伏器件的触头的方法，所述方法包括以下步骤：将聚合物层沉积到所述光伏器件的表面上；将所述聚合物层的一个区域暴露于激光；显影所述聚合物层以在所述聚合物层中产生用于进入所述表面的相应部分的至少一个开口；以这样的方式将导电材料沉积到所述聚合物层的至少一个开口中，使得所述导电材料电接触所述表面的相应部分；以及从所述表面除去剩余的显影聚合物层的至少一部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中聚合物层包括光致抗蚀剂材料。3.根据权利要求2所述的方法，其中聚合物材料是正性光致抗蚀剂材料，并且其中表面的至少一部分位于光致抗蚀剂材料的曝光区域下方。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中沉积聚合物层的步骤包括将可喷涂聚合物材料喷涂到表面上，将可纺聚合物材料纺丝到表面上或将干膜聚合物材料施加到表面上。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括热处理聚合物层。6.根据权利要求5所述的方法，其中热处理聚合物层包括在20℃-100℃的温度下烘烤聚合物层。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中热处理聚合物层包括在40℃-60℃的温度下烘烤聚合物层。8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中热处理聚合物层包括在5分钟-60分钟的时间段内烘烤聚合物层。9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其中热处理聚合物层包括在15分钟-45分钟的时间段内烘烤聚合物层。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中沉积聚合物层包括沉积多个聚合物层的叠层并对每个沉积的聚合物层进行相应的热处理。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将聚合物层的一个区域暴露于激光包括移动激光穿过所述区域以逐渐地将所述区域暴露于激光。12.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中光伏器件定位在可移动台上，并且将聚合物层的一个区域暴露于激光包括相对于激光移动所述可移动台。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中激光包括多个激光束。14.根据权利要求13所述的方法，其中多个激光束由多个激光源产生。15.根据权利要求13或14所述的方法，其中通过使用一个或多个分束器分割一个或多个激光束产生多个激光束。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中聚合物层在激光的影响下部分地熔化。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中激光通过聚合物层到达表面的一部分，并影响表面的所述部分的性质。18.根据权利要求17所述的方法，其中表面的所述部分在激光的影响下部分地熔化。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中激光具有蓝光波长和/或紫外线波长范围中的波长。20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中激光具有400nm-410nm的波长。21.根据前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：文森特·阿基拉·艾伦，
申请(专利权)人：文森特·阿基拉·艾伦，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU