一种金属电极、晶硅太阳电池及制备方法技术

本申请实施例提供一种金属电极、晶硅太阳电池及制备方法，涉及晶硅太阳电池生产技术领域。金属电极的制备方法主要是在基片的表面刮涂正性光刻胶，定形、光刻，形成对应图形的凹槽；使用磁控溅射技术或反应等离子体沉积技术在凹槽内依次形成种子层和铜电极，且种子层和铜电极的总高度低于正性光刻胶层的高度。晶硅太阳电池的制备方法主要是采用如上述的金属电极的制备方法形成正面和背面金属电极；分别在正面和背面金属电极上刮涂负性光刻胶，移除正性光刻胶层；在硅衬底的正面和背面形成减反射膜和钝化膜，移除负性光刻胶层。金属电极的的制备方法、晶硅太阳电池及其制备方法，电极品质优异，高宽比高，电池的效率高。电池的效率高。电池的效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种金属电极、晶硅太阳电池及制备方法


[0001]本申请涉及晶硅太阳电池生产
，具体而言，涉及一种金属电极、晶硅太阳电池及制备方法。

技术介绍

[0002]目前，由于能源危机和环境危机，世界各国纷纷加大可再生清洁能源的开发力度。在众多的可再生清洁能源中，太阳能清洁环保，资源丰富，分布广泛，因而倍受研究者青睐，有望成为未来清洁可再生能源中最重要的能源；晶硅太阳电池作为转化利用太阳能的器件，成为研究重点。
[0003]在量产晶硅太阳电池中，PERC电池(Passivated Emitterand Rear Cell，发射极和背面钝化电池)占据光伏市场的85％以上。在PERC电池中非硅成本占比较大的工序是制备金属电极，约占PERC电池总成本的45％；在新型太阳能电池HIT(Heterojunction withIntrinsic Thin
‑
layer，本征薄膜异质结电池)中，银浆料成本占比非硅成本的50％。现在量产工艺中制备电极使用最广泛的为丝网印刷工艺，其是使用丝网印刷银浆料，再经过高温或低温烧结形成半导体与金属的欧姆接触银电极以导出光生载流子。
[0004]近年来，随着太阳能电池生产成本的不断下降，价格昂贵的银浆料的成本在电池总成本中的占有比例不断上升；且银电极的宽度和高宽比受到丝网印刷工艺和浆料物化性能的限制，常规丝网印刷银电极的高宽比在30％～35％，阻碍了晶硅太阳电池效率的提升。为了进一步降低太阳能电池成本和提升电池效率，使用湿法电镀法制作太阳能电池的金属电极成为了量产研究热点，湿法电镀法可使用便宜的镍、铜等金属去部分或者全部替代银制备电极来实现成本降低。但是现有的湿法电镀法中化学溶液处理成本高，电镀溶液质量要求高，电镀电极的均匀性难以解决，而且制得电极的高宽比仍比较小，电池效率较低。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种金属电极、晶硅太阳电池及制备方法，电极品质优异，高宽比高，电池的效率高。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种金属电极的制备方法，其主要是在基片的表面刮涂正性光刻胶，定形形成正性光刻胶层；对正性光刻胶层进行光刻，形成对应图形的凹槽；使用磁控溅射技术或反应等离子体沉积(Rcactivc Plasma Deposition，RPD)技术在凹槽内依次形成种子层和铜电极，且种子层和铜电极的总高度低于正性光刻胶层的高度。
[0007]在上述技术方案中，通过刮涂正性光刻胶和光刻形成凹槽，使用磁控溅射技术或反应等离子体沉积技术制备金属电极，该金属电极是由种子层和铜电极组成，种子层具有抗腐蚀的作用，起到粘结基片和铜电极的作用，铜电极用于收集载流子。同时使金属电极的高度低于正性光刻胶的高度，最终规则形状的凹槽未填充满，留有一定间距，方便后续刮涂负性光刻胶来保护金属电极，防止后续工艺破坏铜电极栅线。
[0008]本申请实施例的金属电极的制备方法能够解决丝网印刷银浆制备银电极而带来
的制造成本昂贵等问题，还能解决湿法化学溶液电镀技术产生的废水处理成本高问题，最为重要的是，相比丝网丝印银电极和电化学溶液电镀铜电极，本申请实施例的制备方法能够精确控制栅线的高度和宽度，从而制备得到品质优异的电极，铜电极的高宽比高，降低正面入射光的栅线的遮阴面积，增加入射光的光通量，对应电池的效率高。
[0009]在一种可能的实现方式中，种子层的材质为钛、镍、镍钒合金或钛钨合金。
[0010]在一种可能的实现方式中，种子层的宽度为10～20μm，高度为2～5μm；铜电极的宽度为10～20μm，高度为5～15μm。
[0011]在上述技术方案中，种子层和铜电极组成的金属电极满足使用需求，成本相对较低，而且保证铜电极的高宽比高。
[0012]在一种可能的实现方式中，定形的方法为：先刮涂正性光刻胶，刮涂厚度为10～20μm，再进行软烘实现正性光刻胶的均匀定形，软烘温度为80～120℃，时间为60～200s。
[0013]在一种可能的实现方式中，光刻的方法为：采用紫外光源对正性光刻胶层对应图形的区域进行微米级别光源曝光，再在显影溶液进行曝光图形的显影，显影时间为3～10min。
[0014]第二方面，本申请实施例提供了一种晶硅太阳电池，其包括硅衬底，依次叠加设置于硅衬底正面的磷源掺杂层、正面SiNx减反射层、SiO2层，依次叠加设置于硅衬底背面的Al2O3钝化层、背面SiNx减反射层；SiO2层和正面SiNx减反射层中镶嵌有正面金属电极，正面金属电极包括由内至外依次叠加的种子层和铜电极，铜电极的高宽比为40％～50％，且种子层与磷源掺杂层接触，铜电极伸出SiO2层；背面SiNx减反射层和Al2O3钝化层中镶嵌有背面金属电极，背面金属电极包括由内至外依次叠加的种子层和铜电极，铜电极的高宽比为40％～50％，且种子层与硅衬底接触，铜电极伸出背面SiNx减反射层。
[0015]在上述技术方案中，晶硅太阳电池为PERC电池结构，其中，具有抗腐蚀和粘结作用的种子层和用于收集载流子的铜电极共同组成金属电极，铜电极的高宽比高，降低了电池正面入射光的阴影面积，提高了电池的光电转化效率，降低了PERC电池的制造成本。
[0016]在一种可能的实现方式中，正面SiNx减反射层的厚度为50～80nm，折射率为2.0～2.3；SiO2层的厚度为10～30nm，折射率为1.6～1.8。
[0017]在上述技术方案中，折射率小的SiO2层在最上面，折射率大的SiNx减反射层在其下面，一定厚度和折射率的正面SiNx减反射层和SiO2层组成正面叠层减反射膜，能够增加电池正面的光通量，提高短路电流，最终提高电池光电转化效率。
[0018]在一种可能的实现方式中，硅衬底为P型掺镓硅衬底，硅衬底的电阻率为0.4～1.1Ω
·
cm，硅衬底的大小为156.75
×
156.75mm2～230
×
230mm2，厚度为80～170μm；
[0019]和/或，Al2O3钝化层的厚度为3～10nm；
[0020]和/或，背面SiNx减反射层的厚度为90～110nm。
[0021]在上述技术方案中，背面SiNx减反射层的设置厚度大，比正面SiNx减反射层的厚度更大，目的降低背面负性光刻胶移除液和表面活性剂造成的损伤。
[0022]第三方面，本申请实施例提供了一种第二方面提供的晶硅太阳电池的制备方法，其包括以下步骤：
[0023]在硅衬底的正面形成磷源掺杂层，采用第一方面提供的金属电极的制备方法在磷源掺杂层表面形成正面金属电极，采用第一方面提供的金属电极的制备方法在硅衬底背面
形成背面金属电极；
[0024]分别在正面金属电极和背面金属电极上刮涂负性光刻胶至填满对应凹槽，定形形成负性光刻胶层，将整体浸入正性光刻胶移除液中以移除正性光刻胶层；
[0025]在硅衬底的正面依次形成正面SiN
x
减反射层和SiO2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属电极的制备方法，其特征在于，其主要是在基片的表面刮涂正性光刻胶，定形形成正性光刻胶层；对所述正性光刻胶层进行光刻，形成对应图形的凹槽；使用磁控溅射技术或反应等离子体沉积技术在所述凹槽内依次形成种子层和铜电极，且所述种子层和所述铜电极的总高度低于所述正性光刻胶层的高度。2.根据权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述种子层的材质为钛、镍、镍钒合金或钛钨合金。3.根据权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述种子层的宽度为10～20μm，高度为2～5μm；所述铜电极的宽度为10～20μm，高度为5～15μm。4.根据权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，定形的方法为：先刮涂所述正性光刻胶，刮涂厚度为10～20μm，再进行软烘实现正性光刻胶的均匀定形，软烘温度为80～120℃，时间为60～200s。5.根据权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，光刻的方法为：采用紫外光源对正性光刻胶层对应图形的区域进行微米级别光源曝光，再在显影溶液进行曝光图形的显影，显影时间为3～10min。6.一种晶硅太阳电池，其特征在于，其包括硅衬底，依次叠加设置于所述硅衬底正面的磷源掺杂层、正面SiNx减反射层、SiO2层，依次叠加设置于所述硅衬底背面的Al2O3钝化层、背面SiNx减反射层；所述SiO2层和所述正面SiNx减反射层中镶嵌有正面金属电极，所述正面金属电极包括由内至外依次叠加的种子层和铜电极，所述铜电极的高宽比为40％～50％，且所述种子层与所述磷源掺杂层接触，所述铜电极伸出所述SiO2层；所述背面SiNx减反射层和所述Al2O3钝化层中镶嵌有背面金属电极，所述背面金属电极包括由内至外依次叠加的种子层和铜电极，所述铜电极的高宽比为40％～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璞，
申请(专利权)人：通威太阳能成都有限公司，
类型：发明
国别省市：