一种提高晶硅太阳能电池电镀电极性能的金属化方法技术

本申请公开了一种可以提高晶硅太阳能电池电极性能的金属化方法其方法包括：基于激光开槽以及喷墨打印掩膜开槽；对晶硅太阳能电池已开槽或者无掩膜覆盖的区域进行界面清洗；恒流电镀或恒流光诱导电镀；低温退火。本发明专利技术通过优化界面清洗工艺来调整太阳能电池表面开槽区域的表面化学成分解决现有太阳能电池金属化中界面传导性以及粘附力等相关问题，并且有利于增大电镀电极与晶硅太阳能电池表面的接触面积，有效减小接触电阻，提高界面粘附力。提高界面粘附力。提高界面粘附力。

【技术实现步骤摘要】
一种提高晶硅太阳能电池电镀电极性能的金属化方法


[0001]本专利技术涉及太阳能
，具体涉及一种提高晶硅太阳能电池电极性能的金属化方法。

技术介绍

[0002]为了积极应对全球气候变化以及巴黎协定，在世界范围内，晶硅太阳能组件的生产能力以及装机量正在持续不断增长，逐步使用可再生清洁能源替代传统化石能源，这样有助于控制全球的气温上升。然而，太阳能电池金属化所需的大量银消耗正迅速成为一个在可持续发展维度的所面临的挑战。截止2021年底，双面钝化发射极背面接触(PERC)太阳能电池每片所需银消耗量大约为90
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100毫克左右。根据估算，在未来钝化发射极背面接触电池每太瓦的产能将消耗2020年全球白银供应量的51％左右。然而，与PERC电池相比，未来将主导市场的隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)和异质结(HJT)电池的单片银消耗量将显着增加，大约为PERC电池的1.5至2倍左右。因此，十分有必要加快研发以及投产无银或者少银的金属化以及互连技术。
[0003]基于铜和镍等贱金属电镀或者光诱导电镀的太阳能电池金属化方法可以代替银浆丝网印刷并且有效减少太阳能电池生产过程中的用银量。此外，使用基于短脉冲激光或者喷墨打印蚀刻剂开槽的工艺可以有效减小副栅的宽度，通常小于25微米，并降低光学损失。通过优化开槽以及电镀工艺，这种非接触工艺对太阳能电池的效率影响较小。除了减少对银浆的需求外，此工艺还可以使电池及组件制造商免受世界银价波动所带来的风险。目前，铜和镍等贱金属在太阳能电池金属化中使用恒流电镀或者恒流光诱导电镀，并且所使用的电流密度由所使用的电介质所决定。
[0004]不论使用喷墨打印开槽或者是激光开槽，晶硅太阳能电池表面开槽区域表面都会残留硅的氧化物，从而影响电镀电极的界面传导性、界面电阻以及粘附力。

技术实现思路

[0005]为了克服现有晶硅太阳能电池的不足，本专利技术提供了一种提高晶硅太阳能电池电极性能的金属化方法及晶硅太阳能电池，通过优化界面清洗工艺来调整太阳能电池表面开槽区域的表面化学成分解决现有太阳能电池电镀金属化中界面传导性以及粘附力等相关问题，并且有利于增大电镀电极与晶硅太阳能电池表面的接触面积，有效减小接触电阻，提高界面粘附力。
[0006]相应的，本专利技术的一种提高晶硅太阳能电池电极性能的金属化方法，所述方法包括：
[0007]基于激光开槽或喷墨打印掩膜开槽；
[0008]对晶硅太阳能电池已开槽或者无掩膜覆盖的区域进行界面清洗；
[0009]恒流电镀或恒流光诱导电镀；
[0010]低温退火。
[0011]若使用短脉冲激光对晶硅太阳能电池表面的介电层进行开槽，所使用的激光的脉宽小于50纳秒，激光波长小于550纳米，激光平均功率小于2瓦，激光重复频率小于800千赫兹，扫描速率小于500毫米每秒。若使用喷墨打印开槽，蚀刻机可选择1％至10％氢氟酸基底蚀刻剂，喷墨头传动速率小于300毫米每秒。
[0012]对界面清洗电解质包括但不限于：H2SO4，H2O2，HC I，HF，缓冲氧化物刻蚀液BOE，NH4OH，去离子水；在完成表面预处理以后，使得表面O/Si以及N/Si原子比均小于20％。
[0013]当对晶硅太阳能电池的n型半导体表面进行电镀时，需要使用恒流光诱导电镀，在金属化过程中使得太阳能电池内部电子从p型半导体流向n型半导体，太阳能电池表面光强为150
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250瓦每平方米；当对晶硅太阳能电池的p型半导体表面进行电镀时，需要在暗光条件下使用恒流电镀，太阳能电池表面光强小于20瓦每平方米，在金属化过程中使得太阳能电池内部电子从n型半导体流向p型半导体。
[0014]所述恒流电镀或恒流光诱导电镀用于电镀金属电极，所述金属材料包括：镍，铜，银，锡，钴中的一种，电镀金属电极的厚度通常在1
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15微米之间。
[0015]所述恒流电镀或恒流光诱导电镀时间小于10分钟，电流密度小于60毫安每平方厘米。
[0016]本专利技术通过优化界面清洗工艺来调整太阳能电池表面开槽区域的表面化学成分及表面化学键，可以有效提高后续基于电镀工艺的界面传导性(接触电阻)以及电镀电极的界面粘附力。本专利技术中界面清洗工艺的优化包括但不限于溶液电解质的选择以及清洗时间的优化。通过优化界面清洗工艺来调整太阳能电池表面开槽区域的表面化学成分解决现有太阳能电池电镀金属化中界面传导性以及粘附力等相关问题，并且有利于增大电镀电极与晶硅太阳能电池表面的接触面积，有效减小接触电阻，提高界面粘附力。同时相较于传统丝网印刷可以降低单片电池的耗银量，并可以减小副栅的宽度并降低光学损失，实现基于贱金属的太阳能电池金属化，能够应用于晶硅及薄膜太阳能电池的制备，减小光伏产业对贵金属银的依赖性，降低产业链成本并促进低成本可持续发展。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0018]图1是本专利技术实施例提供的提高晶硅太阳能电池电极性能的金属化方法流程图；
[0019]图2是本专利技术实施例1中在界面清洗后使用X射线光电子能谱进行元素定量分析所得硅2p能谱。硅硅化学键的结合能主峰在99.3电子伏特附近，硅的氧化物化学键的结合能主峰在101电子伏特附近；
[0020]图3是本专利技术中作为实验对照而使用基于恒流电镀的金属化方法的晶硅太阳能电池主栅拉力分析。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]图1示出了本专利技术实施例中的提高晶硅太阳能电池电极性能的金属化方法流程图，该方法包括：
[0023]S11、基于激光开槽或喷墨打印开槽；
[0024]S12、对晶硅太阳能电池已开槽或者无掩膜覆盖的区域进行界面清洗；
[0025]S13、恒流电镀或恒流光诱导电镀；
[0026]S14、低温退火。
[0027]这种金属化方式可以应用于PERC、TOPCon以及I BC太阳能电池上的介电层区域。
[0028]本专利技术设计的金属化方法可以增大电镀电极与晶硅太阳能电池表面的接触面积，解决现有太阳能电池电镀金属化中界面传导性以及粘附力等相关问题，有效减小接触电阻，提高界面粘附力。同时相较于传统丝网印刷可以降低单片电池的耗银量，并可以减小副栅的宽度并降低光学损失，实现基于贱金属的太阳能电池金属化，能够应用于晶硅及薄膜太阳能电池的制备，减小光伏产业对贵金属银的依赖性，降低产业链成本并促本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可以提高晶硅太阳能电池电极性能的金属化方法，所述方法包括：基于激光开槽或喷墨打印开槽；对晶硅太阳能电池已开槽或者无掩膜覆盖的区域进行界面清洗；恒流电镀或恒流光诱导电镀；低温退火。2.如权利要求1所述的一种可以提高晶硅太阳能电池电极性能的金属化方法，其特征在于，若使用短脉冲激光对晶硅太阳能电池表面的介电层进行开槽，所使用的激光的脉宽小于50纳秒，激光波长小于550纳米，激光平均功率小于2瓦，激光重复频率小于800千赫兹，扫描速率小于500毫米每秒，若使用喷墨打印开槽，蚀刻机可选择1％至10％氢氟酸基底蚀刻剂，喷墨头传动速率小于300毫米每秒。3.如权利要求1所述的一种可以提高晶硅太阳能电池电极性能的金属化方法，其特征在于，界面清洗电解质包括但不限于：H2SO4，H2O2，HC I，HF，缓冲氧化物刻蚀液BOE，NH4OH，去离子水；在完成表面预处理以后，使得表面O/Si以及N/Si原子比均小于20％。4.如权利要求1所述的一种可以提...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：深圳黑晶光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：