一种异质太阳能电池金属化方法技术

本发明专利技术属于太阳能电池领域，具体涉及一种异质太阳能电池金属化方法。金属化的具体步骤为：异质结电池镀膜片上制备掩膜、掩膜图案化开口、亲水处理、覆盖螯合剂并干燥、清洗、化学镀金属种子层、电镀铜栅线、去除掩膜。由于TCO膜导电性弱，也没有催化中心，通常难以直接在TCO膜上进行化学镀金属。本发明专利技术无需大型设备镀覆电镀金属种子层，也不需要去除金属种子步骤。降低了电镀固定设备成本，减轻了对环境污染。本发明专利技术不需要对TCO进行刻蚀处理，不会损害TCO膜，不会降低异质结电池的填充因子和短路电流。本发明专利技术不需要对TCO进行活化处理，不需要使用氯化钯这种价格昂的药品。使用氯化钯这种价格昂的药品。使用氯化钯这种价格昂的药品。

【技术实现步骤摘要】
一种异质太阳能电池金属化方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池领域，具体涉及一种异质太阳能电池金属化方法。

技术介绍

[0002]异质结太阳能电池在下一代晶硅电池中占有重要地位，需要使用价格较高的低温固化银浆进行金属化是限制其大规模量产的因素之一。电镀铜栅线技术一方面有潜在的降低异质结电池金属化成本优势；另一方面可以制作更窄的栅线，提高电池的短路电流，并且电镀铜栅线与透明导电氧化物(TCO)膜有更大的接触面积，可以提高电池的填充因子。TCO膜虽然具有导电性，但是其导电性不足以支撑其直接电镀出附着力和形貌良好的铜栅线。所以在TCO膜上进行电镀铜栅线需要制作导电金属种子层和掩膜，之后还需要去除种子层和去除掩膜的步骤，其中种子层通常是铜种子层、镍种子层或银种子层。种子层的制备方法通常采用物理气相沉积法或磁控溅射法，这种两类种子层制备方法均需要昂贵的大型设备。另外，去除种子层步骤需要用到弱碱性或酸性化学药品，并产生大量含Cu
2+
、Ni
2+
、或Ag
+
废液。降低电镀铜栅线的制作成本需要尽量避免这种昂贵大型设备的使用，并尽可能减小工艺步骤。另外，避免或减少大量含金属离子的废液的排放对环境治理也极为重要。
[0003]由于TCO膜导电性弱，也没有催化中心，通常难以直接在TCO膜上进行化学镀金属。专利CN104445997A，CN107557772B，CN107313036A提供了在ITO上化镀金属的方法，但都需要预先对ITO进行微蚀、活化处理。微蚀处理需要使用酸性刻蚀剂(如稀盐酸)，很容易对异质结电池100nm左右厚度的TCO膜过量刻蚀，造成异质结电池电流和填充因子的损失。而活化处理通常需要使用氯化钯和氯化亚锡，氯化钯的价格昂贵不适用于大规模工业化使用。基于此本专利技术提供一种不需要对TCO进行刻蚀、活化预处理的化学镀金属方法。

技术实现思路

[0004]现有技术中存在的技术问题是现有异质结电池电镀铜栅线需要使用物理气相沉积法或磁控溅射法制备电镀金属种子层，大型昂贵镀膜设备的使用增加了电镀栅线成本；并在电镀完成后需要用到化学药品去除种子层，产生大量含金属离子废水，对环境造成污染。
[0005]同时，现有在ITO膜化镀金属技术需要对ITO进行微蚀、活化预处理。微蚀处理需要用到酸性蚀剂(如稀盐酸)，很容易对异质结电池100nm左右厚度的TCO膜过量刻蚀，造成异质结电池电流和填充因子的损失。而活化处理通常需要使用氯化钯和氯化亚锡，氯化钯的价格昂贵不适用于大规模工业化使用。
[0006]为了解决上述存在的技术问题，本申请提供一种不需要对TCO进行刻蚀、活化预处理的化学镀金属方法，技术方案如下：
[0007]如图1所示为直接在异质结电池的掩膜图案化后露出TCO膜的栅线位置选择性化镀金属种子层，并电镀铜栅线流程图。
[0008]具体步骤为：异质结电池镀膜片上制备掩膜
→
掩膜图案化开口
→
亲水处理
→
覆盖
螯合剂并干燥、清洗
→
化学镀金属种子层
→
电镀铜栅线
→
去除掩膜。
[0009]本专利技术提供一种异质太阳能电池金属化方法，包括如下步骤：
[0010]S1：于镀膜片上制备掩膜；所述镀膜片为透明导电氧化物(TCO)薄膜；
[0011]S2：对所述异质结电池上的掩膜进行图案化开口；所述图案化开口的方法为光刻显影、激光显影、丝网印刷或印刷刻蚀剂；
[0012]S3：于所述异质结电池上制备的掩膜处进行亲水处理；所述亲水处理的方法为紫外臭氧处理、氧等离子体处理或六甲基二硅氮烷的丙酮溶液浸泡；
[0013]S4：于所述异质结电池上制备的掩膜处覆盖螯合剂溶液，先干燥后清洗；所述螯合剂溶液中溶质的官能团包含巯基，所述螯合剂溶液中溶质的官能团还包含羟基和氨基中的一种或两种；(清洗的目的是为了清洗掉表面螯合剂因干燥而形成的浓度过高的地方，以保证螯合剂在表面覆盖的均匀性)
[0014]S5：于所述异质结电池上制备的掩膜处化学镀金属种子层，电镀铜栅线，去除掩膜，完成异质太阳能电池金属化方法。
[0015]优选的，所述透明导电氧化物薄膜的材质为掺杂锡的氧化铟(ITO)、掺杂钨的氧化铟(IWO)、掺杂铈的氧化铟(ICO)、掺杂锌的氧化铟(IZO)、掺杂铝的氧化锌(AZO)、掺杂镓的氧化锌(GZO)或掺氟的氧化锡(FTO)。
[0016]优选的，所述掩膜为有机掩膜或无机掩膜；所述有机掩膜是油墨、干膜、光刻胶、改性树脂或热熔胶。
[0017]进一步地，所述掩膜为有机掩膜。
[0018]优选的，所述步骤S1中，制备掩膜的方式为丝网印刷、喷墨打印、喷涂、旋涂或直接平铺。
[0019]优选的，所述步骤S2中，对正背面制备好掩膜的电池进行图案化开口时，露出栅线位置TCO薄膜。
[0020]所述步骤S3中，对掩膜图案化后的异质结电池的正背面进行亲水处理，目的是增加开口处露出TCO膜的亲水性。
[0021]优选的，所述步骤S3中，紫外臭氧处理的时间为3
‑
180min。
[0022]进一步地，紫外臭氧处理的时间为10
‑
120min；优选紫外臭氧处理的时间为20
‑
60min。优选地，紫外臭氧处理的时间为40min。
[0023]优选的，所述步骤S3中，所述氧等离子体处理的功率为0
‑
1000W，气体流量60
‑
500mL/min，处理时间1
‑
720s。
[0024]进一步地，氧等离子体处理的功率为20
‑
600W，气体流量100
‑
400mL/min，处理时间3
‑
60s；优选氧等离子体的处理功率为100
‑
500W，气体流量200
‑
300mL/min，处理时间5
‑
30s。
[0025]优选的，所述步骤S3中，所述六甲基二硅氮烷丙酮溶液中，六甲基二硅氮烷的浓度为0.001
‑
0.5mol/L。
[0026]进一步地，六甲基二硅氮烷丙酮溶液中，六甲基二硅氮烷的浓度为0.005
‑
0.1mol/L，优选浓度为0.01
‑
0.08mol/L。
[0027]优选的，所述螯合剂溶液中溶质的浓度为1
×
10
‑6‑1×
10
‑2mol/L。
[0028]优选地，螯合剂分子的浓度为1
×
10
‑5‑1×
10
‑3mol/L，优选为1
×
10
‑4mol/L。
[0029]优选的，所述步骤S4中，覆盖螯合剂溶液的方法为喷涂或直接平铺。
[0030]喷涂的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质太阳能电池金属化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：于镀膜片上制备掩膜；所述镀膜片为透明导电氧化物薄膜；S2：对所述异质结电池上的掩膜进行图案化开口；所述图案化开口的方法为光刻显影、激光显影、丝网印刷或印刷刻蚀剂；S3：于所述异质结电池上制备的掩膜处进行亲水处理；所述亲水处理的方法为紫外臭氧处理、氧等离子体处理或六甲基二硅氮烷的丙酮溶液浸泡；S4：于所述异质结电池上制备的掩膜处覆盖螯合剂溶液，先干燥后清洗；所述螯合剂溶液中溶质的官能团包含巯基，所述螯合剂溶液中溶质的官能团还包含羟基和氨基中的一种或两种；S5：于所述异质结电池上制备的掩膜处化学镀金属种子层，电镀铜栅线，去除掩膜，完成异质太阳能电池金属化方法。2.如权利要求1所述的异质太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述透明导电氧化物薄膜的材质为掺杂锡的氧化铟、掺杂钨的氧化铟、掺杂铈的氧化铟、掺杂锌的氧化铟、掺杂铝的氧化锌、掺杂镓的氧化锌或掺氟的氧化锡。3.如权利要求1所述的异质太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述掩膜为有机掩膜或无机掩膜；所述有机掩膜是油墨、干膜、光刻胶、改性树脂或热熔胶。4.如权利要求1所述的异质太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述步骤S1中，制备掩膜的方式为丝网印刷、喷墨打印、喷涂、旋涂或直接平铺。5.如权利要求1所述的异质太阳能电池金属化方法，其特征在于，所述螯合剂溶液中溶质的浓度为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓东，王梓芃，曾玉莲，邹帅，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：