一种晶体硅太阳能电池栅状阵列电极的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种晶体硅太阳能电池的栅状阵列电极的制造方法。该方法包括以下步骤：（１）保护膜涂覆；（２）激光刻槽；（３）表面活化处理；（４）电镀；采用常规电镀电源和常规电镀槽，利用电源阴极连接经过前处理的硅半导体，电源阳极连接导电金属；开启电源，在电流密度为０．５～１０Ａ／ｄｍ２的条件下进行电镀；（５）保护膜退除。采用本发明专利技术方法，使生产效率明显提高，即在较短的时间内实现阵列电极的制备，而且制得的电极均匀，光亮，同时电镀槽液容易维护；本发明专利技术直接电镀制备电极方法，所用到的药品比通常用的化学镀，丝网印刷等便宜、易得。有利于减排降耗，降低生产成本；该方法操作简单，电极线与基体的结合力好，均匀，空隙率低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于晶体硅材料表面处理
，特别涉及一种具有ρ/η结晶体硅太阳 能电池的栅状阵列电极的制造方法。
技术介绍
随着全球能源的日趋紧张，太阳能以无污染、无机械转动部件、维护简便、可以无 人值守、建设周期短、规模大小随意、可以方便地与建筑物相结合、市场空间大等独有的优 势受到世界各国的广泛重视，国际上已有众多大公司投入到太阳能电池的研发和生产中。近十几年来，通过改革制造方法以及改善产品性能，硅太阳能电池的应用成本已 经大幅度下降。然而，在我们实际生活中广泛应用硅太阳能电池前有必要进一步降低制造 成本，同时提高硅太阳能的转换率。因此，硅太阳能电池的制造当今面临的挑战正在开始两 极分化成两大重点提高太阳能电池的功率以增加单位面积的发电量；其次是无需增加相 应投资而以现有的工艺提高生产力的愿望或需求。在晶体硅太阳能电池中使用硅片的电极列阵制备是非常关键的连接性工艺。它不 仅是收集太阳能电池发出的电流的必要方法，还直接影响电池的能量转换效率。在1988 年以来，U. S. Patent No. 4726850，No. 4748130 和 CN1447989 等专利介绍 了对结构为背电极/制有Ρ/η结的晶体硅/前电极的太阳能电池前电极的一些方法，包括 印刷法、浸焊和化学镀法。然而这些专利都是在太阳能沟槽中先化学沉积镍层，并在惰性气 体保护下高温焙烧，是沟槽金属化，这一系列的工艺复杂，条件苛刻。难以满足工业生产需 求。目前丝网印刷电极列阵是所有主要的太阳能电池生产商所选的工艺。但是该工艺 中目前存在的问题采用的栅状前电极大约要覆盖6 10%的表面积，使太阳能的有效面 积减少，从而使转换效率降低。而且由于客观条件的影响，传统的丝网印刷工艺难以实现使 太阳能电池拥有更高的高宽比的电极导线。沿着提高生产力和太阳能电池效率方向，为了解决好生产更细的导电条问题，本 方法通过直接电沉积的方法，制备出更细的微型导电条以占据更小的面积，制备更厚的电 极可以更有效地载流，来获得更高的能量转换效率。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种晶体 硅太阳能电池的栅状阵列电极的制造方法；该方法克服了现有的丝印电极覆盖面积大，难 制备微型阵列电极等缺点，降低生产成本，同时提高太阳能转换效率的、工艺简单稳定。本专利技术的再一目的在于提供上述方法制备的晶体硅太阳能电池的栅状阵列电极。本专利技术的又一目的在于提供上述晶体硅太阳能电池的栅状阵列电极的应用。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案一种晶体硅太阳能电池的栅状阵 列电极的制造方法，包括以下操作步骤(1)保护膜涂覆在涂有减反射层的半导体晶体硅的表面涂覆一层保护膜；所述半导体晶体硅具有Ρ/η结；(2)激光刻槽在涂覆了保护膜的半导体晶体硅的表面上通过激光刻出阵列凹 槽；(3)表面活化处理将刻了阵列凹槽的硅半导体通过表面活性剂清洗后，在含 F—酸溶液或者氢氧化物溶液中对凹槽进行活化，得到经过前处理的硅半导体；(4)电镀采用常规电镀电源和常规电镀槽，利用电源阴极连接经过前处理的半 导体晶体硅，电源阳极连接导电金属；开启电源，在电流密度为0. 5 ΙΟΑ/dm2的条件下进 行电镀；(5)保护膜退除将电镀完成后的半导体晶体硅在有机溶剂中浸泡，去掉覆盖在 极板表面的保护膜，清洗，烘干，得到硅太阳能电池阵列电极。步骤(1)所述减反射层为氮化硅减反射膜、多孔二氧化硅减反射膜、二氧化钛减 反射膜或MgF2/ZnS双层减反射膜；所述保护膜为酚醛清漆、醇酸清漆、硝基清漆、环氧清漆 或丙烯酸清漆。步骤(2)所述阵列凹槽为深10 50 μ m、宽10 30 μ m的阵列凹槽。步骤(3)所述表面活性剂的质量百分比浓度为0. 5% 5% ；所述表面活性剂为 高级脂肪酸盐或磺酸盐表面活性剂；所述含F—酸溶液或氢氧化物溶液的质量百分比浓度为 40% ；所述含F—酸溶液为HF、HBF4或NH4HF2的盐酸溶液；所述氢氧化物为氢氧化钠 或氢氧化钾；所述活化的时间为0. 5 lOmin。步骤(4)所述电镀的时间为1 30min ；所述导电金属为铜、镍、锡、银或金；所述 电镀所采用的电镀液为镀铜液、镀镍液、镀锡液、镀银液或镀金液。所述镀铜液是由焦磷酸铜50 150g/L、焦磷酸钾250 350g/L、柠檬酸铵10 15g/L、二氧化硒0. 006 0. 5g/L、2-巯基苯骈噻唑0. 001 0. 5g/L和2-巯基苯骈咪唑 0. 001 0. lg/L组成；或者是由硫酸铜100 250g/L、硫酸50 150g/L、氯化钾100 200mg/L、聚乙二醇0.05 0. 3g/L和双(二甲基硫代氨基)甲酰锍丙烷磺酸盐0. 02 0. 5g/L 组成；所述镀镍液是由胺基磺酸镍300 500g/L、氯化镍O 30g/L和硼酸30 40g/L 组成；所述镀锡液是由锡5 20g/L、硫酸锡10 50g/L、硫酸100 200g/L、咪唑啉 0. 1 0. 2g/L和酒石酸锑钾0. 1 0. 2g/L组成；所述镀银液是由硝酸银30 40g/L、氰化钾50 75g/L和碳酸钾20 95g/L组 成；所述镀金液由氰化金钾8 20g/L、氰化钾15 30g/L、磷酸氢二钾10 25g/L 和碳酸钾10 30g/L组成。步骤(5)所述浸泡的时间为1 20分钟；所述有机溶剂为脂肪烃类化合物、脂环 烃类化合物、商化烃类化合物、酯类化合物或酮类化合物。所述脂肪烃类化合物为苯、甲苯或二甲苯；所述脂环烃类化合物为环己烷或环己 酮；所述卤化烃类化合物为氯苯、二氯甲烷或二氯甲苯；所述酯类化合物为醋酸乙酯、醋酸 甲酯或醋酸丙酯；所述酮类化合物为丙酮、甲基丙酮或甲基异丁酮。一种根据上述方法制备的晶体硅太阳能电池的栅状阵列电极。上述晶体硅太阳能电池的栅状阵列电极应用于制备太阳能电池组合板。如果是电镀铜，则对硅半导体进行二次电刷镀，使其表面增加一层耐腐蚀的金属 (例如锡、镍、银、金等金属)层作为保护层以提高样品的寿命。 本专利技术与现有技术相比，具有如下突出优点和有益效果(1)采用本专利技术方法，使 生产效率明显提高，即在较短的时间内实现阵列电极的制备，而且制得的电极均勻，光亮， 同时电镀槽液容易维护；(2)本专利技术直接电镀制备电极方法，所用到的药品比通常用的化 学镀，丝网印刷等便宜、易得。有利于减排降耗，降低生产成本；(3)预期未来硅太阳能电池 将广泛应用，如果采用本方法制备太阳能极板将产生巨大的经济效益，对人类的可持续发 展将起到积极的作用；(4)本专利技术在于开发出性能优越的太阳能硅片前电极列阵，该方法 操作简单，电极线与基体的结合力好，均勻，空隙率低。附图说明图1是实施例1采用本专利技术方法通过直接电镀铜制备得到的前电极阵列导线的照 片图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限 于此。实施例1(1)保护膜涂覆在涂有氮化硅减反射层的硅半导体的表面涂覆一层酚醛清漆作 为保护膜；所述硅半导体为具有Ρ/η结的单晶体硅；(2)激光刻槽在涂覆了保护膜的硅半导体的表面上通过激光刻出深10 μ m和宽 10 μ m的阵列凹槽；(3)表面活化处理将刻了阵列凹槽的硅半导体通过质量百分比浓度为5%的脂 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体硅太阳能电池的栅状阵列电极的制造方法，其特征在于包括以下操作步骤：（１）保护膜涂覆：在涂有减反射层的半导体晶体硅的表面涂覆一层保护膜；所述半导体晶体硅具有ｐ／ｎ结；（２）激光刻槽：在涂覆了保护膜的半导体晶体硅的表面上通过激光刻出阵列凹槽；（３）表面活化处理：将刻了阵列凹槽的硅半导体通过表面活性剂清洗后，在含Ｆ－酸溶液或者氢氧化物溶液中对凹槽进行活化，得到经过前处理的硅半导体；（４）电镀：采用常规电镀电源和常规电镀槽，利用电源阴极连接经过前处理的半导体晶体硅，电源阳极连接导电金属；开启电源，在电流密度为０．５～１０Ａ／ｄｍ↑［２］的条件下进行电镀；（５）保护膜退除：将电镀完成后的半导体晶体硅在有机溶剂中浸泡，去掉覆盖在极板表面的保护膜，清洗，烘干，得到硅太阳能电池阵列电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：莫烨强，黄启明，吴飞，黄美玲，李伟善，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]