一种硅基太阳能电池正面栅电极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硅基太阳能电池正面栅电极的制备方法。本发明专利技术采用如下技术方案：一种硅基太阳能电池正面栅电极的制备方法，其特征是：依次采用如下步骤：一、已经形成减反射膜的硅基太阳能电池正面上采用真空溅射的方法沉积一层５－５０纳米厚金属膜；二、在金属膜上印刷一层正面栅电极形状的抗蚀图案；三、去除没有覆盖抗蚀图案的金属膜，形成电池正面栅电极图形；四、去除抗蚀图案，加厚正面栅电极。通过采用上述方案，本发明专利技术克服现有技术存在的不足，提供一种能改善正面栅电极与晶体硅之间的接触性能，而且能增强正面栅电极与晶体硅之间的附着力，降低电极的串电阻，提高太阳能电池的转换效率的新电极制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
商业化硅基太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后，已经制成PN结，可以在光 照下产生电流，为了将产生的电流导出，需要在电池表面上制作正、负两个电极。制造电极 的方法很多，而丝网印刷是目前制作太阳能电池电极最普遍的一种生产工艺之一。目前采用丝网印刷制备的正面细栅电极，其高度在5 30微米、宽度在60 180 微米范围之间，较宽的正面栅电极会遮挡较多的太阳光，而较矮的细栅会增加电极的串电 阻，这些都会导致太阳能电池的电流收集效率降低和光转换效率下降，所以要获得具有高 光电转换效率的太阳能电池，就得减小栅极线宽，提高正面栅电极的高宽比。然而要将栅线 宽度进一步变小，同时还要保证栅电极的高度，传统的丝网印刷工艺已经很难做到。其它的技术如应用SE技术做选择性发射电极，可以把栅线宽度减小到80微米左 右。采用激光技术，可以使栅线宽度达到40微米，然而这些技术的成本相对较高。采用半 导体行业的光刻和离子注入工艺可以获得更细的正面栅电极，但是要把这种技术从半导体 领域移植到太阳能电池领域是很困难的，因为太阳能电池硅片的生产量通常是一天处理几 十万片，这大概相当于半导体工厂一年的加工量。另外丝网印刷正面栅电极是用银浆印刷而成的，银浆主要由银粉颗粒、无机相 (玻璃粉)以及有机载体组成。经过丝网印刷后的硅片，不能直接使用，需要经过烧结炉快 速烧结，将有机树脂粘合剂燃烧掉，剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银 电极。当银电极和晶体硅在温度达到共晶温度时，晶体硅原子以一定的比例融入到熔融的 银电极材料中去，从而形成欧姆接触。银浆料中的银粉颗粒大小、成分配比以及烧结时的工艺条件都对欧姆接触有较大 的影响。因此在商业化生产中，质量差的银浆或不恰当的烧结工艺都会增加电极的串电阻， 降低太阳能电池的光电转换效率。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，提供一种硅基太阳能电池正面栅电极的制备方 法，其方法不仅能改善正面栅电极与晶体硅之间的接触性能，而且能增强正面栅电极与晶 体硅之间的附着力，降低电极的串电阻，提高太阳能电池的转换效率；另外该方法可以克服 丝网印刷工艺的瓶颈，使得正面栅电极的宽度更窄，更多的利用太阳光，提高太阳能电池的 光利用效率；并可以大幅度降低电极的生成时间和制造成本，提高硅太阳能电池的生产效 率和效益。为实现上述目的本专利技术采用如下技术方案一种硅基太阳能电池正面栅电极的制 备方法，其特征是依次采用如下步骤一、已经形成减反射膜的硅基太阳能电池正面上采用真空溅射的方法沉积一层5-50纳米的导电性好的金属膜；二、采用印刷工艺在金属膜上印刷一层正面栅电极形状的抗蚀图案；三、采用化学腐蚀法去除没有覆盖抗蚀图案的金属膜，形成电池正面栅电极图 形；四、去除抗蚀图案，采用电镀工艺加厚正面栅电极，并结合烧结工艺完成硅基太阳能电池正面栅电极的制备。本专利技术和常规硅基太阳能电池正面栅电极制备工艺相比，有益效果是1、本专利技术制备的硅基太阳能电池栅电极，与传统丝网印刷银浆然后烧结而成的银 浆电极相比，具有更小的串电阻，而且能增强正面栅电极与晶体硅的附着力，使得电极与硅 片之间的接触性能更佳。本专利技术所制备的栅电极不存在传统银浆中玻璃粉、有机树脂等成 分所带来的负面影响。即本专利技术所制备的栅电极能有效的提高太阳能电池的转换效率。2、本专利技术采用印刷、腐蚀、电镀等传统工艺，相对于激光刻槽埋栅电池、IMEC及 ECN技术等所制备的栅电极，具有成本低廉，易于从现有传统工艺设备移植过来的优点。3、本专利技术采用印刷、电镀、腐蚀等传统工艺，能制备细栅宽度小于100微米、高宽 比较大的正面电极，能更多地利用太阳光。4、本专利技术提供的硅基太阳能电池正面栅电极的制备方法，能降低正面电极的制备 时间，从而提高硅基太阳能电池的生产效率。附图说明图1是在已经形成减反射膜的硅基太阳能电池正面上沉积一层金属；图2是在金属上形成一层栅电极形状的抗蚀图案；图3是对太阳能电池上没有覆盖抗蚀图案的金属进行腐蚀，形成硅电池正面栅电 极图形；图4是将正面金属栅电极上的抗蚀图案进行去除；图5是在金属栅电极上沉积一层金属，并结合烧结工艺完成硅基太阳能电池正面 栅电极的制作。附图标记说明10_已经形成减反射膜的硅基太阳能电池；11-金属膜(镍、铜或 者银)；111-金属栅电极；12-抗蚀图案；13-镍(Ni)或铜(Cu)或镍铜合金。具体实施方法下面结合附图对本专利技术作进一步说明。在已经形成减反射膜的硅基太阳能电池10正面上沉积一层5 50纳米厚的金属 膜11，如图1所示；在所述金属膜11上形成一层栅电极形状的抗蚀图案12，如图2所示； 对所述太阳能电池上没有覆盖抗蚀图案的金属膜11进行腐蚀，形成太阳能电池正面金属 栅电极111图形，如图3所示；对所述金属栅电极111上的抗蚀图案12进行去除，如图4所 示；在所述金属栅电极111上沉积一层厚度为5 25微米的镍(Ni)或铜(Cu)或镍铜合金 13，并结合烧结工艺完成硅基太阳能电池正面栅电极的制备，如图5所示。实施例一在已经形成减反射膜的硅基太阳能电池10正面上采用真空溅射的方法沉积一层 40纳米的铜膜11，如图1所示；在所述铜膜11上通过丝网印刷形成一层栅电极形状的抗蚀图案12，抗蚀图案细栅线宽为75微米，抗蚀图案材料采用热塑性丙烯酸树脂，并对所述抗 蚀图案12进行固化，如图2所示；利用化学溶液对所述太阳能电池上没有覆盖抗蚀图案的 铜进行腐蚀，并对抗蚀图案12下的铜进行侧蚀，形成太阳能电池铜栅电极111图形，如图3 所示，化学溶液为氯化铜、盐酸、氯化钠的混合溶液，反应温度40 50°C ；利用异丙醇溶液 对所述铜栅电极111图形上的抗蚀图案12进行去除，如图4所示；采用电镀工艺在所述铜 栅电极111图形上沉积一层厚度为20微米的镍(Ni)和铜(Cu)的合金13，电镀液成分为氯 化镍0. 2mol/L，焦磷酸铜0. 025mol/L，焦磷酸钾1. 4mol/L，温度60°C，电流2A/dm2 ；采用烧 结工艺完成硅基太阳能电池正面栅电极的制备，如图5所示。实施例二在已经形成减反射膜的硅基太阳能电池10正面上采用真空溅射的方法沉积一层30纳米的银膜11，如图1所示；在所述银膜11上通过喷墨网印刷形成一层栅电极形状的抗 蚀图案12，抗蚀图案细栅线宽为45微米，抗蚀图案材料采用热塑性丙烯酸树脂，并对所述 抗蚀图案12进行固化，如图2所示；利用化学溶液对所述太阳能电池上没有覆盖抗蚀图案 的银进行腐蚀，并对抗蚀图案12下的银进行侧蚀，形成太阳能电池正面银栅电极111，如图 3所示，化学溶液为硫酸与硝酸的混合溶液，反应温度25 40°C;利用异丙醇溶液对所述太 阳能电池正面银栅电极111上的抗蚀图案12去除，如图4所示；采用电镀工艺在所述正面 银栅电极111上沉积一层厚度为16微米的镍(Ni) 13，电镀液成分为硫酸镍300g/L、氯化镍 45g/L及硼酸30g/L ；温度50°C，电流5A/dm2 ；采用烧结工艺完成硅基太阳能电池正面栅电 极的制备，如图5所示。权利要求，其特征是依次采用如下步骤(1)、已经形成减反射膜的硅基太阳能电池正面上采用真空溅射的方法沉积一层5-50纳米金属膜；(2)、采用印刷工艺在金属膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基太阳能电池正面栅电极的制备方法，其特征是：依次采用如下步骤：（１）、已经形成减反射膜的硅基太阳能电池正面上采用真空溅射的方法沉积一层５－５０纳米金属膜；（２）、采用印刷工艺在金属膜上印刷一层正面栅电极形状的抗蚀图案；（３）、采用化学腐蚀法去除没有覆盖抗蚀图案的金属膜，形成电池正面栅电极图形；（４）、去除抗蚀图案，采用电镀工艺加厚正面栅电极，并结合烧结工艺完成硅基太阳能电池正面栅电极的制备。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万青，郑策，方旭昶，
申请(专利权)人：日强光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]