制备太阳能电池用电极的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备太阳能电池用电极的方法，其中将电极构造为处于太阳能电池用基底（１）上的导电层。在第一步骤中，通过用激光器（９）辐照含有导电颗粒的分散体使分散体从载体（７）转印到基底（１）上，并且在第二步骤中，将转印到基底（１）上的分散体干燥和／或固化以形成导电层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种，其中将该电极构造为处于太阳能 电池用基底上的导电层。太阳能电池通常包含具有大量ρ-和η-掺杂区的半导体基底，当将掺杂区暴露 于阳光下时，彼此间产生电势差和电压。为了能够引出电压，将电极施加到半导体基底表 面。目前，电极通常以丝网印刷法施加。例如在ΕΡ-Α1911584、US-A 2007/0187652或US 4375007中描述了以丝网印刷法制备电极。作为替换，例如WO 2008/021782公开了首先将金属层施加到半导体材料上，通过 喷墨印刷法施加覆盖耐蚀膜，其覆盖了形成电极结构的区域，然后通过蚀刻法除去金属层 的未覆盖区。随后，再除去覆盖耐蚀膜。在EP-A 1833099中描述了将接触孔例如借助激光基体系引入处于半导体基底上 的钝化层。引入接触孔之后，直接书写金属化法将金属引入接触孔。提出的直接书写金属 化法的实例为喷墨法或挤压法。最后，将强导电性材料施加到提前设置的接触材料上和各 接触孔之间。DE-A 102006033887公开了通过将包含导电聚合物的转印层从转印膜转印到基底 将导电层施加到基底。由现有技术已知的印刷和压花法的一个缺点尤其是在丝网印刷的情况下，印刷分 辨率受到限制，并且不能印刷具有小于120 μ m宽度的导体轨(conductor track)。然而，在 太阳能电池中有效发电需要最大可用表面积，这就是为什么还需要印刷具有更小尺寸的导 体轨结构。印刷和压花法的其他缺点是它们并不是不接触进行，并且由于在丝网印刷过程中 例如由丝网和刮刀的接触所施加的压力，基底可能破碎。在不接触方法中，无压力施加到基 底上，所以显著降低了基底破碎的风险。由现有技术已知的不接触方法通常为蚀刻法，该方 法具有以下缺点为了蚀刻必须使用酸和碱并且随后必须除去覆盖耐蚀膜。此外，需要几个 复杂的工艺步骤。本专利技术目的是提供一种，其中将该电极构造为导电 层，该方法使导电层还能以非常细的结构复制并且该方法可以以简单方式实施而不使用大 量环境危险品。该目的通过一种实现，其中将该电极构造为处于太 阳能电池用基底上的导电层，该方法包括下列步骤a)通过用激光器辐照包含导电颗粒的分散体使分散体从载体转印到基底，b)干燥和/或硬化转印到基底的分散体以形成导电层。施加导电层的太阳能电池用的合适基底例如为适用于制备太阳能电池的所有 刚性或柔性基底。合适的基底例如为单晶硅、多晶硅或无定形硅，III-V半导体如GaAs、 feiSb、GaInP、GaInP/GaAs、GaAs/Ge，或 II-VI 半导体如 CdTe，或 I-III-VI 半导体如 CuInS2、 CuGaSe2,或通式ABC2 (其中A为铜、银、金，B为铝、镓或铟，和C为硫、硒或碲)的那些。额外合适的为用上述半导体材料涂覆的所有刚性或柔性基底。这样的刚性和柔性基底例如为玻璃或聚合物膜。在第一步骤中，将包含导电颗粒的分散体从载体转印到基底。通过用激光器辐照 处于载体上的分散体进行转印。施加到基底上的导电层可覆盖整个表面或结构化。用激光器转印分散体还允许获 得如具有小于120 μ m,优选小于100 μ m,尤其是小于80 μ m的尺寸的非常细的结构。这些 尺寸尤其与各导轨宽度相关。在其中存在导电颗粒的分散体转印之前，优选施加到载体整个表面。或者，当然分 散体也可以以结构化方式施加到载体上。然而，优选分散体施加到整个表面。合适的载体为对特定激光器辐射透明的所有载体如塑料或玻璃。例如在使用顶 激光器的情况下，可使用聚烯烃膜、PET膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、PEN膜、聚苯乙烯膜或玻璃。载体可为刚性或柔性的。此外，载体可以以管或连续膜、套管或平坦载体存在。产生激光束的合适激光源为市售的。原则上可使用所有激光束源。这样的激光束 源例如可为脉冲或连续的气体、光纤、固态、二极管或准分子激光器。每种情况下使用这些 的前提是特定载体对激光器辐射透明，并且包含导电颗粒和施加到载体上的分散体充分吸 收激光器辐射以通过光能转化为热能在导电层中产生空泡。优选将脉冲或连续(cw) IR激光器如Nd: YAG激光器、％:YAG激光器、光纤激光器 或二极管激光器用作激光源。这些廉价并且在大功率下可用。特别优选连续(cWnR激光 器。然而，取决于包含导电颗粒的分散体的吸收能力，还可使用具有在可见区或UV频率范 围中波长的激光器。用于此目的的合适激光器例如为Ar激光器、HeNe激光器、倍频顶固 态激光器或准分子激光器，如ArF激光器、KrF激光器、XeCl激光器或XeF激光器。取决于 所用激光束源、激光器功率以及镜片和调制器，激光束的焦点直径为1-100 μ m。激光器产生的激光束波长优选为150-10600nm，尤其是600-10600nm。为了产生导电层结构，还可在激光器的光束路径中设置掩模或使用本领域技术人 员已知的成像法。在优选实施方案中，将施加到载体并且包含导电颗粒的分散体的所需部分借助聚 焦到分散体上的激光器转印到基底。为实施本专利技术方法，可移动激光束和/或载体和/或基底。例如可通过本领域技 术人员已知的具有旋转镜的镜片移动激光束。例如可将载体构造为用包含导电颗粒的分散 体连续涂覆的旋转连续膜。例如可将基底借助XY工作台或作为连续膜用退绕和缠绕装置 移动。从载体转印到基底的分散体在基体材料中通常包含导电颗粒。导电颗粒可为具有 任何所需几何形状的颗粒，其由任何所需导电材料组成、由不同导电材料的混合物组成或 由导电和非导电材料的混合物组成。合适的导电材料例如为碳如炭黑、石墨、石墨烯或碳纳 米管，导电金属配合物或金属。优选存在镍、铜、银、金、铝、钛、钯、钼和其合金，或者包含至 少一种这些金属的金属混合物。尤其优选铝、铜、镍、银、钛、碳和其混合物。导电颗粒优选具有0. 001-100 μ m，优选0. 002-50 μ m，尤其优选0. 005-15 μ m的平 均颗粒直径。平均颗粒直径可借助激光衍射测量例如在Microtrac XlOO仪器上测定。颗 粒直径的分布取决于其制备方法。通常直径分布仅具有一个最大值，可是也可具有几个最大值。为了达到颗粒的特别紧密堆积，优选使用不同的颗粒直径。例如可将具有大于Iym 平均颗粒直径的颗粒与具有小于IOOnm平均颗粒直径的纳米颗粒混合。可对导电颗粒表面至少部分提供涂层。合适涂层可具有无机或有机性质。无机涂 层例如为Si02。可以理解还可用金属或金属氧化物涂覆导电颗粒。金属同样可以以部分氧 化形式存在。当两种或更多种不同金属形成导电颗粒时，可借助这些金属的混合物进行。尤其 优选金属选自铝、银、铜、镍、钛、钼和钯。然而，导电颗粒还可包含第一金属和第二金属，此时第二金属以与第一金属或一 种或多种其他金属的合金形式存在，或导电颗粒包含两种不同合金。除导电颗粒的选择以外，涂覆之后颗粒形状影响分散体性能。就形状而言，可能有 无数本领域技术人员已知的变体。导电颗粒的形状例如可为针状、圆柱状、片状或球形。这 些颗粒形状为理想形状，例如作为制备结果的实际形状可更多或更少程度地偏离它。例如 就本专利技术而言滴状颗粒真实偏离理想球形。具有各种颗粒形状的导电颗粒为市售的。当使用各种导电颗粒混合物时，各混合物组分也可具有不同的颗粒形状和/或颗 粒尺寸。也可使用仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备太阳能电池用电极的方法，其中将所述电极构造为处于太阳能电池用基底（１）上的导电层，该方法包括下列步骤：　　ａ）通过用激光器（９）辐照包含导电颗粒的分散体使所述分散体从载体（７）转印到基底（１），　　ｂ）干燥和／或硬化转印到基底（１）的分散体以形成导电层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·洛赫特曼，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE