一种太阳能电池电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池电极的制备方法。该方法首先将太阳能电池衬底上的减反射膜表面由亲水性变为憎水性。然后在太阳能电池衬底上的减反射膜上形成沟槽图案，并以光诱导电镀方法在沟槽区域制备太阳能电池电极。电极制备完成后，再去除由于多余电镀产生的金属沉积物。该方法降低了太阳能电池电极的制造成本，相比传统丝网印刷技术提高了光电转换效率，并避免了由于多余电镀产生的金属沉积物对太阳能电池效率和寿命造成的负面影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池的制备方法，具体涉及ー种太阳能电池电极的制备方法。
技术介绍
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中，大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。为此，人们研制和开发了太阳能电池。制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应。对太阳能电池材料一般要求半导体材料的禁带不能太宽，并且要有较高的光电转换效率。因此硅是ー种非常理想的太阳能电池材料。目前基于硅衬底的太阳能电池的制备エ艺流程包括去除硅片表面损伤层、制绒面、形成P型层和n型层、在正面镀SiNx减反射膜、制作正背面电极及烧结形成欧姆接触等。目前太阳能电池电极的制作方法主要是利用丝网印刷技术将银浆按一定的印刷图案印刷到太阳能电池表面。银浆是一种由高纯度的(99.9% )金属银的微粒、粘合剂、溶齐U、助剂所组成的一种机械混和物的粘稠状的浆料。使用丝网印刷技术制作太阳能电池电极的优点是エ艺简单，产能较高。但丝网印刷银浆的方法生产的电极线宽有其局限性，相对宽的电极线占据较大的太阳能电池有效面积，从而降低光电转换效率。另外由于金属银微粒的成本很 高，其他金属取代银制作太阳能电池电极已成为太阳能电池电极制备的必然趋势。铜作为ー种低电阻低成本的金属，已经在集成电路エ业上被广泛的应用为电极材料，其成本是银电极的50分之一。近几年来，铜已经被成功的应用到太阳能电池电极的制备上。由于铜非常容易在硅中扩散，从而降低太阳能电池光电转化效率，在制作太阳能电池电极时必 须隔离金属铜和太阳能电池功能区域。如何利用简单エ艺制作低成本的铜电极已经成为太阳能电池研究的ー个热点。图I显示了一种常见的太阳能电池制备流程。如图Ia所示，首先在已完成P型层和n型层制作的太阳能电池衬底101正表面形成ー层SiNx减反射膜102，减反射膜102与n型层接触。再在太阳能电池衬底背面形成背电极105，通常是用丝网印刷的方法制备背面铝电极，如图Ib所示，背电极105与p型层接触。然后如图Ic所示，通过去除部分SiNx减反射膜102在太阳能电池衬底表面形成沟槽图案103，并在沟槽图案103底部暴露n型层。现有的电极制备方法是利用丝网印刷在沟槽中印刷银浆，然后退火形成电极。由于银浆成本较高，电化学镀已经逐步被采用以取代丝网印刷。在电化学镀之前，通常先通过化学镀、墨水喷印、溶胶喷印等方法在沟槽103底部镀上ー层籽晶层104，如图Id所示。然后再将太阳能电池衬底正面和至少ー辅助电极浸入到电镀液中利用光诱导电镀(lightinduced plating)形成金属电极。光诱导电镀的优点是不用在太阳能电池衬底正面进行电极连接，电极连接到太阳能电池衬底的背面，能大大简化电镀エ艺(CN101257059B，CN101562217A)。尽管用光诱导电镀形成太阳能电池电极的技术的专利技术早在上世纪70年代(US4144139，US4251327)，但是光诱导电镀在实际应用中遇到诸多问题，其中一个是多余电镀产生金属沉积物严重降低太阳能电池效率和寿命(Industrial LCP selectiveemitter solar cells with plated contacts，D. Kray, N. Bay, G. Cimiotti，S.Kleinschmidt，N. Koterke, A. LoeljM. Sailer, A. Traer，H. Kiihnlein, H. Nussbaumer，C. Fleischmann，F. Granek,Photovoltaic Specialists Conference (PVSC)，2010 35th IEEEXSiNx 减反射膜通常是用PECVD的方法制备到太阳能电池衬底表面。由于反应温度较低，生成的SiNx膜的密度低且具有较多的孔隙。在SiNx膜上形成沟槽图案可以用传统的掩模刻蚀，也可以用激光刻蚀。激光刻蚀形成的图案线宽较窄，减小了表面电极的面积。利用激光熔融掺杂的方法(LDSE)还可以增加电极区域n型层中n型掺杂的浓度，提高太阳能电池的效率。然而激光刻蚀会在附近的SiNx减反射膜中形成更多的缺陷和孔隙。在制作籽晶层之前，用HF清洗太阳能电池衬底表面，去除n型层表面的Si02层。但是去除Si02的同时，HF也会腐蚀SiNx 减反射膜，形成更大的孔隙(Improved ghost plating of light-induced platingon crystalline silicon, Dongye Sun, Wen-Pei Sung and Ran Chen, Applied Mechanics and Materials, Volumes71 - 78， Page 2290-2293， 2011)。由于 SiNx 减反射膜的强亲水性(Investigation of attractive forcesbetween PECVD silicon nitride microstructures and an oxidized si I iconsubstrate, P. R. Scheeper，J. A. Voorthuyzen, W. Olthurs and P. Bergveld,Sensors and Actuators A，30，231-239，1992)，在光诱导电镀过程中电解液很容易通过SiNx减反射膜的孔隙接触到下层的n型层，在孔隙中形成多余电镀金属沉积物，或者通过与太阳能电池衬底导通的P型层和n型层相接触而导电的缺陷在减反射膜表面形成多余电镀金属沉积物。多余电镀形成的金属沉积物会覆盖在太阳能电池衬底表面阻挡光的吸收，降低效率。多余电镀的金属沉积物和p型层接触还会引起太阳能电池短路。如果为了降低成本釆用铜电极，多余电镀产生的铜更容易扩散到太阳能电池衬底中降低太阳能电池的效率和寿命(Improved LDSE processing for the avoidance of overplating yielding19. 2% efficiency on commercial grade crystalline Si solar cell，Eunjoo Lee,Hyunwoo Lee, Junyoung Choi, Dongjun Oh, Jimyung Shim, Kyungyeun Choj Jisun Kim,Soohong Lee, Brett Hallam, Stuart R. Wenham， Haeseok Lee,Solar Energy Materialsand Solar Cells，Volume 95，Issue 12，December 2011，Pages 3592 - 3595)。因此要将光诱导电镀技术用于商业化太阳能电池电极制备，避免和去除多余电镀产生的金属沉积物是必须要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的太阳能电池电极的制备方法，该方法首先将完成P型层、n型层、n型层上减反射膜、及p型层上背电极制作的太阳能电池衬底的减反射膜进行表面处理使减反射膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池电极的制备方法，其特征在于，包括：具有已完成p？型层和n？型层制作的太阳能电池衬底；其背面具有背电极接触p？型层且其正面具有减反射膜接触n？型层；对所述太阳能电池衬底上的减反射膜进行表面处理，使其表面变为憎水性；去除部分所述减反射膜，在所述太阳能电池衬底正面形成沟槽图案，并在沟槽图案内暴露n？型层；将所述太阳能电池衬底正面和至少一个辅助电极同时与电镀液接触，并在太阳能电池衬底背电极和辅助电极之间施加一电压，开始用一光源照射太阳能电池衬底正面；利用光诱导电镀在所述太阳能电池衬底正面的沟槽图案区域上沉积金属电极；停止所述光诱导电镀和光照射太阳能电池衬底；清洗并干燥所述太阳能电池衬底。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池电极的制备方法，其特征在于，包括具有已完成P型层和n型层制作的太阳能电池衬底；其背面具有背电极接触P型层且其正面具有减反射膜接触n型层； 对所述太阳能电池衬底上的减反射膜进行表面处理，使其表面变为憎水性； 去除部分所述减反射膜，在所述太阳能电池衬底正面形成沟槽图案，并在沟槽图案内暴露n型层； 将所述太阳能电池衬底正面和至少一个辅助电极同时与电镀液接触，并在太阳能电池衬底背电极和辅助电极之间施加一电压，开始用一光源照射太阳能电池衬底正面； 利用光诱导电镀在所述太阳能电池衬底正面的沟槽图案区域上沉积金属电极； 停止所述光诱导电镀和光照射太阳能电池衬底； 清洗并干燥所述太阳能电池衬底。2.根据权利要求I所述的太阳能电池电极的制备方法，其特征在于，在所述太阳能电池衬底正面形成沟槽图案后，在太阳能电池衬底正面形成的沟槽图案内沉积金属籽晶层并进行热处理步骤，形成金属硅化物层。3.根据权利要求I所述的太阳能电池电极的制备方法，其特征在于，在所述太阳能电池衬底上的减反射膜表面处理步骤中将所述太阳能电池衬底暴露于含有能将减反射膜表面由亲水性转变成憎水性的化合物的环境中，所述化合物包括六甲基二硅氮烷、二氯二甲基娃烧、二甲氧乙稀基砂烧、不含未水基团的的闻分子中的一种及一种以上的混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：马悦，何川，黄允文，施广涛，顾岩，
申请(专利权)人：马悦，何川，黄允文，施广涛，顾岩，
类型：发明
国别省市：