在硅片正面上形成栅阴极的方法技术

本发明专利技术提供了一种在硅片正面上制备栅阴极的方法，所述方法如下：在所述硅片上以正面栅极图案施加和焙烧金属浆料，以形成晶粒栅阴极，随后对所述硅片实施LIP方法，其中所述金属浆料包含有机载体和无机成分，所述无机成分包含(a)90至98重量％的至少一种导电金属粉末，所述导电金属粉末选自镍、铜和银，以及(b)0.25至8重量％的至少一种玻璃料，所述玻璃料选自包含47.5至64.3重量％的PbO、23.8至32.2重量％的SiO2、3.9至5.4重量％的Al2O3、2.8至3.8重量％的TiO2和6.9至9.3重量％的B2O3的玻璃料。

【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。
技术介绍
具有P-型基板的常规太阳能电池结构具有通常位于电池的正面或受光面上的负极和位于背面上的正极。众所周知，在半导体的p-n结上入射的合适波长的辐射充当在该半导体中产生电子-空穴对的外部能源。存在于p-n结处的电势差会导致空穴和电子以相反的方向跨过该结移动，从而产生能够向外部电路输送电力的电流。大部分太阳能电池为金属化的硅片形式，即，具有导电的金属触点。目前所用的太阳能发电电池大多为硅太阳能电池。具体地讲，电极是通过使用诸如丝网印刷之类的方法由金属浆料制成的。硅太阳能电池的生产通常起始于硅片形式的P-型硅基板，在P-型硅基板上通过磷(P)等的热扩散而形成具有反向导电性的η-型扩散层。通常将三氯氧化磷(POCl3)用作气态磷扩散源，其他液体源为磷酸等。在不作任何特别改性的情况下，扩散层在硅基板的整个表面上形成。p-n结是在P-型掺杂剂的浓度等于η-型掺杂剂的浓度处形成；常规电池的p-n结接近受光面，并且结深度介于O. 05和O. 5 μ m之间。在形成了该扩散层之后，通过用某种酸例如氢氟酸进行蚀刻而将多余的表面玻璃从表面的其余部分除去。接下来，通过例如等离子体CVD (化学气相沉积)等方法在η-型扩散层上形成厚度介于O. 05和O. I μ m之间的TiOx、SiOx、Ti0x/Si0x或特别是SiNx或Si3N4的ARC层(抗反射涂层)。具有P-型基板的常规太阳能电池结构通常具有位于电池正面上的负栅电极和位于背面上的正极。通常通过在电池正面上的ARC层上丝网印刷并干燥正面银浆(正面电极形成银浆)来施加栅极。正面栅极通常以所谓的H图案进行丝网印刷，该图案包括(i)薄的平行指状线(收集线)以及(ii)与指状线垂直相交的两条母线。此外，在基板的背面上丝网印刷(或某种其他施加方法)并相继干燥背面银或银/铝浆和铝浆。通常，首先将背面银或银/铝浆丝网印刷到硅片背面上，形成两条平行母线或形成矩形(极耳)，以准备用于焊接互连线(预焊接的铜带)。然后将铝浆印刷到裸露区域，与背面银或银/铝略微重叠。在一些情况下，在印刷了铝浆之后进行银或银/铝浆的印刷。然后通常在带式炉中焙烧1-5分钟，从而使晶片达到700-900°C范围内的峰值温度。正面栅极和背面电极可依次焙烧或共同焙烧。一般在硅片的背面上丝网印刷并干燥铝浆。将晶片在高于铝熔点的温度下焙烧以形成铝硅熔体，随后在冷却阶段中形成掺有铝的外延生长的硅层。该层一般被称为背表面场(BSF)层。铝浆通过焙烧从干燥状态转化为铝背面电极。同时，将背面银或银/铝浆焙烧成银或银/铝背面电极。在焙烧期间，背面铝与背面银或银/铝之间的边界呈现合金状态，并且还实现电连接。铝电极占背面电极的大多数区域，这部分归因于需要形成P+层。在背面的各部分上形成银或银/铝背面电极(常常形成为2-6mm宽的母线)，以作为用于通过预焊接的铜带等来互连太阳能电池的电极。此外，在焙烧过程中，作为正面栅极而印刷的正面银浆会烧结并渗透过ARC层，从而能够与η-型层进行电接触。这类方法通常被称为“烧透”。通过使用将导电银沉积到正面栅极上的所谓的LIP(光诱导电镀)方法能够提高上述类型的硅太阳能电池的电效率。在LIP方法中，正面栅极充当电镀有银的晶粒电极；参见A. Mette等人Increasing the Efficiency of Screen-Printed Silicon Solar Cellsby Light-Induced Silver Plating，，，Photovoltaic Energy Conversion, ConferenceRecord of the 2006 IEEE 4thfforld Conference,第 I 卷，2006 年 5 月，第 1056-1059 页。在LIP方法中，将具有正面晶粒栅阴极的硅太阳能电池浸入LIP浴中，即浸入包含可阴极沉积形式的银的水浴中。电池的正面被照明，并且正面上所形成的负电位使得银沉积在晶粒栅阴极上。同时将电池的背面连接到外部电源，并施加偏压以补偿在硅片的正面的照明下所形成的正电位，从而防止铝层溶解。将银牺牲电极通过阳极连接到外部电源，从而为LIP浴补充由沉积过程从LIP浴中消耗的银。现已发现，当用于施加晶粒栅阴极的导电金属浆料包含具有特定组合物的玻璃料时，可进一步提高具有正面栅阴极(通过施加和焙烧晶粒栅阴极并在其上通过LIP沉积银而制得)的硅太阳能电池的电效率。专利技术概述本专利技术涉及一种在硅片正面上制备栅阴极的方法，所述硅片在所述正面上具有P-型区域、Π-型区域、P-n结和ARC层，所述方法包括如下步骤(I)提供在其正面上具有ARC层的硅片，(2)在硅片正面的ARC层上以正面栅极图案施加并干燥金属浆料，以及(3)焙烧金属浆料以形成晶粒栅阴极，以及(4)通过对具有晶粒栅阴极的硅片实施LIP方法，从而将银沉积在晶粒栅阴极上，其中金属浆料包含有机载体和无机成分，该无机成分包含(a) 90至98重量％的至少一种导电金属粉末，所述导电金属粉末选自镍、铜和银，以及(b)0. 25至8重量％的至少一种玻璃料，所述玻璃料选自包含47. 5至64. 3重量％的Pb0、23. 8至32. 2重量％的Si02、3. 9至5. 4重量％的Α1203、2· 8至3. 8重量％的TiO2和6. 9至9. 3重量％的B2O3的玻璃料。在说明书和权利要求书中，术语“晶粒栅阴极”和“栅阴极”是用于清楚地区分在工序(3)完成后所获得的晶粒栅阴极和在工序(4)完成后所获得的栅阴极，即通过本专利技术的方法制得的栅阴极。专利技术详述在本专利技术的方法的步骤(I)中，提供在其正面上具有ARC层的硅片。硅片是传统上用于生产硅太阳能电池的常规单晶或多晶硅片；它具有P-型区域、Π-型区域和P-n结。硅片在其正面上具有例如Ti0x、SiOx, Ti0x/Si0x，或特别是SiNx或Si3N4的ARC层。此类硅片为技术人员所熟知；为简明起见，参见“专利技术背景”部分。硅片可能已具有常规的背面金属喷镀层，即具有如上文“专利技术背景”部分中所述的背面铝浆和背面银浆或背面银/铝浆。背面金属浆料(包括背面铝浆)的施加可在步骤(3)中的正面晶粒栅阴极形成之前或形成之后实施。优选地，在实施工序(4)之前施加和焙烧背面金属浆料(包括背面铝浆)。背面金属浆料(包括背面铝浆)可单独焙烧或共同焙烧，或甚至与步骤(2)中施加到ARC层上的正面金属浆料共同焙烧。在本专利技术的方法的步骤(2)中，将金属浆料以正面栅极图案施加到硅片正面上的ARC层上。金属浆料为具有烧透性能的厚膜导电组合物，即其烧透ARC层，从而与硅基板的表面形成电接触。金属浆料包含有机载体和无机成分，该无机成分包含(a) 90至98重量％的至少一种导电金属粉末，所述导电金属粉末选自镍、铜和银，以及 (b) O. 25至8重量％的至少一种玻璃料，所述玻璃料选自包含47. 5至64. 3重量％的Pb0、23. 8至32. 2重量％的Si02、3. 9至5. 4重量％的Al203、2. 8至3. 8重量％的TiO2和6. 9至9. 3重量％的B2O3的玻璃料。金属浆料包含有机载体。可将多种多样的惰性粘稠材料用作有机载体。有机载体可以是这样一种载体，其中颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：G·劳迪辛奥，K·W·杭，R·J·S·杨，
申请(专利权)人：E·I·内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：