具有电镀电极的异质结太阳电池及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有电镀电极的异质结太阳电池及制备方法，其特征在于在单面或双面透明导电层上的金属栅线，并且其中的金属栅线至少包括：位于所述的透明导电层之上的金属种子层，以及依次位于金属种子层上面的金属电极，所述的金属电极依次至少包括以下所述多个金属层中一层、两层或三层的组合：金属粘合层、金属传导层和金属焊接层，金属传导层是必须有的。本发明专利技术实施例提供了用于异质结太阳电池金属电极的方法，具有低成本，与现有HIT太阳电池制备工艺匹配的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有电镀电极的异质太阳电池及制备方法，属于异质太阳电池领域。
技术介绍
随着社会经济的发展，对能源的需求不断增加，有限的传统燃料能源正在一天天减少，且在燃烧过程中对全球气候和环境造成了重大影响。能源和生态环境的双重危机迫使各国大力推动新能源和可再生能源的发展，希望其能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。作为21世纪最重要的能源，太阳能资源总量相当于人类现在所利用的能源的一万多倍，且具有安全、无污染、资源永不枯竭等特点，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源。太阳电池是利用光生伏特效应直接把光能转化成电能的装置，是太阳能实际应用的重要组成部分。目前，晶硅太阳电池在产业化电池中占据着主导地位，但生产成本还无法实现光伏发电的“平价上网”要求；此外，总体转换效率偏低、高温特性不好、制程能耗大、光致衰减等也制约着晶娃太阳电池的进一步发展。硅异质结太阳电池(HIT太阳电池)是一种通过在晶硅片上沉积无定形硅薄膜，在硅片和P型掺杂薄膜间引入一层缓冲层，产生电荷分离场，可有效提高钝化、开路电压及转换效率。这种电池既利用了薄膜电池的制造工艺优势，又发挥了晶体硅和非晶硅的材料性能特点，具有较高的转换效率(目前最高接近25%)、良好的温度特性(在同样的高温应用下，异质结太阳电池比晶硅太阳电池性能衰减更少)、较低的工艺温度(异质结太阳电池工艺均在200°C以下)等优点，成为太阳电池发展的热点。以η型HIT太阳电池为例，其基本结构如附图说明图1所示，主要包括η型硅基底、本征非晶娃钝化层、η型(P型)非晶娃掺杂层、抗反射层、金属电极。由于非晶娃薄膜掺杂层的横向导电性能较差，故在HIT电池的制备过程中，常在非晶硅和金属栅线之间插入一层光电性能较好的透明导电薄膜作为抗反射层及导电层，以改善提高电池接触特性及电性能。为了充分收集光伏效应产生的载流子，通过在太阳电池正表面制备金属栅线，背表面制备金属栅线或整面金属电极，形成物理上的正负极，从而引出光伏效应产生的电流。故太阳电池金属栅线是影响电池性能参数的关键因素。根据太阳电池对金属栅线的要求，更少的遮光损失、更小的金属栅线线电阻、更低的成本、更低的金属栅线接触电阻、更小的功率损耗的栅线设计是太阳电池金属栅线的发展方向。目前，产业化一般多通过丝网印刷银浆料的方法制备金属栅线。丝网印刷具有工艺成熟、步骤简单、图形多样化、产量大等优点，但随着HIT高效太阳电池的发展，丝网印刷的金属栅线由于其较低的高宽比、较高的线电阻、低温烧结时较高的接触电阻制约了 HIT电池性能的进一步提高。另一方面，丝网印刷的主要物料金属银价格昂贵，在硅料成本不断下降的情况下(如图2所示)，丝网印刷银金属栅线在太阳电池成本中所占的比例越来越大。如表1，铜和银具有接近的电导率和密度，但是铜的价格大约只有银的1/10，若能够用铜作金属栅线，减少甚至不采用银作为金属栅线，可以极大的降低太阳电池的制造成本。表IAg和Cu的电导率和密度权利要求1.一种具有电镀电极的异质太阳电池，包括异质结光伏结构，其特征在于在单面或双面透明导电层上的金属栅线，并且其中的金属栅线至少包括:位于所述的透明导电层之上的金属种子层，以及依次位于金属种子层上面的金属电极，所述的金属电极依次至少包括以下所述多个金属层中一层、两层或三层的组合: 金属粘合层、金属传导层和金属焊接层，金属传导层是必须有的。2.按权利要求1所述的太阳电池，其特征在于所述的金属粘合层、金属传导层和金属焊接层的厚度依次为O — 1000nm、0.1 — IOOym和O — IOOOnm ;金属种子层的厚度为I —lOOOnm。3.按权利要求1或2所述的太阳电池，其特征在于: (1)所述的金属种子层包括以下金属或化合物中的一个或几种:T1、W、Cr、N1、Co、Mo、Sn、Pb、Pd、Cu、Nb、Ru、In、TiBx、TaNx、WNx、TiNx、TiWx、TiSix, TiSiN, TaSiNx' NiV 或 WBN ； (2)所述的金属栅线中的粘合层,包括附、(:11、48、0、？13、311或In金属及组合,位于金属种子层上面或金属种子层和金属传导层之间； (3)所述的金 属栅线中的传导层,包括N1、Cu、Ag、Cr、In、Sn、Al或Au金属及组合,位于金属种子层上面或位于金属粘合层上面； (4)所述的金属栅线中的焊接层,包括Sn、Ag、Pb或In金属及其组合,位于金属传导层上面。4.按权利要求1所述的太阳电池，其特征在于: (1)所述的异质结光伏结构包括具有相反掺杂且成份或结构不同的半导体材料，并且其中所述的透明导电层位于所述光伏结构的正反两面之上； (2)所述透明导电层不仅是导电而且具有透光性，包括以下中的至少一个或叠层:1n2O3, In2O3: Sn (ITO)，In2O3: W (HO), ZnO, ZnO: Al (AZO)，ZnO: Ga(GZO)，CdO, SnO2,Sn02:F(FT0)，SnO2: Sb, MgIn2O4, Zn2In2O5, Zn2SnO4, LaB4, TiN, ZrN, PEDOT:PSS, PPY-PVA，聚苯胺，聚噻吩，Au, Al, Pt, Pd, Ag, Cr。5.制备如权利要求1或2所述的太阳电池的方法，其特征在于两个技术方案分别是: (一)技术方案I，步骤为: (a)在HIT电池基底上形成透明导电薄膜层，所述的基底包括在η型或P型衬底上制备HIT电池，并在上面沉积透明导电薄膜的一种或是几种的组合； (b)形成金属种子层，金属种子层采用印刷、喷涂或物理气相沉积技术PVD、化学气相沉积、电镀、化学键、打印、涂布或提拉法； (c)掩膜形成图形，是通过印刷、旋涂、喷涂、滚轮热压、提拉、浸溃或PECVD方式在种子层上覆盖抗刻蚀剂，掩膜材料包括油墨、聚合物、干膜、光刻胶、Si02、SiNx等中的一种或几种的组合，采用选择性化学腐蚀、光刻、等离子体蚀刻、激光蚀刻等方式形成金属栅线的掩膜图形； (d)电极形成，通过电镀方式在掩膜开口处、金属种子层上电镀N1、Cu、Ag、In、Sn、Al、Cr、Au等中的一种，或是几种的组合堆叠形式；所述的电镀技术包括电沉积、光诱导沉积或化学沉积；电镀的金属只在掩膜开口处、金属种子层上进行沉积，从而形成金属栅线的图形或金属电极；所述的金属电极至少包括所述多个金属层；多个金属层为粘合层、传导层和焊接层中的一层、两层或三层，但传导层是必须有的；(e)掩膜去除，通过溶液的溶解、湿法腐蚀、光刻liftoff、等离子体蚀刻、加热或激光蚀刻方式去除覆盖的掩膜； (f)金属种子层的选择性腐蚀，通过湿法腐蚀的方式选择性去除沉积的种子层，腐蚀过程中一般不会损伤电极； (g)背电极制备，通过丝网印刷、物理气相沉积或电镀方式进行； (二)技术方案2，具体步骤是: (a)在HIT电池基底上形成透明导电薄膜层，所述的基底包括在η型或p型衬底上制备HIT电池，并在上面沉积透明导电薄膜的一种或是几种的组合； (b)掩膜形成图形，掩膜可通过印刷、旋涂、喷涂、滚轮热压、提拉、浸溃或PECVD方式在种子层上覆盖抗刻蚀剂，所述的掩膜材料包括油墨、聚合物、干膜、光刻胶、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有电镀电极的异质太阳电池，包括异质结光伏结构，其特征在于在单面或双面透明导电层上的金属栅线，并且其中的金属栅线至少包括：位于所述的透明导电层之上的金属种子层，以及依次位于金属种子层上面的金属电极，所述的金属电极依次至少包括以下所述多个金属层中一层、两层或三层的组合：金属粘合层、金属传导层和金属焊接层，金属传导层是必须有的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱羽，俞健，孟凡英，刘正新，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31