CN102222729A - 一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，包括预处理、烧结、激光扫描开槽和电镀四个步骤，其中：预处理步骤和烧结步骤间，还包括丝网印刷预制备主栅线正电极步骤，激光扫描开槽步骤为激光扫描细栅开槽，而电镀则是对完成激光扫描细栅开槽的半成品电池片进行电镀，用低浓度HF酸溶液或HF和NH4F混合溶液进行表面活化后，放入化学镀镍槽中，在正面细栅位置上沉积0.1～1.0μm的镍，再放入电镀银槽中，沉积2～20μm的银，然后退火以形成镍硅合金，完成电池片前电极的制作。本发明采用丝网印刷预制备主栅线正电极，优化了电池片表面电力线的分布，从而有效地改善电镀过程中因介质膜质量不佳而导致的“花片”现象，并解决了纯电镀方法制作的太阳电池电极主栅线普遍存在附着力不佳的问题。

Description

一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，特别是涉及一种太阳电池前电极的制备方法，更特别是涉及一种提高太阳电池前电极电镀质量的方法，以改善电镀过程中出现的“花片”现象。
背景技术
随着石油、煤炭传统能源的进一步枯竭，越来越多的国家开始通过光伏发电技术寻求解决能源短缺问题。然而光伏发电相对较高的成本制约了该技术的广泛推广。目前有许多研究机构和公司致力于通过提高电池效率的方法来降低电池成本。
提高电池效率的众多方法中，改进的电池的前电极制作方法是一个重要途径。目前丝网印刷技术是制作太阳电池电极的主流工艺。但是由于丝网印刷技术本身客观条件的限制，一方面印刷的电极线宽较宽，导致电池片的遮光面积较大；另一方面印刷的电极难以获得较高的高宽比。
为增加电池片的有效受光面积，并获得较高高宽比的电极，人们开发了激光开槽与光诱导电镀相结合的技术。即用激光逐一对硅片上欲制作正面电极的位置进行扫描，被激光照射位置的介质膜将在激光产生的高温下被烧蚀，使该位置的发射极裸露出来。激光开槽处裸露的硅表面在光诱导下具有较高的活性，易沉积上金属。而没有激光开槽的位置由于介质膜的钝化作用，活性低，不会镀上金属。
但是在电镀电极的过程中，由于介质膜的致密性不佳，存在针孔等缺陷，导致没有激光开槽的非栅线位置也镀上金属，即产生“花片”现象。直接影响了电池片的外观质量，并且由于遮光面积的增加导致短路电流下降，进而导致电池效率的下降。
发明内容
针对现有太阳电池电极电镀工艺中的缺陷，本发明的目的是提出一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，特别适用于改善电镀过程中出现的“花片”现象。
本发明实现上述目的所采取的技术方案是：
一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，包括预处理、烧结、激光扫描开槽和电镀四个步骤，其中：
预处理：对硅片进行制绒、扩散、去除PSG和边缘隔离、镀钝化减反射介质膜、印刷背电极和背电场；
烧结：将完成预处理步骤的硅片置于烧结炉内在300℃～900 ℃之间烧结；
激光扫描开槽：将完成烧结步骤的半成品电池片置于激光加工平台上，对欲制作正面电极的主栅和细栅位置进行激光扫描，被激光照射位置的介质膜在激光产生的高温下被烧蚀，使主栅和细栅位置发射极裸露出来；
电镀：将完成激光扫描开槽步骤的半成品电池片进行电镀，使正面电极位置沉积上金属，然后退火；
特别是：
在所述的预处理步骤和烧结步骤间，还包括丝网印刷预制备主栅线正电极步骤，即将完成所述预处理步骤的硅片使用特制的网版印刷只有主栅线的正电极，以优化电镀过程中电池片表面电力线的分布；
所述的激光扫描开槽步骤为激光扫描细栅开槽，即对欲制作正面细栅的位置进行激光扫描并使该位置发射极裸露出来；
所述的电镀是对完成激光扫描细栅开槽的半成品电池片进行电镀，用低浓度HF酸溶液或HF和NH4F混合溶液进行表面活化后，放入化学镀镍槽中，在正面细栅位置上沉积0.1～1.0 μm的镍，再放入电镀银槽中，沉积2～20μm的银，然后退火以形成镍硅合金，完成电池片前电极的制作。
所述的介质膜是SiO2和/或SiNx:H的单层薄膜或多层复合薄膜。
所述的化学镀镍采用光辅助化学镀，所述的电镀银采用光诱导电镀。
作为一种优选，在所述的激光扫描细栅开槽步骤中，也包括在介质膜上涂覆一层磷酸，激光扫描细栅开槽后同时形成局部重掺杂。所述的激光为紫外或绿光脉冲激光。
作为一种优选，所述的退火的温度为250℃～600℃。
作为进一步的优选，所述的退火的温度为350℃～400℃。
在本发明中，电池片前电极的制作采用丝网印刷预制备主栅线正电极以及激光扫描细栅开槽并电镀而在发射极沉积金属的方法。本发明的优点是：
（1）本方法采用了电镀工艺，与常规丝印的电极相比，具有更好的高宽比和更好的致密性。结合激光扫描进行细栅开槽，电镀时可以在不增加串联电阻的情况下将电极做得更细，从而增加受光面积，同时减少电极与发射极的接触面积，有效减少表面复合。
（2）本发明中采用丝网印刷预制备主栅线正电极，优化了电池片表面电力线的分布，从而有效地改善电镀过程中因介质膜质量不佳而导致的“花片”现象。
（3）本发明中采用丝网印刷预制备主栅线正电极，确保主栅线附着力符合要求，解决了纯电镀方法制作的太阳电池电极主栅线普遍存在附着力不佳的问题。
附图说明
图1为本发明一种实施方式在完成丝网印刷预制备主栅线正电极后电池片表面结构示意图。
图2 为本发明一种实施方式在完成丝网印刷预制备主栅线正电极基础上进行激光扫描细栅开槽后的电池片表面结构示意图。
图3为图2所示电池片局部侧视图，图中：1为介质膜，2为背电场，3为硅衬底，4为发射极。
图4为本发明一种实施方式在完成丝网印刷预制备主栅线正电极基础上进行激光扫描细栅开槽并形成重掺杂的电池片局部侧视图，图中：1为介质膜，2为背电场，3为硅衬底，4为轻掺杂发射极，5为重掺杂发射极。
具体实施方式
实施例1：
如图2、图3所示，P型硅衬底3经常规工艺进行硅片清洗、制绒后，在850 ℃扩散POCl3液态源25分钟，得到50Ω/□左右的N型发射极4。用湿化学法进行边缘隔离和去除PSG。通过PECVD法在发射极上沉积一层90nm左右的SiNx薄膜做介质膜1后，在硅衬底3没有介质膜1的一面丝印铝浆和银铝浆分别做背电场2和背电极，然后采用特制的只有主栅线正电极的网版在介质膜1上丝印银浆，其中主栅正电极的宽度为1.5 mm。将完成丝印工艺的硅衬底3传进烧结炉在300℃～900 ℃之间烧结。烧结后，背电极和背电场2与硅衬底3形成欧姆接触，主栅正电极穿透介质膜1与发射极4形成欧姆接触。将烧结后的半成品电池片置于激光加工平台上，利用输出功率2W，线宽30 μm的紫外锁模脉冲激光按预设的图形在介质膜1上进行扫描，形成宽度30 μm、间距1.5 mm的细栅开槽。接着用1%浓度的HF酸溶液进行30秒的前表面活化，随后放入光辅助化学镀镍槽中，在正面细栅位置上沉积约0.3 μm的镍，然后将半成品电池片放入光诱导电镀银槽中，沉积10 μm的银，最后在N2的保护气氛下进行退火以形成镍硅合金，退火温度为400℃，完成电池片的制作。
实施例2：
如图2、图4所示，P型硅衬底3经常规工艺进行硅片清洗、制绒后，在830 ℃扩散POCl3液态源25分钟，得到100Ω/□左右的N型发射极4。用湿化学法进行边缘隔离和去除PSG。通过PECVD法在发射极上沉积一层90nm左右的SiNx薄膜做介质膜1后，在硅衬底3没有介质膜1的一面丝印铝浆和银铝浆分别做背电场2和背电极，然后采用特制的只有主栅线正电极的网版在介质膜1上丝印银浆，其中主栅正电极的宽度为1.5 mm。将完成丝印工艺的硅衬底3传进烧结炉在300℃～900 ℃之间烧结。烧结后，背电极和背电场2与硅衬底3形成欧姆接触，主栅正电极穿透介质膜1与发射极4形成欧姆接触。将烧结后的半成品电池片的介质膜1上旋涂一层磷酸，并置于激光加工平台上，利用输出功率5 W，线宽15 μm的紫外锁模脉冲激光按预设的图形在介质膜1上进行扫描，形成宽度15 μm、间距1.0 mm的细栅开槽，并在细栅开槽处形成15～30Ω/□的重掺杂发射极5。接着用1%浓度的HF酸溶液进行30秒的前表面活化，随后放入光辅助化学镀镍槽中，在正面细栅位置上沉积约0.3 μm的镍，然后将半成品电池片放入光诱导电镀银槽中，沉积10 μm的银，最后在N2的保护气氛下进行退火以形成镍硅合金，退火温度为350℃，完成电池片的制作。

Claims (7)

1.一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，包括预处理、烧结、激光扫描开槽和电镀四个步骤，其中：
预处理：对硅片进行制绒、扩散、边缘隔离和去除PSG、镀钝化减反射介质膜、印刷背电极和背电场；
烧结：将完成预处理步骤的硅片置于烧结炉内在300℃～900 ℃之间烧结；
激光扫描开槽：将完成烧结步骤的半成品电池片置于激光加工平台上，对欲制作正面电极的主栅和细栅位置进行激光扫描，被激光照射位置的介质膜在激光产生的高温下被烧蚀，使主栅和细栅位置发射极裸露出来；
电镀：将完成激光扫描开槽步骤的半成品电池片进行电镀，使正面电极位置沉积上金属，然后退火；
其特征在于：
在所述的预处理步骤和烧结步骤间，还包括丝网印刷预制备主栅线正电极步骤，即将完成所述预处理步骤的硅片使用特制的网版印刷只有主栅线的正电极，以优化电镀过程中电池片表面电力线的分布；
所述的激光扫描开槽步骤为激光扫描细栅开槽，即对欲制作正面细栅的位置进行激光扫描并使该位置发射极裸露出来；
所述的电镀是对完成激光扫描细栅开槽半成品电池片进行电镀，用低浓度HF酸溶液或HF和NH4F混合溶液进行表面活化后，放入化学镀镍槽中，在正面细栅位置上沉积0.1～1.0 μm的镍，再放入电镀银槽中，沉积2～20μm的银，然后退火以形成镍硅合金，完成电池片前电极的制作。
2.根据权利要求1所述的一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，其特征在于，所述的介质膜是SiO2和/或SiNx:H的单层薄膜或多层复合薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，其特征在于，所述的化学镀镍采用光辅助化学镀，所述的电镀银采用光诱导电镀。
4.根据权利要求1所述的一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，其特征在于，在所述的激光扫描细栅开槽步骤中，也包括在介质膜上涂覆一层磷酸，激光扫描细栅开槽后同时形成局部重掺杂。
5.根据权利要求4所述的一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，其特征在于，所述的激光为紫外或绿光脉冲激光。
6.根据权利要求1所述的一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，其特征在于，所述的退火的温度为250℃～600℃。
7.根据权利要求6所述的一种改善太阳电池前电极电镀质量的方法，其特征在于，所述的退火的温度为350℃～400℃。
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