CN102522459A - 一种晶硅太阳能电池的刻槽埋栅方法 - Google Patents

一种晶硅太阳能电池的刻槽埋栅方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种晶硅太阳能电池的刻槽埋栅方法，其特点是，包括如下步骤：(1)、在表面制绒后的硅片表面印刷一层保护膜；(2)将涂膜后的硅片浸入NaOH或KOH溶液中，刻蚀槽的深渡5～10um，刻槽完成后清洗；(3)放入氢氟酸溶液中，将表面的有机掩膜清洗去除，然后烘干；(4)将得到的硅片通过丝网印刷的方法制作背电极、背电场和正电极；(5)在整个硅片表面沉积一层氮化硅薄膜；(6)将得到的硅片在650-900℃下进行烧结。本发明方法采用先对硅片表面进行刻蚀，继而在刻蚀槽内制作完电极后进行氮化硅减反膜沉积的方法，使整面电极栅线完全被氮化硅减反膜所覆盖，由此可以使用贱金属如铜等替代部分银，节约成本。

Description

一种晶硅太阳能电池的刻槽埋栅方法
技术领域
本发明涉及一种晶硅太阳能电池的刻槽埋栅方法。
背景技术
据世界能源组织(IEA)、欧洲联合研究中心、欧洲光伏工业协会预测，2020年世界光伏发电将占总电力的1％，到2040年光伏发电将占全球发电量的20％，按此推算未来数十年，全球光伏产业的增长率将高达5％-30％。可以预言，在21世纪中叶，太阳能光伏发电成为人类的基础能源之一，在世界能源构成中占有一定的地位。太阳电池表面电极是电池的制造工艺的关键步骤之一，对电池的光电转换效率有极大影响。通常会提高栅线的截面面积并且提高栅线高度以减小电流在栅线间传导的电阻，但这往往会减小硅电池表面的受光面积，从而降低光电转换效率。
刻槽型太阳能电池是将硅片表面栅线位置刻蚀出沟槽，后在沟槽内制作电极，这样能够在保证电池表面受光面积的同时增加电极截面面积，从而提高太阳能转换效率。目前已有的刻槽埋栅的方法主要有两种，机械刻槽和激光刻槽。机械刻槽是采用金刚石刀具刻划出沟槽，其优点是：刻出的槽高宽比大，基本不存在横向过刻问题。缺点是：刻槽会给硅片带来损伤，造成缺陷、机器精度要求高，成本高，目前国内进行此类加工的设备必须依靠进口。激光刻槽是通过激光在硅片表面移动来刻槽，调解激光功率及时间来控制刻槽深度，其优点是：刻出的槽高宽比大。但是这种刻槽会给硅片带来损伤，造成缺陷，另外上述两种刻槽方法都无法批量生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种晶硅太阳能电池的刻槽埋栅方法，能够使用贱金属如铜等替代部分银从而节约成本，同时减少了对硅片的遮光从而提高了效率。
一种晶硅太阳能电池的刻槽埋栅方法，其特别之处在于，包括如下步骤：
(1)、在表面制绒后的硅片表面印刷一层保护膜，湿膜厚度为5-25um涂料图形并烘干，该图形掩盖住硅片表面无需电极部分，露出硅片表面需要刻槽的部分；
上述掩膜涂料的制作方法是，将乙基纤维素树脂和环氧树脂以任意配比按总重量百分比5％～40％加入到60％～95％的有机溶剂中，在温度75℃～100℃中溶解完全，200-400目过滤得有机掩膜涂料；
(2)将涂膜后的硅片浸入浓度质量分数为1-25％的NaOH或质量分数为1-25％的KOH溶液中，加热到30-70℃进行刻槽，刻蚀槽的深渡5～10um，刻槽完成后利用去离子水将硅片表面残留的杂质及碱液清洗，然后烘干；
(3)将得到的硅片放入浓度质量分数为2-20％的氢氟酸溶液中，将表面的有机掩膜，即步骤1的保护膜清洗去除，然后烘干；
(4)将得到的硅片通过丝网印刷的方法制作背电极、背电场和正电极，并进行烘干从而完成埋栅电极的制作；
(5)然后采用等离子增强化学沉积法在整个硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，其厚度控制在80-95nm，折射率控制在1.9-2.30；
(6)将得到的硅片在650-900℃下进行烧结，时间为30-90s从而将背电极和正电极粘合在硅片两面上。
步骤(1)中有机溶剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油和松油醇中的至少一种。
本发明方法采用先对硅片表面进行刻蚀，继而在刻蚀槽内制作完电极后进行氮化硅减反膜沉积的方法，使整面电极栅线完全被氮化硅减反膜所覆盖，在后续进行的电极烧结工艺中，栅线不会因为接触到空气而氧化，由此可以使用贱金属如铜等替代部分银，节约成本，同时由于栅电极埋于槽中，减少了对硅片的遮光，提高了效率。
具体实施方式
本发明提供了一种晶硅太阳能电池表面刻槽埋栅方法，在制绒后的硅片表面印刷一层保护膜涂料图形，该图形掩盖住硅片表面无需电极部分，露出硅片表面需要刻槽的部分，烘干后放入盛有碱溶液的容器中进行刻槽，即通过使碱溶液与需要刻槽部位的硅片发生化学反应，从而去除生成物来完成对硅片刻槽的目的，对刻槽后的硅片用去离子水清洗，再经过干燥后完成刻槽，后在槽内印刷正面电极浆料。烘干后对电池整面进行氮化硅减反膜沉积。
实施例1：
一种晶硅太阳能电池表面刻槽埋栅方法，包括以下基本步骤：
1、在表面制绒后的硅片表面印刷一层保护膜涂料图形并烘干，湿掩膜厚度10um。该图形掩盖住硅片表面无需电极部分，露出硅片表面需要刻槽的部分。
上述掩膜涂料的制作方法：将乙基纤维素树脂和环氧树脂按重量百分比5％加入到95％的有机溶剂中，在恒温水槽、温度75℃℃中溶解完全，200目过滤得有机掩膜涂料；上述的乙基纤维素树脂和环氧树脂以质量比1∶1配比；上述的有机溶剂包括质量比为50％的丙二醇甲醚醋酸酯、20％的乙二醇乙醚和30％的松油醇的的混合物。
2、将涂膜后的硅片浸入质量浓度为2％的NaOH2溶液中，加热到70℃进行刻槽，刻蚀槽的深渡5um，刻槽完成后利用去离子水将硅片表面残留的杂质及碱液清洗，然后烘干。
3、将步骤2处理后的硅片放入质量浓度为10％的氢氟酸溶液中，清洗3min，将表面的有机掩膜清洗去除，然后烘干。
4、将步骤3通过丝网印刷的方法制作背电极、背电场和正电极(在刻蚀的沟槽内)，并进行烘干，完成埋栅电极的制作。
5、采用等离子增强化学沉积法在整个硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，其厚度控制在80-95nm，折射率控制在1.9-2.30；
6、把上述沉积过氮化硅薄膜的硅片在800℃下进行烧结30s，将背电极和正电极粘合在硅片两面上。
实施例2：
一种晶硅太阳能电池表面刻槽埋栅方法，包括以下基本步骤：
1、在表面制绒后的硅片表面印刷一层保护膜涂料图形并烘干，湿膜厚度为20um。该图形掩盖住硅片表面无需电极部分，露出硅片表面需要刻槽的部分。
上述掩膜涂料的制作方法：
将乙基纤维素树脂和环氧树脂按重量百分比40％加入到60％的有机溶剂中，在恒温水槽、温度100℃中溶解完全，过滤得有机掩膜涂料；
上述的乙基纤维素树脂和环氧树脂按重量以1∶2配比；
上述的有机溶剂为质量比为20％的丁基卡必醇、10％的丙二醇甲醚醋酸酯、40％的乙二醇单丁醚醋酸酯和30％的松油醇的混合物。
2、将涂膜后的硅片浸入质量浓度为20％的KOH溶液中，加热到30℃进行刻槽，刻蚀槽的深渡5～10um，刻槽完成后利用去离子水将硅片清洗表面残留的杂质及碱液，然后烘干。
3、将步骤2处理后的硅片放入质量浓度为15％的氢氟酸溶液中，清洗2min，将表面的有机掩膜清洗去除，然后烘干。
4、将步骤3通过丝网印刷的方法制作背电极、背电场和正电极，并进行烘干，完成埋栅电极的制作。
5、采用等离子增强化学沉积法在整个硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，其厚度控制在80-95nm，折射率控制在1.9-2.30；
6、把上述沉积过氮化硅薄膜的硅片在900℃下进行烧结50s，将背电极和正电极粘合在硅片两面上。

Claims (2)

1.一种晶硅太阳能电池的刻槽埋栅方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、在表面制绒后的硅片表面印刷一层保护膜，湿膜厚度为5-25um涂料图形并烘干，该图形掩盖住硅片表面无需电极部分，露出硅片表面需要刻槽的部分；
上述掩膜涂料的制作方法是，将乙基纤维素树脂和环氧树脂以任意配比按总重量百分比5％～40％加入到60％～95％的有机溶剂中，在温度75℃～100℃中溶解完全，200-400目过滤得有机掩膜涂料；
(2)将涂膜后的硅片浸入浓度质量分数为1-25％的NaOH或质量分数为1-25％的KOH溶液中，加热到30-70℃进行刻槽，刻蚀槽的深渡5～10um，刻槽完成后利用去离子水将硅片表面残留的杂质及碱液清洗，然后烘干；
(3)将得到的硅片放入浓度质量分数为2-20％的氢氟酸溶液中，将表面的有机掩膜，即步骤1的保护膜清洗去除，然后烘干；
(4)将得到的硅片通过丝网印刷的方法制作背电极、背电场和正电极，并进行烘干从而完成埋栅电极的制作；
(5)然后采用等离子增强化学沉积法在整个硅片表面沉积一层氮化硅薄膜，其厚度控制在80-95nm，折射率控制在1.9-2.30；
(6)将得到的硅片在650-900℃下进行烧结，时间为30-90s从而将背电极和正电极粘合在硅片两面上。
2.如权利要求1所述的一种晶硅太阳能电池的刻槽埋栅方法，其特征在于：步骤(1)中有机溶剂为丁基卡必醇、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇单丁醚醋酸酯、石油醚、松节油和松油醇中的至少一种。
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