CN102881572A - 一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法，主要包括镀铝膜及激光烧结背电场，其中所述镀铝膜可采用溅射镀膜或者蒸发镀膜，其膜厚控制在0.5-2.0μ，激光烧结采用连续式固体激光器，在真空环境下进行，用以形成背电场。在进行激光烧结时，使基片具有0-500℃的本底温度。这种免接触式制备晶体硅电池背电极的方法，降低了碎片率，减少了电极材料的浪费，同时也容易形成自动化生产线，利于规模生产。

Description

一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法

技术领域

本发明属于晶体硅太阳能电池制造领域，尤其适用于一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法。

背景技术

晶体硅太阳能电池是目前太阳能电池产业化的主流产品，其中丝网印刷然后烧结是其制备背电极的典型工艺。这道工艺对丝印设备要求较高，目前为止，国内太阳能电池生产厂家所选用的设备绝大多数都为国外设备。即使这样，这道工序仍然是破片率最高的一道工序，对于太阳能电池的成品率极为关键。

丝印中使用的铝浆或者银铝浆料随着晶体硅生产的扩大也变得非常紧俏，导致生产成本较高。同时，丝印时电极的厚度远远大于做为背电极所需的厚度，对于材料来说也是一种浪费。

为了解决上述问题，以实现高效快速同时又能节约材料，降低成本的目的，本方案采用一种免接触式制备晶体硅电池背电极，采用真空镀膜及激光烧结的方式实现晶体硅电池背电极的制备，从而简化了工艺流程，节省了电极材料，同时也降低了破片率，是一种革新性的制备晶体硅电池背电极的方法。

发明内容

发明目的：本发明采用全新的制备晶体硅太阳能电池背电极的方法以代替常规的丝网印刷后烧结的晶体硅背电极制法，以实现避开高精度设备，节省材料、提高成品率及提高生产效率的目的。

技术方案：本方案主要包括镀铝膜及激光烧结工序，其中所述镀铝膜采用真空镀膜方法，用以形成与晶体硅表面附着力良好的铝电极；所述激光烧结为在真空条件下，用激光对附着铝电极的晶硅面进行烧结，以形成背表面电场；所述晶体硅在激光烧结时具有本底温度，以加快烧结过程；

其中所述真空镀膜可以为蒸发镀膜和溅射镀膜两种方式。

做为其中一个优选方案，当真空镀膜采用溅射镀膜时，其膜厚控制在0.5-1.0μ之间。

做为其中另一个优选方案，当真空镀膜采用蒸发镀膜时，其膜厚控制在1.0-2.0μ之间。

其中激光器可以选为连续式固体激光器或者脉冲激光器，固体连续式激光器为其优选方案。

其中一个优选方案为激光烧结的本底真空度范围为10-10^-3pa。

其中一个优选方案为在激光烧结时，硅片本底温度为0-500℃。

其中一个优选方案为激光烧结温度在800-1000℃之间。

有益成果：本设计方案采用真空镀膜的方式实现在晶体硅背表面均匀分布铝电极材料，而不是采用丝网印刷的方式，这样避免了由于丝印的压力所造成的在本道工艺中的破片和由于丝印产生的暗裂从而在随后的各道工序中产生的破片，从而极大地提高了成品率。同时，也降低了对设备的要求，太阳能电池生产中所用的丝印机精度要求极高，国内基本没有制造能力，绝大部分依赖进口，从而导致生产成本较高。而真空镀膜设备在应用于本道工艺时，其精度要求相当低，国内的设备可以很轻易满足其生产要求。同时，丝印所需要的浆料品质要求也很高，而市面上有生产能力的厂家并不多，其价格也很高，而丝印时其电极厚度约在15μ左右，相比起做为背电极的功能必须厚度来说，大约浪费了九到十倍，采用了新工艺，不必购买昂贵的浆料，只需要普通的铝靶材料或者铝丝即可，同时，也在绝对数量上节约了大量的电极材料。

由于真空镀膜的附着力比较好，远远高于丝印上的浆料，其纯净度也高于丝印电极，故其烧结过程可以大大简化，不需要对浆料进行烘干，也不必如常规烧结采用复杂的温度曲线和对整体基片进行长时间的高温加热。在对晶体硅进行有限度的本底加热的情况下，运用激光进行表面加热，在短时间内即可产生结构完美的背电场。避免了高温整体加热可能引入硅片内部的杂质影响其转换效率或者破坏其平整度，同时也降低了对设备的要求，增加了生产效率。

具体实施方式：

所述方案主要包括镀铝膜及激光烧结工序，其中所述镀铝膜采用真空镀膜方法，用以形成与晶体硅表面附着力良好的铝电极；所述激光烧结为在真空条件下，用激光对附着铝电极的晶硅面进行烧结，以形成背表面电场；所述晶体硅在激光烧结时具有本底温度，以加快烧结过程。

下面将以具体实施例来解说工艺过程，以更清楚地阐述本技术方案。

实施例一：

本实施例选用125×125晶体硅片，经过制绒、钝化、掺杂等各道工序至背电极制作工序。将清洁晶体硅片送入蒸铝设备，采用坩埚电子枪蒸发铝丝对其背表面进行蒸铝，蒸铝厚度约在1.5μ.然后取出晶体硅片，送入可抽真空的激光加热设备的平台上。在抽真空的同时对硅片进行350℃预热，当真空度达到5.0×10^-3pa时，基片达到预热温度10分钟后，开启连续式固体激光器对基片进行加热，使基片表面温度达到1000℃并保持有30秒左右，此时硅片背电极电场形成，取出硅片。

本实施例采用蒸发加激光烧结的方式制备晶体硅背电极，免去了丝印时产生的破片和隐裂，同时，由于镀膜及烧结都是在清洁真空条件下进行，不容易在硅片中引入杂质，保证了太阳能电池片的质量。由于镀膜的附着力良好和清洁，不需要额外的烘干工序，也不需要复杂和长时间的高温烧结过程，加快了工艺进程。同时，由于不需要设备精度要求较高的丝印设备和耐高温的烧结设备，此工艺对设备的要求也大大降低，节省了工艺成本。

实施例二

本实施例选择156×156晶体硅片，经过制绒、钝化、掺杂等各道工序至背电极制作工序时，将晶体硅片送入溅射式镀铝膜真空室，在对晶体硅太阳能电池背表面镀铝膜的同时对硅片加200℃的本底温度，将镀膜厚度控制在1μ左右。然后取出晶体硅片，送入可抽真空的激光加热设备的平台上。在抽真空的同时对硅片进行400℃预热，当真空度达到5.0×10^-3pa时，基片达到预热温度10分钟后，开启连续式固体激光器对基片进行加热，使基片表面温度达到1000℃并保持有20秒左右，此时硅片背电极电场形成，取出硅片。

这个实施例用溅射镀铝膜取代了蒸发镀铝膜，可以更精确地控制镀膜厚度及均匀性，也可以进一步节约铝电极材料。同时，也更有利于形成自动化生产设备。同时，这个实施例采用了渐进式本底温度，在增加初始镀膜附着力的同时，也使其加热形成渐进式曲线，接近于普通烧结曲线，从而可以更快更好地制备背电极。

本专利方案提供了一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法，具体实现该方案的方法和途径还有很多，以上所述仅是本专利方案的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利方案原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为专利方案的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现.

Claims (8)

1.一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法，主要包括镀铝膜及激光烧结工序，其特征在于：

所述镀铝膜为真空镀膜，用以形成与晶体硅表面附着力良好的铝电极；

所述激光烧结为在真空条件下，用激光对附着铝电极的晶硅面进行烧结，以形成背表面电场；

所述晶体硅在激光烧结时具有本底温度，以加快烧结过程；

2.根据权利要求1所述的一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法，其特征在于所述真空镀膜为蒸发镀膜和溅射镀膜。

3.根据权利要求1及权利要求2所述的一种激光烧结制备晶体硅电池背电极

的方法，其特征在于当真空镀膜采用溅射镀膜时，其膜厚控制在0.5-1.0μ之间。

4.根据权利要求1所述的一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法，其特征在于当真空镀膜采用蒸发镀膜时，其膜厚控制在1.0-2.0μ之间。

5.根据权利要求1所述的一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法，其特征在于激光烧结采用连续式激光器。

6.根据权利要求1所述的一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法，其特征在于激光烧结的本底真空度范围为10-10^-3pa。

7.根据权利要求1及权利要求6所述的一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法，其特征在于激光烧结时本底温度为0-500℃。

8.根据权利要求1、权利要求6及权利要求7所述的一种激光烧结制备晶体硅电池背电极的方法，其特征在于激光烧结温度在800-1000℃。