CN102945866A - 一种n型太阳能电池片及其印刷方法和印刷丝网 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种N型太阳能电池片及其印刷方法和印刷丝网，该丝网包括第一丝网和第二丝网，第一丝网上包括用于印刷副栅的第一副栅镂空图案，第二丝网上包括用于印刷副栅的第二副栅镂空图案和用于印刷主栅的主栅镂空图案，第二副栅镂空图案的副栅线宽度小于第一副栅镂空图案的副栅线宽度。采用双次印刷工艺印刷N型太阳能电池片的栅线，其中，采用第一丝网和银铝浆在N型硅片上印刷第一层副栅，采用第二丝网和银浆在该N型硅片上印刷第二层副栅和主栅，保证了栅线与硅片的接触性能的良好，并且具有良好的导电性能，并且减小了栅线的遮光面积，提高了电池片的转换效率。

Description

一种N型太阳能电池片及其印刷方法和印刷丝网

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种N型太阳能电池片及其印刷方法和印刷丝网。

背景技术

太阳能电池，也称光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源。

在太阳能电池的生产制造过程中，都是围绕着两个重点，一个是提高太阳能电池的光电转换效率，另一个是降低太阳能电池的生产成本。目前，在太阳能电池的生产过程中，主要采用丝网印刷的工艺来制作太阳能电池电极。丝网印刷是利用丝网镂空部分透浆料，非镂空部分不透浆料的基本原理进行印刷。

印刷烧结工序是整个电池片制造过程中的最后一道工序，通过在电池片正反表面印刷一层导电浆料，烧结后形成电极达到收集电荷和导电的作用。现有技术中的N型太阳能电池片，一般均采用银铝浆印刷电极，但是，在实际生产过程中，发明人发现，采用现有技术工艺制作的N型太阳能电池片的光电转换效率仍有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种N型太阳能电池片及其印刷方法和印刷丝网，通过采用双次印刷栅线，且每次印刷使用的浆料不同，印刷的栅线宽度也不同，从而在提高栅线与硅片接触性能和提高栅线的导电性能的基础上，减小了栅线的遮光面积，提高了电池的光电转换效率。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种印刷丝网，包括第一丝网和第二丝网，第一丝网上包括用于印刷副栅的第一副栅镂空图案，第二丝网上包括用于印刷副栅的第二副栅镂空图案和用于印刷主栅的主栅镂空图案，第二副栅镂空图案的副栅线宽度小于第一副栅镂空图案的副栅线宽度。

其中，所述第一副栅镂空图案的副栅线宽度为45-55微米，包括端点值；所述第二副栅镂空图案的副栅线宽度为35-48微米，包括端点值。

优选的，所述第一副栅镂空图案的副栅线宽度为50微米；第二副栅镂空图案的副栅线宽度为45微米。

优选的，所述第二丝网主栅镂空图案的宽度为1.5毫米。

优选的，所述第一丝网和第二丝网为不锈钢丝网或尼龙网。

本发明实施例还公开了一种N型太阳能电池片的印刷方法，包括：

提供一个N型硅片；

采用第一丝网和银铝浆在该N型硅片上印刷第一层副栅；

采用第二丝网和银浆在该N型硅片上印刷第二层副栅和主栅，所述第二层副栅形成在第一层副栅上方，并且第二层副栅的副栅线宽度小于第一层副栅的副栅线宽度。

优选的，印刷第一层副栅后，还包括：将该N型硅片放入烘烤装置进行烘烤，将第一层副栅浆料烤干。

优选的，所述方法可用于印刷正面电极和/或背面电极。

本发明实施例还公开了一种N型太阳能电池片，该N型太阳能电池片采用上述印刷方法制作，该太阳能电池片包括第一层副栅、第二层副栅和主栅，所述第一层副栅直接与N型硅片接触，所述第二层副栅形成在第一层副栅上方，并且第二层副栅的副栅线宽度小于第一层副栅的副栅线宽度，第一层副栅材料为银铝浆，第二层副栅和主栅材料为银浆。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明提供的一种N型太阳能电池片及其印刷方法和印刷丝网，采用双次印刷工艺印刷N型太阳能电池片的栅线，其中，采用第一丝网和银铝浆在N型硅片上印刷第一层副栅，由于银铝浆与硅片的接触性能良好，烧结后银铝浆与硅片形成良好的欧姆接触，从而保证了副栅与电池片良好的接触，为降低电流传导过程中的电阻打下良好基础；采用第二丝网和银浆在该N型硅片上印刷第二层副栅和主栅，银浆的导电性能良好，从而进一步降低了电流传导过程中的电阻，并且，由于第二层副栅形成在第一副栅上方，且第二层副栅的副栅线宽度小于第一层副栅的副栅线宽度，在一定程度上减小了栅线的遮光面积，提高了光生载流子的数量，提高了电池片的转换效率。

并且，采用双次印刷工艺，在第一层副栅上方印刷第二层副栅，大大减少了印刷过程中印虚、断线的情况，提高了印刷效果，进一步提高了电池的转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为丝网印刷平台；

图2为本发明实施例公开的印刷方法的流程图；

图3为本发明实施例中所印刷的第一层副栅的设计图案；

图4为本发明实施例中所印刷的第二层副栅和主栅的设计图案。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术工艺制作的太阳能电池片的光电转换效率仍有待提高，发明人发现，出现这种问题的原因之一即为印刷烧结工序中栅线的质量不高。

印刷烧结工序是整个电池片制造过程中的最后一道工序，通过在电池片正反表面印刷一层导电浆料，烧结后形成电极达到收集电荷和导电的作用，即形成电池表面的栅线，栅线的宽度对于电池的性能有极重要的影响，栅线的宽度过大，导致遮挡的电池片受光面积增大，电流降低，因此，若要提高电池的转换效率，就要尽量减小栅线的宽度。

但是随着栅线宽度的降低，在印刷过程中容易出现印虚、断线的情况，不能保证印刷效果，从而影响电池片的转换效率。

在以上研究的基础上，本发明实施例提供了一种印刷丝网，包括第一丝网和第二丝网，第一丝网上包括用于印刷副栅的第一副栅镂空图案，第二丝网上包括用于印刷副栅的第二副栅镂空图案和用于印刷主栅的主栅镂空图案，第二副栅镂空图案的副栅线宽度小于第一副栅镂空图案的副栅线宽度。

本发明实施例还公开了一种N型太阳能电池片的印刷方法和采用该方法制作的N型太阳能电池片，该方法包括：提供一个N型硅片；采用第一丝网和银铝浆在该N型硅片上印刷第一层副栅；采用第二丝网和银浆在该N型硅片上印刷第二层副栅和主栅，所述第二层副栅形成在第一层副栅上方，并且第二层副栅的副栅线宽度小于第一层副栅的副栅线宽度。

本发明实施例提供的一种N型太阳能电池片及其印刷方法和印刷丝网，采用双次印刷工艺印刷电池片的栅线，减少了印刷过程中印虚、断线的情况，降低了电流传导过程中的电阻，保证了该N型太阳能电池片具有良好的接触性能和导电性能，在一定程度上减小了栅线的遮光面积，提高了光生载流子的数量，进一步提高了电池片的光电转换效率。

以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例一

本实施例提供了一种印刷丝网，包括第一丝网和第二丝网，第一丝网上包括用于印刷副栅的第一副栅镂空图案，第二丝网上包括用于印刷副栅的第二副栅镂空图案和用于印刷主栅的主栅镂空图案，第二副栅镂空图案的副栅线宽度小于第一副栅镂空图案的副栅线宽度。

丝网即在网布上涂上一层感光胶，通过图形曝光技术、冲洗等形成具有设定图案的丝网，第一丝网和第二丝网可以为不锈钢丝网或尼龙网，如图3、图4所示，图3为第一丝网图案，图4为第二丝网图案，两图中实线部位即为丝网上栅线的镂空图案，图4中与副栅方向垂直的三个长条形状镂空图案即为第二丝网中主栅镂空图案。

图3中第一副栅镂空图案的副栅线宽度为45-55微米，包括端点值。本实施例中优选，第一副栅镂空图案的副栅线宽度为50微米。

图4中第二副栅镂空图案的副栅线宽度为35-48微米，包括端点值，本实施例中优选第二副栅镂空图案的副栅线宽度为45微米；第二丝网主栅镂空图案的宽度为1.5毫米。

实施例二

本实施例提供了一种N型太阳能电池片的印刷方法，该方法采用实施例一公开的丝网进行印刷，其流程图如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤S21：提供N型硅片，把该N型硅片放置在印刷平台上。

该N型硅片为经过太阳能电池片制作工艺中，印刷电极之前的一系列工序进行处理之后的硅片，其中，印刷电极之前的工序步骤如下：

化学清洗N型硅片表面以及表面织构化处理（即表面制绒），通过化学反应在原本光滑的硅片表面形成凹凸不平的结构，以增强光的吸收；

将N型硅片放入扩散炉内，采用磷原子接触硅片背面，在硅片背面扩散一层磷原子，起到收集电子的作用；

去除N型硅片表面以及四周的磷硅玻璃，使硅片四周绝缘；

将N型硅片放入扩散炉内，在N型硅片的正面采用硼原子接触硅片表面层，通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成PN结；

去除N型硅片四周的硼元素，使硅片四周绝缘；

湿法化学反应过程，即去除N型硅片正面的硼硅玻璃并且在表面生成一层二氧化硅薄膜，作为钝化膜。N型硅片用来导电的多子为电子，而下一步工序中镀的氮化硅膜起钝化作用，氮化硅薄膜内部含有正电荷，如果直接镀膜在N型硅片表面，不但起不到钝化的效果，还会降低电池效率，而二氧化硅本身可以作为钝化膜来使用，而且其内部含有负电荷，不会和电子相抵消；

采用PECVD工艺，在硅片表面沉积减反射膜，该减反射膜一般为氮化硅膜，利用薄膜干涉原理，减少光的反射，起钝化作用。

丝网印刷是利用丝网上镂空部位能透过浆料，非镂空部位不透浆料的基本原理进行印刷，印刷时在丝网一端放入浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定的压力，同时刮刀向丝网另一端移动，浆料在移动过程中被刮刀从镂空部位挤压到基片上，印刷过程中刮刀始终与丝网印版和承印物成线接触，接触线随刮刀移动而移动，而丝网其他部分与承印物为脱离状态，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物，当刮刀刮过整个印刷区域后抬起，同时丝网也脱离基片，并通过回墨刀将浆料轻刮回初始位置，工作台返回到上料位置，到此完成一个印刷过程。

步骤S22：采用第一丝网和银铝浆料，在该N型硅片上印刷第一层的副栅。

栅线是太阳能电池的重要组成部分，它负责把电池内部的光生电流引到电池外部，其中，第一层副栅的印刷采用银铝浆，使栅线与N型硅片的接触性能更好，具体的，N型硅片掺杂硼元素形成PN结，对硅原子的能带造成影响，而银没有足够的活性能够和硅片形成良好的欧姆接触，本实施例中在银浆中掺入三价的金属元素可以降低银硅的接触势垒，本实施例中在银浆中掺入三价的金属元素优选为铝，即采用银铝浆印刷第一层副栅。

在烧结过程中，银铝浆中的铝颗粒一方面可与银颗粒进行混合，另一方面还可与硅形成铝硅合金，即银铝浆中的铝颗粒充当了银颗粒与硅基底之间的连接介质，提高栅线与硅片之间的接触性能，从而顺利地导出载流子，之后通过副栅把载流子汇集到主栅形成电流。

本实施例中采用银铝浆作为与硅片直接接触的浆料，由于银铝浆与硅片具有良好的接触性能，从而保证了副栅与电池片良好的接触，为降低电流传导过程中的电阻打下良好基础。

本实施例中优选在印刷第一层副栅后，还包括步骤S23：将该N型硅片放入烘烤装置中进行烘烤，将第一层副栅浆料烤干，以便于后续第二次印刷过程的进行。

步骤S24：采用第二丝网和银浆在该N型硅片上印刷第二层副栅和主栅，所述第二层副栅形成在第一层副栅上方，并且第二层副栅的副栅线宽度小于第一层副栅的副栅线宽度。

印刷第二层栅线时采用银浆，由于银浆具有良好的导电性能，从而进一步降低了电流传导过程中的电阻，并且由于银浆对减反射膜的穿透性能差，因此烧结过程中银浆不会穿透减反射膜，只在硅片表面进行电荷的收集和传导。

采用本发明的印刷方法可以用于印刷N型太阳能电池片的正面电极和/或背面电极。

本实施例双次印刷过程中分别采用银铝浆和银浆，银铝浆的接触性能良好，烧结后银铝浆与硅片形成良好的欧姆接触，从而保证了副栅与电池片良好的接触；银浆的导电性能良好，从而进一步降低了电流传导过程中的电阻，因此相对于现有技术，本实施例中的N型太阳能电池片具有良好的接触性能和导电性能。

此外，本实施例采用实施例一中的第一丝网和第二丝网进行两次印刷，在一定程度上，较现有技术中的一次印刷形成的栅线的高度增加了，增大了栅线的横截面积，从而在降低了电流传导过程中电阻，并且，采用双次印刷形成的第二层副栅的副栅线宽度比第一层副栅的副栅线宽度细，从而减小了栅线的遮光面积，同时减少了银浆的消耗。并且，双次印刷工艺大大降低了印虚、断线的情况，提高了电池片的转换效率。

实施例三

本实施例提供了一种采用实施例二所述的印刷方法制备的N型太阳能电池片。

该太阳能电池片的结构包括：

直接与N型硅片接触，且副栅材料为银铝浆的第一层副栅；

形成在第一层副栅上方，且副栅和主栅材料为银浆的第二层副栅和主栅，并且第二层副栅的副栅线宽度小于第一层副栅的副栅线宽度。

第一层副栅的材料为银铝浆，银铝浆的接触性能良好，与硅片形成良好的欧姆接触，保证了副栅与电池片良好的接触，降低了电流传导过程中的电阻；第二层副栅和主栅的材料为银浆，银浆具有良好的导电性能，从而进一步降低了电流传导过程中的电阻。

第二层副栅形成在第一层副栅上方，增高了栅线的高度，栅线的横截面积增大，降低了电流传导过程中的电阻，并且，大大减少了印刷过程中印虚、断线的情况，保证了印刷质量，提高了电池的转换效率；此外，第二层副栅的副栅线宽度比第一层副栅的副栅线宽度小，降低了栅线的遮光面积，同时减少了银浆的消耗，进一步提高了电池的转换效率，降低了生产成本。

对所公开的实施例的上述说明，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种印刷丝网，其特征在于，包括第一丝网和第二丝网，第一丝网上包括用于印刷副栅的第一副栅镂空图案，第二丝网上包括用于印刷副栅的第二副栅镂空图案和用于印刷主栅的主栅镂空图案，第二副栅镂空图案的副栅线宽度小于第一副栅镂空图案的副栅线宽度。

2.根据权利要求1所述的丝网，其特征在于，所述第一副栅镂空图案的副栅线宽度为45-55微米，包括端点值；所述第二副栅镂空图案的副栅线宽度为35-48微米，包括端点值。

3.根据权利要求2所述的丝网，其特征在于，第一副栅镂空图案的副栅线宽度为50微米；第二副栅镂空图案的副栅线宽度为45微米。

4.根据权利要求1所述的丝网，其特征在于，所述第二丝网主栅镂空图案的宽度为1.5毫米。

5.根据权利要求1~4项所述的丝网，其特征在于，第一丝网和第二丝网为不锈钢丝网或尼龙网。

6.一种N型太阳能电池片的印刷方法，其特征在于，包括：

提供一个N型硅片；

采用第一丝网和银铝浆在该N型硅片上印刷第一层副栅；

采用第二丝网和银浆在该N型硅片上印刷第二层副栅和主栅，所述第二层副栅形成在第一层副栅上方，并且第二层副栅的副栅线宽度小于第一层副栅的副栅线宽度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，印刷第一层副栅后，还包括：将该N型硅片放入烘烤装置进行烘烤，将第一层副栅浆料烤干。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法可用于印刷正面电极和/或背面电极。

9.一种N型太阳能电池片，其特征在于，该N型太阳能电池片采用权利要求6-7任意一项印刷方法制作，该太阳能电池片包括第一层副栅、第二层副栅和主栅，所述第一层副栅直接与N型硅片接触，所述第二层副栅形成在第一层副栅上方，并且第二层副栅的副栅线宽度小于第一层副栅的副栅线宽度，第一层副栅材料为银铝浆，第二层副栅和主栅材料为银浆。

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