CN103746012A - 一种太阳能电池正面电极的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明主要是关于一种太阳能电池正面电极的制备工艺，其主要特征是引入起运载作用的纤维丝行列，通过在纤维丝表面涂覆导电浆料层，然后将其接触到电池片表面，使纤维丝上的导电浆料转移到电池片表面，从而形成太阳能电池正面电极的细栅线。相比于常规丝网印刷工艺，本工艺能更加方便地制备出线宽窄、高度高的正面电极细栅线，同时免除了精密网版的使用，在提升效率的同时又降低了工艺成本，并且提高了工艺的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种太阳能电池正面电极的制备工艺。
背景技术
现有的太阳能电池的正面电极图案的结构包括细栅线和主栅线，细栅线和主栅线一般垂直交叉。其中，细栅线的作用是收集电池片表面由于太阳光照所产生的光生电流，而主栅线的作用是汇集并导出由细栅线收集的电流。在晶体硅太阳能电池制作工艺中，普遍采用丝网印刷工艺，其原理是将需要印刷的浆料，通常是具有一定黏度的银浆，添加于印刷网版上，在刮刀压力的作用下使银浆通过网版上图案设计好的开孔。印刷网版一般由一定线径的金属丝或有机物纤维丝编织而成，网版上覆盖一层厚度的有机物固化胶膜，胶膜上通过一定的的开孔工艺制作了不同设计的正面电极图案，从而使浆料能够在压力下透过胶膜在电池片上印刷成一定的正面电极图形。银浆是一种由银粉、有机物、无机氧化物和添加剂混合成的膏状体，通常为了防止银浆印刷到电池片上后塌陷，银浆都具有比较高的黏度，但是高黏度的银浆又具有难以印刷的特点，在印刷时需要对刮刀施加更大的压力才能顺利制作出断线少、塑性好的电池细栅线，然而，如此大的压力又极大地增加了网版破裂的概率，缩短了网版的使用寿命，不利于太阳能电池正面电极制作工序成本的下降。
发明内容
本发明的目的在于采用一种特殊的转印工艺来制作太阳能电池正面电极的细栅线，能有效地克服现有技术的上述缺陷，更加方便地制备出线宽窄、高度高的正面电极细栅线，同时免除了精密网版的使用，在提升效率的同时又降低了太阳能电池正面电极的工艺成本，并且提高了工艺的稳定性。
本发明的技术方案具体为：一种太阳能电池正面电极的制备工艺，包含以下工艺步骤：
一、将若干根纤维丝等间距排列并张紧；
二、在等间距排列好并张紧的纤维丝中部延长度方向均匀地涂覆一层导电浆料层；
三、在电池片正面制备主栅线；
四、将涂覆有导电浆料层的纤维丝接近电池片上表面，使其与电池片上表面充分接触；
五、使电池片上表面与纤维丝分离；
六、将电池片进行烘干烧结。
其中工序三可在工序一之前，或与工序一、工序二同时进行。
在上述工序四中，当涂覆了导电浆料的纤维丝接触到电池片上表面后一定时间内，由于浆料本身具有一定的流动性，导电浆料会自发地流动到电流片表面，大部分浆料在这此过程中能从纤维丝表面转移到电池片表面，从而初步达到转导电浆料转印的目的。
在上述工序五中，当纤维丝与电池片分离后，其表面涂覆的大部分导电浆料能够转移到电池片表面，之后再重复工序一至四的过程，制作下一个电池片的正面电极细栅线。
在上述工序中，纤维丝起载运导电浆料的作用，优选地，其材质选择或对纤维材质表面的处理使其与导电浆料具有比较差的亲合性，从而使在工序三和四中导电浆料能够更多地转移到电池片表面，而纤维表面上残留浆料比较少。
优选的，所述纤维丝为金属丝或有机聚合物纤维。纤维丝不要求其具有导电性，只要求具有一定的强度和韧性，可以是金属丝或有机聚合物纤维之外的其他材质的纤维丝。所述纤维丝的横截面形状为圆形或三角形或矩形或椭圆形。
优选的，所述纤维丝的直径范围为0.005mm-0.1mm，拉断强度为3g-50g。
优选的，所述纤维丝为光滑表面。或具有利于导电浆料转移的表面结构。
优选的，工序一中纤维丝的排列间距为0.5-3mm，纤维丝的张紧张力为3g-50g。
优选的，工序二中，导电浆料层的厚度为5微米-30微米。
优选的，工序二中，导电浆料在纤维丝上的涂覆长度比电池片尺寸短2mm-5mm。
优选的，工序三中，所述涂覆有导电浆料层的纤维丝与电池片的接触时间为0.1-5秒。
优选的，所述主栅线可以通过丝网印刷的方法在所述电池片上制作，也可以通过凸版印刷或钢版印刷或喷墨的方法在所述电池片上制作。
优选的，所述烘干温度范围为100℃-400℃，所述烧结温度范围为400℃-950℃。
用本工艺制备的太阳能电池细栅线，由于没有印刷过程中的压力，具有更好的塑形，高度可以达到15微米以上；也没有丝网印刷细栅线粗细不均匀的特点，更重要的是用本工艺能非常方便容易地制作出宽度小于50微米的细栅线，从而提升电池效率。
本工艺可以替代传统丝网印刷工艺，可用于常规电池正面电极细栅线的制备，也可以用于电镀方案中电镀种子层的制备、双面电池中受光面电极的制备或刻蚀墨水的印制，总之，本工艺可以普遍性地替代丝网印刷工艺。
本发明的有益效果是：一方面克服了现有技术丝网印刷工艺中浆料黏度大不易印刷的问题；另一方面免除了精密网版的使用，降低了太阳能电池正面电极的的制作成本。此外，本发明的制备方法制作出的太阳能电池具有线宽窄、塑性好、线条宽度均匀的特点，相对于丝网印刷的细栅线宽度更小，能减小正面遮光面积，并且进一步提高了细栅线的导电率，从而提高了电池的转换效率；同时，使用了导电丝裹浆，减少了丝网印刷全部使用导电浆料的缺陷，减少了导电浆料的使用量，进一步降低了太阳能电池的电极制作成本。
附图说明：
图1 是等间距排列的纤维丝示意图；
图2是涂覆有导电浆料层的纤维行列示意图；
图3是涂覆有导电浆料层的纤维丝横截面示意图；
图4是涂覆有导电浆料层的纤维丝接触到制备有主栅线的电池片正面上的俯视图；
图5是涂覆有导电浆料层的纤维丝接触到制备有主栅线的电池片正面上的横截面示意图；
图6是纤维丝与电池片正面脱离之后的电池片正面俯视图；
图7是导电浆料转移到电池片正面后形成的细栅线横截面示意图。
附图中标记说明：1，纤维丝；2，导电浆料层；3，电池片；4，细线；5，主栅线。
具体实施例
下面结合说明书附图和具体实施例，对本发明作详细说明。
实施例1
一种太阳能电池正面电极的制备工艺，包括以下步骤：
一、如图1所示，将50根60微米的纤维丝1按等间距排列成行列并张紧，其间距为3mm-4mm，本实施例采用的纤维丝为有机聚合物纤维丝，采用金属纤维丝或其他具有一定的强度和韧性的其他材质的纤维丝也可以；
二、在上述金属纤维1表面均匀地涂覆一层导电浆料层2，导电浆料层2厚度为20微米-30微米，导电浆料层2的长度为153毫米，如图2和图3所示；
三、在多晶156规格的电池片3上用丝网印刷方式制备主栅线5，主栅线根数为1-10根，其图案可连续、可间断、可实心、可镂空，可在电池片正面边缘设置，也可以设置在电池片正面面积的若干等分点上；
四、将上述步骤2中涂覆了导电浆料层2的金属纤维1接触到电池片3正表面，使其两端各距电池片边缘2mm，并适当地停留一段时间，比如0.5-1秒，由于浆料本身具有一定的流动性，导电浆料会自发地流动到电流片表面，大部分浆料在这此过程中能从纤维丝表面转移到电池片表面，从而初步达到转导电浆料转印的目的，如图4和图5所示；
五、将上述步骤4中纤维丝1慢慢地脱离电池片3正表面，使纤维丝上的大部分导电浆料2能够转移到电池片3正面，从而形成具有一定高度和比较窄的太阳能电池的正面电极细栅线4，如图6和图7所示；
六、将完成上述过程的电池片3在100℃-400℃的温度下烘干，然后与背电极一起在400℃-950℃的温度下烧结，使导电浆料（一般为银浆）与电池片形成良好的欧姆接触，完成电池片正面电极的制备。
实施例2
一种太阳能电池正面电极的制备工艺，包括以下步骤：
一、如图1所示，将80根30微米的纤维丝1按等间距排列成行列并张紧，其间距为1.937毫米，本实施例采用的纤维丝为金属丝，采用有机聚合物纤维或其他具有一定的强度和韧性的其他材质的纤维丝也可以；
二、在上述金属纤维1表面均匀地涂覆一层导电浆料层2，导电浆料层2厚度为10微米-30微米，导电浆料层2的长度为153毫米，如图2和图3所示；
三、在多晶156规格的电池片3上用丝网印刷方式制备主栅线5，主栅线根数为1-10根，其图案可连续、可间断、可实心、可镂空，可在电池片正面边缘设置，也可以设置在电池片正面面积的若干等分点上；
四、将上述步骤2中涂覆了导电浆料层2的金属纤维1接触到电池片3正表面，使其两端各距电池片边缘1.5毫米，并适当地停留一段时间，比如0.5-1秒，由于浆料本身具有一定的流动性，导电浆料会自发地流动到电流片表面，大部分浆料在这此过程中能从纤维丝表面转移到电池片表面，从而初步达到转导电浆料转印的目的，如图4和图5所示；
五、将上述步骤4中纤维丝1慢慢地脱离电池片3正表面，使纤维丝上的大部分导电浆料2能够转移到电池片3正面，从而形成具有一定高度和比较窄的太阳能电池的正面电极细栅线4，如图6和图7所示；
六、将完成上述过程的电池片3在200℃-400℃的温度下烘干，然后与背电极一起在700℃-900℃的温度下烧结，使导电浆料（一般为银浆）与电池片形成良好的欧姆接触，完成电池片正面电极的制备。
用本工艺制备的太阳能电池细栅线，由于没有印刷过程中的压力，具有更好的塑形，高度可以达到15微米以上；也没有丝网印刷细栅线粗细不均匀的特点，更重要的是用本工艺能非常方便容易地制作出宽度小于50微米的细栅线，从而提升电池效率。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，本发明并不限于上述特定实施例，在不背离本发明精神及其情况下，本领域的普通技术人员可根据本发明作出的改变和变形，都应属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于包含以下工艺步骤：
一、将若干根纤维丝等间距排列并张紧；
二、在等间距排列好并张紧的纤维丝中部延长度方向均匀地涂覆一层导电浆料层；
三、在电池片正面制备主栅线；
四、将涂覆有导电浆料层的纤维丝接近电池片上表面，使其与电池片上表面充分接触；
五、使电池片上表面与纤维丝分离；
六、将电池片进行烘干烧结。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于：所述纤维丝为金属丝或有机聚合物纤维。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于：所述纤维丝的直径范围为0.005mm-0.1mm，拉断强度为3g-50g。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于：所述纤维丝为光滑表面，或具有利于导电浆料转移的表面结构。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于：工序一中纤维丝的排列间距为0.5-3mm，工序一中纤维丝的张紧张力为3g-50g。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于：工序二中，导电浆料层的厚度为5微米-30微米。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于：工序二中，导电浆料在纤维丝上的涂覆长度比电池片尺寸短2mm-5mm。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于：工序三中，所述涂覆有导电浆料层的纤维丝与电池片的接触时间为0.1-5秒。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于：所述主栅线可以通过丝网印刷的方法在所述电池片上制作，也可以通过凸版印刷或钢版印刷或喷墨的方法在所述电池片上制作。
10. 根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极的制备工艺，其特征在于：所述烘干温度范围为100℃-400℃，所述烧结温度范围为400℃-950℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140423 |