CN103996752B - 一种太阳能电池正电极栅线制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池正电极栅线制备方法，在经过制绒、扩散、边缘绝缘、去PSG和镀减反射膜工艺，且印刷过背电极和背电场的硅片上，丝网印刷正电极栅线图形，通过快速烧结形成欧姆接触；将已烧结过的电池片置于光诱导电镀槽中，将电池片作为阳极，银棒作为阴极，目的是将栅线进行部分溶解制作种子层；采用光诱导电镀，在种子层上进行镀银加厚；本发明在太阳能正电极上采用丝网印刷技术和快速烧结工艺形成良好欧姆接触、拉力合格的栅线图形的基础上，对其栅线毛边区域进行电镀溶解，使栅线的宽度不会因为毛边增大，继而在栅线电镀上银后制备出的栅线横截面类半圆形，线宽小、高宽比大、种子层形态理想、栅线结构致密、串联电阻低，可有效提高电池片的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造工艺领域，具体涉及一种正电极栅线制备方法。
背景技术
随着全球能源的日趋紧张，太阳能电池以无污染、无机械转动部件、维护简便、无人值守、建设周期短、规模大小随意、以方便地与建筑物相结合、市场空间大等独有的优势而受到世界各国的广泛重视，国际上已有众多大公司投入到太阳能电池的研发和生产中。当前，制造硅太阳能电池面临的挑战是提高太阳能电池的效率以增加单位面积的发电量，以及进一步降低制造成本使其能够广泛应用。在晶体硅太阳能电池中，硅片上正电极栅线的制备是关键技术，正电极栅线是收集太阳能电池发出的电流的必要部件，其性能直接影响电池的能量转换效率。
太阳能电池的正电极栅线负责收集光生载流子，由于其处在受光面，因此制成栅线形状，以降低对光照的遮挡。目前晶体硅太阳能电池的正电极栅线主要采用丝网印刷技术制备，丝网印刷制备正电极栅线是将含银的导电浆料透过丝网网孔压印在硅片上，然后通过高温快速烧结，浆料中的玻璃体会蚀穿氮化硅膜形成较良好的栅线与硅的接触。丝网印刷技术工艺简单，设备成熟，设备产能高，因而得到大规模使用。然而随着市场竞争的加剧，丝网印刷的栅线高宽比低，成本偏高等弊端逐渐显现出来。
光诱导电镀技术作为一种制备太阳能电池正电极技术，具有自对准沉积、栅线宽度可控、制造过程无需高温、成本低、制备的电极栅线结构致密等优点，被行业内广泛看好。在光诱导电镀太阳能电池正电极栅线工艺中，电镀前的种子层制备的好坏对电镀结果影响很大。由于光诱导电镀过程中银在种子层各个方向均匀生长，如果种子层宽度过大而高度较低，必然导致电镀后太阳能电池正电极栅线高宽比偏低，电池片效率无法进一步提高。
采用丝网印刷的方法印刷栅线时，其原理是通过刮刀挤压丝网上的浆料，使其附着在硅片表面。在印刷过程中，丝网与硅片有一个接触与分离的过程，由于浆料具有一定的流动性，在这个过程中会出现浆料往栅线两边坍塌，造成毛边的现象，该区域的电极厚度低，但具有一定的宽度，一般为10-30微米。如果直接在印刷和烧结后的栅线上进行电镀银，将会出现毛边区域也电镀上银的情形，导致栅线宽度的显著增加，不利于电池片效率的提高。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种丝网印刷与光诱导电镀相结合，制备出的栅线高宽比高、栅线结构致密的太阳能电池正电极栅线制备方法。
技术方案：本发明所述的一种太阳能电池正电极栅线制备方法，包括以下步骤：
(1)在经过制绒、扩散、边缘绝缘、去PSG和镀减反射膜工艺，且印刷过背电极和背电场的硅片上，丝网印刷正电极栅线图形，通过快速烧结形成欧姆接触；
(2)将已烧结过的电池片置于光诱导电镀槽中，将电池片作为阳极，银棒作为阴极，目的是将栅线进行部分溶解制作种子层；
(3)采用光诱导电镀，在种子层上进行镀银加厚。
优选的，步骤(1)中印刷的银浆量为60～100mg，既保证电池片正电极栅线在烧结后能与硅形成良好的欧姆接触，又节约正电极印刷浆料；烧结后正电极细栅线高度为10～20um，宽度为35～70um。
进一步，步骤(2)中通入外电压1.0～2.5V。
进一步，步骤(2)光照强度为6000～15000lux，反应温度为20～60℃，反应时间为1～15min，在此条件下，可制作出栅线线宽为20～60um、线高为5～18um的种子层。
优选的，步骤(2)中正电极的溶解量为15～40mg，保证了溶解效果，又不会破坏栅线与硅片的欧姆接触。
进一步，步骤(3)光照强度为6000～15000lux，反应温度为20～60℃，使反应顺利进行，可得到高宽比在0.2～0.5的栅线。
优选的，步骤(3)中正电极的镀银量为20～50mg，能够充分保证电池片填充因子的提升，从而提高光电转换效率。
有益效果：1、本发明在太阳能正电极上采用丝网印刷技术和快速烧结工艺形成良好欧姆接触、拉力合格的栅线图形的基础上，对其栅线毛边区域进行电镀溶解，使栅线的宽度不会因为毛边增大，继而在栅线电镀上银后制备出的栅线横截面类半圆形，线宽小、高宽比大、种子层形态理想、栅线结构致密、串联电阻低，可有效提高电池片的转换效率；2、采用电镀的方法溶解印刷在硅片上的银和光诱导电镀工艺在栅线上再次加厚，工艺简单，过程可控。
附图说明
图1为光诱导电镀装置示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：一种太阳能电池正电极栅线的制备方法，具体流程为：
a、在经过制绒、扩散、边缘绝缘、去PSG、镀减反射膜等前道工艺，且印刷过背电极和背电场的硅片上，丝网印刷正电极栅线并快速烧结，形成欧姆接触；具体的，丝网印刷采用的网版参数为：细栅线根数为88根，网目为360目，细栅线开口为36um，线径为16um，感光膜厚度为15um；浆料为太阳能电池正电极专用银浆80mg，要求在印刷后无断栅，烧结后线高线宽如下表所示：
表1烧结后栅线的线高及线宽表
b、将已烧结过的电池片置于光诱导电镀槽中，将电池片正面作为阳极，银棒作为阴极，将栅线进行部分溶解，其原理如下：如图1所示连接，将外加电源1置于正偏状态，即外加电源1正极与电池片铝背场2连接，负极与银棒6连接，电池片正电极3与电解液4接触，然后打开辐照灯5，此时电池片正电极3栅线在电流的作用下发生氧化反应，即栅线上的银溶解转换为Ag+进入到电解液4中，而银棒6端在电流的作用下发生还原反应而沉积银。在这个反应过程中，电池片正电极3栅线溶解是各个方向匀速进行，在栅线边缘的毛边部分将首先被溶解，使栅线的宽度减小，细化后的栅线作为光诱导电镀加厚栅线的种子层；
具体的，光照强度10000lux，外加电压为1V，反应温度42℃，反应时间为60s，此时电池片正电极3栅线发生溶解，溶解重量为20mg，通过溶解后，电池片正电极栅线边缘毛糙情况消失，溶解后线高线宽如表2所示：
表2溶解后栅线的线高及线宽表
c、采用光诱导电镀，在步骤b制作的种子层基础上镀银加厚，其原理如下：如图1所示连接装置，将外加电源1置于反偏状态，即外加电源1正极与银棒6连接，作为电镀阳极，负极与电池片连接，电池片正电极3栅线与电解液4接触，电池片作为电镀反应阴极，打开辐照灯5，即发生电镀反应，电池片正电极3栅线在电流作用下发生还原反应，即电解液中的Ag+转换为Ag沉积电池片正电极3栅线上，栅线得以加厚，银棒6端在电流作用下发生氧化反应溶解；
具体的，光照强度为10000lux，外加电源1反偏并调至1V，反应温度为45℃，反应时间120s，此时电池片正电极栅线得到加厚，增加重量为0.031g，反应完成后正电极栅线线高线宽如表3所示：
表3镀银加厚后栅线的线高及线宽表
本实施例太阳能电池正电极栅线制备方法制备的电池片效率与常规丝网印刷方法制备的电池片正电极栅线的线高线宽对比数据如表4所示，电性能数据对比如表5所示：
表4正电极栅线的线高线宽对比表
从表4中的数据可以看出，通过本发明制作的电池片正电极栅线，线高较常规丝网印刷栅线明显提高，栅线线宽较常规丝网印刷制作的栅线降低明显，总体表现为本发明制作的电池片正电极栅线高宽比明显高于常规丝网印刷的电池片。
表5正电极栅线的电性能数据对比表
从表5中对比数据可以看出，本发明制备的电池片效率较常规丝网印刷高出0.3％。
实施例2：与实施例1大致相同，所不同的是步骤a印刷的银浆量为60mg；步骤b外加电压为1.5V，光照强度6000lux，反应温度20℃，反应时间5min，正电极的溶解量为15mg；步骤c光照强度为6000lux，反应温度为20℃，正电极的镀银量为20mg。
实施例3：与实施例1大致相同，所不同的是步骤a印刷的银浆量为100mg；步骤b外加电压为2V，光照强度15000lux，反应温度60℃，反应时间10min，正电极的溶解量为30mg；步骤c光照强度为15000lux，反应温度为60℃，正电极的镀银量为50mg。
实施例4：与实施例3大致相同，所不同的是步骤b反应时间15min，正电极的溶解量为40mg。
尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (7)
1.一种太阳能电池正电极栅线制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）在经过制绒、扩散、边缘绝缘、去PSG和镀减反射膜工艺，且印刷过背电极和背电场的硅片上，丝网印刷正电极栅线图形，通过快速烧结形成欧姆接触；
（2）将已烧结过的电池片置于光诱导电镀槽中，将电池片作为阳极，银棒作为阴极，目的是将正电极栅线进行部分溶解制作种子层；
（3）采用光诱导电镀，在种子层上进行镀银加厚。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池正电极栅线制备方法，其特征在于：步骤（1）中正电极栅线印刷的银浆量为60~100mg，烧结后正电极细栅线高度为10~20um，宽度为35~70um。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池正电极栅线制备方法，其特征在于：步骤（2）中通入外电压1.0~2.5V。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池正电极栅线制备方法，其特征在于：步骤（2）光照强度为6000~15000lux，反应温度为20~60℃，反应时间为1~15min。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池正电极栅线制备方法，其特征在于：步骤（2）中正电极栅线的溶解量为15~40mg。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池正电极栅线制备方法，其特征在于：步骤（3）光照强度为6000~15000lux，反应温度为20~60℃。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池正电极栅线制备方法，其特征在于：步骤（3）中正电极栅线的镀银量为20~50mg。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |