CN105355708B - 一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：a)在硅片正面进行制绒；b)对硅片进行扩散制p‑n结；c)去磷硅玻璃；d)在硅片正面沉积减反膜；e)在硅片背面丝网印刷Ag背电极和Al背电场；f)在硅片正面丝网印刷Ag主栅线；g)对经过前述步骤处理的硅片进行高温烧结；h)在硅片正面进行Ag透明薄膜沉积。与现有技术相比，本发明具有大大降低了横向电阻，提高电流的收集能力，且遮光面积没有明显提高，可以大大提升电池的转换效率的优点。本发明还提供一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电子器件，当有太阳光照射时，太阳能电池瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。太阳能电池的电流通过金属电极进行收集。金属电极可分为背面电极和正面电极，正面电极由主栅线和副栅线组成。副栅线宽度一般在40-70微米，根数在80-120根，且副栅线在太阳能电池正面平行均匀分布；主栅线和副栅线垂直，一般为3-5根且平行均匀分布，宽度0.9-1.5mm；副栅线将太阳能电池的电流收集后汇入主栅线。目前产业化的太阳能电池电极制备就是借助丝网印刷技术，将金属导电浆料透过丝网网孔在硅片上形成电极图案，然后通过高温烧结形成紧密欧姆接触的电极。
由于遮光作用，要求正面电极的面积越小越好；减少副栅线根数和宽度可以降低正面电极的面积，但横向电阻和电极电阻增加，导致太阳能电池的串联电阻增加，同时电流的收集能力下降，会大大降低电池的转换效率。因此，如何开发一种遮光面积小、串联电阻低和电流收集能力强的太阳能电池的正面电极成为研究者关注的焦点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，能降低太阳能电池正面的遮光面积，减低横向电阻，提升太阳能电池的转换效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
a)在硅片正面进行制绒；
b)对硅片进行扩散制p-n结；
c)去磷硅玻璃；
d)在硅片正面放置第一掩膜后进行减反膜沉积，沉积后的减反膜形成均匀分布的孔；
e)在硅片背面丝网印刷Ag背电极和Al背电场；
f)在硅片正面丝网印刷Ag主栅线；
g)对经过前述步骤处理的硅片进行高温烧结；
h)在硅片正面进行Ag透明薄膜沉积，Ag透明薄膜就会沉积进减反膜的孔内与硅片正面接触。
作为上述方案的改进，所述Ag透明薄膜覆盖Ag主栅线四周边缘，Ag主栅线中部区域裸露。
作为上述方案的改进，在步骤h)后还包括：i)退火:将太阳能电池置于真空退火炉，在温度400-700℃下退火1-10min。
作为上述方案的改进，所述Ag主栅线的根数为4根，栅线宽度为0.9-1.2mm。
作为上述方案的改进，所述Ag主栅线的根数为5根，栅线宽度为0.8-1.1mm。
作为上述方案的改进，所述Ag透明薄膜的厚度为5-15nm，电阻率为0.7-1.5×10-6Ω.cm，透光率91-98％。
作为上述方案的改进，在步骤d)中，减反膜上的孔的直径为1-10μm，孔的面积占硅片正面面积的4-8％。
作为上述方案的改进，所述在硅片正面进行Ag透明薄膜沉积的过程如下：设置第二掩膜将Ag主栅线中部区域覆盖，而Ag主栅线四周边缘0.2-0.3mm宽的区域裸露，再通过磁控溅射Ag靶材的方法在太阳能电池正面沉积一层Ag透明薄膜；所述Ag透明薄膜覆盖除了被掩膜覆盖的Ag主栅线中部区域以外的所有太阳能电池正面区域。
作为上述方案的改进，所述Ag透明薄膜覆盖Ag主栅线四周边缘0.2-0.3mm宽的区域。
相应地，本发明还提供一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池,其由上述的制备方法制得。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：Ag透明薄膜取代传统的副栅线，在太阳能电池表面大面积的沉积Ag透明薄膜大大降低了横向电阻，提高电流的收集能力，且遮光面积没有明显提高，可以大大提升电池的转换效率；Ag主栅线通过丝网印刷制备，成本低，也能保证组件的焊接要求；Ag主栅线只在边缘部分沉积Ag透明薄膜，而非所有面积沉积Ag透明薄膜，在保证Ag主栅线和Ag透明薄膜的良好接触的前提下，有效降低制造成本。
附图说明
图1是现有技术的太阳能电池正面电极结构示意图；
图2是本发明的一种Ag透明薄膜电极太阳能电池的制备流程图；
图3是本发明的一种Ag透明薄膜电极太阳能电池的结构示意图；
图4是图3的正视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
图1为现有技术的太阳能电池正面电极结构示意图，太阳能电池的正面电极由主栅线1′和副栅线2′组成，主栅线1′和副栅线2′垂直，主栅线1′相互平行且均匀分布，副栅线2′相互平行且均匀分布，主栅线1′和副栅线2′是通过丝网印刷技术，将金属导电浆料透过丝网网孔在硅片上形成电极图案，然后通过高温烧结形成紧密欧姆接触的电极。由于遮光作用，要求正面电极的面积越小越好；减少副栅线根数和宽度可以降低正面电极的面积，但横向电阻增加，导致太阳能电池的串联电阻增加，同时电流的收集能力下降，会大大降低电池的转换效率。
如图2所示，本发明的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤11:在硅片正面进行制绒；
步骤12:对硅片进行扩散制p-n结；
步骤13:去磷硅玻璃；
步骤14:在硅片正面沉积减反膜：在硅片正面放置第一掩膜后进行减反膜沉积，沉积后的减反膜形成均匀分布的孔；
步骤15:在硅片背面丝网印刷Ag背电极和Al背电场；
步骤16:在硅片正面丝网印刷Ag主栅线；
步骤17:对经过前述步骤处理的硅片进行高温烧结；
步骤18:在硅片正面进行Ag透明薄膜沉积，Ag透明薄膜就会沉积进减反膜的孔内与硅片正面接触。
步骤19:退火:将太阳能电池置于真空退火炉，在温度400-700℃下退火1-10min。
Ag主栅线的根数为4根，栅线宽度为0.9-1.2mm；Ag主栅线的根数也可以为5根，栅线宽度为0.8-1.1mm。
Ag透明薄膜的厚度为5-15nm，电阻率为0.7-1.5×10-6Ω.cm，透光率91-98％。Ag透明薄膜的厚度越大，透光率越小，Ag透明薄膜的厚度为5-15nm的设置不但保证的透光率，也保证了电阻足够低。
在步骤d)中，减反膜上的孔的直径为1-10μm，孔的面积占硅片正面面积的4-8％。
在硅片正面进行Ag透明薄膜沉积的过程如下：设置第二掩膜将Ag主栅线中部区域覆盖，而Ag主栅线四周边缘0.2-0.3mm宽的区域裸露，再通过磁控溅射Ag靶材的方法在太阳能电池正面沉积一层Ag透明薄膜；Ag透明薄膜覆盖Ag主栅线四周边缘0.2-0.3mm宽的区域，只有Ag主栅线中部区域没有被覆盖。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：Ag透明薄膜取代传统的副栅线，在太阳能电池表面大面积的沉积Ag透明薄膜大大降低了横向电阻，提高电流的收集能力，且遮光面积没有明显提高，可以大大提升电池的转换效率；Ag主栅线通过丝网印刷制备，成本低，也能保证组件的焊接要求；Ag主栅线只在边缘部分沉积Ag透明薄膜，而非所有面积沉积Ag透明薄膜，在保证主栅和Ag透明薄膜的良好接触的前提下，降低制造成本。
如图3、图4所示，本发明所述制备方法制得的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池从下至上依次为Ag背电极1、Al背场2、P型硅3、N+层4、减反膜5、Ag主栅线6和Ag透明薄膜7，Ag透明薄膜7覆盖太阳能电池正面区域包括覆盖Ag主栅线6四周边缘0.2-0.3mm宽的区域，只有Ag主栅线6中部区域没有被覆盖，减反膜5上具有均匀分布的孔51，Ag透明薄膜7沉积进入减反膜的孔内与N+层4接触。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
a)在硅片正面进行制绒；
b)对硅片进行扩散制p-n结；
c)去磷硅玻璃；
d)在硅片正面放置第一掩膜后进行减反膜沉积，沉积后的减反膜形成均匀分布的孔；
e)在硅片背面丝网印刷Ag背电极和Al背电场；
f)在硅片正面丝网印刷Ag主栅线；
g)对经过前述步骤处理的硅片进行高温烧结；
h)在硅片正面进行Ag透明薄膜沉积，Ag透明薄膜就会沉积进入减反膜的孔内与硅片正面接触。
2.如权利要求1所述的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述Ag透明薄膜覆盖Ag主栅线四周边缘，Ag主栅线中部区域裸露。
3.如权利要求1所述的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤h)后还包括：
i)退火:将太阳能电池置于真空退火炉，在温度400-700℃下退火1-10min。
4.如权利要求1所述的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述Ag主栅线的根数为4根，栅线宽度为0.9-1.2mm。
5.如权利要求1所述的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述Ag主栅线的根数为5根，栅线宽度为0.8-1.1mm。
6.如权利要求1所述的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述Ag透明薄膜的厚度为5-15nm，电阻率为0.7-1.5×10-6Ω.cm，透光率91-98％。
7.如权利要求1所述的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤d)中，减反膜上的孔的直径为1-10μm，孔的面积占硅片正面面积的4-8％。
8.如权利要求1所述的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在硅片正面进行Ag透明薄膜沉积的过程如下：设置第二掩膜将Ag主栅线中部区域覆盖，而Ag主栅线四周边缘0.2-0.3mm宽的区域裸露，再通过磁控溅射Ag靶材的方法在太阳能电池正面沉积一层Ag透明薄膜；所述Ag透明薄膜覆盖除了被掩膜覆盖的Ag主栅线中部区域以外的所有太阳能电池正面区域。
9.如权利要求8所述的一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述Ag透明薄膜覆盖Ag主栅线四周边缘0.2-0.3mm宽的区域。
10.一种设有Ag透明薄膜的太阳能电池，其由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
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