CN106531818B - 太阳能电池正极栅线和太阳能电池及其制作方法 - Google Patents

太阳能电池正极栅线和太阳能电池及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及太阳能电池领域，提供了一种太阳能电池正极栅线和太阳能电池及其制作方法。所述制作太阳能电池正极栅线的方法包括：(1)往太阳能电池硅片的正面涂覆金属浆料；(2)将涂覆有金属浆料的太阳能电池硅片的表面上需要形成正极栅线的区域进行光固化；(3)将经光固化的太阳能电池硅片用显影药水进行浸泡，使得未进行光固化的区域上的金属浆料溶解在显影药水中，以形成图案为正极栅线的钛层；(4)将步骤(3)得到的产品进行高温烧结，然后依次进行表面活化和表面金属化。本发明提供的制作太阳能电池正极栅线和太阳能电池的方法极大地降低了成本，提高了生产效率，并且得到的太阳能电池的光电转化效率较高。

Description

太阳能电池正极栅线和太阳能电池及其制作方法
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极栅线、一种制作太阳能电池正极栅线的方法、一种太阳能电池以及一种制作太阳能电池的方法。
背景技术
1839年法国物理学家贝克勒尔首次发现光伏效应。1954年美国贝尔实验室制成第一个单晶硅太阳能电池。1958年我国研制出了首块硅单晶，研发出的电池主要用于空间领域。70年代末，我国与国际同期开展了砷化镓太阳能电池研究，该电池具有很高的光吸收系数，1999年，2cm2×2cm2电池的转换效率达22％。1975年宁波、开封先后成立了太阳电池厂，电池制造工艺模仿早期生产空间电池的工艺，太阳能电池的应用开始从空间降落到地面。80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，生产能力由原来的几百千瓦(kW)一下子提升到4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。1999年，保定天威英利新能源有限公司承建了“多晶硅太阳能电池及应用系统示范工程”项目，2003年12月正式通过国家验收，全线投产，填补了我国不能商业化生产多晶硅太阳能电池的空白。2002年9月，尚德第一条10MW太阳电池生产线正式投产，产能相当于此前四年全国太阳电池产量的总和，一举将我国与国际光伏产业的差距缩短了15年。2004年1月19日，中国第一台12对棒多晶硅高效节能大还原炉在中硅高科试验成功，各项技术指标均达到国际先进水平。至此，中国人掌握了由美国、日本、德国等国垄断20余年的多晶硅生产核心技术。2005年，国内第一个300吨多晶硅生产项目在洛阳中硅建成投产，拉开了中国多晶硅大发展的序幕。2005年12月14日，无锡尚德在美国纽约证券交易所挂牌，成为中国内首家在纽交所挂牌上市的民营高科技企业。从此，国内太阳能电池的生产和研发也驶入了快车道。2007年，我国太阳能电池产量约占世界总产量的三分之一，成为世界第一大太阳能电池生产国。
尽管我国从2007年开始成为世界生产太阳能电池最多的国家，但与国外相比还有不少的差距。此外，在各种新型太阳能电池的开发上，我国还处在起步的阶段，而国外已经有了很大的发展，因此，我国太阳能电池的发展任重而道远。硅片是太阳能电池的核心组成部分，针对硅片正极栅线的制作，目前大批量生产电池时应用的两种低成本工艺是丝网印刷和电镀，另外就是这两种工艺需要昂贵真空设备的PVD工艺。丝网印刷工艺是将含有金属的浆料通过一个掩膜印刷到硅片上，而后烧结去除浆料中的黏结剂，金属与硅接触面合金化，降低金属电阻率并提高接触电阻，目前大量应用的是银浆，且业内一般被杜邦公司垄断。虽然镍浆、铝浆、铜浆是可能的低成本替代物，但目前技术不成熟，需用特定设备，成本较高。另一个目前新开发的技术是直接电镀工艺，其将电池表面的绝缘层腐蚀出图案，通过这个图案电镀出所需金属层。目前有直接腐蚀后电镀和腐蚀后活化硅表面进行电镀，也有PVD打底后电镀，直接腐蚀后电镀容易断线并且结合力容易存在问题，电镀一般需要光照辅助。电镀的优点是接触电阻理论上可以降低，能够提高转化率，但工艺稳定性不太成熟。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的太阳能电池正极栅线、一种制作太阳能电池正极栅线的方法、一种太阳能电池以及一种制作太阳能电池的方法。
本发明提供的太阳能电池正极栅线附着在太阳能电池硅片的正面，其中，所述太阳能电池正极栅线包括与所述太阳能电池硅片的正面接触的钛层以及附着在所述钛层表面的非钛金属层，所述钛层为由含有含钛有机物的金属浆料进行光固化之后形成的涂层。
本发明提供的制作太阳能电池正极栅线的方法包括以下步骤：
(1)往太阳能电池硅片的正面涂覆含有含钛有机物的金属浆料；
(2)将涂覆有所述金属浆料的太阳能电池硅片的表面需要形成正极栅线的区域进行光固化，使得该区域的金属浆料进行光固化反应；
(3)将经光固化的太阳能电池硅片用显影药水进行浸泡，使得未进行光固化的区域上的金属浆料溶解在所述显影药水中，以形成图案为正极栅线的钛层；
(4)将步骤(3)得到的产品进行高温烧结，然后在所述钛层的表面上依次进行表面活化和表面金属化。
本发明提供的太阳能电池包括太阳能电池正极栅线，其中，所述太阳能电池正极栅线为上述太阳能电池正极栅线。
本发明提供的制作太阳能电池的方法包括采用上述方法往太阳能电池硅片的正面上制作太阳能电池正极栅线，然后往所述太阳能电池硅片的背面印刷银和/或铝，接着进行高温烧结并将选择性含有的保护性涂层去除。
在本发明提供的制作太阳能电池正极栅线的方法中，所述金属浆料在紫外光或激光的作用下进行光固化反应，光固化反应产物易于保留在太阳能电池硅片表面上，而未曝光处的金属浆料则容易被显影药水从太阳能电池硅片表面去除，经高烧烧结之后，曝光处残留的正极栅线图案与太阳能电池硅片紧密结合，活性物质在表面活化处理阶段容易嵌入该正极栅线图案中，而不易嵌入非正极栅线图案区域中，从而在正极栅线图案上实现后续的金属化。本发明提供的制作太阳能电池正极栅线和太阳能电池的方法采用化学沉积或电镀的方式取代了印刷工艺，极大地降低了成本，提高了生产效率，并且得到的太阳能电池的光电转化效率较高。
此外，根据本发明的一种优选实施方式，所述表面金属化的方式为依次进行镀镍层、镀铜层和镀锡层，这样不仅能够克服采用丝网印刷铜层存在的高温烧结时易氧化的缺陷，而且镍层的存在能够将太阳能电池硅片与铜层隔开，避免由于铜层与太阳能电池硅片之间接触而带来的电池光电转化效率降低的问题，并且铜层的存在有效解决了金属镍层导电效率低的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种太阳能电池正极栅线，所述太阳能电池正极栅线附着在太阳能电池硅片的正面，其中，所述太阳能电池正极栅线包括与所述太阳能电池硅片的正面接触的钛层以及附着在所述钛层表面的非钛金属层，所述钛层为由含有含钛有机物的金属浆料进行光固化之后形成的涂层。
所述金属浆料可以仅由含钛有机物组成，也可以为含钛有机物和溶剂与改性剂的混合物，所述改性剂有机铜盐、有机镍盐和麦芽酚中至少一种，优选为含钛有机物和溶剂与上述改性剂的混合物，这样能够提高太阳能电池硅片在进行后续表面金属化过程中的催化能力。更优选地，在所述金属浆料中，所述含钛有机物的含量与所述有机铜盐、有机镍盐和麦芽酚的总含量的重量比为0.2-1：1，特别优选为0.3-0.5：1。此外，相对于100重量份的含钛有机物，所述金属浆料中溶剂的含量可以为200-600重量份，优选为300-500重量份。
本发明对所述含钛有机物、有机铜盐、有机镍盐、麦芽酚和溶剂的种类没有特别地限定。例如，所述含钛有机物可以为钛酸四异丙酯和/或钛酸四丁酯。所述有机铜盐可以为重铬酸铜、三氟甲磺酸铜和醋酸铜中的至少一种。所述有机镍盐可以为醋酸镍和/或乙酰丙酮镍。所述麦芽酚可以为甲基麦芽酚和/或乙基麦芽酚。所述溶剂可以为醇类溶剂和/或酯溶剂，其中，所述醇类溶剂的实例包括但不限于：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和乙二醇中的至少一种，所述酯类溶剂的实例包括但不限于：乳酸丁酯、乙酸乙酯和乙酸丁酯中的至少一种。
所述非钛金属层可以为镍层，也可以为铜层，还可以为锡层。根据本发明的一种优选实施方式，所述非钛金属层包括依次叠附在所述钛层上的镍层、铜层和锡层，这样不仅能够克服采用丝网印刷铜层存在的高温烧结时易氧化的缺陷，而且镍层的存在能够将太阳能电池硅片与铜层隔开，避免由于铜层与太阳能电池硅片之间接触而带来的电池光电转化效率降低的问题，并且铜层的存在有效解决了金属镍层导电效率低的问题。
本发明对所述钛层、镍层、铜层和锡层的厚度没有特定地限定，但为了使得到的太阳能电池具有更高的光电转化效率，优选地，所述钛层的厚度为0.05-3微米，更优选为0.1-2微米；所述镍层的厚度为0.1-4微米，更优选为1-4微米；所述铜层的厚度为1-20微米，更优选为2-15微米；所述锡层的厚度为2-5微米，更优选为3-4微米。
本发明提供的制作太阳能电池正极栅线的方法包括以下步骤：
(1)往太阳能电池硅片的正面涂覆含有含钛有机物的金属浆料；
(2)将涂覆有所述金属浆料的太阳能电池硅片的表面需要形成正极栅线的区域进行光固化，使得该区域的金属浆料进行光固化反应；
(3)将经光固化的太阳能电池硅片用显影药水进行浸泡，使得未进行光固化的区域上的金属浆料溶解在所述显影药水中，以形成图案为正极栅线的钛层；
(4)将步骤(3)得到的产品进行高温烧结，然后在所述钛层的表面上依次进行表面活化和表面金属化。
如上所述，所述金属浆料可以仅由含钛有机物组成，也可以为含钛有机物和溶剂与改性剂的混合物，所述改性剂为有机铜盐、有机镍盐和麦芽酚中的至少一种，优选为含钛有机物和溶剂与上述改性剂的混合物，这样能够提高太阳能电池硅片在进行后续表面金属化过程中的催化能力。更优选地，在所述金属浆料中，所述含钛有机物的含量与所述有机铜盐、有机镍盐和麦芽酚的总含量的重量比为0.2-1：1，特别优选为0.3-0.5：1。此外，相对于100重量份的含钛有机物，所述金属浆料中溶剂的含量可以为200-600重量份，优选为300-500重量份。
本发明对所述含钛有机物、有机铜盐、有机镍盐、麦芽酚和溶剂的种类没有特别地限定。例如，所述含钛有机物可以为钛酸四异丙酯和/或钛酸四丁酯。所述有机铜盐可以为重铬酸铜、三氟甲磺酸铜和醋酸铜中的至少一种。所述有机镍盐可以为醋酸镍和/或乙酰丙酮镍。所述麦芽酚可以为甲基麦芽酚和/或乙基麦芽酚。所述溶剂可以为醇类溶剂和/或酯溶剂，其中，所述醇类溶剂的实例包括但不限于：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和乙二醇中的至少一种，所述酯类溶剂的实例包括但不限于：乳酸丁酯、乙酸乙酯和乙酸丁酯中的至少一种。
本发明对将所述金属浆料涂覆至太阳能电池硅片正面上的方式没有特别地限定，例如，可以采用旋涂、淋涂、擦涂、喷涂等方式进行，优选采用旋涂或喷涂的方式进行。
本发明对所述光固化的方式没有特别地限定，可以采用紫外光固化，也可以采用激光固化。
当所述光固化为紫外光固化时，所述光固化的方式为：往涂覆有所述金属浆料的太阳能电池硅片的表面上遮盖掩膜，所述掩膜包括透光区域和不透光区域且所述透光区域的图案为正极栅线图案，然后进行紫外光固化，使得所述透光区域的金属浆料进行光固化反应。此时，所述光固化的条件通常包括紫外光能量为500-3000mj/cm2。所述光固化的时间以使得金属浆料进行光固化反应而形成不溶于显影药水的物质为准，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
当所述光固化为激光固化时，所述光固化的方式为：往涂覆有所述金属浆料的太阳能电池硅片的表面需要形成正极栅线的区域采用激光进行照射，使得经激光照射区域上的金属浆料进行光固化反应。此时，所述光固化的条件通常包括激光能量为2000-3500mj/cm2。同样，所述光固化的时间以使得金属浆料进行光固化反应而形成不溶于显影药水的物质为准，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
本发明对所述显影药水的种类没有特别地限定，可以为现有的各种能够溶解金属浆料但却不能够溶解正极栅线图案的液态物质，优选地，所述显影药水含有四甲基氢氧化铵、氨基磺酸钠和柠檬酸铵，更优选地，所述显影药水中四甲基氢氧化铵、氨基磺酸钠和柠檬酸铵的重量比为1-3：1-2：1，特别优选为1.3-1.8：1.1-1.4：1。
本发明对所述浸泡的条件没有特别地限定，只要能够将未进行光固化区域上的金属浆料溶解、保留正极栅线图案即可。通常来说，所述浸泡的条件包括：显影药水的温度可以为10-80℃，优选为15-60℃；浸泡时间可以为10-240s，优选为20-120s。
所述高温烧结的目的是为了使得形成的正极栅线图案与太阳能电池硅片紧密结合，提高两者的结合力。其中，所述高温烧结的条件包括烧结温度可以为400-800℃，烧结时间可以为20-90分钟；优选地，所述高温烧结的条件包括烧结温度为500-700℃，烧结时间为50-70分钟。
所述表面活化是非金属基材实现化学镀或电镀的关键步骤，表面活化的目的是在非金属基材表面附着一定量的活性中心，催化随后的施镀过程。所述表面活化的方式为本领域技术人员公知，通常包括将非金属基材表面(本发明中的非金属基材为带有正极栅线的太阳能电池硅片)依次与活化液和还原剂接触，此后活化液中的活性金属离子被还原剂还原为活性金属微粒而紧紧吸附在非金属基材表面上。优选地，所述活化液含有氯化钯、氯化铵和氨基吡啶；更优选地，所述活化液中氯化钯、氯化铵和氨基吡啶的重量比为1-2：10-100：1，进一步优选为1.1-1.8：20-80：1，特别优选为1.2-1.5：30-60：1。所述还原剂优选为甲醛、硼氢氧化钠和水合肼中的至少一种。此外，所述活化液的用量与还原剂的用量的重量比可以为1-2：1，优选为1-1.5：1。
本发明对所述表面金属化的方式没有特别地限定，可以镀镍层，也可以镀铜层，还可以镀锡层。根据本发明的一种优选实施方式，所述表面金属化的方式为依次进行镀镍层、镀铜层和镀锡层，这样不仅能够克服采用丝网印刷铜层存在的高温烧结时易氧化的缺陷，而且镍层的存在能够将太阳能电池硅片与铜层隔开，避免由于铜层与太阳能电池硅片之间接触而带来的电池光电转化效率降低的问题，并且铜层的存在有效解决了金属镍层导电效率低的问题。
本发明对所述镀镍层、镀铜层和镀锡层的方式没有特别地限定，可以各自独立地采用化学沉积法或者电镀法进行。其中，具体操作方式和条件均可以采用现有的方式进行，对此，本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
此外，为了使得到的太阳能电池具有更高的光电转化效率，优选地，所述钛层的厚度为0.05-3微米，更优选为0.1-2微米；所述镍层的厚度为0.1-4微米，更优选为1-4微米；所述铜层的厚度为1-20微米，更优选为2-15微米；所述锡层的厚度为2-5微米，更优选为3-4微米。
本发明提供的制作太阳能电池正极栅线的方法优选还包括在所述高温烧结之后、表面活化之前，将太阳能电池硅片进行除油和碱蚀。其中，所述除油的目的是除去硅片表面的油污，所述除油的方式可以为将太阳能电池硅片采用弱碱性除油液(例如可以为碳酸钠、硅酸钠、十二烷基硫酸钠等)进行浸泡或冲洗。所述碱蚀的目的是蚀刻烧结之后的含钛层表面，有利于提高镀镍层的结合力并提高钯活化的活化效果。所述碱蚀的方式可以为将太阳能电池硅片采用氢氧化钠和/或氢氧化钾(浓度可以为30-60g/L)进行浸泡或冲洗。
本发明提供的制作太阳能电池正极栅线的方法优选还包括在进行表面金属化之后涂覆保护性涂层，这样能够避免后续在太阳能电池硅片背面背银背铝需进行的高温烘烤时导致的电极栅线氧化。优选地，所述保护性涂层为由含有聚丙烯酸树脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯和二元酸酯的涂层组合物形成的涂层。更优选地，所述涂层组合物中聚丙烯酸树脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯和二元酸酯的重量比为1-2：2-4：0.1-0.5：1，进一步优选为1.1-1.8：2.3-3.8：0.2-0.4：1，特别优选为1.2-1.7：2.5-3.5：0.2-0.3：1。其中，所述二元酸酯的实例包括但不限于：乙二酸二甲酯、丙二酸二甲酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯等中的至少一种。
本发明提供的制作太阳能电池正极栅线的方法的主要改进之处在于采用了化学沉积或电镀的方式取代了印刷工艺形成正极栅线，而正极栅线的具体分布方式可以为本领域的常规选择，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
本发明还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括太阳能电池正极栅线，其中，所述太阳能电池正极栅线为上述太阳能电池正极栅线。
本发明提供的太阳能电池的改进之处在于太阳能电池正极栅线，而其他的部件以及它们之间的连接关系均可以与现有技术相同，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
本发明提供的制作太阳能电池的方法包括上述方法往太阳能电池硅片的正面上制作太阳能电池正极栅线，然后往所述太阳能电池硅片的背面印刷银和/或铝，接着进行高温烧结并将选择性含有的保护性涂层去除。
本发明对去除所述保护性涂层的方法没有特别地限定，例如，可以将经高温烧结之后的产品浸泡在消除液中，以通过溶解去除所述保护性涂层，所述消除液含有四甲基氢氧化铵、乳酸丁酯和正丁醇。优选地，所述消除液中四甲基氢氧化铵、乳酸丁酯和正丁醇的重量比为1-2：1-2：1，更优选地1.2-1.8：1.2-1.8：1。此外，所述浸泡的条件以将所述保护性涂层溶解去除为准，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
本发明提供的制作太阳能电池的方法的主要改进之处在于采用了一种新的方法形成正极栅线，而往所述太阳能电池硅片的背面印刷银和/或铝的方式以及其他步骤及其相应的条件均可以与现有技术相同，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，正极栅线包括70条横向均匀设置的子栅线和2条纵向均匀设置的母栅线，子栅线和母栅线交叉连接为一体。
实施例1
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池正极栅线和太阳能电池电极及其制作方法。
将金属浆料(该金属浆料为由钛酸四异丙酯、乙酰丙酮镍、乙基麦芽酚与溶剂乙醇按照重量比0.20：0.05：0.36：1混合形成的浆料)旋涂至太阳能电池硅片(规格为：156cm2×156cm2，厚度为180μm，下同)的正面上，之后往太阳能电池硅片的涂覆有金属浆料的表面上遮盖掩膜，该掩膜包括透光区域和不透光区域且所述透光区域的图案为正极栅线图案，然后进行UV曝光，曝光能量为2000mj/cm2，其中，由于掩膜的透光区域的图案为正极栅线图案，因此，UV曝光部分为正极栅线图案。之后去除掩膜，并将经UV曝光处理的太阳能电池硅片用温度为25℃显影药水(该显影药水为四甲基氢氧化铵、氨基磺酸钠和柠檬酸铵按照重量比1.4：1.2：1混合形成的混合物)浸泡120s，使得掩膜不透光区域上的金属浆料溶解在显影药水中，透光区域不溶解而形成图案为正极栅线的钛层，该钛层的厚度为0.1微米。接着置于600℃下高温烧结1小时，并依次在浓度为10重量％的碳酸钠和十二烷基硫酸钠(碳酸钠与十二烷基硫酸钠的重量比为1:1，下同)的混合水溶液与浓度为40g/L的氢氧化钾水溶液中浸泡3分钟，以分别进行除油和碱蚀。
将上述经除油和碱蚀后的太阳能电池硅片放入温度为25℃的活化液(该活化液为氯化钯、氯化铵和氨基吡啶按照重量比1.2：30：1混合形成的混合物)中浸泡5分钟，然后放入温度为25℃的甲醛中浸泡3分钟，得到经活化后的太阳能电池硅片。
将经活化后的太阳能电池硅片放入化学镀镍液(该化学镀镍液为安美特Atotech公司的Noviganth Ni KV镀镍液，下同)中，在40℃下水浴恒温电镀7分钟后取出，得到厚度为0.2微米的镍层。
将镀镍层之后的太阳能电池硅片放入化学镀铜液(该化学镀铜液为安美特Atotech公司的Cupracid 210 Acid Copper酸性镀铜液，下同)中，在25℃下水浴恒温电镀60分钟后取出，得到厚度为16微米的铜层。
接着将镀铜层之后的太阳能电池硅片放入镀锡液(该镀锡液为东莞市促裕新材料有限公司的牌号为SN-7058镀锡液，下同)中，在60℃下水浴恒温电镀15分钟后取出，得到厚度为4微米的锡层。
然后往太阳能电池硅片表面形成的锡层上涂覆一层涂层组合物(该涂层组合物为由聚丙烯酸树脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯和丁二酸二甲酯按照重量比1.2：2.5：0.2：1混合形成的混合物)，再在温度为100℃下干燥10分钟，得到厚度为10微米的保护性涂层。
接着往该太阳能电池硅片的背面印刷银，之后在900℃下高温烧结2分钟，再将整个产品浸泡在消除液(该消除液为由四甲基氢氧化铵、乳酸丁酯和正丁醇按照重量比1.2：1.2：1混合形成的混合物)中以去除保护性涂层，得到太阳能电池，记为A1。
实施例2
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池正极栅线和太阳能电池电极及其制作方法。
将金属浆料(该金属浆料为由钛酸四异丙酯、乙酰丙酮镍、乙基麦芽酚、溶剂乙酸乙酯按照重量比0.20：0.05：0.31：1混合形成的浆料)旋涂至太阳能电池硅片的正面上，之后往太阳能电池硅片的涂覆有金属浆料的表面上遮盖掩膜，该掩膜包括透光区域和不透光区域且所述透光区域的图案为正极栅线图案，然后进行UV曝光，曝光能量为2000mj/cm2，其中，由于掩膜的透光区域的图案为正极栅线图案，因此，UV曝光部分为正极栅线图案。之后去除掩膜，并将经UV曝光处理的太阳能电池硅片用温度为15℃显影药水(该显影药水为四甲基氢氧化铵、氨基磺酸钠和柠檬酸铵按照重量比1.7：1.3：1混合形成的混合物)浸泡120s，使得掩膜不透光区域上的金属浆料溶解在显影药水中，透光区域不溶解而形成图案为正极栅线的钛层，该钛层的厚度为3微米。接着置于600℃下高温烧结1小时，并依次在浓度为10重量％的碳酸钠和十二烷基硫酸钠的混合水溶液与浓度为40g/L的氢氧化钾水溶液中浸泡3分钟，以分别进行除油和碱蚀。
将上述经除油和碱蚀后的太阳能电池硅片放入温度为25℃的活化液(该活化液为氯化钯、氯化铵和氨基吡啶按照重量比1.5：60：1混合形成的混合物)中浸泡5分钟，然后放入温度为25℃的甲醛中浸泡3分钟，得到经活化后的太阳能电池硅片。
将经活化后的太阳能电池硅片放入化学镀镍液中，在40℃下水浴恒温电镀7分钟后取出，得到厚度为0.2微米的镍层。
将镀镍层之后的太阳能电池硅片放入化学镀铜液中，在25℃下水浴恒温电镀60分钟后取出，得到厚度为16微米的铜层。
接着将镀铜层之后的太阳能电池硅片放入化学镀锡液中，在60℃下水浴恒温电镀15分钟后取出，得到厚度为4微米的锡层。
然后往太阳能电池硅片表面形成的锡层上涂覆一层涂层组合物(该涂层组合物为由聚丙烯酸树脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯和丁二酸二甲酯按照重量比1.7：3.5：0.3：1混合形成的混合物)，再在温度为100℃下干燥10分钟，得到厚度为10微米的保护性涂层。
接着往该太阳能电池硅片的背面印刷银，之后在900℃下高温烧结2分钟，再将整个产品浸泡在消除液(该消除液为由四甲基氢氧化铵、乳酸丁酯和正丁醇按照重量比1.8：1.8：1混合形成的混合物)中以去除保护性涂层，得到太阳能电池，记为A2。
实施例3
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池正极栅线和太阳能电池电极及其制作方法。
将金属浆料(该金属浆料为由钛酸四异丙酯与醋酸镍、乙基麦芽酚、溶剂乙醇按照重量比0.2：0.05：0.34：1混合形成的浆料)旋涂至太阳能电池硅片的正面上，之后往太阳能电池硅片的涂覆有金属浆料的表面上遮盖掩膜，该掩膜包括透光区域和不透光区域且所述透光区域的图案为正极栅线图案，然后进行UV曝光，曝光能量为2000mj/cm2，其中，由于掩膜的透光区域的图案为正极栅线图案，因此，UV曝光部分为正极栅线图案。之后去除掩膜，并将经UV曝光处理的太阳能电池硅片用温度为15℃显影药水(该显影药水为四甲基氢氧化铵、氨基磺酸钠和柠檬酸铵按照重量比1.5：1.25：1混合形成的混合物)浸泡120s，使得掩膜不透光区域上的金属浆料溶解在显影药水中，透光区域不溶解而形成图案为正极栅线的钛层，该钛层的厚度为1微米。接着置于650℃下高温烧结1小时，并依次在浓度为10重量％的碳酸钠和十二烷基硫酸钠的混合水溶液与浓度为40g/L的氢氧化钾水溶液中浸泡3分钟，以分别进行除油和碱蚀。
将上述经除油和碱蚀后的太阳能电池硅片放入温度为25℃的活化液(该活化液为氯化钯、氯化铵和氨基吡啶按照重量比1.3：40：1混合形成的混合物)中浸泡5分钟，然后放入温度为25℃的甲醛中浸泡3分钟，得到经活化后的太阳能电池硅片。
将经活化后的太阳能电池硅片放入化学镀镍液中，在40℃下水浴恒温电镀7分钟后取出，得到厚度为0.2微米的镍层。
将镀镍层之后的太阳能电池硅片放入化学镀铜液中，在25℃下水浴恒温电镀60分钟后取出，得到厚度为16微米的铜层。
接着将镀铜层之后的太阳能电池硅片放入化学镀锡液中，在60℃下水浴恒温电镀15分钟后取出，得到厚度为4微米的锡层。
然后往太阳能电池硅片表面形成的锡层上涂覆一层涂层组合物(该涂层组合物为由聚丙烯酸树脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯和丁二酸二甲酯按照重量比1.5：2.0：0.25：1混合形成的混合物)，再在温度为100℃下干燥10分钟，得到厚度为10微米的保护性涂层。
接着往该太阳能电池硅片的背面印刷银，之后在900℃下高温烧结2分钟，再将整个产品浸泡在消除液(该消除液为由四甲基氢氧化铵、乳酸丁酯和正丁醇按照重量比1.5：1.5：1混合形成的混合物)中以去除保护性涂层，得到太阳能电池，记为A3。
实施例4
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池正极栅线和太阳能电池电极及其制作方法。
按照实施例1的方法制作太阳能电池正极栅线和太阳能电池，不同的是，采用激光固化形成正极栅线图案，具体步骤如下：
将金属浆料(该金属浆料为由钛酸四异丙酯、乙酰丙酮镍、乙基麦芽酚、溶剂乙醇按照重量比0.2：0.05：0.36：1混合形成的浆料)旋涂至太阳能电池硅片的正面上，之后采用激光往太阳能电池硅片的涂覆有金属浆料的表面上沿着需要形成栅线图案的轨迹进行照射，曝光能量为2000mj/cm2。之后将经激光照射处理的太阳能电池硅片用温度为25℃显影药水(该显影药水为四甲基氢氧化铵、氨基磺酸钠和柠檬酸铵按照重量比1.4：1.2：1混合形成的混合物)浸泡120s，使得未进行激光照射区域上的金属浆料溶解在显影药水中而形成图案为正极栅线的钛层，该钛层的厚度为0.1微米。接着置于600℃下高温烧结1小时，并依次在浓度为10重量％的碳酸钠和十二烷基硫酸钠的混合水溶液与浓度为40g/L的氢氧化钾水溶液中浸泡3分钟，以分别进行除油和碱蚀。
按照实施例1的方法进行后续的步骤，得到太阳能电池，记为A4。
实施例5
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池正极栅线和太阳能电池电极及其制作方法。
按照实施例1的方法制作太阳能电池正极栅线和太阳能电池，不同的是，所述金属浆料为钛酸四丁酯，得到太阳能电池，记为A5。
实施例6
该实施例用于说明本发明提供的制作太阳能电池正极栅线和太阳能电池电极的方法。
按照实施例1的方法制作太阳能电池正极栅线和太阳能电池，不同的是，在表面金属化的过程中不电镀锡层，而是在镀铜层之后直接往铜层上涂覆涂层组合物以形成保护性涂层，得到太阳能电池，记为A6。
实施例7
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池正极栅线和太阳能电池电极及其制作方法。
按照实施例1的方法制作太阳能电池正极栅线和太阳能电池，不同的是，所述金属浆料为由钛酸四异丙酯与重铬酸铜、乙酰丙酮镍、乙基麦芽酚、溶剂乙醇按照重量比0.2：0.05：0.05：0.34：1混合形成的浆料，得到太阳能电池，记为A7。
测试例
测试例用于说明太阳能电池正极栅线和太阳能电池性能的测试。
(1)附着力测试：
根据GB/T 9286-1998漆膜的划格试验测试镀层的附着力，具体地：将保护性涂层去除之后，在太阳能电池正极栅线表面划5×5个1mm×1mm的网格，用专用3M胶带覆盖格子，擦拭胶带与格子完全良好接触，静置90秒之后，从胶带单边以60度方向迅速拉起胶带，并重复粘揭三次，观察镀层是否被胶带粘起。附着力性能要求：0-1级，其中，0级表示完全没有脱落，1级表示小于5％范围面积脱落。所得结果如表1所示。
表1
项目 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
镀层附着力 1级 1级 1级 1级 1级 1级 1级
(2)光电转化效率测试：
采用太阳能电池单体分选机SCT-A测试太阳能电池的光电转化效率。其中，测试条件包括：单晶硅片的规格为156cm2；光谱范围依据IEC60904-9要求，辐照强度为100mW/cm2。所得结果如表2所示。
表2
项目 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
光电转化效率 18％ 16％ 17％ 16％ 15％ 16％ 17％
从以上结果可以看出，本发明提供的制作太阳能电池正极栅线和太阳能电池的方法采用化学沉积或电镀的方式取代了银浆的印刷工艺，极大地降低了成本，提高了生产效率，并且得到的太阳能电池的光电转化效率较高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (29)

1.一种太阳能电池正极栅线，所述太阳能电池正极栅线附着在太阳能电池硅片的正面，其特征在于，所述太阳能电池正极栅线包括与所述太阳能电池硅片的正面接触的钛层以及附着在所述钛层表面的非钛金属层，所述钛层为由含有含钛有机物的金属浆料进行光固化之后形成的涂层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池正极栅线，其中，所述金属浆料为含钛有机物和溶剂与改性剂的混合物，所述改性剂为有机铜盐、有机镍盐和麦芽酚中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池正极栅线，其中，在所述金属浆料中，所述含钛有机物的含量与所述有机铜盐、有机镍盐和麦芽酚的总含量的重量比为0.2-1：1。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池正极栅线，其中，所述含钛有机物为钛酸四异丙酯和/或钛酸四丁酯；所述有机铜盐为重铬酸铜、三氟甲磺酸铜和醋酸铜中的至少一种；所述有机镍盐为醋酸镍和/或乙酰丙酮镍；所述麦芽酚为甲基麦芽酚和/或乙基麦芽酚；所述溶剂为醇类溶剂和/或酯类溶剂。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池正极栅线，其中，所述非钛金属层包括依次叠附在所述钛层上的镍层、铜层和锡层。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池正极栅线，其中，所述钛层的厚度为0.05-3微米，所述镍层的厚度为0.1-4微米，所述铜层的厚度为1-20微米，所述锡层的厚度为2-5微米。
7.一种制作太阳能电池正极栅线的方法，该方法包括以下步骤：
(1)往太阳能电池硅片的正面涂覆含有含钛有机物的金属浆料；
(2)将涂覆有所述金属浆料的太阳能电池硅片的表面需要形成正极栅线的区域进行光固化，使得该区域的金属浆料进行光固化反应；
(3)将经光固化的太阳能电池硅片用显影药水进行浸泡，使得未进行光固化的区域上的金属浆料溶解在所述显影药水中，以形成图案为正极栅线的钛层；
(4)将步骤(3)得到的产品进行高温烧结，然后在所述钛层的表面上依次进行表面活化和表面金属化。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述金属浆料为含钛有机物和溶剂与改性剂的混合物，所述改性剂为有机铜盐、有机镍盐和麦芽酚中至少一种。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述金属浆料中，所述含钛有机物的含量与所述有机铜盐、有机镍盐和麦芽酚的总含量的重量比为0.2-1：1。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述含钛有机物为钛酸四异丙酯和/或钛酸四丁酯；所述有机铜盐为重铬酸铜、三氟甲磺酸铜和醋酸铜中的至少一种；所述有机镍盐为醋酸镍和/或乙酰丙酮镍；所述溶剂为醇类溶剂和/或酯类溶剂。
11.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述光固化为紫外光固化或激光固化。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述光固化为紫外光固化时，所述光固化的方式为：往涂覆有所述金属浆料的太阳能电池硅片的表面上遮盖掩膜，所述掩膜包括透光区域和不透光区域且所述透光区域的图案为正极栅线图案，然后进行紫外光固化，使得所述透光区域的金属浆料进行光固化反应。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述光固化的条件包括紫外光能量为500-3000mj/cm2。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述光固化为激光固化时，所述光固化的方式为：往涂覆有所述金属浆料的太阳能电池硅片的表面需要形成正极栅线的区域采用激光进行照射，使得经激光照射区域上的金属浆料进行光固化反应。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述光固化的条件包括激光能量为2000-3500mj/cm2。
16.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述显影药水含有四甲基氢氧化铵、氨基磺酸钠和柠檬酸铵。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述显影药水中四甲基氢氧化铵、氨基磺酸钠和柠檬酸铵的重量比为1-3：1-2：1。
18.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述浸泡的条件包括：显影药水的温度为10-80℃，浸泡时间为10-240s。
19.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述高温烧结的条件包括烧结温度为400-800℃，烧结时间为20-90分钟。
20.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述表面活化所采用的活化液含有氯化钯、氯化铵和氨基吡啶。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述活化液中氯化钯、氯化铵和氨基吡啶的重量比为1-2：10-100：1。
22.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述表面金属化的方式为依次进行镀镍层、镀铜层和镀锡层。
23.根据权利要求7或8所述的方法，其中，该方法还包括在进行表面金属化之后涂覆保护性涂层。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述保护性涂层为由含有聚丙烯酸树脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯和二元酸酯的涂层组合物形成的涂层。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述涂层组合物中聚丙烯酸树脂、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯和二元酸酯的重量比为1-2：2-4：0.1-0.5：1。
26.一种太阳能电池，所述太阳能电池包括太阳能电池正极栅线，其特征在于，所述太阳能电池正极栅线为权利要求1-6中任意一项所述的太阳能电池正极栅线。
27.一种制作太阳能电池的方法，该方法包括采用权利要求7-25中任意一项所述的方法往太阳能电池硅片的正面上制作太阳能电池正极栅线，然后往所述太阳能电池硅片的背面印刷银和/或铝，接着进行高温烧结并将选择性含有的保护性涂层去除。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，去除所述保护性涂层的方法为：将经高温烧结之后的产品浸泡在消除液中，以通过溶解去除所述保护性涂层，所述消除液含有四甲基氢氧化铵、乳酸丁酯和正丁醇。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述消除液中四甲基氢氧化铵、乳酸丁酯和正丁醇的重量比为1-2：1-2：1。
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