CN106531820B - 适用于hit电池的石墨烯电极制备方法、石墨烯电极及hit电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法、石墨烯电极及HIT电池。该适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法包括配制石墨烯溶液，在常规HIT电池制备工艺的电极制备步骤中，以所配石墨烯溶液为电极溶液，采用电沉积法制备HIT电池的电极，经烘干后，进行热处理，得到适用于HIT电池的石墨烯电极，同时也形成了HIT电池。本发明的制备方法可保证双面电极的导电性能，同时避免高温对HIT电池中薄膜的影响，有效提高光电转换效率，降低HIT电池片的制造成本。
Description
技术领域
本发明属于晶硅太阳能电池技术领域，具体涉及一种适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法、石墨烯电极及HIT电池。
背景技术
随着能源危机和环境污染问题的日益严重，太阳能已经成为了解决未来能源和环境问题最重要的可再生清洁能源。随着全世界光伏行业的飞速发展，各种新型的太阳能电池工艺逐渐被开发和改进，太阳能电池的发电成本得到了有效地降低。在太阳能电池的制造中，HIT电池转换效率超过22%，已经成为了未来光伏行业最有前景的产品。由于HIT电池不能在高温条件制备，因此传统的电极制备方法不适合HIT电池。目前，国内外所研制和生产的低温浆料电阻较高，对HIT电池最终效率有严重的影响。因此，为了实现低成本、高效率HIT电池的研制及生产，需要对新型的电极材料及制备方法进行进一步的深入研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可保证双面电极的导电性能、同时避免高温对HIT电池中薄膜的影响、有效提高光电转换效率、降低HIT电池片的制造成本的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法、石墨烯电极和HIT电池。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法，包括以下步骤：
配制石墨烯溶液，在常规HIT电池制备工艺的电极制备步骤中，以所配石墨烯溶液为电极溶液（取代常规银浆），采用电沉积法制备HIT电池的电极，经烘干后，进行热处理，得到适用于HIT电池的石墨烯电极。
上述的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法中，优选的，所述石墨烯溶液的质量浓度为20%～50%。
上述的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法中，优选的，所述电沉积法的工艺条件为：电沉积电压为0.1V～30V，电沉积时间为1min～30min。
上述的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法中，优选的，所述热处理的温度为100℃～300℃，所述热处理的时间为1min～5min。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种石墨烯电极，所述石墨烯电极采用上述的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法制备得到。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种HIT电池，所述HIT电池中的双面电极均为石墨烯电极，所述石墨烯电极采用上述的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法制备得到。
本发明中，常规HIT电池的制备工艺是指：
（1）以N型单晶硅为材料制备衬底；
（2）对N型单晶硅衬底进行清洗和制绒；
（3）在衬底的正面依次沉积非晶硅层和P型非晶硅层；衬底的背面依次沉积非晶硅层和N型非晶硅层，然后两面都沉积透明导电薄膜；
（4）最后在两面都制备电极，得到HIT电池。
常规电池栅线需要在700-800℃下进行烧结热处理，HIT电池不能在这么高的温度下进行制备，如果采用低温烧结的银浆料作为电池栅线，其电阻比较大，因此需要开发适用于HIT电池的高效电极。本发明就是在室温下通过电沉积法制备石墨烯电极来代替低温银电极，既避免了高温烧结热处理，又能够获得略高于现有产业化效率的HIT电池。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明主要针对HIT电池，采用电沉积法制备HIT电池的电极，可获得具有低电极电阻的太阳能电池片。该工艺以石墨烯为基础保证了双面电极的导电性能，进行低温热处理避免了高温对HIT电池中薄膜的影响，能够有效地提高电子传输效果，提高了太阳能电池的短路电流，进而提高了太阳能电池的光电转换效率。
（2）本发明采用了石墨烯浆料取代银浆，减少了太阳能电池生产过程中正银的消耗量，降低了生产成本，同时解决了低温银浆高电阻的问题。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为常规市售。
实施例1：
一种本发明的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法，将500片已完成常规HIT电池工艺（不包括电极制作）的硅片进行电沉积，该硅片包括非晶硅层、掺杂层、导电薄膜，该石墨烯电极的制备方法包括以下步骤：
（1）配制质量浓度为25%的石墨烯溶液；
（2）在上述准备好的硅片正反面进行电极沉积，即利用常规四主栅电极对应的掩膜板，在所配的石墨烯溶液中采用电沉积法同时沉积双面电极，电沉积电压为5V，电沉积时间为5min；
（3）电沉积后，所得硅片经烘干，再进行热处理，热处理温度为100℃，热处理时间为3min，得到适用于HIT电池的石墨烯电极。
上述制备方法同时也得到了带有石墨烯电极的HIT电池。经测试，本实施例生产的太阳能电池片的平均光电转换效率为22.33%。
实施例2：
一种本发明的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法，将500片已完成常规HIT电池工艺（不包括电极制作）的硅片进行电沉积，该硅片包括非晶硅层、掺杂层、导电薄膜，该石墨烯电极的制备方法包括以下步骤：
（1）配制质量浓度为30%的石墨烯溶液；
（2）在上述准备好的硅片正反面进行电极沉积，即利用常规四主栅电极对应的掩膜板，在所配的石墨烯溶液中采用电沉积法同时沉积双面电极，电沉积电压为10V，电沉积时间为5min；
（3）电沉积后，所得硅片经烘干，再进行热处理，热处理温度为150℃，热处理时间为4min，得到适用于HIT电池的石墨烯电极。
上述制备方法同时也得到了带有石墨烯电极的HIT电池。经测试，本实施例生产的太阳能电池片的平均光电转换效率为22.88%。
实施例3：
一种本发明的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法，将500片已完成常规HIT电池工艺（不包括电极制作）的硅片进行电沉积，该硅片包括非晶硅层、掺杂层、导电薄膜，该石墨烯电极的制备方法包括以下步骤：
（1）配制质量浓度为35%的石墨烯溶液；
（2）在上述准备好的硅片正反面进行电极沉积，即在所配的石墨烯溶液中采用电沉积法同时沉积双面电极，电沉积电压为12V，电沉积时间为5min；
（3）电沉积后，所得硅片经烘干，再进行热处理，热处理温度为150℃，热处理时间为4min，得到适用于HIT电池的石墨烯电极。
上述制备方法同时也得到了带有石墨烯电极的HIT电池。经测试，本实施例生产的太阳能电池片的平均光电转换效率为22.61%。
实施例4：
一种本发明的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法，将500片已完成常规HIT电池工艺（不包括电极制作）的硅片进行电沉积，该硅片包括非晶硅层、掺杂层、导电薄膜，该石墨烯电极的制备方法包括以下步骤：
（1）配制质量浓度为40%的石墨烯溶液；
（2）在上述准备好的硅片正反面进行电极沉积，即在所配的石墨烯溶液中采用电沉积法同时沉积双面电极，电沉积电压为10V，电沉积时间为5min；
（3）电沉积后，所得硅片经烘干，再进行热处理，热处理温度为130℃，热处理时间为5min，得到适用于HIT电池的石墨烯电极。
上述制备方法同时也得到了带有石墨烯电极的HIT电池。经测试，本实施例生产的太阳能电池片的平均光电转换效率为22.53%。
本发明避免了低温银浆高电阻的问题，同时使用石墨烯材料的载流子迁移率高，能够有效地提高电子传输效果，进而提升太阳能电池的光电转换效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，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、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (5)
1.一种适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法，包括以下步骤：
配制石墨烯溶液，在常规HIT电池制备工艺的电极制备步骤中，以所配石墨烯溶液为电极溶液，采用电沉积法制备HIT电池的电极，经烘干后，进行热处理，得到适用于HIT电池的石墨烯电极，所述热处理的温度为100℃～300℃，所述热处理的时间为1min～5min。
2.根据权利要求1所述的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法，其特征在于，所述石墨烯溶液的质量浓度为20%～50%。
3.根据权利要求1或2所述的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法，其特征在于，所述电沉积法的工艺条件为：电沉积电压为0.1V～30V，电沉积时间为1min～30min。
4.一种石墨烯电极，其特征在于，所述石墨烯电极采用如权利要求1～3中任一项所述的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法制备得到。
5.一种HIT电池，其特征在于，所述HIT电池中的双面电极均为石墨烯电极，所述石墨烯电极采用如权利要求1～3中任一项所述的适用于HIT电池的石墨烯电极制备方法制备得到。
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