CN106549066A - 一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，对全背接触晶体硅电池进行背面高温硼扩散形成发射结、背面磷扩散形成背表面场、正面磷扩散前表面场、正面/背面钝化减反射层沉积处理，然后进行电极图形及金属化处理工艺，完成全背接触高效晶硅电池金属图形化的制作。与现有技术相比，本发明在后续金属化中不需要昂贵的光刻设备、PVD或溅射等大型金属沉积设备，且与常规量产丝网印刷设备兼容，大幅度降低全背接触晶体硅电池制备成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池领域，尤其是涉及一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法。
背景技术
现有技术中，关于背接触高效晶体硅电池方面的专利，多数涉及的是金属穿孔(Metal Wrap Through:MWT)电池，也有部分涉及到的是薄膜方面的背接触技术，而且多数涉及的只是电池外观、电极结构及工艺的简单叙述，很多基本上是采用较高技术成本的工艺完成，如光刻、高精度掩膜对位等高成本工艺。
中国专利CN102386254A公开了一种金属绕穿型背接触太阳电池、制备方法及其组件,属于光伏技术领域。该太阳电池包括:电池衬底之中的第一导电类型区域和第二导电类型区域,形成于电池衬底的正面的副栅线,穿过电池衬底的通孔,电池衬底的背面的主栅电极,电池衬底的背面的第二电极,以及隔离槽；其中,第二电极还用于对其所接触的第二导电类型区域自对准补偿掺杂,第一导电类型区域经过所产生的电流通过被自对准补偿掺杂的第二导电类型区域输出至第二电极。该制备方法中,在电池衬底正面构图形成副栅线、并在电池衬底背面上构图形成主栅电极以及第二电极,第二电极对其所接触的第二导电类型区域自对准补偿掺杂，但是该专利精度要求比较高，不适合规模量产。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低制作成本的全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，对全背接触晶体硅电池进行背面高温硼扩散形成发射结、背面磷扩散形成背表面场、正面磷扩散前表面场、正面/背面钝化减反射层沉积处理，还包括电极图形及金属化处理工艺，采用以下步骤：
(1)在全背接触电池背面发射结区域及背表面场区域进行表面钝化层图形化开孔；
(2)在发射结及背场表面区域采用丝网印刷工艺进行细栅线印刷烧结，在主栅线区域印刷非烧结性浆料用于背面发射结区域及背表面场区域的汇流；
(3)主栅线汇流浆料，然后在高温烧结炉中进行合金化形成良好欧姆接触，即完成全背接触高效晶硅电池金属图形化的制作。
步骤(1)采用干法、湿法或激光图形化处理，钝化层开孔处剥离均匀或不均匀分布圆孔、连续或不连续矩形、正方形或不规则图形，但首要前提是满足后续金属化要求，钝化层剥离尺寸大小为50μm-200μm。
步骤(2)进行细栅线印刷烧结时采用烧穿型或非烧穿型电极浆料，烧穿型电极浆料为市售的杜邦Solamat PV系列中PV17X系列浆料，非烧穿型电极浆料为市售的杜邦Solamat PV系列中PVDX系列浆料。
优选地，进行细栅线印刷烧结采用以下步骤：采用烧穿型电极浆料，无需进行钝化层开孔，控制宽度为50-120μm，在发射结及背场表面区域印刷浆料后，经过850-880℃的高温烧结形成欧姆接触，完成细栅线印刷烧结。
优选地，进行细栅线印刷烧结采用以下步骤：采用非烧穿型浆料，对钝化层开孔形成30-120μm接触孔、连续或不连续线，在发射结及背场表面区域印刷浆料后，经过500-600℃的低温烧结形成欧姆接触，完成细栅线印刷烧结。
优选地，步骤(2)在主栅线区域印刷非烧结性浆料采用以下步骤：利用高温非烧结性浆料在主栅线上进行二次印刷，然后与主栅线共同经过850-880℃进行高温烧结，使用的高温非烧穿型电极浆料为市售的杜邦Solamat PV系列中PVDX系列浆料
优选地，步骤(2)在主栅线区域印刷非烧结性浆料采用以下步骤：采用低温非烧结性浆料汇流，然后在主栅线上进行二次印刷，然后进行500-600℃低温烧结以进行汇流，使用的低温非烧结性浆料为市售的如杜邦Solamat PV系列中PVLX系列浆料。
步骤(3)中主栅线汇流浆料在100-250℃进行烧结处理。
与现有技术相比，本发明在后续金属化中不需要昂贵的光刻设备、PVD或溅射等大型金属沉积设备，且与常规量产丝网印刷设备兼容，大幅度降低全背接触晶体硅电池制备成本，该方法适用于全背接触高效电池，由于全背接触电池电极全在背面，这让后续电池FF及Voc有较大改善空间。在细栅线区域可采用烧结性或非烧结性浆料，在主栅线汇流区域费用非烧穿型汇流浆料。在电极接触区域，可通过表面钝化层开孔来形成接触，丝网印刷对位精度要求低，适合规模量产。
除此之外，电池接触栅线全部在电池背面，同时非烧结性浆料以及钝化层开孔的引入，非烧结性浆料能够在不降低电池Voc的同时，获得电池高FF。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，对全背接触晶体硅电池进行背面高温硼扩散形成发射结、背面磷扩散形成背表面场、正面磷扩散前表面场、正面/背面钝化减反射层沉积处理，还包括电极图形及金属化处理工艺，采用以下步骤：
(1)在全背接触电池背面发射结区域及背表面场区域进行表面钝化层图形化开孔，采用干法处理，钝化层开孔处剥离均匀或不均匀分布圆孔、连续或不连续矩形、正方形或不规则图形，但首要前提是满足后续金属化要求，钝化层剥离尺寸大小为50μm。
(2)在发射结及背场表面区域采用丝网印刷工艺进行细栅线印刷烧结，在主栅线区域印刷非烧结性浆料用于背面发射结区域及背表面场区域的汇流。细栅线印刷烧结采用以下步骤：采用烧穿型电极浆料为杜邦Solamat PV系列的PV17X系列浆料)，无需进行钝化层开孔，控制宽度为50μm，在发射结及背场表面区域印刷浆料后，经过850℃的高温烧结形成欧姆接触，完成细栅线印刷烧结；
在主栅线区域印刷非烧结性浆料采用以下步骤：利用非烧穿型电极浆料(如杜邦Solamat PV系列的PVDX系列浆料)在主栅线上进行二次印刷，然后与主栅线共同经过850℃进行高温烧结。
(3)主栅线汇流浆料，控制温度为100℃，在高温烧结炉中进行合金化形成良好欧姆接触，即完成全背接触高效晶硅电池金属图形化的制作。
实施例2
一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，对全背接触晶体硅电池进行背面高温硼扩散形成发射结、背面磷扩散形成背表面场、正面磷扩散前表面场、正面/背面钝化减反射层沉积处理，还包括电极图形及金属化处理工艺，采用以下步骤：
(1)在全背接触电池背面发射结区域及背表面场区域进行表面钝化层图形化开孔，采用湿法处理，钝化层开孔处剥离均匀或不均匀分布圆孔、连续或不连续矩形、正方形或不规则图形，但首要前提是满足后续金属化要求，钝化层剥离尺寸大小为100μm，
(2)在发射结及背场表面区域采用丝网印刷工艺进行细栅线印刷烧结，在主栅线区域印刷非烧结性浆料用于背面发射结区域及背表面场区域的汇流，
细栅线印刷烧结采用以下步骤：采用烧穿型电极浆料为杜邦Solamat PV系列的PV17X浆料，无需进行钝化层开孔，控制宽度为120μm，在发射结及背场表面区域印刷浆料后，经过880℃的高温烧结形成欧姆接触，完成细栅线印刷烧结；
在主栅线区域印刷非烧结性浆料采用以下步骤：利用非烧穿型电极浆料(如杜邦Solamat PV系列的PVDX浆料)在主栅线上进行二次印刷，然后与主栅线共同经过880℃进行高温烧结。
(3)主栅线汇流浆料，控制温度为150℃，在高温烧结炉中进行合金化形成良好欧姆接触，即完成全背接触高效晶硅电池金属图形化的制作。
实施例3
一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，对全背接触晶体硅电池进行背面高温硼扩散形成发射结、背面磷扩散形成背表面场、正面磷扩散前表面场、正面/背面钝化减反射层沉积处理，还包括电极图形及金属化处理工艺，采用以下步骤：
(1)在全背接触电池背面发射结区域及背表面场区域进行表面钝化层图形化开孔，采用激光处理，钝化层开孔处剥离均匀或不均匀分布圆孔、连续或不连续矩形、正方形或不规则图形，但首要前提是满足后续金属化要求，钝化层剥离尺寸大小为150μm，
(2)在发射结及背场表面区域采用丝网印刷工艺进行细栅线印刷烧结，在主栅线区域印刷非烧结性浆料用于背面发射结区域及背表面场区域的汇流，
采用非烧穿型电极浆料(如杜邦Solamat PV系列的PVDX系列浆料),对钝化层开孔形成30μm接触孔、连续或不连续线，在发射结及背场表面区域印刷浆料后，经过500℃的低温烧结形成欧姆接触，完成细栅线印刷烧结；
在主栅线区域印刷非烧结性浆料采用以下步骤：采用低温非烧结性浆料(如杜邦Solamat PV系列的PVLX系列浆料)汇流，然后在主栅线上进行二次印刷，然后进行500℃低温烧结以进行汇流。
(3)主栅线汇流浆料，控制温度为200℃，在高温烧结炉中进行合金化形成良好欧姆接触，即完成全背接触高效晶硅电池金属图形化的制作。
实施例4
一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，对全背接触晶体硅电池进行背面高温硼扩散形成发射结、背面磷扩散形成背表面场、正面磷扩散前表面场、正面/背面钝化减反射层沉积处理，还包括电极图形及金属化处理工艺，采用以下步骤：
(1)在全背接触电池背面发射结区域及背表面场区域进行表面钝化层图形化开孔，采用激光处理，钝化层开孔处剥离均匀或不均匀分布圆孔、连续或不连续矩形、正方形或不规则图形，但首要前提是满足后续金属化要求，钝化层剥离尺寸大小为200μm，
(2)在发射结及背场表面区域采用丝网印刷工艺进行细栅线印刷烧结，在主栅线区域印刷非烧结性浆料用于背面发射结区域及背表面场区域的汇流，
采用非烧穿型电极浆料(如杜邦Solamat PV系列的PVDX系列浆料),对钝化层开孔形成120μm接触孔、连续或不连续线，在发射结及背场表面区域印刷浆料后，经过600℃的低温烧结形成欧姆接触，完成细栅线印刷烧结；
在主栅线区域印刷非烧结性浆料采用以下步骤：采用低温非烧结性浆料为(如杜邦Solamat PV系列的PVLX系列浆料)汇流，然后在主栅线上进行二次印刷，然后进行600℃低温烧结以进行汇流。
(3)主栅线汇流浆料，控制温度为250℃，在高温烧结炉中进行合金化形成良好欧姆接触，即完成全背接触高效晶硅电池金属图形化的制作。
表1优化改善测试结果
表1是实施例1-3中的样品以及两个对比样品的测试数据，从测试结果中可知，改善后，电池Voc相对于改善前有5mV左右的提升，同时电池FF也有1％-2％绝对值的提升。
Claims (10)
1.一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，对全背接触晶体硅电池进行背面高温硼扩散形成发射结、背面磷扩散形成背表面场、正面磷扩散前表面场、正面/背面钝化减反射层沉积处理，其特征在于，
还包括电极图形及金属化处理工艺，采用以下步骤：
(1)在全背接触电池背面发射结区域及背表面场区域进行表面钝化层图形化开孔；
(2)在发射结及背场表面区域采用丝网印刷工艺进行细栅线印刷烧结，在主栅线区域印刷非烧结性浆料用于背面发射结区域及背表面场区域的汇流；
(3)主栅线汇流浆料，然后在高温烧结炉中进行合金化形成良好欧姆接触，即完成全背接触高效晶硅电池金属图形化的制作。
2.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，其特征在于，步骤(1)采用干法、湿法或激光图形化处理，钝化层开孔处剥离均匀或不均匀分布圆孔、连续或不连续矩形、正方形或不规则图形，但首要前提是满足后续金属化要求，钝化层剥离尺寸大小为50μm-200μm。
3.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，其特征在于，步骤(2)进行细栅线印刷烧结时采用烧穿型或非烧穿型电极浆料，烧穿型电极浆料为市售的杜邦Solamat PV系列中PV17X系列浆料，非烧穿型电极浆料为市售的杜邦Solamat PV系列中PVDX系列浆料。
4.根据权利要求3所述的一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，其特征在于，步骤(2)进行细栅线印刷烧结采用以下步骤：采用烧穿型电极浆料，无需进行钝化层开孔，控制宽度为50-120μm，在发射结及背场表面区域印刷浆料后，经过850-880℃的高温烧结形成欧姆接触，完成细栅线印刷烧结。
5.根据权利要求3所述的一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，其特征在于，步骤(2)进行细栅线印刷烧结采用以下步骤：采用非烧穿型浆料，对钝化层开孔形成30-120μm接触孔、连续或不连续线，在发射结及背场表面区域印刷浆料后，经过500-600℃的低温烧结形成欧姆接触，完成细栅线印刷烧结。
6.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，其特征在于，步骤(2)在主栅线区域印刷非烧结性浆料采用以下步骤：利用高温非烧结性浆料在主栅线上进行二次印刷，然后与主栅线共同经过850-880℃进行高温烧结。
7.根据权利要求6所述的一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，其特征在于，所述的高温非烧穿型电极浆料为市售的杜邦Solamat PV系列中PVDX系列浆料。
8.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，其特征在于，步骤(2)在主栅线区域印刷非烧结性浆料采用以下步骤：采用低温非烧结性浆料汇流，然后在主栅线上进行二次印刷，然后进行500-600℃低温烧结以进行汇流。
9.根据权利要求8所述的一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，其特征在于，所述的低温非烧结性浆料为市售的如杜邦Solamat PV系列中PVLX系列浆料。
10.根据权利要求1所述的一种全背接触高效晶硅电池金属图形化制作方法，其特征在于，步骤(3)中主栅线汇流浆料在100-250℃进行烧结处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170329 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |