CN106653935A - 一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，包括：在n型硅衬底一面沉积本征非晶硅层及n型非晶硅层，另一面沉积本征非晶硅层及p型非晶硅层，并在n型非晶硅层和p型非晶硅层上沉积透明导电氧化物层，在所述透明导电氧化物层上沉积阻挡层；在所述阻挡层上沉积种子层；在种子层上覆光阻材料层，将光阻材料层经过曝光显影后形成金属栅线图案并暴露出种子层；所述锡层的保护方法还包括步骤：在暴露出的种子层表面制作导电栅线叠层和助焊层，然后在助焊层上制作一层保护层，最后将光阻材料层去除，再用化学腐蚀液去除其覆盖位置的种子层、阻挡层以及保护层暴露出电池表面和助焊层。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法。
背景技术
异质结太阳能电池是硅衬底上生长非晶硅薄层的太阳能电池，具有结构简单、工艺温度低、转换效率高，温度特性好的特点，是适合于大规模推广应用的高效电池之一，具有很好的发展前景。
以n型硅衬底为例，如图1所示异质结太阳能电池的主要结构为：在n型硅衬底受光面上先后沉积薄膜本征非晶硅层及P型非晶硅发射极层，形成带有薄膜本征非晶硅夹层的异质PN结；在俩面掺杂的非晶硅薄层上用溅射法沉积透明导电氧化物层，最后在透明导电氧化物层形成栅状金属电极。
形成栅状金属电极作为制作异质结太阳能电池关键的步骤，其常规方法是：通过电镀制作金属栅线的第一个电镀铜叠层，其作为金属栅线主体导电层，再制作第二个电镀锡叠层作为金属栅线的助焊层。通过移除栅线外的光阻膜，使其覆盖的金属叠层全部露出，通过腐蚀去除该部分的金属叠层，最后露出太阳电池表面。
而现有技术中存在腐蚀金属叠层的蚀刻液为酸性蚀刻液时在铜金属与锡金属或其他金属共存情况下会将其他金属一同腐蚀的缺陷。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，解决了蚀刻液为酸性溶液时在腐蚀金属叠层，铜金属与锡金属或其他金属共存情况下会将其他金属一同腐蚀的现象。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，包括：在n型硅衬底一面沉积本征非晶硅层及n型非晶硅层，另一面沉积本征非晶硅层及p型非晶硅层，并在n型非晶硅层和p型非晶硅层上沉积透明导电氧化物层，在所述透明导电氧化物层上沉积阻挡层；在所述阻挡层上沉积种子层；在种子层上覆光阻材料层，将光阻材料层经过曝光显影后形成金属栅线图案并暴露出种子层；所述锡层的保护方法还包括步骤：在暴露出的种子层表面制作导电栅线叠层和助焊层，然后在助焊层上制作一层保护层，最后将光阻材料层去除，再用化学腐蚀液去除其覆盖位置的种子层、阻挡层以及保护层暴露出电池表面和助焊层。
进一步的，所述透明导电氧化物层采用ITO层或掺杂的氧化铟层。
进一步的，所述阻挡层为Ti金属层或Ta金属层，所述Ti金属层为TiNx金属层或TiW金属层，所述Ta金属层为TaNx金属层，其厚度在1-50nm之间。
进一步的，所述种子层包括：铜种子层、镍种子层、银种子层、铝种子层。
进一步的，所述导电栅线叠层为电镀铜叠层作为金属栅线主体导电层，其厚度在5-40um之间。
进一步的，所述助焊层为电镀锡叠层，其厚度在1-20um之间。
进一步的，所述保护层为电镀铜或电镀铜合金叠层，作为电镀锡叠层的保护层，其厚度与阻挡层和种子层的总厚度相同，在1-1000nm之间。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，通过电镀方式对金属栅线区域进行制作三个叠层，其中保护层为电镀铜或电镀铜合金叠层、导电栅线叠层为电镀铜叠层作为金属栅线主体导电层、助焊层为电镀锡叠层，在腐蚀液去除其覆盖位置的种子层和阻挡层，暴露出电池表面时只会腐蚀掉保护层，露出电镀锡叠层有效的保护了作为金属栅线主体导电层的导电栅线叠层和种子层和阻挡层。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为n型硅衬底异质结太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明电池片表面金属栅线示意图；
图3为本发明沉积本征非晶硅层、非晶硅薄膜层、导电氧化物层、阻挡层后的结构示意图；
图4为本发明光阻材料层经过掩膜曝光，形成金属栅线后的结构示意图；
图5为本发明在金属栅线区域制作三个栅线叠层后的结构示意图；
图6为本发明去除感光干膜后的结构示意图；
图7为本发明去除金属叠层和保护层后的金属栅线结构示意图。
图中各标号：n型硅衬底1、本征非晶硅层2、n型非晶硅层3、p型非晶硅层4、透明导电氧化物层5、阻挡层6、种子层7、光阻材料层8、金属栅线图案9、导电栅线叠层10和助焊层11、保护层12。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2-图7所示，本发明一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，包括：在n型硅衬底1一面沉积本征非晶硅层2及n型非晶硅层3，另一面沉积本征非晶硅层2及p型非晶硅层4，并在n型非晶硅层3和p型非晶硅层4上沉积透明导电氧化物层5，在所述透明导电氧化物层5上沉积阻挡层6；在所述阻挡层6上沉积种子层7；在种子层7上覆光阻材料层8，将光阻材料层8经过曝光显影后形成金属栅线图案9并暴露出种子层7；本发明所述锡层的保护方法还包括步骤：在暴露出的种子层7表面制作导电栅线叠层10和助焊层11，然后在助焊层11上制作一层保护层12，最后将光阻材料层8去除，再用化学腐蚀液去除其覆盖位置的种子层6、阻挡层7以及保护层12暴露出电池表面和助焊层11。
其中透明导电氧化物层5采用ITO层或掺杂的氧化铟层，阻挡层为Ti金属层或Ta金属层，所述Ti金属层为TiNx金属层、TiW金属层，所述Ta金属层为TaNx金属层，其厚度在1-50nm之间；种子层7包括：铜种子层、镍种子层、银种子层、铝种子层。
所述导电栅线叠层10为电镀铜叠层作为金属栅线主体导电层，其厚度在5-40um之间；所述助焊层11为电镀锡叠层，作为金属栅线主体导电层的助焊作用，其厚度在1-20um之间；所述保护层12为电镀铜或电镀铜合金叠层，作为电镀锡叠层的保护层，其厚度与阻挡层6和种子层7的总厚度相同，在1-1000nm之间。
根据上述的结构，本发明一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，采用下述步骤制备：
第一步，通过在经过碱性或酸性溶液腐蚀过的n型硅衬底1表面，在n型硅衬底1表面沉积本征非晶硅层2，采用CVD法制作n型非晶硅层3和p型非晶硅层4，其中n型硅衬底1的表面反射率在300-1100nm波长范围内小于5％；再采用PVD溅射法，在p型非晶硅层4和n型非晶硅层3上分别沉积透明导电氧化物层5，透明导电氧化物层5采用ITO层(氧化铟锡)，或者其他元素掺杂的氧化铟层，其特性是光通过100纳米厚度的材料，其透过率至少要大于90％，透明导电氧化物层5的电阻率通常要小于3.5×10-4ohm-cm，其厚度50-120nm之间；通过PVD溅射法在透明导电氧化物层5上同时沉积阻挡层6，阻挡层6采用Ti金属层，其厚度在10-50nm之间；再通过化学电镀或者PVD溅射法在阻挡层6上同时沉积种子层7，种子层7为铜种子层，其厚度在50-10000nm之间。如图3所示。
第二步，在种子层7上覆一层光阻材料层8，其中光阻材料层8为感光干膜；然后光阻材料层8经过掩膜曝光，显影后形成金属栅线图案9，并在金属栅线图案9中暴露出种子层7。如图4所示。
第三步，采用电镀工艺在金属栅线图案9中暴露出的种子层7表面制作栅线叠层。导电栅线叠层10为电镀铜叠层，作为金属栅线的主体导电层，其厚度在5-40um之间；助焊层11为电镀锡叠层，作为金属栅线的助焊层和铜叠层的保护层，其厚度在1-20um之间；保护层12为电镀铜或电镀铜合金叠层，作为电镀锡叠层的保护层，其厚度与阻挡层6和种子层7的总厚度相同。如图5所示。
第四步，将掩膜的感光干膜去除，再用化学腐蚀液去除其覆盖位置的种子层7和阻挡层6，暴露出电池表面。此过程同时也腐蚀掉了保护层12，露出电镀锡叠层。至此，整个栅线的制作完成如图6和图7所示。
本发明通过电镀方式对金属栅线区域进行制作三个叠层，其中保护层12为电镀铜或电镀铜合金叠层作为助焊层11的保护层、导电栅线叠层10为电镀铜叠层作为金属栅线主体导电层，在腐蚀液去除其覆盖位置的种子层7和阻挡层6，暴露出电池表面时只会腐蚀掉了保护层12，露出电镀锡叠层有效的保护了作为金属栅线主体导电层的导电栅线叠层10和种子层7和阻挡层6。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，其特征在于；包括：在n型硅衬底一面沉积本征非晶硅层及n型非晶硅层，另一面沉积本征非晶硅层及p型非晶硅层，并在n型非晶硅层和p型非晶硅层上沉积透明导电氧化物层，在所述透明导电氧化物层上沉积阻挡层；在所述阻挡层上沉积种子层；在种子层上覆光阻材料层，将光阻材料层经过曝光显影后形成金属栅线图案并暴露出种子层；所述锡层的保护方法还包括步骤：在暴露出的种子层表面制作导电栅线叠层和助焊层，然后在助焊层上制作一层保护层，最后将光阻材料层去除，再用化学腐蚀液去除其覆盖位置的种子层、阻挡层以及保护层暴露出电池表面和助焊层。
2.根据权利要求1所述一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，其特征在于：所述导电氧化物层采用ITO层或掺杂的氧化铟层。
3.根据权利要求1所述一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，其特征在于：所述阻挡层为Ti金属层或Ta金属层。
4.根据权利要求3所述一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，其特征在于：所述Ti金属层为TiNx金属层或TiW金属层，所述Ta金属层为TaNx金属层，其厚度在1-50nm之间。
5.根据权利要求1所述一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，其特征在于：所述种子层为铜种子层、镍种子层、银种子层、铝种子层中任意一种。
6.根据权利要求1所述一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，其特征在于：所述导电栅线叠层为电镀铜叠层，其厚度在5-40um之间。
7.根据权利要求1所述一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，其特征在于：所述助焊层为电镀锡叠层，其厚度在1-20um之间。
8.根据权利要求1所述一种制备太阳能电池金属栅线中锡层的保护方法，其特征在于：所述保护层为电镀铜或电镀铜合金叠层，其厚度与阻挡层和种子层的总厚度相同，在1-1000nm之间。
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