CN108321252A - 一种太阳能电池栅线的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池栅线的制备方法，包括：利用光刻工艺或激光穿透太阳能电池片上的减反射膜制备栅线图形；在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料，以形成太阳能电池片的栅线。本申请公开的上述技术方案，利用半导体制造工艺中的光刻工艺或者尺寸比较小、能量比较高的激光穿透太阳能电池片上的减反射膜，以在太阳能电池片上制备出栅线图形，在栅线图形上涂覆导电材料，最终所得到的栅线的宽度要小于通过丝网印刷所得到的栅线的宽度，宽度较小的栅线不仅可以减少对太阳能电池片的遮挡，以在一定程度上提高太阳能电池片的光电转换效率，还可以减少导电材料的用量，从而降低太阳能电池片的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能电池栅线的制备方法。
背景技术
随着传统能源的日益减少，具有可再生性的新能源则成为当前研究的热点，其中，对于太阳能的利用也随之成为人们研究的热点，而太阳能的光电转换则是太阳能利用的一个重要方式。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，以晶硅太阳能电池为主流，太阳能电池表面的栅线可以将内部的电流汇集起来，并输送至外电路上，因此，太阳能电池表面的栅线会对太阳能电池的性能造成很大的影响。
目前，常通过丝网印刷制备太阳能电池的栅线，其制备方法大致为：在电池的正表面和背表面丝网印刷银浆和/或铝浆，烘干并进行烧结。但是，由于现有网版线径以及厚度等因素的限制，丝网印刷所制备出的栅线的宽度通常都大于30um，尺寸较大的栅线不仅会对太阳能电池造成遮挡而降低太阳能电池的发电量，还会使所使用的浆料量增多而使太阳能电池的制造成本增加，若通过丝网印刷降低栅线的宽度，将会产生虚印、断栅、结点等问题，这些问题会导致电池的发电量降低，因此，丝网印刷无法继续降低栅线的宽度。
综上所述，如何降低太阳能电池表面栅线的宽度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种太阳能电池栅线的制备方法，以降低太阳能电池栅线的宽度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能电池栅线的制备方法，包括：
利用光刻工艺或激光穿透太阳能电池片上的减反射膜制备栅线图形；
在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料，以形成太阳能电池片的栅线。
优选的，利用光刻工艺穿透太阳能电池片上的减反射膜制备栅线图形，包括：
在所述太阳能电池片的减反射膜上涂覆光刻胶，盖上掩膜版，进行烘烤、曝光、显影，以使所述太阳能电池片上的减反射膜分为被光刻胶保护的减反射膜、未被光刻胶保护的减反射膜；
去除未被光刻胶保护的减反射膜，制备出所述栅线图形。
优选的，去除未被光刻胶保护的减反射膜，包括：
利用等离子体对所述太阳能电池片进行预设时间长度的干法刻蚀，以去除预设厚度的未被光刻胶保护的减反射膜；
通过湿法刻蚀去除剩余厚度的未被光刻胶保护的减反射膜。
优选的，在通过湿法刻蚀去除剩余厚度的未被光刻胶保护的减反射膜之前，还包括：
若所述太阳能电池片的正表面镀有减反射膜、背表面未镀有减反射膜，则通过丝网印刷在所述背表面制备电极，并在所述背表面涂覆光刻胶，进行烘烤，以利用所述光刻胶对所述背表面进行保护。
优选的，所述光刻胶为正性光刻胶或负性光刻胶。
优选的，在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料，包括：
通过电镀法或沉积法在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料。
优选的，所述栅线图形上涂覆的导电材料包括铜。
优选的，所述减反射膜为氮化硅减反射膜。
优选的，所述激光为皮秒激光。
本发明提供了一种太阳能电池栅线的制备方法，包括：利用光刻工艺或激光穿透太阳能电池片上的减反射膜制备栅线图形；在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料，以形成太阳能电池片的栅线。本申请公开的上述技术方案，利用半导体制造工艺中的光刻工艺或者尺寸比较小、能量比较高的激光穿透太阳能电池片上的减反射膜，以在太阳能电池片上制备出栅线图形，在栅线图形上涂覆导电材料，最终所得到的栅线的宽度要小于通过丝网印刷所得到的栅线的宽度，宽度较小的栅线不仅可以减少对太阳能电池片的遮挡，以在一定程度上提高太阳能电池片的光电转换效率，还可以减少导电材料的用量，从而降低太阳能电池片的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法的流程图，可以包括：
S11：利用光刻工艺或激光穿透太阳能电池片上的减反射膜制备栅线图形。
在太阳能电池片的衬底上制备减反射膜，以减少照射至太阳能电池片上的太阳光的反射、增加太阳光的透射。制备完减反射膜之后，利用半导体制造工艺中的光刻工艺穿透太阳能电池片上的减反射膜，或者利用尺寸比较小、能量比较高、具有定向发光性的激光在对应装置的控制下穿透太阳能电池片的减反射膜，以将太阳能电池片的衬底给部分裸露出来，形成衬底与减反射膜相间的图形，也即在太阳能电池片上制备出栅线图形，其中，所穿透的减反射膜的位置可以为等间距分布的，也可以是根据太阳能电池片的实际需要而指定的非等间距分布的。最终，太阳能电池片表面每一处所裸露出来的衬底的宽度均比较小，基本在10um以下。
S12：在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料，以形成太阳能电池片的栅线。
在太阳能电池片上制备出栅线图形之后，可以在衬底裸露的位置上涂覆导电材料，也即在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料，最终由导电材料形成太阳能电池片的栅线。由于裸露出来的每一处的衬底的宽度均比较小，相应的，最终形成的栅线的宽度也比较小。
本申请公开的上述技术方案，利用半导体制造工艺中的光刻工艺或者尺寸比较小、能量比较高的激光穿透太阳能电池片上的减反射膜，以在太阳能电池片上制备出栅线图形，在栅线图形上涂覆导电材料，最终所得到的栅线的宽度要小于通过丝网印刷所得到的栅线的宽度，宽度较小的栅线不仅可以减少对太阳能电池片的遮挡，以在一定程度上提高太阳能电池片的光电转换效率，还可以减少导电材料的用量，从而降低太阳能电池片的制造成本。
本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法，利用光刻工艺穿透太阳能电池片上的减反射膜制备栅线图形，可以包括：
在太阳能电池片的减反射膜上涂覆光刻胶，盖上掩膜版，进行烘烤、曝光、显影，以使太阳能电池片上的减反射膜分为被光刻胶保护的减反射膜、未被光刻胶保护的减反射膜；
去除未被光刻胶保护的减反射膜，制备出栅线图形。
利用光刻工艺在太阳能电池片上制备栅线图形的具体过程可以为：利用旋转涂布法或者其他方法在太阳能电池片的减反射膜上涂覆光刻胶；在光刻胶上盖上掩膜版，进行烘烤，以去除光刻胶中的溶剂，增强光刻胶在减反射膜上的粘附性；进行曝光，以将部分光刻胶分解掉；进行显影，以去除被分解的光刻胶，使得太阳能电池片上的减反射膜分为两类：一类为表面覆盖有光刻胶的减反射膜，一类为表面未覆盖有光刻胶的减反射膜。然后，将未被光刻胶保护的减反射膜从太阳能电池片的表面去除，以将对应部分的太阳能电池片的衬底给裸露出来，从而形成栅线图形。这种工艺比较成熟，所制备出的栅线图形尺寸比较小，在一定程度上可以降低太阳能电池的制造成本。
本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法，去除未被光刻胶保护的减反射膜，可以包括：
利用等离子体对太阳能电池片进行预设时间长度的干法刻蚀，以去除预设厚度的未被光刻胶保护的减反射膜；
通过湿法刻蚀去除剩余厚度的未被光刻胶保护的减反射膜。
在去除未被光刻胶保护的减反射膜过程中，首先，可以利用O2,N2,CF4,CHF3,SF6,NF3,Ar等气体中的任意一种或任意多种的组合反应制造等离子体。利用等离子体对太阳能电池片进行干法刻蚀，由于光刻胶的存在，则等离子体只会对未被光刻胶保护的减反射膜进行刻蚀。考虑到干法刻蚀的速率比较快，在刻蚀到太阳能电池片的衬底时，等离子体会对太阳能电池片的衬底造成一定的损伤，为了避免此类情况的发生，则可以控制等离子体对太阳能电池片进行刻蚀的时间长度，也即利用等离子体进行预设时间长度的干法刻蚀，以去除预设厚度的未被光刻胶保护的减反射膜，也就是说，只去除部分厚度的未被光刻胶保护的减反射膜。
剩余厚度的未被光刻胶保护的减反射膜则可以通过湿法刻蚀去除，也即利用酸或者其他物质将剩余厚度的未被光刻胶保护的减反射膜完全去除，从而将未被光刻胶保护的减反射膜处的衬底给裸露出来。之后，则可以将太阳能电池片表面的光刻胶清洗干净，以便于进行后续的操作。
先利用干法刻蚀进行刻蚀，再利用湿法刻蚀进行刻蚀，可以减少单独使用等离子体刻蚀而对衬底所造成的损伤，减少单独使用酸或者其他物质进行刻蚀而对被光刻胶保护的减反射膜所造成的损伤，并且还可以加快对未被光刻胶保护的减反射膜的刻蚀速率，从而可以达到快速、精准的工艺要求。
本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法，在通过湿法刻蚀去除剩余厚度的未被光刻胶保护的减反射膜之前，还可以包括：
若太阳能电池片的正表面镀有减反射膜、背表面未镀有减反射膜，则通过丝网印刷在背表面制备电极，并在背表面涂覆光刻胶，进行烘烤，以利用光刻胶对背表面进行保护。
需要说明的是，上述所提及的减反射膜位于太阳能电池片的正表面以及背表面，也即针对的是双面太阳能电池片。当太阳能电池片为单面太阳能电池片时，也即只在太阳能电池片的正表面存在减反射膜并进行发电时，为了防止湿法刻蚀中的酸或者其他物质对太阳能电池片的背表面造成损伤而降低太阳能电池片的性能，则可以在背表面通过丝网印刷制备电极，并在背表面涂覆光刻胶，做出覆盖背表面的光刻胶图形，进行烘烤，以对背表面和背表面的电极进行保护。当然，也可以通过其他方式对背表面进行保护，如涂覆其他抗腐蚀的材料等，这些具体保护方式均在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法，光刻胶为正性光刻胶或负性光刻胶。
上述所用到的光刻胶可以为正性光刻胶、也可以为负性光刻胶。其中，正性光刻胶指的是曝光后可以溶于显影液的光刻胶，负性光刻胶指的是曝光后不溶于显影液的光刻胶。
本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法，在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料，可以包括：
通过电镀法或沉积法在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料。
可以通过电镀法或者沉积法将导电材料涂覆在去除减反射膜的衬底上，以制备出尺寸比较小的栅线，其中，所提及的沉积法可以为物理沉积法，也可以为化学沉积法。电镀法和沉积法这两种涂覆导电材料的方法成本比较低，工艺比较成熟，在一定程度上可以降低太阳能电池的制造成本。
本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法，所述栅线图形上涂覆的导电材料可以包括铜。
选用成本比较低的铜作为太阳能电池片的栅线主体，可以降低太阳能电池片的制造成本。需要说明的是，考虑到铜在太阳能电池片的衬底中扩散比较快，并且暴露在外面的铜容易被氧化，则栅线中不能只含有铜。因此，为了尽可能的提高太阳能电池片的性能，可以先在太阳能电池片的衬底上利用镍或钛等金属设置一层阻挡层，然后涂覆铜，之后，可以在铜的最外层包裹不活泼的金属，如银或锡等，其中，阻挡层不仅可以起到阻挡铜扩散的作用，还可以增加栅线在太阳能电池片的附着力，减少栅线的脱落。
当然，还可以选用其他金属作为太阳能电池片的栅线，例如：铝等，这些可作为栅线的金属均在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法，减反射膜为氮化硅减反射膜。
利用氮化硅做太阳能电池片的减反射膜，不仅可以减少太阳光的反射，还具有优良的表面钝化和体钝化效果，降低表面复合缩率，增加少数载流子的寿命，从而提高太阳能电池的短路电流和开路电压。
本发明实施例提供的一种太阳能电池栅线的制备方法，激光为皮秒激光。
皮秒激光具有脉冲能量高、脉宽短等特点，因此，利用皮秒激光打太阳能电池片上的减反射膜具有快速、精准等优点。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种太阳能电池栅线的制备方法，其特征在于，包括：
利用光刻工艺或激光穿透太阳能电池片上的减反射膜制备栅线图形；
在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料，以形成太阳能电池片的栅线。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池栅线的制备方法，其特征在于，利用光刻工艺穿透太阳能电池片上的减反射膜制备栅线图形，包括：
在所述太阳能电池片的减反射膜上涂覆光刻胶，盖上掩膜版，进行烘烤、曝光、显影，以使所述太阳能电池片上的减反射膜分为被光刻胶保护的减反射膜、未被光刻胶保护的减反射膜；
去除未被光刻胶保护的减反射膜，制备出所述栅线图形。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池栅线的制备方法，其特征在于，去除未被光刻胶保护的减反射膜，包括：
利用等离子体对所述太阳能电池片进行预设时间长度的干法刻蚀，以去除预设厚度的未被光刻胶保护的减反射膜；
通过湿法刻蚀去除剩余厚度的未被光刻胶保护的减反射膜。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池栅线的制备方法，其特征在于，在通过湿法刻蚀去除剩余厚度的未被光刻胶保护的减反射膜之前，还包括：
若所述太阳能电池片的正表面镀有减反射膜、背表面未镀有减反射膜，则通过丝网印刷在所述背表面制备电极，并在所述背表面涂覆光刻胶，进行烘烤，以利用所述光刻胶对所述背表面进行保护。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池栅线的制备方法，其特征在于，所述光刻胶为正性光刻胶或负性光刻胶。
6.根据权利要求1至5任一项所述的太阳能电池栅线的制备方法，其特征在于，在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料，包括：
通过电镀法或沉积法在穿透减反射膜的栅线图形上涂覆导电材料。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池栅线的制备方法，其特征在于，所述栅线图形上涂覆的导电材料包括铜。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池栅线的制备方法，其特征在于，所述减反射膜为氮化硅减反射膜。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池栅线的制备方法，其特征在于，所述激光为皮秒激光。
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