CN109192793A - 一种硅太阳能电池银电极的制备方法 - Google Patents

一种硅太阳能电池银电极的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅太阳能电池银电极的制备方法：首先对硅片表面预处理，使硅片的表面干净、光滑，然后，将预处理得到的硅片浸入含有硝酸银和氢氟酸的反应液中，用紫外光光照，使得硅片通过吸收光子被激发出电子，使银离子还原生成银并沉积在被氢氟酸腐蚀过的硅片表面上，从而在硅片表面形成银金属薄膜电极，对硅片干燥处理即完成制备。该方法工艺简单；避免了有机溶剂的使用，生产成本低；制备条件易控，银金属薄膜的大小、形状、厚度可控，从而可获得机械性能良好和导电性能优良的银电极，具有较好的实际应用前景。

Description

一种硅太阳能电池银电极的制备方法
技术领域
本发明涉及硅太阳能电池技术领域，具体涉及一种硅太阳能电池银电极的制备方法。
背景技术
目前，硅太阳能电池已经获得广泛的应用，在大规模应用和工业生产中占据主导地位。为了输出硅太阳能电池的电能，必须在电池上制作正、负两个电极，电极就是与电池p-n结两端形成紧密欧姆接触的导电材料。与n型区接触的电极是电流输出的负极，称正面极，与p型区接触的电极是电流输出的正极，称背电极，其作用是输出电流。
现有技术中，硅太阳能电池电极的制备主要采用银(铝)浆印刷-烧结工艺，制备工序为：丝网印刷→印刷背电极→烘干→印刷背电场→烘干→印刷正电极→烧结→降温→测试分选包装。所用的银浆一般是由超细银粉(80％以上)、无机添加剂(5—10％)、有机粘合剂(10-15％)调合而成。烘干温度：250-400℃；烧结温度750--950℃。
近年，光伏浆料市场需求巨大：2011年我国电池片产能超过30GW，2011年光伏银浆的产值达到100亿左右；2012亚洲电池片占全球85％，中国电池片占全球50％，2012年中国浆料市场超过15亿美元；2015年国内光伏累计装机再次上调50％，达到15GW。
另外，硅太阳能电池电极的银(铝)浆印刷-烧结工艺存在的问题逐渐显现，引起人们的重视。主要问题有：工艺繁杂、产品缺陷多(易造成硅片弯曲、开裂等)、能耗大、成本高、污染大和接触电阻大等等。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种硅太阳能电池银电极的制备方法，用以解决现有硅太阳能电池电极导电性能差、制备过称繁琐、制备成本高、污染大的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种硅太阳能电池银电极的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤S1，硅片表面预处理；
步骤S2，将预处理得到的硅片浸入含有硝酸银和氢氟酸的反应液中，用紫外光光照；
步骤S3，光照至硅片表面生成银薄膜后，将硅片从反应液中取出，进行干燥处理。
优选地，所述步骤S1主要包括以下步骤：
步骤S11，清洗硅片，在超声波清洗器中，将硅片的表面用等离子水清洗10～20min，然后用丙酮清洗10～20min，再用去离子水冲洗硅片；
步骤S12，硅片抛光处理，将硅片浸入抛光液中抛光3～10min，用去离子水冲洗，然后将硅片至于空气中干燥。
优选地，所述步骤S12中，抛光液包含氢氟酸和稀盐酸，所述氢氟酸和稀盐酸的摩尔百分比为30～50:50～70，
优选地，所述抛光液中包含氢氟酸20～40摩尔。
优选地，所述步骤S2中，反应液中的硝酸银和氢氟酸的摩尔百分比为1～100：3～40。
优选地，所述反应液包含0.01～1.0M硝酸银和0.03～0.4M的氢氟酸。
优选地，所述步骤S2中，紫外光光照的功率密度为1～5w/cm2。
优选地，所述步骤S2中，紫外光光照的时间为1～50min。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例提供的硅太阳能电池银电极的制备方法，先对硅片表面预处理，从而得到表面光滑、干净的硅片，然后，将预处理得到的硅片浸入含有硝酸银和氢氟酸的反应液中，用紫外光光照，使得硅片通过吸收光子被激发出电子，使银离子还原生成银并沉积在被氢氟酸腐蚀过的硅片表面上，从而在硅片表面形成银金属薄膜电极，对硅片干燥处理即完成制备。该方法工艺简单；避免了有机溶剂的使用，生产成本低；制备条件易控，银金属薄膜的大小、形状、厚度可控，从而可获得机械性能和导电性能良好的银电极。
附图说明
图1为本发明实施例提供的硅太阳能电池银电极的制备方法流程图。
图2为本发明实施例1提供的银电极的电子显微镜扫描图。
图3为本发明实施例2提供的银电极的电子显微镜扫描图。
图4为本发明实施例3提供的银电极的电子显微镜扫描图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的硅太阳能电池银电极的制备方法包括：
步骤S1，硅片表面预处理：
在超声波清洗器中，将硅片的表面用等离子水清洗15min，以去除硅片表面的灰尘类污染物，然后用丙酮清洗10min，以去除硅片表面的有机物类污染物，之后，再用去离子水冲洗硅片。将硅片浸入抛光液中抛光5min，使硅片表面光滑，用去离子水冲洗，然后将硅片至于空气中干燥。其中，抛光液包含氢氟酸和稀盐酸，氢氟酸和稀盐酸的摩尔百分比为3:5。
步骤S2，将预处理得到的硅片浸入含有硝酸银和氢氟酸的反应液中，用紫外光光照：
首先需要配置反应液，反应液包含0.01M的硝酸银和0.03M的氢氟酸，将反应液震荡均匀后，导入塑料反应器皿中，将预处理得到的硅片浸入反应液，同时开启紫外光固机，紫外光光照的功率密度为1w/cm2，光照的时间为1min。硅片在紫外光的照射下，通过吸收光子从而激发出电子，电子使反应液中的银离子还原生成银，沉积在被氢氟酸腐蚀过的硅片表面上，开始银薄膜的形核和生长，从而实现微纳米颗粒的均匀沉积。
步骤S3，光照至硅片表面生成银薄膜后，将硅片从反应液中取出，进行干燥处理。
将硅片从反应液中取出，先用滤纸吸干硅片上的残留液体，然后将硅片至于干燥的器皿中干燥。
下面通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
实施例1
本实施例提供的硅太阳能电池银电极的制备方法，包括以下步骤：
将单晶硅片先在超声波清洗器中，清洗频率设置为20kHz～30kHz，用等离子水清洗15min，去除其表面的灰尘类污染物，然后用丙酮清洗15min，以去除单晶硅片表面的有机物等污染物，之后，再用大量的去离子水冲洗；然后，将单晶硅片浸入抛光液中抛光5min，使硅片表面光滑，再大量的去离子水冲洗试样，在空气流中干燥。
配置反应液，反应液组成为0.045M的HF和0.02M的AgNO3，震荡均匀后，将反应液导入塑料反应器皿中，再将清洗抛光过的单晶硅片浸入反应液中，同时开启紫外光固机，设置温度为15～25℃，紫外光的波长为365nm、光强为1000mw/cm2、固定功率光照2min。
照射结束后，取出单晶硅片，用滤纸吸干硅片上残留液体，得到银电极，或称银薄膜电极。
将得到的银薄膜电极进行电子显微镜扫描，得到SEM图，如图2(a)和图2(b)所示，可知，沉积在单晶硅片表面的银颗粒的粒径在0.05-0.1μm左右。
实施例2
本实施例提供的硅太阳能电池银电极的制备方法，包括以下步骤：
将多晶硅片先在超声波清洗器中，清洗频率设置为20kHz～30kHz，用等离子水清洗15min，以去除其表面灰尘等污染物，接着在超声波清洗器中用丙酮清洗15min以去除多晶硅片表面的有机物等污染物，再用大量的去离子水冲洗试样，之后，将多晶硅片浸入抛光液中抛光5min，使硅片表面光滑，最后用大量的去离子水冲洗试样，在空气流中干燥。
配置反应液，反应液组成为0.1M的HF和0.2M的AgNO3，震荡均匀后，导入塑料反应器皿中，再将清洗抛光过的多晶硅片浸入反应液中，同时开启紫外光固机，设置温度为15～25℃，紫外光的波长为365nm、光强为2000mw/cm2、固定功率光照10min。
照射结束后，取出多晶硅片，用滤纸吸干硅片上残留液体，得到银电极，或称银薄膜电极。
将得到的银薄膜电极进行电子显微镜扫描，得到SEM图，如图3(a)和图3(b)所示，可知，沉积在多晶硅片表面银颗粒的粒径在0.2-0.5μm左右。
实施例3
本实施例提供的硅太阳能电池银电极的制备方法，包括以下步骤：
将非晶硅片先在超声波清洗器中，清洗频率设置为20kHz～30kHz，用等离子水清洗15min以去除非晶硅片表面灰尘等污染物，接着在超声波清洗器中用丙酮清洗15min以去除其表面的有机物等污染物，再用大量的去离子水冲洗试样，然后将非晶硅片浸入抛光液中抛光5min，使硅片表面光滑，最后，用大量的去离子水冲洗非晶硅片，在空气流中干燥。
配置反应液，反应液组成为0.4M的HF和1.0M的AgNO3，震荡均匀后，将反应液导入塑料反应器皿中，再将上述洗净抛光后的非晶硅片浸入反应液中，同时开启紫外光固机，设置温度为15～25℃，紫外光的波长为365nm、光强为4500mw/cm2、固定功率光照30min。
照射结束后，取出非晶硅片，用滤纸吸干硅片上残留液体，得到银电极，或称微纳米银薄膜电极。
将得到的微纳米银薄膜电极进行电子显微镜扫描，得到SEM图，如图4(a)和图4(b)所示，可见，沉积在非晶硅片上的银颗粒更加细小、更加密集。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种硅太阳能电池银电极的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
步骤S1，硅片表面预处理；
步骤S2，将预处理得到的硅片浸入含有硝酸银和氢氟酸的反应液中，用紫外光光照；
步骤S3，光照至硅片表面生成银薄膜后，将硅片从反应液中取出，进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的硅太阳能电池银电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1主要包括以下步骤：
步骤S11，清洗硅片，在超声波清洗器中，将硅片的表面用等离子水清洗10～20min，然后用丙酮清洗10～20min，再用去离子水冲洗硅片；
步骤S12，硅片抛光处理，将硅片浸入抛光液中抛光3～10min，用去离子水冲洗，然后将硅片至于空气中干燥。
3.根据权利要求2所述的硅太阳能电池银电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，抛光液包含氢氟酸和稀盐酸，所述氢氟酸和稀盐酸的摩尔百分比为30～50:50～70。
4.根据权利要求3所述的硅太阳能电池银电极的制备方法，其特征在于，所述抛光液中包含氢氟酸20～40摩尔。
5.根据权利要求1所述的硅太阳能电池银电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，反应液中的硝酸银和氢氟酸的摩尔百分比为1～100：3～40。
6.根据权利要求5所述的硅太阳能电池银电极的制备方法，其特征在于，所述反应液包含0.01～1.0M的硝酸银和0.03～0.4M的氢氟酸。
7.根据权利要求1所述的硅太阳能电池银电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，紫外光光照的功率密度为1～5w/cm2。
8.根据权利要求1所述的硅太阳能电池银电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，紫外光光照的时间为1～50min。
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