CN109786478A - 一种异质结电池的电极制备及热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异质结电池的电极制备及热处理方法，其所述方法包括：在硅片上沉积非晶硅薄膜；在非晶硅薄膜上沉积透明导电膜层；在透明导电膜表面沉积金属种子层；在种子层表面覆盖保护膜；然后在保护膜上形成金属栅线的图形；在金属栅线图形上进行电镀，增加金属栅线的厚度；刻蚀掉多余的保护膜及种子层，形成金属电极；对金属电极进行热处理以释放内应力，所述热处理为在空气氛围中对金属电极进行退火处理，其处理温度160‑180℃，时间为60‑100秒。本发明通过解决电镀铜线的应力问题，提升了电极与其界面的结合力，提高了太阳能电池的性能。

Description

一种异质结电池的电极制备及热处理方法
技术领域
本发明涉及晶体硅太阳能电池领域，尤其涉及一种异质结电池的电极制备及热处理方法。
背景技术
目前晶体硅太阳能电池的技术较为成熟，多晶转换效率在18-19％，单晶转换效率在19-20％左右。经过多年的技术改进和优化，晶硅电池的生产成本已有大幅的下降，继续下降的空间比较有限。而国内高效异质结太阳能电池的研发和产业化才刚刚开始，电池效率已经取得了较大的提升，基本达到了23％左右的水平，这个效率要比晶硅电池高2-3％，优势比较明显。
目前大部分做高效异质结太阳能电池的公司还是采用比较成熟的银电极技术。但是采用银浆作为高效异质结太阳能电池的电极材料，银浆耗量较多，成本相对较高。铜作为一种导电率好，成本较低的金属材料在半导体中已有广泛的应用。现有也很多把铜作为太阳能电池的电极材料，但是采用电镀方法形成的铜线由于应力的存在，与电池的接触并不是非常好，因此对电池的性能和可靠性存在一定的影响。因此，如何解决电镀铜线的应力问题显得非常关键，其直接影响到了异质结电池的大规模产业化。
发明内容
为解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种异质结电池的电极制备及热处理方法，其改善铜与其界面之间的结合力，提高了太阳能电池的性能和可靠性。
为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：
一种异质结电池的电极制备及热处理方法，所述方法包括：
在硅片上沉积非晶硅薄膜；
在非晶硅薄膜上沉积透明导电膜层；
在透明导电膜表面沉积金属种子层；
在种子层表面覆盖保护膜；
然后在保护膜上形成金属栅线的图形；
在金属栅线图形上进行电镀，增加金属栅线的厚度；
刻蚀掉多余的保护膜及种子层，形成金属电极；
对金属电极进行热处理以释放内应力，所述热处理为在空气氛围中对金属电极进行退火处理，其处理温度为160-180℃，时间为60-100秒。
进一步的，所述金属种子层为种子铜层，其厚度为100-500nm。
进一步的，所述金属种子层通过溅射或蒸发形成。
进一步的，所述保护膜为高分子材料层，其采用浸泡、涂覆或印刷的方式形成。
进一步的，所述金属电极的副栅的宽度为20-50um。
进一步的，其还包括步骤在在金属栅线上沉积为锡金属层，其厚度为10-40um。
进一步的，蚀刻保护膜采用质量分数为2％-5％的NaOH溶液，蚀刻种子层采用质量分数为4％-8％的碱性CuCl2溶液。
进一步的，所述非晶硅膜层通过化学气相沉积制得。
本发明采用以上技术方案，使用了金属铜作为电池金属电极的材料，大幅度降低了生产成本；另外由于金属铜电极的细线化和高电导率，以及热处理释放了内应力，改善铜与界面的结合力，提升了电池的电学性能和可靠性，通过结合力的提高，其很好的提高了太阳能电池的转换效率，对高效异质结太阳能电池的量产化具有非常重要的意义。
附图说明
图1为本发明一种异质结电池的电极制备及热处理方法流程图。
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。
电镀方法形成的铜线由于应力的存在，与电池的接触并不是非常好，因此对电池的性能和可靠性存在一定的影响。本发明通过解决电镀铜线的应力问题，提升了电极与其界面的结合力，提高了太阳能电池的性能。
如图1所示，本发明包括以下步骤：
S101：在硅片上沉积非晶硅薄膜；
S102：在非晶硅薄膜上沉积透明导电膜层；
S103：在透明导电膜表面沉积金属种子层；
S104：在种子层表面覆盖保护膜；
S105：然后在保护膜上形成金属栅线的图形；
S106：在金属栅线图形上进行电镀，增加金属栅线的厚度；
S107：刻蚀掉多余的保护膜及种子层，形成金属电极；
S108：对金属电极进行热处理以释放内应力，所述热处理为在空气氛围中对金属电极进行退火处理，其处理温度为160-180℃，时间为60-100秒。
具体的本发明可以通过以下方法实施：
实施例1：
提供硅片，对硅片清洗和制绒，然后在150-220℃温度条件下，将硅片放置反应腔中，通过化学气相沉积的方法在N型硅片的两面上沉积形非晶硅膜层；
在非晶硅膜层的两面上分别通过PVD磁控溅射的方法生成透明导电膜层和种子铜层，种子铜层的厚度为100nm，在种子铜层表面覆盖保护膜，所述保护膜为高分子材料层，其采用浸泡、涂覆或印刷的方式形成。然后再进行掩膜、曝光、显影后形成金属栅线图案；之后通过电镀的方法对漏出的金属栅线图案加厚；
对金属叠层进行选择性腐蚀，，其中蚀刻保护膜采用质量分数为5％的NaOH溶液，蚀刻种子层采用质量分数为8％的碱性CuCl2溶液。金属叠层未被加厚的区域会漏出透明导电膜层，从而在表面形成金属电极，其中金属电极的副栅的宽度为20-50um；
对金属电极进行热处理以释放内应力，所述热处理为在空气氛围中对金属电极进行退火处理，其处理温度为160℃，时间为100秒。
实施例2：
提供硅片，对硅片清洗和制绒，然后在150-220℃温度条件下，将硅片放置反应腔中，通过化学气相沉积的方法在硅片的两面上沉积形非晶硅膜层；
在非晶硅膜层的两面上分别通过PVD磁控溅射的方法生成透明导电膜层和种子铜层，种子铜层的厚度为100nm，在种子铜层表面覆盖保护膜，所述保护膜为高分子材料层，其采用浸泡、涂覆或印刷的方式形成；然后再进行掩膜、曝光、显影后形成金属栅线图案；之后通过电镀的方法对漏出的金属栅线图案加厚；
对金属叠层进行选择性腐蚀，其中蚀刻保护膜采用质量分数为2％的NaOH溶液，蚀刻种子层采用质量分数为4％的碱性CuCl2溶液，金属叠层未被加厚的区域会漏出透明导电膜层，从而在表面形成金属电极，其中金属电极的副栅的宽度为20-50um；
对金属电极进行热处理以释放内应力，所述热处理为在空气氛围中对金属电极进行退火处理，其处理温度为180℃，时间为60秒。
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)

1.一种异质结电池的电极制备及热处理方法，其特征在于，所述方法包括：
在硅片上沉积非晶硅薄膜；
在非晶硅薄膜上沉积透明导电膜层；在透明导电膜表面沉积金属种子层；
在种子层表面覆盖保护膜；
然后在保护膜上形成金属栅线的图形；
在金属栅线图形上进行电镀，增加金属栅线的厚度；
刻蚀掉多余的保护膜及种子层，形成金属电极；
对金属电极进行热处理以释放内应力，所述热处理为在空气氛围中对金属电极进行退火处理，其处理温度为160-180℃，时间为60-100秒。
2.根据权利要求1所述的异质结电池的电极制备及热处理方法，其特征在于：所述金属种子层为种子铜层，其厚度为100-500nm。
3.根据权利要求1所述的异质结电池的电极制备及热处理方法，其特征在于：所述金属种子层通过溅射或蒸发形成。
4.根据权利要求1所述的异质结电池的电极制备及热处理方法，其特征在于：所述保护膜为高分子材料层，其采用浸泡、涂覆或印刷的方式形成。
5.根据权利要求1所述的一种异质结电池的电极制备及热处理方法，其特征在于：所述金属电极的副栅的宽度为20-50um。
6.根据权利要求1所述的一种异质结电池的电极制备及热处理方法，其特征在于：其还包括步骤在在金属栅线上沉积为锡金属层，其厚度为10-40um。
7.根据权利要求1所述的一种异质结电池的电极制备及热处理方法，其特征在于：蚀刻保护膜采用质量分数为2％-5％的NaOH溶液，蚀刻种子层采用质量分数为4％-8％的碱性CuCl2溶液。
8.根据权利要求1所述的一种异质结电池的电极制备及热处理方法，其特征在于：所述非晶硅膜层通过化学气相沉积制得。
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