CN111098587A - 一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法，其中，印刷网版包括主栅网版和副栅网版，主栅网版上设有主栅，主栅上设有第一定位点和抓手，副栅网版上设有细栅线和第二定位点，主栅网版和副栅网版可以通过定位点套印；印刷时在电池正面金属电极采用分步印刷主栅网版和副栅网版，然后主栅网版和主栅网版套印即可完成印刷。本发明采用分步印刷主细栅搭接印刷的方法，可以在印刷过程中防止断栅问题，增加电池效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制造技术领域，更具体的说是涉及一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法。
背景技术
太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，缩写为PV)，简称光伏。
随着太阳能电池技术的发展，高效电池的开发越来越受重视。其中用非晶硅本征层(a-Si:H(i))钝化的硅基异质结太阳电池(HJT电池)是重点的研究方向之一。众所周知，硅基异质结太阳电池不仅有高的转化效率、高的开路电压，而且具有低的温度系数、无光致衰减(LID)、无电致衰减(PID)、低的制备工艺温度等优势。另外硅基异质结电池在保证高转化效率的同时，硅片厚度可减薄至100μm，有效减少了硅料耗量，并可用来制备可弯曲电池组件。
但是，因低温工艺限制，HJT电池丝网印刷采用低温浆料，而目前低温浆料可焊性与常规浆料比要较差一些。为增加HJT电池片的可焊性，扩大工艺窗口，导入分步印刷，增加丝印浆料的可选择性，变的越来越重要。通过实验对比研究，对网版膜厚进行增加，可增大电池片主栅可焊性。而随着主栅膜厚的增大，实际印刷主栅厚度的增厚，分步副栅越容易在与主栅连接处断开，导致主副栅未导通，电池片断栅严重。这样就会影响光生电流的收集，影响电池效率，印象组件寿命。
因此，如何提供一种用于异质结太阳能电池分步印刷主细栅搭接印刷防断栅的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种不会出现断栅现象，电池效率高的一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于异质结太阳能电池的印刷网版，包括主栅网版和副栅网版；
所述主栅网版上设有五条竖直排布的主栅，所述主栅上设有与副栅位置相对应的抓手，在靠近主栅网版边缘位置上的两条主栅上设置有四个第一定位点，所述第一定位点靠近主栅网版的四个角；
优选的，上述的抓手有利于细栅与主栅的重合，及组件焊接时熔锡能力；
所述副栅网版上设有水平排布细栅线和第二定位点，所述细栅线在对应主栅位置处断开且与抓手位置相对应，所述第二定位点位于副栅网版四角且与第一定位点的位置相对应；
所述主栅网版和副栅网版可以通过第一定位点和第二定位点套印。
优选的，上述主栅为间断式结构，主栅宽度为0.5-1mm，相邻主栅间距为30-32mm；所述主栅上下两端为鱼叉状结构，长度为4-8mm，两根鱼叉间距为1-1.5mm，鱼叉宽度为0.1-0.3mm；所述主栅镂空部分长度为8-12mm，宽度为0.5-0.8mm，所述主栅实心部分长度为6-9mm。
优选的，上述抓手总长度为1.5-2.2mm，抓手最宽处宽度为0.03-0.08mm，最窄处宽度为0.015-0.06mm，抓手线宽最宽处到线宽最窄处递减，到线宽宽度为0.05-0.1mm处进行分割，靠近线宽最宽处一侧为坡状弧形递减，另一侧为直线递减，分割线宽度为0.02-0.07mm。
优选的，上述细栅线线宽为0.015-0.060mm，相邻细栅线间距为0.05-2mm，细栅线断开宽度为0.06-0.12mm，细栅线总数为60-200。
优选的，上述第一定位点为直径0.3-0.8mm的圆，第二定位点为直径0.4-0.9mm的圆，其中，第二定位点的直径始终大于第一定位点的直径。
一种用于异质结太阳能电池的印刷网版的印刷方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对N型单晶硅片进行制绒以及表面清洁处理；
(2)利用等离子体化学气象沉积法在步骤(1)所述的N型单晶硅片的正面及背面上制备双本征非晶硅层及掺杂非晶硅层，顺序为先正面沉积本征非晶硅层、再沉积N型非晶硅层、然后背面沉积本征非晶硅层、再沉积P型非晶硅层；
(3)利用磁控溅射法沉积ITO薄膜；
(4)通过丝网印刷形成正面及背面银金属电极，所述背面银金属电极主栅宽度为1mm，主栅数目为5，副栅线宽为30μm，副栅根数为150，所述正面银金属电极采用分步印刷搭接网版，分步印刷主栅网版以及副栅网版，然后主栅网版和副栅网版通过定位点套印；
(5)固化，固化温度为160-200℃，并在标准测试条件下分选。
优选的，上述步骤(2)中本征非晶硅厚度为10nm，P型非晶硅厚度为15nm，N型非晶硅厚度为20nm。
优选的，上述步骤(3)中ITO薄膜厚度为100nm，且采用载板上支撑硅片形成掩膜设计，掩膜宽度为1.5mm。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种HJT电池丝网分步印刷主、副栅印刷方法，解决了现有技术中主栅膜厚增加导致的主、副栅连接断栅问题。
本发明在常规工序中改变一种正面分步印刷的处理方法，这种方法可以让主、副栅印刷过程中，不再出现主栅处断栅问题，进而增加HJT电池光生电流的收集，增加电池效率。
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附图为本发明的主栅网版示意图；
图2附图为本发明的副栅网版示意图；
图3附图为本发明的主栅网版局部放大示意图；
图4附图为本发明的副栅网版局部放大示意图；
图5附图为本发明中的抓手结构示意图。
图中：
1、主栅；2、抓手；3、第一定位点；4、鱼叉；5、细栅线；6、第二定位点。
具体实施方式
下面将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。
实施例1
一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法，具体包括以下步骤：
(1)对N型厚度为170μm的单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面，去除杂质离子及进行表面清洁；
(2)通过等离子体化学气相沉积制备正背面的双本征非晶硅层及掺杂非晶硅层，正背面本征非晶硅厚度为10nm，P型非晶硅厚度为15nm，N型非晶硅厚度为20nm；
(3)通过磁控溅射沉积ITO薄膜，正背面ITO薄膜厚度为100nm,采用载板上支撑硅片形成掩膜设计，掩膜宽度1.5mm。
(4)通过分步丝网印刷形成背面银金属电极，主栅宽度为1mm，主栅数目为5，副栅线宽为30μm，副栅根数为150，正面银金属电极，采用分布印刷搭接网版，分步主栅网版，主栅宽度0.8mm，相邻主栅宽度31mm，主栅鱼叉长度6mm，两鱼叉间距1.2mm，鱼叉线宽0.2mm，主栅镂空部分长度8mm，宽度0.5mm，主栅实心部分长度6mm，主栅抓手总长度a为2mm，抓手最宽处宽度b为0.06mm，抓手最窄处宽度c为0.022mm，镂空内部宽度d为0.6mm，抓手线宽由线宽最宽处到线宽最窄处递减，在宽度e达到0.1mm处，进行分割，靠近线宽最宽处为弧形递减(角度为33°)。分割线宽度f为0.05mm。主栅网版第一定位点直径为0.3mm。副栅网版，细栅线宽0.022mm，相邻细栅线间距1.7239mm，栅线断开宽度1.2mm，细栅线数目为90根。副栅网版第二定位点直径0.4mm。主、副栅通过定位点套印。
(5)固化温度200℃
(6)进行测试,电池量产平均效率为24.2％。
实施例2
一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法，具体包括以下步骤：
(1)对N型厚度为170μm的单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面，去除杂质离子及进行表面清洁；
(2)通过等离子体化学气相沉积制备正背面的双本征非晶硅层及掺杂非晶硅层，正背面本征非晶硅厚度为10nm，P型非晶硅厚度为15nm，N型非晶硅厚度为20nm；
(3)通过磁控溅射沉积ITO薄膜，正背面ITO薄膜厚度为100nm,采用载板上支撑硅片形成掩膜设计，掩膜宽度1.5mm。
(4)通过分步丝网印刷形成背面银金属电极，主栅宽度为1mm，主栅数目为5，副栅线宽为30μm，副栅根数为150，正面银金属电极，采用分布印刷搭接网版，分步主栅网版，主栅宽度0.5mm，相邻主栅宽度30mm，主栅鱼叉长度4mm，两鱼叉间距1mm，鱼叉线宽0.1mm，主栅镂空部分长度12mm，宽度0.8mm，主栅实心部分长度9mm，主栅抓手总长度a为1.5mm，抓手最宽处宽度b为0.03mm，抓手最窄处宽度c为0.015mm，镂空内部宽度d为0.03mm，抓手线宽由线宽最宽处到线宽最窄处递减，在宽度e达到0.05mm处，进行分割，靠近线宽最宽处为弧形递减(角度为33°)。分割线宽度f为0.02mm。主栅网版第一定位点直径为0.6mm。副栅网版，细栅线宽0.015mm，相邻细栅线间距0.05mm，栅线断开宽度1.2mm，细栅线数目为90根。副栅网版第二定位点5直径0.7mm。主、副栅通过第一定位点和第二定位点套印。
(5)固化温度170℃
(6)进行测试电池的电性能,电池量产平均效率为23.8％。
实施例3
一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法，具体包括以下步骤：
(1)对N型厚度为170μm的单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面，去除杂质离子及进行表面清洁；
(2)通过等离子体化学气相沉积制备正背面的双本征非晶硅层及掺杂非晶硅层，正背面本征非晶硅厚度为10nm，P型非晶硅厚度为15nm，N型非晶硅厚度为20nm；
(3)通过磁控溅射沉积ITO薄膜，正背面ITO薄膜厚度为100nm,采用载板上支撑硅片形成掩膜设计，掩膜宽度1.5mm。
(4)通过分步丝网印刷形成背面银金属电极，主栅宽度为1mm，主栅数目为5，副栅线宽为30μm，副栅根数为150，正面银金属电极，采用分布印刷搭接网版，分步主栅网版，主栅宽度0.5mm，相邻主栅宽度30mm，主栅鱼叉长度4mm，两鱼叉间距1mm，鱼叉线宽0.1mm，主栅镂空部分长度10mm，宽度0.6mm，主栅实心部分长度7mm，主栅抓手总长度a为2.2mm，抓手最宽处宽度b为0.08mm，抓手最窄处宽度c为0.06mm，镂空内部宽度d为0.03mm，抓手线宽由线宽最宽处到线宽最窄处递减，在宽度e达到0.1mm处，进行分割，靠近线宽最宽处为弧形递减(角度为33°)。分割线宽度f为0.07mm。主栅网版第一定位点直径为0.8mm。副栅网版，细栅线宽0.015mm，相邻细栅线间距0.05mm，栅线断开宽度1.2mm，细栅线数目为90根。副栅网版第二定位点直径0.9mm。主、副栅通过第一定位点和第二定位点套印。
(5)固化温度160℃
(6)进行测试电池的电性能,电池量产平均效率为23.6％。
对比例1
(1)对N型厚度为170μm的单晶硅片进行制绒处理，形成金字塔绒面，去除杂质离子及进行表面清洁；
(2)通过等离子体化学气相沉积制备正背面的双本征非晶硅层及掺杂非晶硅层，正背面本征非晶硅厚度为10nm，P型非晶硅厚度为15nm，N型非晶硅厚度为20nm；
(3)通过磁控溅射沉积ITO薄膜，正背面ITO薄膜厚度为100nm,采用载板上支撑硅片形成掩膜设计，掩膜宽度1mm。
(4)通过分步丝网印刷形成背面银金属电极，主栅宽度为1mm，主栅数目为5，
副栅线宽为0.030mm，副栅根数为160，正面银金属电极，主栅宽度为0.7mm，主栅厚度为18μm，主栅数目为5，副栅线宽为0.022mm，副栅根数为90。
(5)固化温度180℃。
(6)进行测试电池的电性能,电池量产平均效率为23.3％。
实施例4
对实施例1-3以及对比例1中的电池量产平均效率进行总结，结果参见表1：
表1
通过本发明提供的一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法，制备出的电池的电池产量平均效率与现有技术相比最少能够提高0.3％，而且不会出现断栅问题，可广泛应用于工业上的生产。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业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的专业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 (8)
1.一种用于异质结太阳能电池的印刷网版，其特征在于，包括主栅网版和副栅网版；
所述主栅网版上设有五条竖直排布的主栅，所述主栅上设有抓手且在靠近主栅网版边缘位置上的两条主栅上设置有四个第一定位点，所述第一定位点靠近主栅网版的四个角；
所述副栅网版上设有水平排布细栅线和第二定位点，所述细栅线在对应主栅位置处断开且与抓手位置相对应，所述第二定位点位于副栅网版四角且与第一定位点的位置相对应；
所述主栅网版和副栅网版可以通过第一定位点和第二定位点套印。
2.根据权利要求1所述的一种用于异质结太阳能电池的印刷网版，其特征在于，所述主栅为间断式结构，主栅宽度为0.5-1mm，相邻主栅间距为30-32mm；所述主栅上下两端为鱼叉状结构，长度为4-8mm，两根鱼叉间距为1-1.5mm，鱼叉宽度为0.1-0.3mm；所述主栅镂空部分长度为8-12mm，宽度为0.5-0.8mm，所述主栅实心部分长度为6-9mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于异质结太阳能电池的印刷网版，其特征在于，所述抓手总长度为1.5-2.2mm，抓手最宽处宽度为0.03-0.08mm，最窄处宽度为0.015-0.06mm，抓手线宽最宽处到线宽最窄处递减，到线宽宽度为0.05-0.1mm处进行分割，靠近线宽最宽处一侧为坡状弧形递减，另一侧为直线递减，分割线宽度为0.02-0.07mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于异质结太阳能电池的印刷网版，其特征在于，所述细栅线线宽为0.015-0.060mm，相邻细栅线间距为0.05-2mm，细栅线断开宽度为0.06-0.12mm，细栅线总数为60-200。
5.根据权利要求1所述的一种用于异质结太阳能电池的印刷网版，其特征在于，所述第一定位点为直径0.3-0.8mm的圆，第二定位点为直径0.4-0.9mm的圆，其中，第二定位点的直径始终大于第一定位点的直径。
6.一种如权利要求1-5任一所述的用于异质结太阳能电池的印刷网版的印刷方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对N型单晶硅片进行制绒以及表面清洁处理；
(2)利用等离子体化学气象沉积法在步骤(1)所述的N型单晶硅片的正面及背面上制备双本征非晶硅层及掺杂非晶硅层；
(3)利用磁控溅射法沉积ITO薄膜；
(4)通过丝网印刷形成正面及背面银金属电极，所述背面银金属电极主栅宽度为1mm，主栅数目为5，副栅线宽为30μm，副栅根数为150，所述正面银金属电极采用分步印刷搭接网版，分步印刷主栅网版以及副栅网版，然后主栅网版和副栅网版通过定位点套印；
(5)固化，固化温度为160-200℃，并在标准测试条件下分选。
7.根据权利要求6所述的一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法，其特征在于，步骤(2)中本征非晶硅厚度为5-30nm，P型非晶硅厚度为5-30nm，N型非晶硅厚度为5-30nm。
8.根据权利要求6所述的一种用于异质结太阳能电池的印刷网版及其印刷方法，其特征在于，步骤(3)中ITO薄膜厚度为80-120nm，且采用载板上支撑硅片形成掩膜设计，掩膜宽度为0.7-2mm。
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