CN111584654A - 一种制备晶硅太阳能电池电极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备晶硅太阳能电池电极的方法，包括：S1、在硅片基底对应于每条电极的位置上制备固化膜层；S2、在所述固化膜层上沿电极延伸方向开设凹槽，该凹槽贯通固化膜层，且所述凹槽的宽度小于所述固化膜层的宽度；S3、将电极浆料填装在所述凹槽内；S4、烘干烧结，使固化膜层挥发，同时电极浆料熔融，再经过冷却，使电极浆料重结晶形成电极。本发明在制备电极的过程中，电极浆料被固化膜层支撑和阻挡，浆料不会坍塌、不会扩展，可以保证电极栅线具有更高的高宽比，提高电池电性能；所用电极浆料的粘度可以低于常规使用浆料的粘度，利于通过印刷或者喷墨等方式将电极浆料填充在凹槽中，保证过墨性和良好的流动性，提高电池电性能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术，特别涉及一种制备晶硅太阳能电池电极的方法。
背景技术
光伏能源作为清洁能源之一，在全世界已经获得了巨大发展，其中晶体硅电池作为光伏能源的主力军，在光伏能源发展的过程中起到了举足轻重的作用，同时晶体硅太阳能电池自身也得到了长足的发展，各种新技术不断涌现并得到了应用，不断推动光伏发电提效降本，光伏电价目前已经逐步逼近了平价上网电价。
无论哪种电池结构，金属电极都是不可或缺的导出电流的最主要部分。制备金属电极的方式多种多样，例如热蒸发金属法、电镀法、喷墨打印法以及丝网印刷法等等。其中，采用丝网印刷法制备电极的方式以其成本最低的优势从众多的制备方法中脱颖而出，成为目前工业化生产光伏电池的首选，也是目前最为成熟、使用最为广泛的金属化电极方法。
但是，采用丝网印刷法制备金属电极存在着以下缺陷：
⑴网版开口处的网结或者钢丝线会在电极栅线上面形成高低起伏，在线条波谷处具有较高的栅线线电阻，目前先进的网版无网结技术也仅是通过减少开口处钢丝线的比例增加开口率来降低栅线电极的起伏变化，但是却不能消除线条纵切面顶端的峰谷起伏。
⑵由于网版在从下刀位到收刀位、从刮刀的边缘到中间位置的印刷过程中，整个网版所受的力并不均匀，因此形成的线条形貌也不均匀，对于遮光和电阻的影响也不相同，电极栅线的不均匀会造成光和电的损失。
⑶浆料在网版上面经过多次反复地印刷，浆料中容易过网的小分子树脂成分比例逐渐减少，而不容易过网的长链分子树脂成分的比例不断增加，同时溶剂不断挥发，浆料的过网性越来越差，断栅虚印情况逐渐增加，造成电池性能下降。
⑷网版的张力等性能会随着使用次数的增加迅速衰减，造成所制备的栅线电极越来越差，电池性能也随着网版使用次数的增加而降低。
⑸丝网印刷的方式形成电极的栅线宽度越来越接近下限，要求更高的高宽比已经处于瓶颈。
⑹浆料中成型树脂的含量高有利于形成更高宽比的栅线，但同时印刷性降低，断栅也会增加，减少树脂含量能够减少断栅，但印刷后的栅线容易坍塌和扩宽，栅线高宽比较低。栅线高宽比和印刷性综合平衡的结果是两者都不是最优化的。电极栅线更高的高宽比具有降低电阻和减少遮光损失的双重收益，因此更高的高宽比是电极栅线制备的永恒追求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高电极栅线高宽比、进而提升电池电性能的制备晶硅太阳能电池电极的方法。
本发明的目的通过以下的技术措施来实现：一种制备晶硅太阳能电池电极的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
S1、在硅片基底对应于每条电极的位置上制备固化膜层；
S2、在所述固化膜层上沿电极延伸方向开设凹槽，该凹槽贯通固化膜层，且所述凹槽的宽度小于所述固化膜层的宽度；
S3、将电极浆料填装在所述凹槽内；
S4、将由步骤S3所得产品烘干烧结，使固化膜层挥发，同时电极浆料熔融，再经过冷却，使电极浆料重结晶形成电极。
本发明在制备电极的过程中，一方面，因为电极浆料被固化膜层支撑和阻挡，使浆料不会坍塌、不会扩展，可以保证电极栅线具有更高的高宽比，提高电池电性能，另一方面，因为本发明制备电极栅线具有更高的高宽比，因此所用电极浆料的粘度可以低于常规使用浆料的粘度，利于通过印刷或者喷墨等方式将电极浆料填充在凹槽中，保证过墨性和良好的流动性，使电极栅线能够流平，而不留丝网节点，不会有峰谷的起伏情况，提高电池电性能。
本发明所述电极浆料是低粘度浆料，其粘度为5～250×10-3Pa·s。
本发明所述电极浆料是含有有机物、无机玻璃和金属颗粒的混合物，其为现有技术。
本发明在所述步骤S2中，使用激光开设所述凹槽。激光刻槽具有速度快，精度高等优点，适用于在线式大规模量产使用。
本发明所述固化膜层的材质是蜡或者紫外固化的丙烯酸树脂。
本发明所述固化膜层通过印刷、喷涂、浸泡、压印或漏印制备在硅片基底上。
本发明所述电极浆料通过印刷、喷墨或漏印填装在凹槽内。
与现有技术相比，本发明具有以下显著的优点：
⑴本发明在制备电极栅线的过程中，电极浆料被固化膜层支撑和阻挡，使浆料不会坍塌、不会扩展，可以保证电极栅线具有更高的高宽比，能够实现宽度20微米以下的电极栅线的制备。
⑵由于本发明制备的电极栅线具有更高的高宽比，所以电极浆料的粘度可以低于常规使用浆料的粘度，利于通过印刷或者喷墨等方式来填充凹槽，可保证过墨性和良好的流动性，使电极栅线能够流平，而不留丝网节点，不会有峰谷的起伏情况。
⑶本发明工艺简单，制造成本低，易于实现，适合于大规模量产，可推动光伏行业的进一步发展。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例1在硅片基底上制备固化膜层的示意图；
图2是本发明实施例1在固化膜层上开设凹槽的示意图；
图3是本发明实施例1在凹槽中填装电极浆料的示意图；
图4是本发明实施例1制备完成金属电极的示意图。
图中，1-硅片基底，2-固化膜层，3-凹槽，4-电极浆料。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，是本发明一种制备晶硅太阳能电池电极的方法，具体包括以下步骤：
S1、在硅片基底1对应于每条电极的位置上制备固化膜层2，固化膜层2的材质是蜡，具体采用加热丝网印刷的方式，将蜡加热后熔融，印刷在硅片基底1上。蜡在传输的过程中自然冷却固化，形成固化膜层2；
S2、在固化膜层2上沿电极延伸方向使用激光开设凹槽3，该凹槽3贯通固化膜层2，且凹槽3的宽度小于固化膜层2的宽度；
S3、使用丝网印刷的方式，将电极浆料4填装在凹槽3内，电极浆料4是低粘度浆料，其为现有技术，具体是使用杜邦公司所生产的贺利氏的普通浆料，通过添加稀释剂降低粘度至5～250×10-3Pa·s即得。蜡层的主要作用是支持金属电极栅线，不使其坍塌扩展。
S4、将由步骤S3所得产品在烧结炉中烘干烧结，蜡层升华或碳化后排出烧结炉，同时电极浆料4熔融，再经过冷却，使电极浆料4重结晶形成金属电极。
实施例2
本发明一种制备晶硅太阳能电池电极的方法，具体包括以下步骤：
S1、在硅片基底对应于每条电极的位置上制备固化膜层，在本实施例中，固化膜层的材质是紫外固化的丙烯酸树脂，经过涂覆加紫外固化工艺，在硅片基底上形成一层固化膜层；
S2、在固化膜层上沿电极延伸方向使用激光开设凹槽，该凹槽贯通固化膜层，且凹槽的宽度小于固化膜层的宽度；
S3、使用丝网印刷的方式，将电极浆料填装在凹槽内，电极浆料是低粘度浆料，其为现有技术，具体是使用杜邦公司所生产的贺利氏的普通浆料，通过添加稀释剂降低粘度至5～250×10-3Pa·s即得。蜡层的主要作用是支持金属电极栅线，不使其坍塌扩展。
S4、将由步骤S3所得产品在烧结炉中烘干烧结，丙烯酸树脂升华或碳化后排出烧结炉，同时电极浆料熔融，再经过冷却，使电极浆料重结晶形成金属电极。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明除了采用激光刻槽形成凹槽，还可以采用机械等方式开槽；固化膜层还可选用其它材料；固化膜层通过印刷、喷涂、浸泡、压印或漏印等方式制备在硅片基底上；电极浆料通过印刷、喷墨或漏印等方式填装在凹槽内。这些制备方式均为现有技术。因此，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种制备晶硅太阳能电池电极的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
S1、在硅片基底对应于每条电极的位置上制备固化膜层；
S2、在所述固化膜层上沿电极延伸方向开设凹槽，该凹槽贯通固化膜层，且所述凹槽的宽度小于所述固化膜层的宽度；
S3、将电极浆料填装在所述凹槽内；
S4、将由步骤S3所得产品烘干烧结，使固化膜层挥发，同时电极浆料熔融，再经过冷却，使电极浆料重结晶形成电极。
2.根据权利要求1所述的制备晶硅太阳能电池电极的方法，其特征在于：所述电极浆料是低粘度浆料，其粘度为5～250×10-3Pa·s。
3.根据权利要求2所述的制备晶硅太阳能电池电极的方法，其特征在于：所述电极浆料是含有有机物、无机玻璃和金属颗粒的混合物。
4.根据权利要求3所述的制备晶硅太阳能电池电极的方法，其特征在于：在所述步骤S2中，使用激光开设所述凹槽。
5.根据权利要求4所述的制备晶硅太阳能电池电极的方法，其特征在于：所述固化膜层的材质是蜡或者紫外固化的丙烯酸树脂。
6.根据权利要求5所述的制备晶硅太阳能电池电极的方法，其特征在于：所述固化膜层通过印刷、喷涂、浸泡、压印或漏印制备在硅片基底上。
7.根据权利要求6所述的制备晶硅太阳能电池电极的方法，其特征在于：所述电极浆料通过印刷、喷墨或漏印填装在凹槽内。
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