CN111668339A - 一种太阳能电池正面电极对位印刷方法及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池正面电极对位印刷方法及制备方法，在电池正面激光开槽工艺中，将电池正面激光开槽图案的栅线外框以及两侧自外向内排列的2～10根栅线雕刻成双线开槽，该双线开槽由平行的两道开槽组成。本发明可使正面电极副栅的金属浆料可以精确覆盖在相对应的开槽上，减小偏差，提高太阳能电池正面电极印刷精准度，进而提高太阳能电池的印刷质量及电性能；而且，当网版使用一段时间后会变形，由于本发明正面电极副栅的可印刷区域变宽，即使网版变形也可使金属浆料能够精确覆盖在相对应的开槽上，从而使得变形后的网版还可继续使用，延长了网版的使用寿命。本发明工艺步骤简单，生产成本低、易于实现，适合于大规模量产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术，尤其涉及一种太阳能电池正面电极对位印刷方法，还涉及使用该对位印刷方法的太阳能电池的制备方法。
背景技术
太阳能电池是一种直接利用太阳光发电的半导体装置，其主要原理是利用光生伏打效应将光能转化为电能。金属化丝网印刷是制造太阳能电池的关键步骤，金属化丝网印刷即是制作太阳能电池电极。具体来说，是将希望的电极图形转印到丝网网版或漏孔网版上，网版上开孔的区域对应希望得到的太阳电池的电极图形，再将具有一定流动性的金属浆料涂覆到网版上，然后利用刮刀对网版和金属浆料施加一定的压力，并贴合着网版表面从网版的一段移动到另一端，在刮刀的挤压下，金属浆料透过网版的开孔区域，转印到正面激光开槽的太阳能电池上，即金属浆料覆盖在对应的开槽上，最后，将印刷好金属浆料的太阳能电池置于高温中进行烧结，使金属浆料中的金属成分与太阳电池有效接触，从而完成整个金属化过程。
金属化丝网印刷质量的好坏，取决于印刷图形的线宽及其均匀性，对太阳电池的外观及性能的影响极大。一般来说，印刷图形线宽越小，太阳电池效率越高；印刷图形线宽越均匀，太阳电池的外观越好。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种工艺简单、生产成本低、提高印刷质量及电性能的太阳能电池正面电极对位印刷方法。
本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种太阳能电池正面电极对位印刷方法，其特征在于，在电池正面激光开槽工艺中，将电池正面激光开槽图案的栅线外框以及两侧自外向内排列的2～10根栅线雕刻成双线开槽，该双线开槽由平行的两道开槽组成。
本发明将电池正面激光开槽外框及两侧若干根栅线设置成双线开槽，在丝网印刷正面电极副栅时，由于激光开槽外框和两侧栅线的印刷区域变宽，使得正面电极副栅的金属浆料可以精确覆盖在相对应的开槽上，减小偏差，提高太阳能电池正面电极印刷精准度，进而提高太阳能电池的印刷质量及电性能；而且，当网版使用一段时间后会变形，由于本发明正面电极副栅的可印刷区域变宽，即使网版变形也可使金属浆料能够精确覆盖在相对应的开槽上，从而使得变形后的网版还可继续使用，延长了网版的使用寿命。本发明工艺步骤简单，生产成本低、易于实现，适合于大规模量产。
作为本发明的一种改进，正面激光开槽图案上的Mark点位于网版浆料设置点的外侧而不与其重合。目前电池正面电极的主栅和副栅分开先后印刷，当印刷副栅时，激光会再次抓取电池片上的Mark点，由于现有的激光Mark点与网版浆料设置点重合，使得印刷主栅浆料会遮挡住Mark点而导致激光抓取时产生误差，致使副栅印刷不良。因此，本发明将激光Mark点外移，不与网版浆料设置点重合，可使主副栅对位连接更加精确。
本发明所述双线开槽的两道开槽在二者长度上最多重合一半。
本发明激光光斑直径为20～225微米。
本发明的第二个目的在于提供一种使用上述太阳能电池正面电极对位印刷方法的太阳能电池制备方法。
本发明的第二个目的通过如下的技术方案来实现：一种太阳能电池制备方法，使用上述的太阳能电池正面电极对位印刷方法。
具体而言，一种使用上述太阳能电池正面电极对位印刷方法的太阳能电池制备方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴在硅片正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，在硅片表面形成n型层，形成轻掺杂区；
⑶在由步骤⑵所得产品的正面进行激光开槽，正面激光开槽图案的栅线外框和两侧自外向内排列的2～10根栅线设置成双线开槽，该双线开槽由平行的两道开槽组成，形成正面激光开槽区；
⑷去除由步骤⑶所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
⑸在由步骤⑷所得产品的背面镀氧化铝膜，再在正、背面镀氮化硅减反射膜；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面激光开槽；
⑺在由步骤⑹所得产品的背面印刷背电极；
⑻在由步骤⑺所得产品的背面印刷Al背场；
⑼在由步骤⑻所得产品的正面先印刷正面电极主栅，再印刷正面电极副栅；
⑽将由步骤⑼所得产品进行高温烧结；
⑾对由步骤⑽所得产品抗LID退火即得。
本发明在所述步骤⑶中，在正面激光开槽图案上设置Mark点，Mark点位于网版浆料设置点的外侧而不与其重合，在步骤⑼中，通过抓取正面激光开槽图案上的Mark点印刷正面电极。
本发明在所述步骤⑶中，激光光斑直径为20～225微米。
本发明所述硅片是电阻率为0.1～6Ω·cm的轻掺杂的P型单晶硅片。
与现有技术相比，本发明具有以下显著的优点：
⑴本发明将电池正面激光开槽外框及两侧若干根栅线设置成双线开槽，在丝网印刷正面电极副栅时，由于激光开槽外框和两侧栅线的印刷区域变宽，使得正面电极副栅的金属浆料可以精确覆盖在相对应的开槽上，减小偏差，提高太阳能电池正面电极印刷精准度，进而提高太阳能电池的印刷质量及电性能，而且，网版在使用一段时间后会变形，由于本发明正面电极副栅的可印刷区域变宽，使得变形后的网版还可继续使用，从而延长了网版的使用寿命。
⑵本发明的激光Mark点外移，不与网版浆料设置点重合，可使主副栅对位连接更加精确。
⑶本发明工艺步骤简单，生产成本低、易于实现，适合于大规模量产。
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是本发明在电池正面上激光开槽形成带有Mark点的正面激光开槽图案的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明一种太阳能电池正面电极对位印刷方法，在电池1正面激光开槽工艺中，将电池1正面激光开槽图案的栅线外框2和两侧自外向内排列的2～10根栅线3雕刻成双线开槽，在本实施例中，栅线3为5根，分别是3a、3b、3c、3d和3e(图1中只显示了一侧)，双线开槽由平行的两道开槽组成(图中没有画出)，在其它实施例中，雕刻成双线开槽的栅线可以是电池两侧自外向内排列的2根、3根、4根、6根、7根、8根、9根、10根栅线。正面激光开槽图案上的Mark点4(十字形)位于网版浆料设置点5(圆形)的外侧，使得Mark点4和网版浆料设置点5不重合。
一种使用上述太阳能电池正面电极对位印刷方法的太阳能电池制备方法，具体包括以下步骤：
⑴选取电阻率为0.1～6Ω·cm的轻掺杂的p型单晶硅片，对p型硅片进行碱制绒，使得p型硅片衬底的正背表面形成金字塔状的减反射绒面，制绒减重范围0.5-0.8g，反射率(全波段300-1200nm)范围5％-18％。
⑵将硅片置于500～800℃的炉管中进行P(磷)扩散，时间为5min—50min，在硅片表面形成n型层，形成轻掺杂区，方阻100Ω-200Ω。
⑶通过激光器，在由步骤⑵所得产品的正面进行激光开槽，雕刻速度1000-30000mm/s，形成重掺区域，方阻50Ω-150Ω。激光处理的光斑直径为20～225微米。用于激光处理的激光能量大小为3～30瓦特。用于激光处理的激光频率为100～800千赫兹。正面激光开槽图案的栅线外框2和侧自外向内排列的5根栅线3雕刻成双线开槽，该双线开槽由平行的两道开槽组成，形成正面激光开槽区；同时，正面激光开槽图案上的Mark点4位于网版浆料设置点5的外侧，使得Mark点4和网版浆料设置点5不重合。
⑷去除由步骤⑶所得产品在扩散过程形成的周边PN结，可用现有的等离子刻蚀、激光刻边或者化学腐蚀等方法；去除磷硅玻璃。
⑸在由步骤⑷所得产品的背面采用ALD或者PECVD镀氧化铝膜，氧化铝膜的膜厚为3-12nm；再在正、背面镀氮化硅减反射膜，正、背面氮化硅减反射膜的膜厚分别为70--90nm和70—130nm；正面反射率(全波段300-1200nm)为4％-9％。
⑹在由步骤⑸所得产品的背面激光开槽；
⑺在由步骤⑹所得产品的背面丝网印刷背电极，所采用的金属浆料为银铝浆或银浆；
⑻在由步骤⑺所得产品的背面丝网印刷Al背场；
⑼在由步骤⑻所得产品的正面通过丝网对位印刷机台抓取Mark点4，先丝网印刷正面电极主栅，再印刷正面电极副栅，所采用的金属浆料均为银浆；
⑽将由步骤⑼所得产品置于烧结炉中高温烧结；
⑾对由步骤⑽所得产品抗LID退火即得。
在其它实施例中，双线开槽的两道开槽，也可以是在二者长度上最多重合一半，剩余长度上二者仍保持平行。
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 (9)
1.一种太阳能电池正面电极对位印刷方法，其特征在于：在电池正面激光开槽工艺中，将电池正面激光开槽图案的栅线外框以及两侧自外向内排列的2～10根栅线雕刻成双线开槽，所述双线开槽由平行的两道开槽组成。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极对位印刷方法，其特征在于：正面激光开槽图案上的Mark点位于网版浆料设置点的外侧而不与之重合。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池正面电极对位印刷方法，其特征在于：所述双线开槽的两道开槽在二者长度上最多重合一半。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池正面电极对位印刷方法，其特征在于：激光光斑直径为20～225微米。
5.一种太阳能电池制备方法，使用权利要求1所述的太阳能电池正面电极对位印刷方法。
6.一种使用权利要求1所述的太阳能电池正面电极对位印刷方法的太阳能电池制备方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴在硅片正面形成绒面；
⑵在由步骤⑴所得产品的正面进行扩散，在硅片表面形成n型层，形成轻掺杂区；
⑶在由步骤⑵所得产品的正面进行激光开槽，正面激光开槽图案的栅线外框和两侧自外向内排列的2～10根栅线设置成双线开槽，该双线开槽由平行的两道开槽组成，形成正面激光开槽区；
⑷去除由步骤⑶所得产品在扩散过程形成的磷硅玻璃和周边PN结；
⑸在由步骤⑷所得产品的背面镀氧化铝膜，再在正、背面镀氮化硅减反射膜；
⑹在由步骤⑸所得产品的背面激光开槽；
⑺在由步骤⑹所得产品的背面印刷背电极；
⑻在由步骤⑺所得产品的背面印刷Al背场；
⑼在由步骤⑻所得产品的正面先印刷正面电极主栅，再印刷正面电极副栅；
⑽将由步骤⑼所得产品进行高温烧结；
⑾对由步骤⑽所得产品抗LID退火即得。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤⑶中，在正面激光开槽图案上设置Mark点，Mark点位于网版浆料设置点的外侧而不与其重合，在步骤⑼中，通过抓取正面激光开槽图案上的Mark点印刷正面电极。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池制备方法，其特征在于：在所述步骤⑶中，激光光斑直径为20～225微米。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池制备方法，其特征在于：所述硅片是电阻率为0.1～6Ω·cm的轻掺杂的P型单晶硅片。
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