CN112768559A - 太阳电池结构及基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳电池结构及基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，通过第一表面处理，在电池片的表面形成偶联媒介，且通过第二表面处理，在电池片的表面经由偶联媒介形成偶联涂层，从而通过偶联涂层增大电池片与金属浆料的接触角，以改善丝网印刷的效果，降低电池栅线的宽度，减少电池栅线边缘拓展金属浆料残留，有效减少金属浆料的用量，且可减小电池栅线的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率；制备过程可与产线兼容，只需在产线中添置相应设备即可完成产线升级，适用性强。
Description
技术领域
本发明属于太阳电池技术领域，涉及一种太阳电池结构及基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法。
背景技术
太阳电池是能源领域的“明日之星”，占据着重要战略地位，提高电池光电转换效率是降低其度电成本的重要途径。其中，影响电池效率的主要因素有光学损失和电学损失，而光学损失主要包括电池前表面反射损失、接触栅线的阴影损失以及寄生吸收损失，电学损失则主要包括半导体结构表面及体内的光生载流子复合损失以及半导体结构和金属栅线的接触电阻损失。由此可知，合理设计栅线结构、采用合适的栅线制备工艺，将可同时降低电池的光学损失和电学损失。因此，减小栅线面积，不仅可以增加电池受光面积，提高电池效率，还可以节省金属浆料用量。
目前，产业主流的制备栅线的方式是采用丝网印刷技术，通过网版控制栅线宽度，当然也有采用光刻法来制备细的栅线，但相对于丝网印刷技术而言成本会高很多。然而，采用成本低廉的丝网印刷技术在制备栅线时，当栅线经过烧结后，往往存在栅线难以收窄，且栅线边缘浆料拓展区域较大等问题。这些问题都将会增加电池的遮光面积，不利于光生载流子的有效产生。
因此，针对以上问题，提供一种新型的太阳电池结构及基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太阳电池结构及基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，用于解决现有技术中在采用传统的丝网印刷制备太阳电池栅线时，所面临的栅线难以收窄且栅线边缘浆料拓展区域较大的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，包括以下步骤：
提供电池片；
进行第一表面处理，以在所述电池片的表面形成偶联媒介；
进行第二表面处理，通过所述偶联媒介，在所述电池片的表面形成偶联涂层；
采用丝网印刷，印刷金属浆料，并进行烧结，以形成电池栅线。
可选地，所述第一表面处理包括氧等离子体表面处理或二氧化碳等离子体表面处理，且所述偶联媒介包括羟基或羧基。
可选地，所述第二表面处理包括气相沉积或液相浸泡，且所述偶联媒介与有机硅烷进行偶联。
可选地，所述有机硅烷包括氯硅烷(RaSiCl)、氟硅烷((CF3)aSi(OR)b)、聚硅氧烷(R[OSi(R)2]nCH3)、脱醇型硅氧烷(RaSi(OR)b)中的一种。
可选地，所述电池片与金属浆料的接触角的范围包括80°～150°。
可选地，在形成所述电池栅线之后，还包括第三表面处理的步骤，以去除显露的所述偶联涂层，其中，所述第三表面处理包括氧等离子体表面处理或二氧化碳等离子体表面处理。
可选地，进行所述第二表面处理后，所述偶联涂层完全覆盖所述电池片或部分覆盖所述电池片。
可选地，当所述偶联涂层部分覆盖所述电池片时，在进行所述第一表面处理之后及第二表面处理之前，包括形成图形化的掩膜的步骤，且在去除所述掩膜之后，形成的所述电池栅线与显露的所述偶联媒介相接触。
本发明还提供一种太阳电池结构，所述太阳电池结构包括：电池片及位于所述电池片上的电池栅线，且所述电池片与所述电池栅线之间具有偶联涂层或偶联媒介。
可选地，所述偶联媒介包括羟基或羧基；所述偶联涂层为所述偶联媒介与有机硅烷进行偶联所获得的产物；所述有机硅烷包括氯硅烷(RaSiCl)、氟硅烷((CF3)aSi(OR)b)、聚硅氧烷(R[OSi(R)2]nCH3)、脱醇型硅氧烷(RaSi(OR)b)中的一种。
可选地，所述电池栅线的宽度范围小于等于70μm。
可选地，所述电池片包括硅基太阳电池片、有机太阳电池片、化合物太阳电池片、钙钛矿太阳电池片、以及基于上述材料体系的叠层太阳电池片中的一种。
如上所述，本发明的太阳电池结构及基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，通过第一表面处理，在电池片的表面形成具有羟基或羧基的偶联媒介，通过第二表面处理，使偶联媒介与有机硅烷进行偶联，以在电池片的表面形成偶联涂层，从而通过偶联涂层增大电池片与金属浆料的接触角，以改善丝网印刷的效果，降低电池栅线的宽度，减少电池栅线边缘拓展金属浆料残留，有效减少金属浆料的用量，且可减小电池栅线的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率；制备过程可与产线兼容，只需在产线中添置相应设备即可完成产线升级，适用性强。
附图说明
图1显示为本发明中基于丝网印刷制备太阳电池栅线的工艺流程示意图。
图2显示为实施例一中基于丝网印刷制备太阳电池栅线的工艺流程示意图。
图3显示为实施例一中电池片的截面结构示意图。
图4显示为实施例一中进行第一表面处理后形成偶联媒介后的截面结构示意图。
图5显示为实施例一中进行第二表面处理后形成偶联涂层后的截面结构示意图。
图6显示为实施例一中形成电池栅线后的截面结构示意图。
图7显示为实施例一中去除偶联涂层后的截面结构示意图。
图8a及图8b显示为实施例一中形成的两种太阳电池结构的截面结构示意图。
图9显示为实施例二中基于丝网印刷制备太阳电池栅线的工艺流程示意图。
图10显示为实施例二中形成图形化的掩膜后的截面结构示意图。
图11显示为实施例二中形成偶联涂层后的截面结构示意图。
图12显示为实施例二中去除掩膜后的截面结构示意图。
图13显示为实施例二中形成电池栅线并去除偶联涂层后的截面结构示意图。
图14a及图14b显示为实施例二中形成的两种太阳电池结构的截面结构示意图。
图15显示为实施例三中形成的太阳电池结构的截面结构示意图。
元件标号说明
110、210、310 电池片
120、220 偶联涂层
121、221 偶联媒介
122 有机硅烷
131、132、231、232 电池栅线
240 掩膜
具体实施方式
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
参阅图1，本实施例提供一种基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，包括以下步骤：
提供电池片；
进行第一表面处理，以在所述电池片的表面形成偶联媒介；
进行第二表面处理，通过所述偶联媒介，在所述电池片的表面形成偶联涂层；
采用丝网印刷，印刷金属浆料，并进行烧结，以形成电池栅线。
本发明通过所述第一表面处理，在所述电池片的表面形成所述偶联媒介，且通过所述第二表面处理，在所述电池片的表面经由所述偶联媒介形成所述偶联涂层，从而通过所述偶联涂层增大所述电池片与金属浆料的接触角，以改善所述丝网印刷的效果，降低所述电池栅线的宽度，减少所述电池栅线边缘拓展金属浆料残留，有效减少金属浆料的用量，且可减小所述电池栅线的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率；制备过程可与产线兼容，只需在产线中添置相应设备即可完成产线升级，适用性强。
为进一步的解释说明本发明的构思，以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例一
参阅图2，本实施例提供了一种基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，具体包括以下步骤：
提供电池片；
进行第一表面处理，以在所述电池片的表面形成具有羟基或羧基的偶联媒介；
进行第二表面处理，使所述偶联媒介与有机硅烷进行偶联，以在所述电池片的表面形成完全覆盖所述电池片的偶联涂层；
采用丝网印刷，于所述偶联涂层上印刷金属浆料，并进行烧结，以形成与所述偶联涂层相接触的电池栅线；
进行第三表面处理，以去除显露的所述偶联涂层，其中，所述第三表面处理包括氧等离子体表面处理或二氧化碳等离子体表面处理。
具体的，参阅图3～图7，示意了本实施例在形成所述电池栅线的过程中各步骤所呈现的截面结构示意图。
参阅图3，首先提供电池片110，其中，所述电池片110可包括硅基太阳电池片、有机太阳电池片、化合物太阳电池片、钙钛矿太阳电池片、以及基于上述材料体系的叠层太阳电池片中的一种。
本实施例中所述电池片110采用异质结电池片(HJT)作为示例，但关于所述电池片110的具体结构、种类、材质等，并非局限于此，此处不作过分限制。
参阅图4，进行第一表面处理，以在所述电池片110的表面形成具有羟基(-OH)或羧基(-COOH)的偶联媒介121。
具体的，所述第一表面处理包括氧等离子体表面处理或二氧化碳等离子体表面处理，处理条件可以根据实际所述电池片110的尺寸大小和工艺方案等进行设定，以通过所述第一表面处理确保在所述电池片110的表面形成足够多的所述偶联媒介121，以为后续的偶联反应提供H元素。本实施例中，所述氧等离子体表面处理的工艺条件优选包括：射频模式，功率包括80瓦～100瓦，如85瓦、90瓦、95瓦等，气压包括60帕～80帕，如65帕、70帕、75帕等，处理时间包括3分钟～5分钟，如4分钟等，以在所述电池片110的表面形成全覆盖的、足够多的所述偶联媒介121，具体工艺条件可根据需要进行选定，并非局限于此。
参阅图5，进行第二表面处理，使所述偶联媒介121与有机硅烷122进行偶联，以在所述电池片110的表面形成偶联涂层120。
具体的，所述第二表面处理包括气相沉积或液相浸泡。其中，所述有机硅烷122可包括氯硅烷(RaSiCl)、氟硅烷((CF3)aSi(OR)b)、聚硅氧烷(R[OSi(R)2]nCH3)、脱醇型硅氧烷(RaSi(OR)b)中的一种。在进行所述第二表面处理时，所述有机硅烷122与所述偶联媒介121发生化学反应，通过硅烷基团取代羟基或羧基中的H元素，以进行偶联，从而在所述电池片110的表面形成新的基团，即所述偶联涂层120。
本实施例中，所述第二表面处理优选采用流程快速可控、处理效果优异、且蒸发源用量少的气相沉积工艺，将所述有机硅烷122作为蒸发源，但形成方法及所述有机硅烷122的种类并非局限于此，如进一步的，所述第二表面处理也可采用液相浸泡，原理同所述气相沉积工艺，此处不再赘述。
其中，在进行所述气相沉积时，所述气相沉积的工艺参数主要包括电池片温度、蒸发源温度、反应气压及反应时间，且所述气相沉积方法的工艺参数可以根据实际需求进行调整。为保证化学反应完全，形成致密的所述偶联涂层120，以进一步提高所述电池片110与后续形成的所述金属浆料的接触角，本实施例中，所述气相沉积的工艺参数优选为：所述电池片110的温度为130℃，蒸发源的温度为100℃，反应气压为10千帕，反应时间为1.5小时，以便形成致密的所述偶联涂层120，如致密度为95％～99.9％，例如95％、98％、99％等，但所述气相沉积的具体工艺参数的选取并非局限于此，可根据需要进行设定。
具体的，在进行所述第二表面处理之后，还可包括清洗的步骤，以去除残留的蒸发源。其中，清洗的步骤可包括冲洗和浸泡两种方法。其中，所述清洗所使用的清洗溶液可包括醇类试剂，包括但不限于乙醇、丙醇及异丙醇。本实施例中，优选采用所述浸泡法，且采用异丙醇作为所述清洗溶液。进一步的，所述浸泡法的工艺包括浸泡和烘干两个步骤，以提供操作简单，能完全清洗掉残留在所述电池片110上的蒸发源，且清洗完后，完全不留水渍。所述清洗步骤的工艺参数可以根据实际所述电池片110的尺寸和操作环境等进行设定，本实施例中，优选浸泡温度为室温，浸泡时间为10分钟，烘干温度为50℃，烘干时间为5分钟，以获得表面整洁且无水分残留的所述偶联涂层120，以提高后续形成的电池的性能。
参阅图6，采用丝网印刷，于所述偶联涂层120上印刷金属浆料，并进行烧结，以形成与所述偶联涂层120相接触的电池栅线131。
具体的，印刷所述金属浆料的方法可采用传统的丝网印刷，由于存在所述偶联涂层120，因此，在印刷所述金属浆料时，可增大所述金属浆料与所述电池片110的接触角，从而可以改善所述丝网印刷的效果，降低所述电池栅线131的宽度，减小所述电池栅线131边缘拓展金属浆料的残留，有效减少所述金属浆料用量，且可减小所述电池栅线131的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率。
其中，关于印刷网版的尺寸、形貌、位置可根据实际情况进行设定，本实施例中，采用的印刷网版为12MBB(Multi-busbar)，其细栅网版空隙宽度为55微米，高度为14微米，但所述印刷网版的种类并非局限于此。
关于所述金属浆料的种类可采用银金属浆料，但并非局限于此。所述金属浆料的接触角的范围可包括80°～150°，如90°、110°、130°、150°等，此处不作过分限制。
所述烧结的工艺的参数可以根据实际情况进行设定，例如，对于本实施例的所述HJT电池，采用的烧结工艺可为200℃26分钟，而对于钝化发射极背电池(PERC)采用的烧结工艺可为925℃1分钟。
参阅图7，进行第三表面处理，以去除显露的所述偶联涂层120，其中，所述第三表面处理包括氧等离子体表面处理或二氧化碳等离子体表面处理。
具体的，所述第三表面处理包括采用氧等离子体表面处理与清洗相结合的方法，即先进行氧等离子体表面处理，以打断所述偶联涂层120与所述电池片110表面的链接，随后可采用醇类清洗液进行清洗，包括但不限于乙醇、丙醇及异丙醇等。本实施例中，优选采用异丙醇作为清洗溶液以清洗残留在所述电池片110表面的所述偶联涂层120。其中，所述氧等离子体表面处理的工艺参数包括处理的功率、处理的时间以及处理的压强，可以根据实际情况进行设定，本实施例中，所述氧等离子体表面处理的参数优选为：功率为80瓦～100瓦，如90瓦、95瓦等，时间为1分钟～2分钟，如1.5分钟等，压强为60帕～80帕，如70帕、75帕等。所述清洗方法包括但不限于冲洗和浸泡，其中当采用所述冲洗的方式时，所述冲洗的次数优选为2次或2次以上，当采用所述浸泡的方式时，温度为室温，浸泡的时间为5分钟～10分钟，如6分钟、8分钟、9分钟等。在本实施例中优选采用所述浸泡清洗的方式且在浸泡结束后，还需要进行烘干的步骤，以去除残留的清洗液，其中，烘干的温度和时间可以根据实际电池片尺寸和操作环境进行设定，本实施例中，优选烘干温度为50℃，烘干时间为5分钟。
进一步的，本实施例还提供一种太阳电池结构，所述太阳电池结构包括：电池片及位于所述电池片上的电池栅线，且所述电池片与所述电池栅线之间具有偶联涂层或偶联媒介。其中，所述电池结构可采用上述制备工艺形成，但并非局限于此。本实施例中，均以所述电池片与所述电池栅线之间具有偶联涂层作为说明，关于所述偶联媒介的示例，将在后续的实施例中进行详细介绍。
本实施例所述太阳电池结构通过所述偶联涂层可有效增大在形成所述电池栅线时所述电池片与所述金属浆料的接触角，以改善所述丝网印刷的效果，降低所述电池栅线的宽度，减少所述电池栅线边缘拓展金属浆料残留，有效减少所述金属浆料用量，且可减小所述电池栅线的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率；制备过程可与产线兼容，只需在产线中添置相应设备即可完成产线升级，适用性强。
具体的，参阅图8a，所述太阳电池结构包括：电池片110及位于所述电池片110上的电池栅线131、132，所述电池片110与所述电池栅线131之间具有偶联涂层120，其中关于所述电池栅线132的制备工艺此处不作过分限制。
本实施例中，所述电池片110以HJT电池片作为示例，但并非局限于此，所述电池片110还可为其他硅基太阳电池片、有机太阳电池片、化合物太阳电池片、钙钛矿太阳电池片、以及基于上述材料体系的叠层太阳电池片中的一种，此处不作过分限制。
其中，在形成所述偶联涂层120时，所述偶联涂层120全面覆盖整个所述电池片110的上表面，如图5及图6。
具体的，所述偶联涂层120为包括羟基或羧基的偶联媒介与有机硅烷进行偶联所获得的产物；所述有机硅烷包括氯硅烷(RaSiCl)、氟硅烷((CF3)aSi(OR)b)、聚硅氧烷(R[OSi(R)2]nCH3)、脱醇型硅氧烷(RaSi(OR)b)中的一种。
优选的，所述电池栅线131的宽度范围小于等于70μm，包括10微、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米等。
参阅图8a，在对完整的所述HJT电池结构进行电池栅线131的宽度和高度测试时，可获得平均线宽45微米，平均高度15微米的所述电池栅线131，相比不进行表面处理获得的HJT电池结构，平均线宽缩小了8微米(减小了15.1％)，平均高度增加了3微米，宽度和高度测试详细数据结果请参阅下表1。
最后，当对所述HJT电池结构进行电学性能的测试时，获得的平均电学性能参数包括转换效率、开路电压、短路电流和填充因子，其值分别为24.7％、0.744V、40.02mA/cm2、和82.25％，相比不进行所述表面处理方法获得的HJT电池结构，短路电流提高了0.28mA/cm2，转换效率绝对值提高了0.42％，开路电压和填充因子基本保持不变。所述HJT电池结构和对比电池结构的电学性能测试详细数据结果请参阅下表2。
进一步的，参阅图8b，所述电池片110的相对两面，均可具有所述偶联涂层120，即所述电池片110与所述电池栅线132之间也可具有所述偶联涂层120，此处不作过分限制。
实施例二
参阅图9～图14b，本实施例还提供了另一种基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法及太阳电池结构，与实施例一的不同之处主要在于：在进行所述第二表面处理后，形成的所述偶联涂层部分覆盖所述电池片，即后续形成的所述电池栅线与所述电池片之间仅具有所述偶联媒介。
具体，参阅图9，基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法包括以下步骤：
提供电池片；
进行第一表面处理，以在所述电池片的表面形成具有羟基或羧基的偶联媒介；
形成图形化的掩膜；
进行第二表面处理，使所述偶联媒介与有机硅烷进行偶联，以形成部分覆盖所述电池片的偶联涂层；
去除所述掩膜；
采用丝网印刷，于显露的所述偶联媒介上印刷金属浆料，并进行烧结，以形成与所述偶联媒介相接触的电池栅线；
进行第三表面处理，以去除显露的所述偶联涂层，其中，所述第三表面处理包括氧等离子体表面处理和二氧化碳等离子体表面处理。
参阅图10～图13，示意了本实施例在形成所述电池栅线的过程中各步骤所呈现的截面结构示意图。
首先，提供电池片210，其中，所述电池片210可包括硅基太阳电池片、有机太阳电池片、化合物太阳电池片、钙钛矿太阳电池片、以及基于上述材料体系的叠层太阳电池片中的一种，本实施例中，所述电池片210采用PERC电池片，但并非局限于此。
接着，进行第一表面处理，以在所述电池片210的表面形成具有羟基或羧基的偶联媒介221，所述第一表面处理形成的所述偶联媒介221完整覆盖整个电池片的表面。其中，有关进行所述第一表面处理的步骤的工艺，材质等，可参阅实施例一，此处不再赘述。
接着，参阅图10，形成图形化的掩膜240。有关所述掩膜240的材质可采用光刻胶等，此处不作过分限制。其中，可通过光刻法，形成图形化的所述掩膜240，以遮挡部分所述偶联媒介221，并显露部分所述偶联媒介221。
接着，参阅图11，进行第二表面处理，使所述偶联媒介221与有机硅烷进行偶联，以形成部分覆盖所述电池片210的偶联涂层220。其中，有关所述偶联涂层220的制备工艺及材质等的选择，可参阅实施例一，此处不再赘述。
接着，参阅图12，去除所述掩膜240，以显露所述偶联媒介221。有关所述掩膜240的去除工艺，此处不作过分限制。
接着，参阅图13，采用丝网印刷，于显露的所述偶联媒介221上印刷金属浆料，并进行烧结，以形成与所述偶联媒介221相接触的电池栅线231。
具体的，在进行所述丝网印刷时，所述网版的空隙与显露的所述偶联媒介221一一对应，所述丝网印刷的网版空隙宽度可采用40微米，对应的细栅线的宽度可为35微米，以进一步的形成宽度较小的所述电池栅线231。关于所述金属浆料的种类可采用银金属浆料，但并非局限于此。所述金属浆料与所述电池片210的接触角的范围包括80°～150°，如90°、110°、130°、150°等。
本实施例中，所述偶联涂层220部分覆盖所述电池片210，在进行所述丝网印刷时，与所述偶联媒介221相接触的所述金属浆料，通过所述偶联涂层220可获得较大的金属浆料接触角，从而可以改善所述丝网印刷的效果，降低所述电池栅线231的宽度，减小所述电池栅线231边缘拓展金属浆料残留，有效减少所述金属浆料用量，且可减小所述电池栅线231的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率。
由于本实施例是通过在去除所述掩膜240后，在形成的凹槽中制备所述电池栅线231，从而可进一优化所述丝网印刷的效果，即可进一步的降低所述电池栅线231的宽度，优选的，所述电池栅线231的宽度范围小于等于45μm，包括10微、15微米、20微米、25微米、30微米、40微米等；且可使得所述电池栅线231边缘无拓展的金属残留，有效减少所述金属浆料用量，并进一步的减小所述电池栅线231的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率。
接着，参阅图13，进行第三表面处理，以去除显露的所述偶联涂层220，其中，所述第三表面处理包括氧等离子体表面处理及清洗相结合的步骤，有关所述第三表面处理可参阅实施例一，此处不再赘述。
进一步的，本实施例还提供一种太阳电池结构，所述太阳电池结构包括：电池片及位于所述电池片上的电池栅线，且所述电池片与所述电池栅线之间具有偶联媒介。与实施例一的不同主要在于：在形成所述偶联涂层时，所述偶联涂层部分覆盖所述电池片的表面，因此后续形成的所述电池栅线与所述电池片之间为所述偶联媒介。
其中，所述太阳电池结构可采用上述制备工艺形成，但并非局限于此。所述太阳电池结构通过所述偶联涂层可有效增大在形成所述电池栅线时所述电池片与所述金属浆料的接触角，以改善丝网印刷的效果，降低所述电池栅线的宽度，减少所述电池栅线边缘拓展金属浆料残留，有效减少所述金属浆料用量，且可减小所述电池栅线的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率；制备过程可与产线兼容，只需在产线中添置相应设备即可完成产线升级，适用性强。
具体的，参阅图14a，所述太阳电池结构包括：电池片210及位于所述电池片210上的电池栅线231、232，且所述电池片210与所述电池栅线231之间具有偶联媒介221，其中关于所述电池栅线232的制备工艺此处不作过分限制。
本实施例中，所述电池片210以PERC电池片作为示例，但并非局限于此，所述电池片还可为其他硅基太阳电池片、有机太阳电池片、化合物太阳电池片、钙钛矿太阳电池片、以及基于上述材料体系的叠层太阳电池片中的一种，此处不作过分限制。其中，所述偶联媒介221包括对电池片210进行氧等离子体处理后获得的包括羟基或羧基的产物。
由于本实施例是通过在去除所述掩膜240后，在形成的凹槽中制备所述电池栅线231，从而可进一优化所述丝网印刷的效果，即可进一步的降低所述电池栅线231的宽度，优选的，所述电池栅线231的宽度范围小于等于45μm，包括10微、15微米、20微米、25微米、30微米、40微米等；且可使得所述电池栅线231边缘无拓展金属浆料残留，有效减少所述金属浆料用量，并进一步的减小所述电池栅线231的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率。
参阅图14a，在对完整的所述PERC电池结构进行电池栅线231的宽度和高度测试时，可获得平均线宽42微米，平均高度12微米的所述电池栅线231，相比不进行表面处理获得的PERC电池结构，平均线宽缩小了9微米，平均高度增加了2微米。宽度和高度测试详细数据结果请参阅下表3。
最后，当对所述PERC电池结构进行电学性能的测试时，获得的平均电学性能参数包括转换效率、开路电压、短路电流和填充因子分别为24.28％、0.738V、39.9mA/cm2、和81.76％，相比不进行所述表面处理方法获得的PERC电池，短路电流提高了0.14mA/cm2，转换效率绝对值提高了0.21％，开路电压和填充因子基本保持不变。所述PERC电池结构和对比电池结构的电学性能测试详细数据结果请参阅下表4。
进一步的，参阅图14b，所述电池片210的相对两面，均可具有所述偶联媒介221，即所述电池片210与所述电池栅线232之间也可具有所述偶联媒介221，此处不作过分限制。
实施例三
参阅图15，本实施例还提供了一种基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法及太阳电池结构，与实施例一及实施例二的不同之处主要在于：电池片310的一表面具有堆叠设置的偶联媒介221及电池栅线231，以及所述电池片310的另一表面具有堆叠设置的偶联涂层120及电池栅线131，以进一步的扩大应用范围。有关制备工艺、结构、材质的选择此处不再赘述，可参阅实施例一及实施例二。
综上所述，本发明的太阳电池结构及基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，通过第一表面处理，在电池片的表面形成具有羟基或羧基的偶联媒介，通过第二表面处理，使偶联媒介与有机硅烷进行偶联，以在电池片的表面形成偶联涂层，从而通过偶联涂层增大金属浆料与电池片的接触角，以改善丝网印刷的效果，降低电池栅线的宽度，减少电池栅线边缘拓展金属浆料残留，有效减少金属浆料用量，并可减小电池栅线的遮光面积，增加电池受光面积，提高电池光电转换效率；制备过程可与产线兼容，只需在产线中添置相应设备即可完成产线升级，适用性强。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (12)
1.一种基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供电池片；
进行第一表面处理，以在所述电池片的表面形成偶联媒介；
进行第二表面处理，通过所述偶联媒介，在所述电池片的表面形成偶联涂层；
采用丝网印刷，印刷金属浆料，并进行烧结，以形成电池栅线。
2.根据权利要求1所述的基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，其特征在于：所述第一表面处理包括氧等离子体表面处理或二氧化碳等离子体表面处理，且所述偶联媒介包括羟基或羧基。
3.根据权利要求1所述的基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，其特征在于：所述第二表面处理包括气相沉积或液相浸泡，且所述偶联媒介与有机硅烷进行偶联。
4.根据权利要求3所述的基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，其特征在于：所述有机硅烷包括氯硅烷(RaSiCl)、氟硅烷((CF3)aSi(OR)b)、聚硅氧烷(R[OSi(R)2]nCH3)、脱醇型硅氧烷(RaSi(OR)b)中的一种。
5.根据权利要求1所述的基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，其特征在于：所述电池片与金属浆料的接触角的范围包括80°～150°。
6.根据权利要求1所述的基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，其特征在于：在形成所述电池栅线之后，还包括第三表面处理的步骤，以去除显露的所述偶联涂层，其中，所述第三表面处理包括氧等离子体表面处理或二氧化碳等离子体表面处理。
7.根据权利要求1所述的基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，其特征在于：进行所述第二表面处理后，所述偶联涂层完全覆盖所述电池片或部分覆盖所述电池片。
8.根据权利要求7所述的基于丝网印刷制备太阳电池栅线的方法，其特征在于：当所述偶联涂层部分覆盖所述电池片时，在进行所述第一表面处理之后及第二表面处理之前，包括形成图形化的掩膜的步骤，且在去除所述掩膜之后，形成的所述电池栅线与显露的所述偶联媒介相接触。
9.一种太阳电池结构，其特征在于，所述太阳电池结构包括：电池片及位于所述电池片上的电池栅线，且所述电池片与所述电池栅线之间具有偶联涂层或偶联媒介。
10.根据权利要求9所述的太阳电池结构，其特征在于：所述偶联媒介包括羟基或羧基；所述偶联涂层为所述偶联媒介与有机硅烷进行偶联所获得的产物；所述有机硅烷包括氯硅烷(RaSiCl)、氟硅烷((CF3)aSi(OR)b)、聚硅氧烷(R[OSi(R)2]nCH3)、脱醇型硅氧烷(RaSi(OR)b)中的一种。
11.根据权利要求9所述的太阳电池结构，其特征在于：所述电池栅线的宽度范围小于等于70μm。
12.根据权利要求9所述的太阳电池结构，其特征在于：所述电池片包括硅基太阳电池片、有机太阳电池片、化合物太阳电池片、钙钛矿太阳电池片、以及基于上述材料体系的叠层太阳电池片中的一种。
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