CN112864271A - 一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，所述方法包括如下步骤：提供背面布有交叉排列P区与N区的n‑型单晶硅片；在硅片背面镀导电薄膜；蚀刻断开P区与N区间的导电薄膜；采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜上，并表干，制作细栅线电极；采用丝网印刷的方式将绝缘油墨的印刷至导电薄膜，细栅线电极上；采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜，细栅线电极与绝缘油墨上，并固化，制作主栅线电极。本发明显著降低太阳能电池片对细栅线的导电性要求，极大程度上减少电池片上的金属用量，降低电池片的制作成本，且本发明使用成熟度高的印刷，热固化设备，适合背接触异质结太阳能电池大规模自动化生产。
Description
技术领域
本发明涉及异质结太阳能电池技术领域，尤其涉及一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法。
背景技术
背接触异质结太阳能电池是目前高效太阳能电池片的主要研究方向，该类太阳能电池利用其正面无电极遮挡的优势，扩大受光面，显著的提高了电池组件功率。背面栅线电极是背接触异质结太阳能电池片的重要组成部分，它用于将电池体内产生的光生电流传输至电池外部。例如专利公开号为110010720A的中国发明专利所示，以往提出的该类太阳能电池的栅线电极结构为指状交叉结构，该类电极结构利用覆盖于P区与N区顶部的导电细栅线收集电池片产生的电流，利用电池片左右两端设置的导电主栅线汇集细栅线上收集的电流。由于载流子在金属细栅上传输的长度很长，为整个电池的长度，故为了保证电池片的串联电阻不会增加，制作该类太阳能电池的电极时通常需要使用到大量导电金属，而这在无形中增加了电池片的制作成本。
因此，设计一种既可以降低电流汇集难度，又可以减少金属用量，节约电池片制作成本的的栅线结构是亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，可降低太阳能电池片对细栅线的导电性要求，极大程度上减少电池片上的金属用量，降低电池片的制作成本。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，所述方法包括如下步骤：
提供背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片；
在背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片背面镀导电薄膜；
蚀刻断开P区与N区间的导电薄膜；
采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜上，并表干，制作细栅线电极；
采用丝网印刷的方式将绝缘油墨的印刷至导电薄膜，细栅线电极上；
采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜，细栅线电极与绝缘油墨上，并固化，制作主栅线电极。
进一步的，所述n-型单晶硅片衬底背面包括本征非晶硅层，所述本征非晶硅层上，交叉排列有第一掺杂非晶硅层与第二掺杂非晶硅层。
进一步的，所述导电薄膜通过PVD或RPD溅射沉积，所述导电薄膜为ITO、Cu、Ni、NiCu、NiCr中的至少一种，厚度为5-5000nm。
进一步的，所述蚀刻断开P区与N区间的导电薄膜的蚀刻区宽度在20um-200um。
进一步的，所述细栅线电极为多主栅细栅线图案，细栅宽度在30～200um，所述主栅线电极为多主栅主栅线图案，主栅宽度在80～250um，主栅线数量在8～32根；所述栅线电极印刷后，表干采用热烘烤表干，固化采用热烘烤固化，表干的温度范围为50～180℃，表干时间为3min～20min，固化温度范围为100～220℃，固化时间为15～60min，固化后细栅线电极电阻率为小于1E-5Ω.CM，主栅线电极电阻率小于1E-3Ω.CM。
进一步的，依据导电薄膜方阻的不同，当导电薄膜方阻小于0.3Ω/sq，背面的导电薄膜上可不印刷细栅线电极。
进一步的，所述通过丝网印刷的方式将绝缘油墨印刷至硅片上，所述绝缘油墨在N区顶部导电薄膜上的印刷线宽为200～800um，在P区顶部导电薄膜上的印刷线宽为450um～1000um，所述绝缘油墨印刷后，固化采用热烘烤固化，热固化温度范围为50～180℃，固化时间为0.5～45min。
进一步的，在印刷绝缘油墨的区域，可不制作细栅线电极。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明可实现背接触异质结太阳能电池背面多主栅结果，从而显著降低太阳能电池片对细栅线的导电性要求，极大程度上减少电池片上的金属用量，降低电池片的制作成本；且本发明使用成熟度高的印刷，热固化设备，大幅度的降低了生产难度，非常适合背接触异质结太阳能电池大规模自动化生产。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片的示意性剖视图。
图2为电池片背面沉积导电薄膜后的示意性剖视图。
图3为电池片背面的导电薄膜被蚀刻断开的示意性剖视图。
图4为电池片导电薄膜上印刷金属细栅线的示意性剖视图。
图5为电池片背面P区顶部的导电薄膜与金属细栅线上印刷绝缘油墨的示意性剖视图。
图6为电池片背面N区顶部的导电薄膜与金属细栅线上印刷绝缘油墨的示意性剖视图。
图7为电池片背面N区顶部的导电薄膜，金属细栅线与绝缘油墨上印刷金属主栅线的示意性剖视图。
图8为电池片背面P区顶部的导电薄膜，金属细栅线与绝缘油墨上印刷金属主栅线的示意性剖视图。
图9为电池片背面P区顶部的导电薄膜上印刷金属细栅线的示意性剖视图。
图10为电池片背面N区顶部的导电薄膜上印刷金属细栅线的示意性剖视图。
图11为电池片背面未印刷金属细栅线的N区上印刷绝缘油墨的示意性剖视图。
图12为电池片背面未印刷金属细栅线的P区顶部印刷绝缘油墨的示意性剖视图。
图13为电池片背面P区顶部的导电薄膜，金属细栅线与绝缘油墨上印刷金属主栅线的示意性剖视图。
图14为电池片背面N区顶部的导电薄膜，金属细栅线与绝缘油墨上印刷金属主栅线的示意性剖视图。
图15为电池片背面印刷金属主栅线的俯视图。
图16为电池片背面的导电薄膜上不印刷银浆，N区顶部的导电薄膜上直接印刷绝缘油墨的示意性剖视图。
图17为电池片背面的导电薄膜上不印刷银浆，P区顶部的导电薄膜上直接印刷绝缘油墨的示意性剖视图。
图18为电池片背面N区顶部的导电薄膜与绝缘油墨上印刷金属主栅线的示意性剖视图。
图19为电池片背面P区顶部的导电薄膜与绝缘油墨上印刷金属主栅线的示意性剖视图。
图20为电池片背面的导电薄膜与绝缘油墨上印刷金属主栅线的俯视图。
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。
提供背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片；
在背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片背面镀导电薄膜；
蚀刻断开P区与N区间的导电薄膜；
采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜上，并表干，用以制作导电细栅线电极；
采用丝网印刷的方式将绝缘油墨的印刷至导电薄膜，银浆细栅线上；
采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜，银浆细栅线与绝缘油墨上，并固化，用以制作银浆主栅线电极。
实施例1
一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、如图1所示，提供背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片，所述背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片包括n型单晶硅片衬底，所述n-型单晶硅片衬底背面包括本征非晶硅层i，所述本征非晶硅层i上，交叉排列有第一掺杂非晶硅层1P与第二掺杂非晶硅层2N。
S2、如图2所示，在背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片背面镀导电薄膜3，所述导电薄膜3通过PVD溅射沉积，所述导电薄膜3为ITO，厚度为80nm，方块电阻为40Ω/sq。
S3、如图3所示，蚀刻断开P区与N区间的导电薄膜3，断开的宽度在100um。
S4、如图4所示，采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜3上，并表干，制作细栅线电极4。所述线细栅电极4的宽度在40um，所述导电银浆印刷至硅片上后，表干采用热烘烤表干，表干的温度范围为150℃，表干时间为15min。
S5、如图5，图6所示，采用丝网印刷的方式将绝缘油墨5的印刷至导电薄膜3，细栅线电极4上。绝缘油墨5在1P区顶部的导电薄膜3上的印刷线宽为900um，在2N区顶部的导电薄膜3上的印刷线宽为700um。所述绝缘油墨印刷至电池片上后，固化采用热烘烤固化，热固化温度范围为150℃，固化时间为30min。
S6、如图7，图8所示，采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜3，细栅线电极4与绝缘油墨5上，并固化，制作主栅线电极6。所述主细栅电极6的宽度在100um，主细栅电极6数量在8根。导电银浆印刷至电池片上后，固化采用热烘烤固化，固化温度范围为180℃，固化时间为30min。
实施例2
S1-S3与实施例1相同，不同之处在于，为减少短路的可能性，减少电池片上的导电银浆用量，印刷绝缘油墨的区域未制作导电细栅线。
S4、如图9，图10所示，采用丝网印刷的方式将导电银浆分别刷至P区顶部和N区顶部的导电薄膜3上，并表干，用以制作导电细栅线电极4。所述导电线细栅电极4的宽度在40um，所述导电银浆印刷至电池片上后，表干采用热烘烤表干。表干的温度范围为150℃，表干时间为15min。
S5、如图11，图12所示，采用丝网印刷的方式将绝缘油墨5印刷至未印刷细栅线电极4的导电薄膜3上。绝缘油墨5在1P区顶部的导电薄膜3上的印刷线宽为900um，在2N区顶部的导电薄膜3上的印刷线宽为700um。所述绝缘油墨印刷至电池片上后，固化采用热烘烤固化，热固化温度范围为150℃，固化时间为30min。
S6、如图13，图14，图15所示，采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜3、银浆细栅线4与绝缘油墨5上，并固化，制作主栅线电极6。所述主细栅电极6的宽度在100um，主细栅电极6数量在8根。主细栅电极6印刷至电池片上后，固化采用热烘烤固化，固化温度范围为180℃，固化时间为30min。
实施例3
S1-S3与实施例1相同，不同之处在于，导电性薄膜3为ITO与Cu的复合膜层，复合膜层的总厚为300nm，方块电阻为0.2Ω/sq。由于复合膜层的方块电阻小于0.3Ω/sq，故电池片背面不需要制作导电细栅线电极。
S4、如图16，图17所示，采用丝网印刷的方式将绝缘油墨5印刷至导电薄膜3上。绝缘油墨5在1P区顶部的导电薄膜3上的印刷线宽为900um，在2N区顶部的导电薄膜3上的印刷线宽为700um。所述绝缘油墨印刷至电池片上后，固化采用热烘烤固化，热固化温度范围为150℃，固化时间为30min。
S5、如图18，图19，图20所示，采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜3与绝缘油墨5上，并固化，制作主栅线电极6。所述主细栅电极6的宽度在100um，主细栅电极6数量在8根。主细栅电极6印刷至电池片上后，固化采用热烘烤固化，固化温度范围为180℃，固化时间为30min。
本发明可实现背接触异质结太阳能电池背面多主栅结果，从而显著降低太阳能电池片对细栅线的导电性要求，极大程度上减少电池片上的金属用量，降低电池片的制作成本；且本发明使用成熟度高的印刷，热固化设备，大幅度的降低了生产难度，非常适合背接触异质结太阳能电池大规模自动化生产。
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)
1.一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
提供背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片；
在背面布有交叉排列P区与N区的n-型单晶硅片背面镀导电薄膜；
蚀刻断开P区与N区间的导电薄膜；
采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜上，并表干，制作细栅线电极；
采用丝网印刷的方式将绝缘油墨的印刷至导电薄膜，细栅线电极上；
采用丝网印刷的方式将导电银浆印刷至导电薄膜，细栅线电极与绝缘油墨上，并固化，制作主栅线电极。
2.根据权利要求1所述一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，其特征在于：所述n-型单晶硅片衬底背面包括本征非晶硅层，所述本征非晶硅层上，交叉排列有第一掺杂非晶硅层与第二掺杂非晶硅层。
3.根据权利要求1所述一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，其特征在于：所述导电薄膜通过PVD或RPD溅射沉积，所述导电薄膜为ITO、Cu、Ni、NiCu、NiCr中的至少一种，厚度为5-5000nm。
4.根据权利要求1所述一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，其特征在于：所述蚀刻断开P区与N区间的导电薄膜的蚀刻区宽度在20um-200um。
5.根据权利要求1所述一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，其特征在于：所述细栅线电极为多主栅细栅线图案，细栅宽度在30～200um，所述主栅线电极为多主栅主栅线图案，主栅宽度在80～250um，主栅线数量在8～32根；所述栅线电极印刷后，表干采用热烘烤表干，固化采用热烘烤固化，表干的温度范围为50～180℃，表干时间为3min～20min，固化温度范围为100～220℃，固化时间为15～60min，固化后细栅线电极电阻率为小于1E-5Ω.CM，主栅线电极电阻率小于1E-3Ω.CM。
6.根据权利要求1所述一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，其特征在于：依据导电薄膜方阻的不同，当导电薄膜方阻小于0.3Ω/sq，背面的导电薄膜上可不印刷细栅线电极。
7.根据权利要求1所述一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，其特征在于：所述通过丝网印刷的方式将绝缘油墨印刷至硅片上，所述绝缘油墨在N区顶部导电薄膜上的印刷线宽为200～800um，在P区顶部导电薄膜上的印刷线宽为450um～1000um，所述绝缘油墨印刷后，固化采用热烘烤固化，热固化温度范围为50～180℃，固化时间为0.5～45min。
8.根据权利要求1所述一种多主栅背接触异质结太阳能电池金属电极的制备方法，其特征在于：在印刷绝缘油墨的区域，可不制作细栅线电极。
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