CN113594293A - 一种太阳能电池片电极制作方法及太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太阳能电池片电极制作方法，该制作方法包括如下步骤：将电池片间隔置于网版下方；将浆料放置于网版上；挤压浆料，使浆料从网版的网孔中挤出且沉积于电池片表面，同时保持所述网版与电池片非接触/微接触；使浆料在电池片表面固化，形成电极；其中，所述网版包括网框、丝网、金属网、续料层，所述网版制作步骤包括：将所述金属网铺设于续料层上；将所述续料层与丝网贴合；以一定的张力绷紧丝网，使丝网固定在网框上。该制作方法采用金属网的转印通孔网版，在转印过程中，网版变形量小，并且与电池片保持非接触或微接触，从而使栅线电极可保持良好的线型，并且栅线电极平直均匀，有益于减少浆料的损耗，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种太阳能电池电极制作方法及太阳能电池。
背景技术
随着太阳能电池行业的不断发展，内业竞争也在不断加剧，大型太阳能电池企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的太阳能电池生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对产业发展环境和产品购买者的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的太阳能电池品牌迅速崛起，逐渐成为太阳能电池行业中的翘楚。
现有太阳能电池中的栅线电极通过丝网印刷法制备。在印刷过程中，刮刀与转印网版接触，网版发生形变，由于丝网接触电池片表面，当刮刀离开时，因丝网的表面与银浆的粘力，丝网将银浆带起，使银浆形成抛物线包络的栅线，导致栅线线宽不均匀，影响太阳能电池的使用。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种太阳能电池电极制作方法，旨在解决栅线电极制造过程中栅线宽度大、栅线宽度和高度不均匀、栅线的线型差等技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种太阳能电池片电极制作方法，包括如下步骤：
将电池片间隔置于网版下方；
将浆料放置于网版上；
挤压浆料，使浆料从网版的网孔中挤出且沉积于电池片表面，同时保持所述网版与电池片非接触/微接触；
使浆料在电池片表面固化，形成电极；
其中，所述网版包括网框、丝网、金属网、续料层，所述网版制作步骤包括：
将所述金属网铺设于续料层上；
将所述续料层与丝网贴合；
以一定的张力绷紧丝网，使丝网固定在网框上。
进一步地，还包括金属网制作步骤：
根据太阳能电池片对金属网的栅线进行排布设计；
根据栅线的排布设计制作微结构模具；
对所述微结构模具表面进行金属化处理；
对所述微结构模具表面的金属层进行电铸加厚，形成金属网。
进一步地，所述网版制作步骤还包括：
将所述金属网通过粘接剂C与所述续料层粘合；
将所述续料层通过粘接剂B与丝网粘合；
以一定的张力绷紧丝网，使丝网通过粘接剂A与所述网框粘合；
其中，所述将所述金属网通过粘接剂C与所述续料层粘合的步骤还包括：
将粘接剂C均匀涂覆于续料层上；
待所述粘接剂C固化形成胶水层，在胶水层上用激光或者超声或者化学或者物理的方法刻画电池片栅线电极的图形；
使金属网与胶水层进行对位，在高温高压的条件下将金属网与续料层粘合；
或者待粘接剂C固化形成胶水层后，将金属网直接放置于胶水层之上，在高温高压的条件下将金属网与续料层粘合，然后依据所需要的栅线图案，用激光透过金属网上的通孔，把胶水层刻穿，在胶水层上形成对应的栅线结构。
进一步地，所述高温高压的条件为温度60摄氏度到250摄氏度之间，粘合的压力为8kg到200kg之间，保温保压时间为10至30分钟。
进一步地，所述粘接剂B采用环氧树脂型胶水、热熔胶、乳胶其中的一种材质，所述粘接剂B形态可为胶水或者胶膜；
所述粘接剂C采用环氧树脂型胶水、热熔胶、UV胶、压敏胶、乳胶其中的一种材质，所述粘接剂C形态可为胶水或者胶膜；
所述粘接剂A采用热熔胶、乳胶其中的一种材质，所述粘接剂A形态可为胶水或者胶膜。
进一步地，所述续料层为网状编制结构复合层，所述网状编制结构复合层的目数范围为150目至650目，所述网状编制结构复合层采用钢、镍、镍钴合金、铜镍合金、玻纤网其中的一种或多种材质。
进一步地，所述将电池片间隔置于网版下方；将浆料放置于网版上；挤压浆料，使浆料从网版的网孔中挤出且沉积于电池片表面，同时保持所述网版与电池片非接触/微接触；使浆料在电池片表面固化，形成电极的步骤还包括：
将电池片间隔置于网版下方；
将浆料均匀地填涂于续料层上；
通过一定的压力将浆料挤压入金属网具有的微结构通孔中，使浆料根据所述微结构通孔的形状成型；
驱动刮刀下压在续料层上，将更多的浆料挤入金属网中，使浆料从网版的微结构通孔中挤出且沉积于电池片表面，同时保持所述网版与电池片非接触/微接触；
将电池片放进太阳能电池烧结炉中进行烧结处理，使浆料在电池片表面固化，形成金属栅线电极。
进一步地，所述将电池片间隔置于网版下方的步骤包括：
将电池片置于网版下方，调整金属网与电池片的间距，调整刮刀下压力以及浆料材质；
其中，金属网与电池片的间距为金属网下表面与电池片之间的距离，该距离为0.03mm-2mm；
调整浆料材质包括调整浆料的组成成分以及浆料的粘稠度，所述浆料的组成成分包括银浆、铜浆、铝浆。
进一步地，所述电极包括主栅线和副栅线，所述主栅线的宽度为0.03mm-1mm，所述主栅线的高度为0.013mm-0.1mm；所述副栅线宽度为0.005mm-0.03mm，所述细栅线的高度为0.005mm-0.04mm；所述主栅线和副栅线的形状包括矩形、三角形、梯形、抛物线形。
本发明还提供一种太阳能电池，包括电极，所述电极采用上述太阳能电池电极制作方法制作而成。
本技术方案提供一种太阳能电池电极制作方法，该制作方法通过采用金属网的转印通孔网版，在转印过程中，转印通孔网版变形量小，并且与电池片非接触或微接触，从而使栅线电极可保持良好的线型，栅线线型更标准化。此外，采用该制作方法制作的栅线电极平直均匀，有益于减少浆料的损耗，降低生产成本。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明太阳能电池电极制作方法一实施例的步骤流程示意图；
图2为本发明转印通孔网版俯视图；
图3为本发明转印通孔网版侧视剖面图；
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 11 | 网框 | 12 | 丝网 |
| 13 | 续料层 | 14 | 金属网 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
现有太阳能电池中的栅线电极通过丝网印刷法制备。在印刷过程中，刮刀与转印网版接触，网版发生形变，由于丝网接触电池片表面，当刮刀离开时，因丝网的表面与银浆的粘力，丝网将银浆带起，使银浆形成抛物线包络的栅线，导致栅线线宽不均匀，影响太阳能电池的使用。
本发明的主要目的是提出一种太阳能电池电极制作方法，旨在解决栅线电极制造过程中栅线的线型易受影响的技术问题。
请参阅图1，本发明太阳能电池电极制作方法一实施例中，制作方法包括如下步骤：
将电池片间隔置于网版下方；
将浆料放置于网版上；
挤压浆料，使浆料从网版的网孔中挤出且沉积于电池片表面，同时保持所述网版与电池片非接触/微接触；
使浆料在电池片表面固化，形成电极。
在本实施例中，所述浆料为可导电的金属浆料，所述网版为转印通孔网版，该网版直接应用在电池片丝印设备上，金属浆料通过该网版转印到电池片表面，形成电极线路。
进一步地，上述太阳能电池电极制作方法的步骤具体为：
S10：将电池片间隔置于网版下方；
S20：将浆料均匀地填涂于续料层上；
S30：通过一定的压力将浆料挤压入金属网具有的微结构通孔中，使浆料根据所述微结构通孔的形状成型；
S40：驱动刮刀下压在续料层上，将更多的浆料挤入金属网中，使浆料从网版的微结构通孔中挤出且沉积于电池片表面，同时保持所述网版与电池片非接触/微接触；
S50：将电池片放进太阳能电池烧结炉中进行烧结处理，使浆料在电池片表面固化，形成金属栅线电极。
具体的，由于金属网具有一定厚度，而微结构通孔是根据设计而具有立体结构，在金属浆料进入金属网的微结构通孔时，由于金属浆料具有流动性，同时金属浆料受到外力的挤压，金属浆料依据微结构通孔的形状自我塑型；当刮刀经过时，带来更多的金属浆料并向下推挤，将原来在微结构通孔中的金属浆料挤出到电池片表面，从而完成转印过程。
值得注意的是，在此转印过程中，由于金属网钢性材质，当刮刀经过，整个网版变形量小，在调整好转印通孔网版间距后，可保持所述转印通孔网版与电池片非接触或微接触转印，因此挤出的成型的浆料由于只收到电池片表面张力的拉扯，成型的浆料不发生形变，而直接落到了电池片表面，可以维持在金属网内成型的形状，从而保证一个良好栅线线型的同时，降低碎片现象的发生概率。
进一步地，为了使转印过程中达到网版与电池片非接触/微接触的技术效果，上述S10：将电池片间隔置于网版下方的步骤具体为：
将电池片置于网版下方，调整金属网与电池片的间距，调整刮刀下压力以及浆料材质。
具体的，所述金属网与电池片的间距为金属网下表面与电池片之间的距离，该距离为0.03mm-2mm；刮刀下压力决定了转印网版的下压变形量以及浆料的输出量，该调整需要根据具体的电池片电极形貌参数来确定；调整浆料材质包括调整浆料的组成成分以及浆料的粘稠度，所述浆料的组成成分包括银浆、铜浆、铝浆等。
进一步地，所述电极包括主栅线和副栅线，所述主栅线的宽度为0.03mm-1mm，所述主栅线的高度为0.013mm-0.1mm；所述副栅线宽度为0.005mm-0.03mm，所述细栅线的高度为0.005mm-0.04mm。所述主栅线和副栅线的形状包括矩形、三角形、梯形、抛物线形。
在上述太阳能电池电极制作方法中，由于转印过程中转印通孔网版与电池片非接触或微接触，从而使栅线电极可保持良好的线型，栅线线型更标准化。
请参阅图2-3，在本实施例中，本发明还提出一种转印通孔网版及其制作方法。所述网版包括网框11、丝网12、金属网14、续料层13。所述网版制作步骤包括：
将所述金属网14铺设于续料层13上；
将所述续料层15与丝网12贴合；
以一定的张力绷紧丝网12，使丝网12固定在网框11上。
进一步地，所述网版制作步骤具体为：
S100：将所述金属网14通过粘接剂C与所述续料层13粘合；
S200：将所述续料层13通过粘接剂B与丝网12粘合；
S300：以一定的张力绷紧丝网12，使丝网通过粘接剂A与所述网框粘合。
进一步地，上述S100：将所述金属网14通过粘接剂C与所述续料层13粘合的步骤中，其步骤具体为：
S101：将所述粘接剂C均匀涂覆于续料层13上；
S102：待所述粘接剂C固化形成胶水层，在胶水层上用激光或者超声或者化学或者物理的方法刻画电池片栅线电极的图形；
S103：使金属网14与胶水层进行对位，在高温高压的条件下将金属网14与续料层13粘合。
进一步地，在其他实施例中，上述S100：将所述金属网14通过粘接剂C与所述续料层13粘合的步骤中，其步骤具体为：
S104：将所述粘接剂C均匀涂覆于续料层13上；
S105：待所述粘接剂C固化形成胶水层，将金属网直接放置于胶水层之上，在高温高压的条件下将金属网与续料层粘合，然后依据所需要的栅线图案，用激光透过金属网上的通孔，把胶水层刻穿，在胶水层上形成对应的栅线结构。
具体的，在S102步骤中，该刻画图案手段采用激光雕刻或者显影曝光的方式，可将电池片电极的图形刻画于胶水之上，形成具有通孔结构的胶水层。
进一步地，在上述网版的制作步骤中，所述粘接剂B采用环氧树脂型胶水、热熔胶、乳胶其中的一种材质，所述粘接剂B形态可为胶水或者胶膜；所述粘接剂C采用环氧树脂型胶水、热熔胶、UV胶、压敏胶、乳胶其中的一种材质，所述粘接剂C形态可为胶水或者胶膜；所述粘接剂A采用热熔胶、乳胶其中的一种材质，所述粘接剂A形态可为胶水或者胶膜。
进一步地，在S103步骤中，所述高温高压的条件为温度60摄氏度到250摄氏度之间，粘合的压力为8kg到200kg之间，保温保压时间为10至30分钟。
进一步地，在本实施例中，所述续料层15为网状编制结构复合层，由多种材料细丝通过叠层并且经纬线相互交叉编织而成。所述网状编制结构复合层的目数范围为150目至650目，续料层15具体为网纱复合层，网纱复合层包括多层叠层的网纱，该类网纱可以是：尼龙网纱，金属材质网纱或者其他材料构成的网纱。所述网纱采用钢、镍、镍钴合金、铜镍合金、玻纤网其中的一种或多种材质。所述续料层15可以通过精密机械编织、金属电铸工艺、腐蚀工艺、光刻工艺等方法制作。
在本实施例中，续料层15的作用为：1、支撑金属网，电池片电极成型的过程中，续料层15可以绝大部分分散丝印设备刮刀的下压力，延长转印网版的寿命；2、存续浆料，续料层15为网状结构复合层，因此该徐料层可以将金属浆料存续于自身当中，当丝印设备的刮刀刮过时，续料层本身被压缩，其中的浆料被挤压而送入金属网的网孔中；3、控制金属浆料的出料量，续料层15本身能够包含的浆料量以及续料层本身的形变量决定了单次转印时浆料的输出量，续料层15越柔软、多孔结构体积越大，浆料的输出量越大，反之越小。
在本实施例中，本发明还提出一种金属网及其制作方法。所述金属网上带有微米量级的微结构通孔，微结构通孔可以为线段、圆孔、方孔等。所述金属网两面表面的粗糙度不同，分为亮面与磨砂面，其亮面为与电池片接触的面，由于其表面光滑，粗糙度低，对于金属浆料有离型作用；磨砂面为粘接的面，由于其表面粗糙，比表面积大，可以很牢固的与续料层粘接在一起。在本实施例中，金属网的作用是：1、作为金属浆料印刷的掩膜版，在电池片的指定区域使浆料形成电池电极栅线；2、作为浆料在沉积到电池片之前的成型模具，浆料受到压力的挤压进入到金属网的微结构通孔中，浆料因自身的流动性以及外部的压力得到塑型，因此电池片上的电极最终的线型取决于金属网微结构通孔的形状设计；3、金属网在后续电池片电极成型的过程中不但与电池片微接触，同时也承受丝印设备刮刀的压力，因此金属网的材质的决定了整个转印网版的使用寿命。
所述金属网的制作步骤包括：
S500：根据太阳能电池片对金属网的栅线进行排布设计；
S600：根据栅线的排布设计制作微结构模具；
S700：对所述微结构模具表面进行金属化处理；
S800：对所述微结构模具表面的金属层进行电铸加厚，形成金属网。
具体的，在步骤S500中，根据太阳能电池片对金属网的栅线进行排布设计，即根据具体的太阳能电池片产品而进行排布设计的，该排布设计需要考虑以下元素的设计和排布：副栅线(粗细、高度、线数目、周期等)，防断栅栅线，外框，定位点，主栅等；
在步骤S600中，根据栅线的排布设计制作微结构模具，即根据栅线的排布设计，利用微接触纳米压印技术制作出微结构模具，该模具基底为PET，PC，PI，PMMA或者金属片材其中的一种材质；
在步骤S700中，对所述微结构模具表面进行金属化处理，即在模具结构面表面形成一层可导电的金属层，该层导电金属可以为：镍、铬、银、铜其中的一种材质。导电金属层可以采用物理气相沉积(PVD)，银镜反应等方法制作而成；
在步骤S800中，对所述微结构模具表面的金属层进行电铸加厚，形成金属网，即将表面金属化的模具用电铸的工艺加厚其金属层，形成金属网，这里所用到的金属包括：镍，镍钴合金，铜，铜镍合金等。
进一步地，为了实现更好的转印效果，使栅线电极线型更细更均匀，采用上述金属网制作方法制作的金属网，其厚度为：0.001mm-0.1mm；厚度均匀性为：±0.003mm；锥度为：0锥度。此外，微结构通孔的侧壁完全平整，为镜面平整度，表面无凹凸或者坑洼，其翘曲度为：0翘曲度。
在采用上述金属网制作方法制作的金属网来进行太阳能电池电极的转印过程中，由于金属网具有钢性特质，并且金属网微结构通孔的侧壁平整，在转印过程中金属网与电池片非接触或微接触，从而使形成的栅线电极平直均匀，有益于减少浆料的损耗，继而降低生产成本；形成的太阳能电池由于栅线电极更细，从而可减少遮光面积，增大电流密度，提高能量转化效率。
本发明还提供一种太阳能电池，该太阳能电池包括由上述太阳能电池电极制作方法制作而成的电极，该电极的具体结构参照上述实施例，由于本太阳能电池采用了上述太阳能电池电极制作方法所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池片电极制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
将电池片间隔置于网版下方；
将浆料放置于网版上；
挤压浆料，使浆料从网版的网孔中挤出且沉积于电池片表面，同时保持所述网版与电池片非接触/微接触；
使浆料在电池片表面固化，形成电极；
其中，所述网版包括网框、丝网、金属网、续料层，所述网版制作步骤包括：
将所述金属网铺设于续料层上；
将所述续料层与丝网贴合；
以一定的张力绷紧丝网，使丝网固定在网框上。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池片电极制作方法，其特征在于，还包括金属网制作步骤：
根据太阳能电池片对金属网的栅线进行排布设计；
根据栅线的排布设计制作微结构模具；
对所述微结构模具表面进行金属化处理；
对所述微结构模具表面的金属层进行电铸加厚，形成金属网。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池片电极制作方法，其特征在于，所述网版制作步骤还包括：
将所述金属网通过粘接剂C与所述续料层粘合；
将所述续料层通过粘接剂B与丝网粘合；
以一定的张力绷紧丝网，使丝网通过粘接剂A与所述网框粘合；
其中，所述将所述金属网通过粘接剂C与所述续料层粘合的步骤还包括：
将粘接剂C均匀涂覆于续料层上；
待所述粘接剂C固化形成胶水层，在胶水层上用激光或者超声或者化学或者物理的方法刻画电池片栅线电极的图形；
使金属网与胶水层进行对位，在高温高压的条件下将金属网与续料层粘合；
或者待粘接剂C固化形成胶水层后，将金属网直接放置于胶水层之上，在高温高压的条件下将金属网与续料层粘合，然后依据所需要的栅线图案，用激光透过金属网上的通孔，把胶水层刻穿，在胶水层上形成对应的栅线结构。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池片电极制作方法，其特征在于，所述高温高压的条件为温度60摄氏度到250摄氏度之间，粘合的压力为8kg到200kg之间，保温保压时间为10至30分钟。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池片电极制作方法，其特征在于，
所述粘接剂B采用环氧树脂型胶水、热熔胶、乳胶其中的一种材质，所述粘接剂B形态可为胶水或者胶膜；
所述粘接剂C采用环氧树脂型胶水、热熔胶、UV胶、压敏胶、乳胶其中的一种材质，所述粘接剂C形态可为胶水或者胶膜；
所述粘接剂A采用热熔胶、乳胶其中的一种材质，所述粘接剂A形态可为胶水或者胶膜。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池片电极制作方法，其特征在于，所述续料层为网状编制结构复合层，所述网状编制结构复合层的目数范围为150目至650目，所述网状编制结构复合层采用钢、镍、镍钴合金、铜镍合金、玻纤网其中的一种或多种材质。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池片电极制作方法，其特征在于，所述将电池片间隔置于网版下方；将浆料放置于网版上；挤压浆料，使浆料从网版的网孔中挤出且沉积于电池片表面，同时保持所述网版与电池片非接触/微接触；使浆料在电池片表面固化，形成电极的步骤还包括：
将电池片间隔置于网版下方；
将浆料均匀地填涂于续料层上；
通过一定的压力将浆料挤压入金属网具有的微结构通孔中，使浆料根据所述微结构通孔的形状成型；
驱动刮刀下压在续料层上，将更多的浆料挤入金属网中，使浆料从网版的微结构通孔中挤出且沉积于电池片表面，同时保持所述网版与电池片非接触/微接触；
将电池片放进太阳能电池烧结炉中进行烧结处理，使浆料在电池片表面固化，形成金属栅线电极。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池片电极制作方法，其特征在于，所述将电池片间隔置于网版下方的步骤包括：
将电池片置于网版下方，调整金属网与电池片的间距，调整刮刀下压力以及浆料材质；
其中，金属网与电池片的间距为金属网下表面与电池片之间的距离，该距离为0.03mm-2mm；
调整浆料材质包括调整浆料的组成成分以及浆料的粘稠度，所述浆料的组成成分包括银浆、铜浆、铝浆。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池片电极制作方法，其特征在于，所述电极包括主栅线和副栅线，所述主栅线的宽度为0.03mm-1mm，所述主栅线的高度为0.013mm-0.1mm；所述副栅线宽度为0.005mm-0.03mm，所述细栅线的高度为0.005mm-0.04mm；所述主栅线和副栅线的形状包括矩形、三角形、梯形、抛物线形。
10.一种太阳能电池，其特征在于，包括电极，所述电极采用如权利要求1-9中任一项太阳能电池片电极制作方法制作而成。
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