CN114823978A - 一种太阳能电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池及其制作方法；属于太阳能电池技术领域，包括在电池基底上形成栅线电极，所述电池基底包括异质结基底和在异质结基底相对的两侧面上形成的透明氧化导电层；所述栅线电极包括：在透明导电氧化层上沉积形成覆盖透明导电氧化膜的种子层；在种子层上进行第一次喷墨打印形成具有栅线图案的第一掩膜层，所述栅线图案为与种子层垂直、暴露出种子层的凹槽；在第一掩膜层上，栅线图案凹槽的两侧打印第二掩膜层；在栅线图案中电镀导电栅线。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池及其制作方法。
背景技术
栅线电极是金属栅线从发射极收集电流的组件，为了能增加电池的受光面积，电极栅线的宽度越小越好，但是，电极栅线越细，同等高度下，其表面积S越小，电极损失越高。
现有的栅线制作方法为，在透明氧化导电层上制作种子层，在种子层上打印具有栅线图案的掩膜，随后在栅线图案中的种子层上制作导电栅线，去除掩膜，这种工艺，由于掩膜打印时为熔融状态，掩膜贴附种子层固化时，掩膜层形成的栅线图案凹槽侧壁具有弧形凸面，在电镀时，若电镀电极继续在栅线图案中形成，造成的结果是电镀电极的远离种子层的一端宽度大于靠近种子层的宽度，电镀电极层与种子层形成类T型结构(如图3、图4)，减少了太阳能电池表面的受光面积，也导致后续掩膜层不易剥离。
发明内容
针对上述存在的技术不足，为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种太阳能电池的制作方法，包括在电池基底上形成栅线电极，所述电池基底包括异质结基底和在异质结基底相对的两侧面上形成的透明氧化导电层；所述栅线电极包括：在透明导电氧化层上沉积形成覆盖透明导电氧化膜的种子层；在种子层上进行第一次喷墨打印形成具有栅线图案的第一掩膜层，所述栅线图案为与种子层垂直、暴露出种子层的凹槽；在第一掩膜层上，栅线图案凹槽的两侧打印第二掩膜层；在栅线图案中电镀导电栅线。
优选地，所述异质结基底包括在掺杂硅基异质结基底相对的两侧面上分别形成的第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层，所述第一本征非晶硅远离掺杂硅基异质结基底的一侧形成第一掺杂非晶硅层；在第二本征非晶硅层远离掺杂硅基异质结基底的一侧形成的第二掺杂非晶硅层。
为了进一步提高栅线的质量，减少栅线边缘的不平整，增加太阳能电池的受光面积，优选地，在打印电镀导电栅线之前，将第一掩膜层和第二掩膜层加热至玻璃态转变温度以上，使用具有栅线图案的模具，对第一掩膜层和第二掩膜层进行压印。
优选地，所述第一掩膜层厚度为10-15μm，第二掩膜层厚度为5-10μm。
优选地，所述第一掩膜层和第二掩膜层材料均为热可塑形材料。
优选地，第一掩膜层和第二掩膜层材料均为石蜡。
优选地，为了减少反射，所述掺杂硅基异质结基底靠近第一本征非晶硅层的侧面具有蜂窝状的绒面结构。
优选地，还包括在导电栅线上继续电镀制作锡叠层作为导电栅线的助焊层。
本发明的另一目的是提供一种太阳能电池，该太阳能电池通过以下方法制作：
在掺杂硅基异质结基底相对的两侧面上分别形成的第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层，所述第一本征非晶硅远离掺杂硅基异质结基底的一侧形成第一掺杂非晶硅层；在第二本征非晶硅层远离掺杂硅基异质结基底的一侧形成的第二掺杂非晶硅层，形成异质结基底，掺杂硅基异质结基底靠近第一本征非晶硅层的侧面具有蜂窝状的绒面结构；
在异质结基底相对的两侧面上形成的透明氧化导电层；透明导电氧化层材料为氧化铟、氧化锌、氧化锌镓中的一种或多种；
在透明导电氧化层上沉积形成覆盖透明导电氧化膜的种子层；所述种子层材料为：铜、镍、银、铝、钛、钯中的一种或多种，优选为银种子层；
在种子层上进行第一次喷墨打印形成具有栅线图案的第一掩膜层，第一掩膜层厚度为10-15μm，栅线图案为与种子层垂直、暴露出种子层的凹槽，多个凹槽形成H形或者网格形的栅线图案，栅线图案的凹槽之间的距离≤4mm；
在第一掩膜层上，栅线图案凹槽的两壁上打印第二掩膜层，第二掩膜层厚度为5-10μm；
将第一掩膜层和第二掩膜层加热至达到玻璃态转变温度或者玻璃态转变温度以上，第一掩膜层和第二掩膜层材料均为热可塑形材料；
使用与栅线图案配合的模具，对第一掩膜层和第二掩膜层的形成的栅线图案的凹槽处进行压印；
在栅线图案中，即栅线图案的凹槽中暴露出的种子层上采用水平电镀的方法电镀导电栅线，形成导电栅线；
去除第一掩膜层和第二掩膜层，在导电栅线上继续电镀制作锡叠层作为导电栅线的助焊层。
本发明的有益效果在于：1、本发明通过增加栅线的高度提高电极的横截面积S，减少电极了损失；2；本发明通过在透明导电氧化层上制作种子层，增加了栅线电极在种子层上的附着力，以减少栅线图案的脱落，也便于后续电镀形成高宽比大的栅线图案，减少栅线图案自身电阻带来的损失；3、本发明通过打印第一掩膜层和第二掩膜层，使栅线电极具有高高宽比的同时，使栅线图案平直且均匀，保证太阳能电池的受光面积，也使后续掩膜易于剥离。
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获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池的制作方法流程示意图。
图2为本发明实施例2提供的一种太阳能电池的制作方法的电池结构侧视图。
图3为现有技术中制作的太阳能电池电镀栅线的栅线和掩膜结构侧视图。
图4为现有技术中制作的太阳能电池电镀栅线的栅线结构侧视图。
附图标记说明：电池基底11；掺杂硅基异质结基底101；第一本征非晶硅层102；第二本征非晶硅层103，第一掺杂非晶硅层104；第二掺杂非晶硅层105；透明氧化导电层2；种子层3；第一掩膜层4；第二掩膜层5；导电栅线6；模具16；掺杂硅基异质结基底101’；透明氧化导电层2’；种子层3’；第一掩膜层4’；导电栅线6’。
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做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。
实施例1：如图1和图2所示，一种太阳能电池的制作方法：
(1)在电池基底11上形成栅线电极，电池基底11包括异质结基底1和在异质结基底1相对的两侧面上形成的透明氧化导电层2，透明导电氧化层2采用物理气相沉积法或反应等离子体沉积法形成，透明导电氧化层2材料为氧化铟、氧化锌、氧化锌镓中的一种或多种，本实施例采用氧化铟；
(2)在本实施例中的步骤(1)中的透明导电氧化层2上形成覆盖透明导电氧化膜的种子层3；由于透明导电氧化层2材料为氧化铟、氧化锌、氧化锌镓的一种或多种，透明导电氧化层2具有导电性，无法直接在透明导电氧化层表面电镀导电栅线，为了解决这一问题，以及增加栅线电极的附着力，减少栅线电极的脱落，本发明增设种子层3，种子层3材料为：铜、镍、银、铝、钛、钯中的一种或多种，本实施例采用银种子层，种子层以物理气相沉积法、丝网印刷法、化学气相沉积、电镀、化学镀中的任意一项方法制备，本实施例采用丝网印刷法；
(3)在本实施例中的步骤(2)的基础上，在种子层3上进行第一次喷墨打印形成具有栅线图案的第一掩膜层4，栅线图案为与种子层垂直、暴露出种子层的凹槽，多个凹槽形成H形或者网格形的栅线图案，栅线图案的凹槽之间的距离≤4mm；
(4)在本实施例中的步骤(3)的基础上，在第一掩膜层4上，栅线图案凹槽的两侧壁上打印第二掩膜层5，第五掩膜层5是栅线图案的凹槽深度加深，而不破坏栅线图案的凹槽宽度，第二掩膜层5用于解决第一掩膜层4的在栅线图案的凹槽两侧形成弧形面的问题，第二掩膜层5和第一掩膜层4的高度之和高于电镀的导电栅线6，用于防止电镀的栅线图案突出掩膜层产生变形；进一步的，第一掩膜层厚度为12μm，第二掩膜层厚度为9μm；第一掩膜层和第二掩膜层材料均为热可塑形材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或石蜡；本实施例中，第一掩膜层和第二掩膜层材料可均为石蜡；
(5)本实施例中的步骤(4)的基础上，在栅线图案中采用水平电镀的方法电镀导电栅线，导电栅线材料为铜、镍、铝、银等中的一种或多种；本实施例电镀的材料为铜，形成导电栅线6，导电栅线6的高度小于第二掩膜层5和第一掩膜层4的高度的和。
在以上的步骤中，异质结基底1包括在掺杂硅基异质结基底101相对的两侧面上分别形成的第一本征非晶硅层102和第二本征非晶硅层103，所述第一本征非晶硅102远离掺杂硅基异质结基底101的一侧形成第一掺杂非晶硅层104；在第二本征非晶硅层103远离掺杂硅基异质结基底101的一侧形成的第二掺杂非晶硅层105，异质结基地11的制作为现有技术；掺杂硅基异质结基底靠近第一本征非晶硅层的侧面具有蜂窝状的绒面结构，以减少光反射。
实施例2：如图1和图2所示，一种太阳能电池的制作方法：
(1)在电池基底11上形成栅线电极，电池基底11包括异质结基底1和在异质结基底1相对的两侧面上形成的透明氧化导电层2，透明导电氧化层2采用物理气相沉积法或反应等离子体沉积法形成，透明导电氧化层2材料为氧化铟、氧化锌、氧化锌镓中的一种或多种，本实施例采用氧化铟；
(2)在本实施例中的步骤(1)中的透明导电氧化层2上形成覆盖透明导电氧化膜的种子层3；由于透明导电氧化层2材料为氧化铟、氧化锌、氧化锌镓的一种或多种，透明导电氧化层2具有导电性，无法直接在透明导电氧化层表面电镀导电栅线，为了解决这一问题，以及增加栅线电极的附着力，减少栅线电极的脱落，本发明增设种子层3，种子层3材料为：铜、镍、银、铝、钛、钯中的一种或多种，本实施例采用银种子层，种子层以物理气相沉积法、丝网印刷法、化学气相沉积、电镀、化学镀中的任意一项方法制备，本实施例采用丝网印刷法。
(3)在本实施例中的步骤(2)的基础上，在种子层3上进行第一次喷墨打印形成具有栅线图案的第一掩膜层4，栅线图案为与种子层垂直、暴露出种子层的凹槽，多个凹槽形成H形或者网格形的栅线图案，栅线图案的凹槽之间的距离≤4mm；
(4)在本实施例中的步骤(3)的基础上，在第一掩膜层4上，栅线图案凹槽的两侧壁上打印第二掩膜层5，第五掩膜层5是栅线图案的凹槽深度加深，而不破坏栅线图案的凹槽宽度，第二掩膜层5用于解决第一掩膜层4的在栅线图案的凹槽两侧形成弧形面的问题，第二掩膜层5和第一掩膜层4的高度之和高于电镀的导电栅线6，用于防止电镀的栅线图案突出掩膜层产生变形；进一步的，第一掩膜层厚度为15μm，第二掩膜层厚度为7μm；第一掩膜层和第二掩膜层材料均为热可塑形材料；本实施例中，第一掩膜层和第二掩膜层材料可均为石蜡；
(5)本实施例中的步骤(4)的基础上，在栅线图案中采用水平电镀的方法电镀导电栅线，导电栅线材料为铜、镍、铝、银等中的一种或多种；本实施例电镀的材料为铜，形成导电栅线6，导电栅线6的高度小于第二掩膜层5和第一掩膜层4的高度的和。
在以上的步骤中，异质结基底1包括在掺杂硅基异质结基底101相对的两侧面上分别形成的第一本征非晶硅层102和第二本征非晶硅层103，所述第一本征非晶硅102远离掺杂硅基异质结基底101的一侧形成第一掺杂非晶硅层104；在第二本征非晶硅层103远离掺杂硅基异质结基底101的一侧形成的第二掺杂非晶硅层105，异质结基地11的制作为现有技术；掺杂硅基异质结基底靠近第一本征非晶硅层的侧面具有蜂窝状的绒面结构，以减少光反射。
实施例3：如图1和图2所示，一种太阳能电池的制作方法：
在实施例1的基础上，本发明采用喷墨打印制作栅线电极6的掩膜，喷墨打印的材料为可塑性材料，打印时，先加热熔融，打印材料为熔融状态，当打印材料落在电池基板上时，圆形液滴会在种子层3表层固化，多个液滴堆积形成的掩膜层将会导致栅线图案边缘不平整，导致后续电镀的栅线电极呈现不均匀状态，本发明已可以实现硅基异质结太阳能电池的制作，为了进一步提高栅线的质量，减少栅线边缘的不平整，增加太阳能电池的受光面积，本发明进一步提供的方案为：
(6)在实施例1中步骤(4)的基础上，即在电镀导电栅线6之前，将第一掩膜层4和第二掩膜层5加热至达到玻璃态转变温度或者玻璃态转变温度以上，将第一掩膜层4和第二掩膜层5加热至软化，但不可流动状态；
(7)在本实施例中步骤(6)的基础上，使用具有栅线图案的模具16，模具16具有与栅线图案的凹槽数量一致的凸棱，模具16的凸棱与栅线图案的凹槽接触的侧面均为光滑平面，和对第一掩膜层4和第二掩膜层5的形成的栅线图案的凹槽处进行压印，模具16的凸棱修饰第一掩膜4和第二掩膜5形成的凹槽，以便形成均匀的栅线图案；
(8)在本实施例中步骤(7)的基础上，还可以使用冷却装置加速冷却第一掩膜层4和第二掩膜层5，以便形成均匀，平直的栅线图案6，从而增加电池基板1的受光面积；
(9)在实施例1中步骤(5)、本实施例中(7)或(8)的基础上，在栅线图案中采用水平电镀的方法电镀导电栅线，即形成导电栅线6，导电栅线6的高度不小于第二掩膜层5和第一掩膜层4的高度和；本实施例中，栅线电极的宽度为27μm；高度为18μm，栅线平直。
进一步的，本发明的异质结太阳能电池的制作还包括：
(10)在本实施例中步骤(9)的基础上，以丙酮去除第一掩膜层和第二掩膜层，以导电栅线6作为主体导电，在导电栅线6上继续电镀制作锡叠层作为导电栅线的助焊层。
实施例4：如图1和图2所示，一种太阳能电池的制作方法：
在实施例2的基础上，本发明采用喷墨打印制作栅线电极6的掩膜，喷墨打印的材料为可塑性材料，打印时，先加热熔融，打印材料为熔融状态，当打印材料落在电池基板上时，圆形液滴会在种子层3表层固化，多个液滴堆积形成的掩膜层将会导致栅线图案边缘不平整，导致后续电镀的栅线电极呈现不均匀状态，本发明已可以实现硅基异质结太阳能电池的制作，为了进一步提高栅线的质量，减少栅线边缘的不平整，增加太阳能电池的受光面积，本发明进一步提供的方案为：
(6)在实施例2中步骤(4)的基础上，即在电镀导电栅线6之前，将第一掩膜层4和第二掩膜层5加热至达到玻璃态转变温度或者玻璃态转变温度以上，将第一掩膜层4和第二掩膜层5加热至软化，但不可流动状态；
(7)在本实施例中步骤(6)的基础上，使用具有栅线图案的模具16，模具16具有与栅线图案的凹槽数量一致的凸棱，模具16的凸棱与栅线图案的凹槽接触的侧面均为光滑平面，对第一掩膜层4和第二掩膜层5的形成的栅线图案的凹槽处进行压印，以便形成均匀的栅线图案；
(8)在本实施例中实步骤(7)的基础上，还可以使用冷却装置加速冷却第一掩膜层4和第二掩膜层5，以便形成均匀，平直的栅线图案6，从而增加电池基板1的受光面积；
(9)在实施例2中步骤(5)、本实施例中(7)或(8)的基础上，在栅线图案中采用水平电镀的方法电镀导电栅线，即形成导电栅线6，导电栅线6的高度不小于第二掩膜层5和第一掩膜层4的高度和；本实施例中，栅线电极的宽度为25μm；高度为16μm，栅线平直。
进一步的，本发明的异质结太阳能电池的制作还包括：
(10)在本实施例中步骤(9)的基础上，以丙酮去除第一掩膜层和第二掩膜层，以导电栅线6作为主体导电，在导电栅线6上继续电镀制作锡叠层作为导电栅线的助焊层。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括在电池基底上形成栅线电极，所述电池基底包括异质结基底和在异质结基底相对的两侧面上形成的透明氧化导电层；所述栅线电极包括：在透明导电氧化层上沉积形成覆盖透明导电氧化膜的种子层；在种子层上进行第一次喷墨打印形成具有栅线图案的第一掩膜层，所述栅线图案为与种子层垂直、暴露出种子层的凹槽；在第一掩膜层上，栅线图案凹槽的两侧打印第二掩膜层；在栅线图案中电镀导电栅线。
2.如权利要求1所述的一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述异质结基底包括在掺杂硅基异质结基底相对的两侧面上分别形成的第一本征非晶硅层和第二本征非晶硅层，所述第一本征非晶硅远离掺杂硅基异质结基底的一侧形成第一掺杂非晶硅层；在第二本征非晶硅层远离掺杂硅基异质结基底的一侧形成的第二掺杂非晶硅层。
3.如权利要求1所述的一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，在打印电镀导电栅线之前，将第一掩膜层和第二掩膜层加热至玻璃态转变温度以上，使用与栅线图案配合的模具，对第一掩膜层和第二掩膜层进行压印。
4.如权利要求1所述的一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一掩膜层厚度为10-15μm，第二掩膜层厚度为5-10μm。
5.如权利要求1所述的一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一掩膜层和第二掩膜层材料均为热可塑形材料。
6.如权利要求5所述的一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述第一掩膜层和第二掩膜层材料均为石蜡。
7.如权利要求2所述的一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述掺杂硅基异质结基底靠近第一本征非晶硅层的侧面具有蜂窝状的绒面结构。
8.如权利要求1所述的一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，还包括在导电栅线上继续电镀制作锡叠层作为导电栅线的助焊层。
9.如权利要求1-8任一所述的一种太阳能电池的制作方法制作的太阳能电池。
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