CN117729824A - 一种具备间隔体结构的bc电池及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具备间隔体结构的BC电池及制作方法，所述制作方法包括步骤：在半导体基底的背光面上的隔离区域上设置间隔体，将N型导电结构中的第一电极和P型导电结构中的第二电极分隔；采用真空沉积工艺在半导体基底的背光面沉积透明导电层和底种子层；在底种子层上覆盖掩膜；采用曝光‑显影工艺在掩膜上制作图形化栅线开口，采用电镀工艺将金属栅线转置于图形化栅线开口处的底种子层上；去除掩膜，采用刻蚀工艺去除金属栅线转置区域外的底种子层，采用皮秒工艺去除金属栅线转置区域外的透明导电层。本发明先制备间隔体，再沉积透明导电层，对透明导电层的去除工艺限制小，不误伤半导体基底，工艺简单、生产效率高、隔离效果优。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其是涉及一种具备间隔体结构的BC电池及制作方法。
背景技术
BC(Back-Contact)电池是一种基于有机半导体材料的光伏电池，具有高转换效率、低制造成本等特点，被视为未来光伏产业的重要发展方向之一。
BC电池的背光面均匀间隔分布有P型导电结构和N型导电结构，P型导电结构和N型导电结构之间通常需要进行隔离，防止二者导通短路，产生漏电现象，降低太阳电池的转化效率。传统的做法是先对P型电极和N型电极进行导电层和金属栅线转置，然后对P型电极和N型电极之间的导电层等结构进行激光刻蚀，暴露出间隔区域的半导体基板，使P型电极和N型电极之间形成空气隔离，但是此种方式对激光刻蚀的工艺要求较高，激光刻蚀能量过度会损伤半导体基板，而能量不足则无法除净导电层，导致隔离效果差，对电池的电学稳定性影响较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能的BC电池及其制作方法，以解决上述背景中的问题。
本发明的第一目的在于提供一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其步骤包括：
在半导体基底的背光面上的隔离区域上设置间隔体，将N型导电结构中的第一电极和P型导电结构中的第二电极分隔；
在第一电极、第二电极和间隔体上依次沉积透明导电层和底种子层；在底种子层上覆盖掩膜；
在掩膜上制作图形化栅线开口，将金属栅线转置于图形化栅线开口处的底种子层上；
去除掩膜，去除金属栅线转置区域外的底种子层，去除金属栅线转置区域外的透明导电层。
在一些较优的技术方案中，所述间隔体为分子聚合物POE、PF、PVC和硅胶中的任一种。
在一些较优的技术方案中，所述间隔体的平面尺寸与所述隔离区域适配，所述间隔体的厚度为0.5μm～30μm。
在一些较优的技术方案中，所述间隔体通过网版印刷的方式转置于所述半导体基底的背光面，而后经加热固化处理。
在一些较优的技术方案中，网版印刷时，黏制系数为500～2500psi。
在一些较优的技术方案中，所述间隔体的固化工艺为：温度100～220℃，时间60～600s。
在一些较优的技术方案中，所述间隔体通过黏贴的方式转置于所述半导体基底的背光面，所述的黏贴方式包括光辊涂布、网辊涂布或刮刀式涂布。
在一些较优的技术方案中，黏贴时，下压接触贴附压力为0.5Kg/cm2～3.5Kg/cm2。
在一些较优的技术方案中，黏贴时，对所述间隔体的贴附区域进行非接触式加热，加热温度为50～150℃。
本发明还提供一种具备间隔体结构的BC电池，其采用如上所述的制作方法制得。
本发明具有的有益效果是：通过先在P型导电结构中的第一电极和N型导电结构中的第二电极之间设置分子聚合物作为间隔体，可有效避免二者导通短路而产生漏电现象，同时本制作方法对于透明导电层和底种子层的去除工艺限制小，不会发生半导体基底误损伤的问题，工艺简单、生产效率高、隔离效果优。
附图说明
图1是本发明实施例中BC电池的结构图。
图中：
1、半导体基底；
2、减反射膜；
3、N型导电结构；
4、P型导电结构；
5、间隔体。
具体实施方式
下面通过附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考附图1，本实施例提供一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法及制得的BC电池，所制作的BC电池包括半导体基底1、减反射膜2、N型导电结构3、P型导电结构4和间隔体5，半导体基底1具有相对的受光面和背光面，减反射膜2设于半导体基底1的受光面，N型导电结构3和P型导电结构4交替间隔分布在半导体基底1的背光面，间隔体5位于每个N型导电结构3和与其相邻的P型导电结构4之间的隔离区域中，N型导电结构3包括第一电极、透明导电层、底种子层和金属栅线，P型导电结构4包括第二电极、透明导电层、底种子层和金属栅线，其中：N型导电结构3中的第一电极和P型导电结构4中的第二电极被间隔体5隔绝而互不导通，可以有效防止N型导电结构3和P型导电结构4导通短路，产生漏电现象，进而影响电池的电学稳定性。
本制作方法包括步骤：
(1)在半导体基底1的背光面上的隔离区域上设置间隔体5，将N型导电结构3中的第一电极和P型导电结构4中的第二电极分隔。
(2)在经过上述操作的半导体基底上，采用真空沉积工艺在第一电极、第二电极和间隔体上依次沉积透明导电层和底种子层；在底种子层上覆盖掩膜。
本步骤中，所述的真空沉积工艺为真空溅射法，其包括PVD、RPD和电子束蒸发法。
上述的透明导电层为氧化铟锡薄膜、氧化铟钨薄膜或氧化铝锌薄膜，其中：氧化铟锡薄膜的厚度为5nm～100nm，其中的In2O3:SnO2＝97:3～99:1；氧化铟钨薄膜的厚度为5nm～100nm，其中的In2O3:W＝90:10～99.7:0.3；氧化铝锌薄膜的厚度为5nm～50nm，其中的ZnO:Al2O3＝90:10～99:1。
上述的底种子层为金属层或合金层，其包含金、银、铂、铜、钯、钛、镍、钨、铋中的一种或多种，底种子层的厚度为50nm～200nm。底种子层可以提高金属栅线在透明导电层上的附着性能，提高BC电池的稳定性。
本步骤中，所采用的掩膜为厚度3μm～40μm的具有感光特性的液态材料或干式材料，可以为正型感光特性材料或负型感光热性材料，在将掩膜涂覆完成后，对其进行相应的热固处理，使其表面不粘黏，以便于后续进行图形转移。
(3)采用曝光-显影工艺在掩膜上制作图形化栅线开口，采用电镀工艺将金属栅线转置于图形化栅线开口处的底种子层上。
曝光时，在掩膜上叠放一光罩，光罩可以为硬式(譬如玻璃等)或为软式(譬如菲林版等)的材质，然后采用直写式曝光机进行曝光，其选用的波长范围为355nm～415nm，其曝光能量范围为15mj/cm2～800mj/cm2。
显影时，采用的显影液采用碱性化学药液，例如浓度0.5％～3％的碳酸钠溶液或浓度0.01％～2％的氢氧化钾溶液，操作温度为25～35℃，操作喷压为0.5kg/cm2～3.5kg/cm2，操作时间为30s～300s，显影后得到图形化栅线开口，而在该图形化栅线开口之外的电池片部分，均由掩膜掩盖，避免对后续金属栅线的电镀造成影响。
电镀金属栅线时，使电镀设备以10A、600s的操作参数运行，在底种子层上沉积宽度5μm～30μm，厚度3μm～20μm的金属栅线。
(4)去除掩膜，采用刻蚀工艺去除金属栅线转置区域外的底种子层，采用皮秒工艺去除金属栅线转置区域外的透明导电层。
去除掩膜时，将电池片传送入掩膜去除槽段，以40～65℃的操作温度、0.5kg/cm2～3.5kg/cm2的操作喷压、浓度1.5％～7％的碱性溶液、30s～300s的操作时间进行。
刻蚀底种子层时，以20～35℃的操作温度、0.5kg/cm2～3.5kg/cm2的操作喷压、浓度1％～10％的无机酸溶液、30s～300s的操作时间进行。无机酸溶液中包括硫酸、盐酸、硼酸、磷酸和硝酸中的一种或多种，还可在其中添加浓度1％～10％的氨基酸溶液，以加强且均匀控制刻蚀效率。
去除透明导电层时，利用频率30～1000KHz、功率1KW～300KW的激光进行。
在一些优选的实施方案中，上述的间隔体5为分子聚合物，可以为POE、PF、PVC和硅胶中的任一种，其平面尺寸与隔离区域适配，厚度为0.5μm～30μm。通过在制作透明导电层之前，在半导体基底1上利用网版印刷、黏贴等工艺方法设置间隔体5，并预调整间隔体5的厚度尺寸，来防止漏电、提高太阳电池的转化效率，操作简单故而生产效率高，且隔离效果优。
当采用网版印刷的方式将间隔体5转置于半导体基底1的背光面时，将具有与半导体基底1上的隔离区域对应开口的丝网印刷网版置于半导体基底1的背光面，将间隔体5通过丝网印刷网版上的开口而向下挤置于半导体基底1上的隔离区域，然后对间隔体5进行加热固化处理，至其不粘黏。
在网版印刷时，所采用的黏制系数为500～2500psi，加热固化时所采用的工艺为：温度100～220℃，时间60～600s，以将间隔体5更加稳固的转置于半导体基底1上。
当采用黏贴的方式将间隔体5转置于半导体基底1的背光面时，所采用的工艺包括但不限于光辊涂布、网辊涂布及刮刀式涂布。黏贴时，将间隔体5材料图涂覆于离型膜上，然后将离型膜依照半导体基底1上的隔离区域大小切割成卷或者片张状载送，再通过下压接触贴附于半导体基底1上的隔离区域，然后将离型膜回收即可。
在黏贴时，下压接触贴附压力为0.5Kg/cm2～3.5Kg/cm2，以使间隔体5与半导体基底1连接稳固。必要时，也可对间隔体5的贴附区域进行非接触式加热，以利于离型膜的贴附操作；其中，加热温度优选为50～150℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)通过先在P型导电结构3中的第一电极和N型导电结构4中的第二电极之间设置分子聚合物作为间隔体5，可有效避免二者导通短路而产生漏电现象，同时本制作方法对于透明导电层和底种子层的去除工艺限制小，不会发生半导体基底误损伤的问题，工艺简单、生产效率高、隔离效果优。
(2)采用真空沉积工艺制作透明导电层、底种子层，制程比化学法沉积镍种子层简单，且底种子层可大幅提升金属栅线与电池片之间的结合力。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其特征在于，步骤包括：
在半导体基底的背光面上的隔离区域上设置间隔体，将N型导电结构中的第一电极和P型导电结构中的第二电极分隔；
在第一电极、第二电极和间隔体上依次沉积透明导电层和底种子层；在底种子层上覆盖掩膜；
在掩膜上制作图形化栅线开口，采用电镀工艺将金属栅线转置于图形化栅线开口处的底种子层上；
去除掩膜，去除金属栅线转置区域外的底种子层，去除金属栅线转置区域外的透明导电层。
2.根据权利要求1所述的一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其特征在于，所述间隔体为分子聚合物POE、PF、PVC和硅胶中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其特征在于，所述间隔体的平面尺寸与所述隔离区域适配，所述间隔体的厚度为0.5μm～30μm。
4.根据权利要求1所述的一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其特征在于，所述间隔体通过网版印刷的方式转置于所述半导体基底的背光面，而后经加热固化处理。
5.根据权利要求4所述的一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其特征在于，网版印刷时，黏制系数为500～2500psi。
6.根据权利要求4或5所述的一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其特征在于，所述间隔体的固化工艺为：温度100～220℃，时间60～600s。
7.根据权利要求1所述的一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其特征在于，所述间隔体通过黏贴的方式转置于所述半导体基底的背光面，所述的黏贴方式包括光辊涂布、网辊涂布或刮刀式涂布。
8.根据权利要求7所述的一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其特征在于，黏贴时，下压接触贴附压力为0.5Kg/cm2～3.5Kg/cm2。
9.根据权利要求7或8所述的一种具备间隔体结构的BC电池的制作方法，其特征在于，黏贴时，对所述间隔体的贴附区域进行非接触式加热，加热温度为50～150℃。
10.一种具备间隔体结构的BC电池，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的制作方法制得。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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