DE112015002790T5 - Dünne Transferfolie für ultrafeine Elektroden von Solarzellen, Herstellungsverfahren und Anwendungsverfahren dafür - Google Patents
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Abstract
Bereitgestellt werden eine dünne Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle, ein Verfahren zur Herstellung und ein Verfahren zur Anwendung dafür. Die dünne Elektrodentransferfolie umfasst der Reihe nach von unten nach oben ein Substrat (10), eine Trennschicht (20), eine Harzschicht (30) und eine Schmelzkleber-Schicht (40); die Harzschicht (30) ist ausgebildet mit Elektrodenschlitzen (31) darin; die Elektrodenschlitze (31) sind ausgebildet mit Elektroden (50) darin; hyperfeine leitende Elektroden werden mit Hilfe eines Rolle-zu-Rolle-Nanoimprinting-Verfahrens kontinuierlich auf einer transparenten Folie erzeugt, wobei die Breite einer Elektrodenleitung 2 µm bis 50 µm beträgt und die Breite einer typischen Leitung zwischen 10 µm bis 30 µm beträgt. Direktes Anfügen der hyperfeinen Elektroden der Schmelzkleber-Schicht (40) an eine Solarzelle, indem das Material des Substrats (10) abgelöst wird, und Sintern bei hoher Temperatur, um die Schmelzkleber-Schicht (40) zu verdampfen, während die Elektroden bewahrt werden, sodass die Elektroden als Ganzes transferiert werden, ohne minderwertigen örtlichen Transfer, mit den Vorteilen von Zuverlässigkeit, Effizienz und Einfachheit.
Description
- Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
chinesischen Patentanmeldung Nummer 201410265681.4 - FACHGEBIET
- Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Fachgebiet von Solarzellen und insbesondere eine Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle, ein Verfahren zur Herstellung selbiger und ein Verfahren zur Anwendung selbiger.
- HINTERGRUND
- Monokristalline Silizium-Solarzellen und Polysilizium-Solarzellen werden gewöhnlich hergestellt, indem mit einem präzisen Siebdruckverfahren Oberflächenelektroden auf einer Siliziumoberfläche ausgebildet werden. Diese Elektroden haben üblicherweise eine Leiterbahnbreite von 60 µm bis 100 µm. Bei einem Siebdruck mit der Leiterbahnbreite von 60 µm kann es aufgrund der Eigenschaften des Drucksiebs und der elektrisch leitenden Suspension ein Verstopfen auftreten, wodurch die Ausbeute und die Qualität der Elektroden beeinträchtigt werden. Des Weiteren haben die Elektroden mit einer großen Leiterbahnbreite zwei Nachteile, nämlich einen hohen Verbrauch von elektrisch leitender Suspension, aus dem hohe Kosten resultieren, und eine großflächige Ausdehnung der Oberflächenelektroden auf den Siliziumchip, welche den fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad der Zelle beeinträchtigt. Es ist daher wichtig, die Leiterbahnbreite der Oberflächenelektroden zu reduzieren, den Verbrauch elektrisch leitender Suspension zu verringern und die Lichtaufnahmefläche der Zelle zu vergrößern.
- Die Herstellung von Oberflächenelektroden von Solarzellen wird durch die folgenden Faktoren beschränkt: Kompatibilität mit existierenden Verfahren für Solarzellen, einfache Umsetzung, Unterstützung einer effizienten Verarbeitung, niedrigere zusammengesetzte Kosten als die Kosten für den Siebdruck (einschließlich Kosten für das Drucksieb und die elektrisch leitende Suspension) und einfache Massenfertigung des Materials.
- In einem Verfahren zur Herstellung einer Frontelektrode für eine Solarzelle, das in der
chinesischen Patentanmeldung Nummer 201080023219.3 - Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist es notwendig, eine Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle, ein Verfahren zur Herstellung derselben und ein Verfahren zur Anwendung derselben zur Verfügung zu stellen.
- ZUSAMMENFASSUNG
- In Anbetracht der obigen Ausführungen wird eine Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle, ein Verfahren zur Herstellung derselben und ein Verfahren zur Anwendung derselben bereitgestellt, um die Probleme der konventionellen Technologie zu lösen.
- Um das oben genannte Ziel zu erreichen, sind die im Folgenden genannten technischen Lösungen entsprechend der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorgesehen.
- Eine Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle wird bereitgestellt, wobei die Elektrodentransferfolie von unten nach oben ein Substrat, eine Trennschicht, eine Harzschicht und eine Schmelzkleber-Schicht umfasst, Elektrodenschlitze in der Harzschicht ausgebildet sind und Elektroden in den Elektrodenschlitzen ausgebildet sind.
- In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung haben die Elektrodenschlitze und die Elektroden eine kammartige Struktur oder eine Wabenstruktur, die der Solarzelle entspricht.
- In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die Elektroden aus einem gemischten Material aus Mikroglaskugeln-Fritte und elektrisch leitender Suspension hergestellt.
- In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung hat die Trennschicht eine Dicke von 0,5 µm bis 1,2 µm, und die Schmelzkleber-Schicht hat eine Dicke von 0,5 µm bis 2,0 µm.
- In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung hat jeder der Elektrodenschlitze eine Leiterbahnbreite von 2 µm bis 50 µm und eine Tiefe von 2 µm bis 60 µm.
- In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung hat jeder der Elektrodenschlitze eine Leiterbahnbreite von 10 µm bis 30 µm.
- Dementsprechend umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle:
S1, Bereitstellen des Substrats; - S2, Auftragen der Trennschicht auf das Substrat;
- S3, Auftragen der Harzschicht auf die Trennschicht und Ausbilden der Elektrodenschlitze durch Aufdrucken auf die Harzschicht mit einer konvexen Form, die einer Elektrodenstruktur entspricht, wobei die Leiterbahnbreite und die Tiefe jedes der Elektrodenschlitze auf Grundlage der Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit der Elektrode angepasst sind; und
- S4, Ausbilden der Elektroden durch Füllen der Elektrodenschlitze mit elektrisch leitender Suspension und Backen, und Auftragen der Schmelzkleber-Schicht auf die Elektroden.
- In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Ausbilden der Elektroden in Schritt S4:
Füllen der Elektrodenschlitze mit Glasfritte und elektrisch leitender Suspension und Sintern bei geringer Temperatur von weniger als 150°C. - In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Füllen der Elektrodenschlitze mit Glasfritte und elektrisch leitender Suspension: Füllen der Elektrodenschlitze mit der Glasfritte und der elektrisch leitenden Suspension zur gleichen Zeit; oder zunächst Füllen der Elektrodenschlitze mit der Glasfritte und dann mit der elektrisch leitenden Suspension.
- Dementsprechend umfasst ein Verfahren zur Anwendung der Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle:
Anfügen der Schmelzkleber-Schicht der Elektrodentransferfolie an eine Antireflexschicht auf einer Oberfläche der Solarzelle und Erhitzen, um die Schmelzkleber-Schicht mit der Antireflexschicht zu verbinden;
Entfernen der Trennschicht und des Substrats, um die transparenten Elektroden auf der Oberfläche der Solarzelle zu verbinden; und
Sintern bei hoher Temperatur, um die Schmelzkleber-Schicht zu verdampfen, die Elektroden mit der Oberfläche der Solarzelle zu verschmelzen und die hyperfeinen transparenten Elektroden vollständig zu transferieren. - In der vorliegenden Offenbarung wird Rolle-zu-Rolle-Nanoimprinting angewendet, leitende Elektroden werden kontinuierlich auf einer transparenten Folie erzeugt und als Ganzes transferiert, und minderwertiger Transfer wird nicht örtlich auftreten. Des Weiteren werden die Schmelzkleberschicht und das Halbleitersubstrat bei hoher Temperatur direkt gesintert, um die Schmelzkleber-Schicht zu verdampfen und die Elektroden zu bewahren, wodurch Zuverlässigkeit, hohe Effizienz und Einfachheit der Anwendung erreicht werden.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die beigefügten Zeichnungen, die für die Beschreibung der Ausführungsformen oder der konventionellen Technologie notwendig sind, werden im Folgenden kurz beschrieben, sodass die technischen Lösungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oder in der konventionellen Technologie klarer werden. Es ist offensichtlich, dass die beigefügten Zeichnungen in der folgenden Beschreibung nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind. Für den Fachmann können andere beigefügte Zeichnungen entsprechend dieser beigefügten Zeichnungen ohne jegliche kreative Arbeit gewonnen werden.
-
1 ist eine strukturelle Darstellung einer Elektrodentransferfolie der vorliegenden Offenbarung; -
2 ist eine strukturelle Darstellung von Elektroden, die eine kammartige Struktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung haben; und -
3 ist eine strukturelle Darstellung von Elektroden, die eine Wabenstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung haben. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Im Folgenden werden Ausführungsformen im Detail in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gleichwohl sind die Ausführungsformen nicht dazu bestimmt, die Offenbarung zu beschränken. Jegliche Veränderungen der Struktur, des Verfahrens oder der Funktion, die vom Fachmann auf Basis der Ausführungsformen vorgenommen werden, fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung.
- Eine Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle wird offenbart. Bezugnehmend auf
1 umfasst die Elektrodentransferfolie von unten nach oben ein Substrat10 , eine Trennschicht20 , eine Harzschicht30 und eine Schmelzkleber-Schicht40 . Elektrodenschlitze31 sind in der Harzschicht30 ausgebildet und Elektroden50 sind in den Elektrodenschlitzen31 ausgebildet. - Die Schichten der Offenbarung werden im Folgenden beschrieben.
- Das Substrat
10 umfasst normalerweise eine Plastikfolie oder ein Stück Papier. - Die Trennschicht
20 umfasst eine Beschichtung, die eine Trennbarkeit der Oberflächen ermöglicht. Um die Auslösekraft der Plastikfolie oder des Papiers zu vergrößern, wird die Trennschicht üblicherweise ausgebildet, indem ein Plasmaverfahren oder ein Fluoridierungsverfahren auf die Plastikfolie oder das Papier angewendet wird, oder indem ein Silizium-Trennmittel auf eine Oberfläche des Beschichtungsmaterials aufgetragen wird. Zwischen der Trennschicht und einem bestimmten Material, das mit dieser unter eingegrenzten Bedingungen in Kontakt gebracht wird, besteht keine Klebrigkeit oder geringe Klebrigkeit. - In der vorliegenden Offenbarung ist die Trennschicht eingerichtet, um die Harzschicht
30 und die Schmelzkleber-Schicht40 von dem Substrat10 zu trennen. Vorzugsweise hat die Trennschicht eine Dicke von 0,5 µm bis 1,2 µm. - Die Harzschicht
30 ist hergestellt aus UV-lichtempfindlichem Harz. Die Elektrodenschlitze31 sind durch Aufdrucken auf die Harzschicht mit einer konvexen Form ausgebildet, die einer Elektrodenstruktur entspricht. Die Elektrodenschlitze31 sind eingerichtet, um die Elektroden50 zu entwickeln. Vorzugsweise hat jeder der Elektrodenschlitze eine Leiterbahnbreite von 2 µm bis 50 µm und eine Tiefe von 2 µm bis 60 µm. Vorzugsweise haben die Elektrodenschlitze eine typische Leiterbahnbreite von 10 µm bis 30 µm. Die Elektroden sind hergestellt aus einem gemischten Material aus Glasfritte und elektrisch leitender Suspension. Die Elektroden liegen vorzugsweise in der Form einer Silberleitung vor und können in anderen Ausführungsformen aus metallischem Material in Form einer Goldleitung oder Kupferleitung hergestellt sein. - Bezugnehmend auf
2 und3 können die Elektrodenschlitze31 und die Elektroden50 entsprechend eine kammartige Struktur oder eine Wabenstruktur haben. - Die Schmelzkleber-Schicht
40 wird verdampft, nachdem sie bei hoher Temperatur gesintert wurde. Die Schmelzkleber-Schicht40 hat vorzugsweise eine Dicke von 0,5 µm bis 2 µm. - Ein Verfahren zur Herstellung einer Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle wird in der vorliegenden Offenbarung ebenfalls bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Schritt S1 bis Schritt S2.
- In Schritt S1 wird das Substrat
10 bereitgestellt. - In Schritt S2 wird die Trennschicht
20 , die eine Dicke von 0,5 µm bis 1,2 µm hat, auf das Substrat10 aufgetragen. - In Schritt S3 wird die Harzschicht
30 auf die Trennschicht20 aufgetragen und die Elektrodenschlitze31 werden durch Aufdrucken auf die Harzschicht30 mit einer konvexen Form, die einer Elektrodenstruktur entspricht, ausgebildet. Die Elektrodenschlitze31 und die Elektroden50 haben eine kammartige Struktur oder eine Wabenstruktur. Eine Leiterbahnbreite und eine Tiefe jedes der Elektrodenschlitze sind angepasst auf Grundlage einer Anforderung an die elektrische Leitfähigkeit der Elektrode. - In Schritt S4 werden die Elektroden
50 ausgebildet durch Füllen der Elektrodenschlitze31 mit elektrisch leitender Suspension und Backen, und die Schmelzkleber-Schicht40 , die eine Dicke von 0,5 µm bis 2 µm hat, wird auf die Elektroden aufgetragen. - Die Elektroden in Schritt S2 werden ausgebildet durch Füllen der Elektrodenschlitze mit der Glasfritte und der elektrisch leitenden Suspension durch Bürsten und Sintern (Backen) bei niedriger Temperatur von weniger als 150°C.
- Des Weiteren werden die Glasfritte und die elektrisch leitende Suspension zur gleichen Zeit gefüllt, oder die Glasfritte wird zunächst gefüllt und dann wird die elektrisch leitende Suspension gefüllt. Vorzugsweise beträgt der Anteil der Masse der elektrisch leitenden Suspension 80 %, wobei der Anteil der Masse in anderen Ausführungsformen anders sein kann.
- In der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Anwendung der Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle die folgenden Schritte:
Anfügen der Schmelzkleber-Schicht der Elektrodentransferfolie an eine Antireflexionsschicht auf der Oberfläche einer Solarzelle und Erhitzen, um die Schmelzkleber-Schicht mit der Antireflexschicht zu verbinden;
Entfernen der Trennschicht und des Substrats, um die transparenten Elektroden auf der Oberfläche der Solarzelle zu verbinden; und
Sintern bei hoher Temperatur, um die Schmelzkleber-Schicht zu verdampfen, die Elektroden mit der Oberfläche der Solarzelle zu verschmelzen und die hyperfeinen transparenten Elektroden vollständig zu transferieren. - Für die Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle, das Verfahren zur Herstellung derselben und das Verfahren zur Anwendung derselben in der vorliegenden Offenbarung wird Rolle-zu-Rolle-Nanoimprinting angewendet, leitende Elektroden werden kontinuierlich auf einer transparenten Folie erzeugt und als Ganzes transferiert und minderwertiger Transfer wird nicht örtlich auftreten. Des Weiteren werden die Schmelzkleber-Schicht und das Halbleitersubstrat bei hoher Temperatur direkt gesintert, um die Schmelzkleber-Schicht zu verdampfen und die Elektroden zu bewahren, wodurch Zuverlässigkeit, hohe Effizienz und Einfachheit der Anwendung erreicht werden.
- In der vorliegenden Offenbarung kann die Zelle eine Solarzelle sein, ist aber nicht auf eine solche beschränkt. Die Solarzelle kann eine Dünnschichtzelle aus amorphen Silizium oder mikrokristallinen Silizium, eine CIGS-Zelle, eine Farbstoff-Solarzelle, eine organische Solarzelle, eine Galliumarsenid-Zelle und dergleichen sein, ist aber hierauf nicht beschränkt.
- Zusammenfassend haben die technischen Lösungen in der vorliegenden Offenbarung die folgenden Vorteile gegenüber der konventionellen Technologie.
- Die Elektroden werden kontinuierlich auf einer transparenten Folie durch Rolle-zu-Rolle-Nanoimprinting erzeugt, die Elektroden werden als Ganzes transferiert und minderwertiger Transfer wird nicht örtlich auftreten.
- Die Schmelzkleber-Schicht und das Halbleitersubstrat werden direkt bei hoher Temperatur gesintert, um die Schmelzkleber-Schicht zu verdampfen und die Elektroden zu bewahren, wodurch Zuverlässigkeit, hohe Effizienz und Einfachheit der Anwendung erreicht werden.
- Eine Leiterbahnbreite von weniger als 30 µm kann realisiert werden und die Flächenabdeckung der Elektroden auf der Oberfläche eines Siliziumchips wird um mindestens 50 % reduziert.
- Die Elektroden, die eine Wabenstruktur haben, können des Weiteren die Entfernung reduzieren, über die ein Strom von der Solarzelle auf die Elektroden übertragen wird, ebenso wie die Rekombinationsrate der Ladungsträger, und ist vorteilhaft um den Wirkungsgrad der Umwandlung zu verbessern.
- Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Details der oben dargestellten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern in anderen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Wesen oder den grundlegenden Merkmalen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Ausführungsformen sollten daher als Beispiele und eben nicht als Beschränkung in irgendeiner Art angesehen werden. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird definiert durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die obige Beschreibung. Alle Abwandlungen innerhalb der Bedeutung und im Umfang von Äquivalenten der Ansprüche sind in der vorliegenden Offenbarung umfasst. Jegliche Bezugnahme auf eine Zeichnung in den Ansprüchen sollte nicht als Einschränkung des zugehörigen Anspruchs angesehen werden.
- Des Weiteren sollte klargestellt werden, dass die technischen Lösungen der vorliegenden Offenbarung mit Ausführungsformen beschrieben sind, aber dies bedeutet nicht, dass jede Ausführungsform nur eine abhängige technische Lösung umfasst. Die Art der Beschreibung dient lediglich der Klarheit und der Fachmann sollte die Beschreibung als Ganzes behandeln. Die technischen Lösungen in den Ausführungsformen können geeignet kombiniert werden, um für den Fachmann verständlich eine andere Ausführungsform zu erhalten.
Claims (10)
- Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle, wobei die Elektrodentransferfolie von unten nach oben ein Substrat, eine Trennschicht, eine Harzschicht und eine Schmelzkleber-Schicht umfasst, Elektrodenschlitze in der Harzschicht ausgebildet sind und Elektroden in den Elektrodenschlitzen ausgebildet sind.
- Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die Elektrodenschlitze und die Elektroden eine kammartige Struktur oder eine Wabenstruktur haben, die der Solarzelle entspricht.
- Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle nach Anspruch 2, wobei die Elektroden aus einem gemischten Material aus Mikroglaskugeln-Fritte und elektrisch leitender Suspension hergestellt sind.
- Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die Trennschicht eine Dicke von 0,5 µm bis 1,2 µm und die Schmelzkleber-Schicht eine Dicke von 0,5 µm bis 2,0 µm hat.
- Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle nach Anspruch 1, wobei jeder der Elektrodenschlitze eine Leiterbahnbreite von 2 µm bis 50 µm und eine Tiefe von 2 µm bis 60 µm hat.
- Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle nach Anspruch 5, wobei jeder der Elektrodenschlitze eine Leiterbahnbreite von 10 µm bis 30 µm hat.
- Verfahren zur Herstellung der Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: S1, Bereitstellen des Substrats; S2, Auftragen der Trennschicht auf das Substrat; S3, Auftragen der Harzschicht auf die Trennschicht und Ausbilden der Elektrodenschlitze durch Aufdrucken auf die Harzschicht mit einer konvexen Form, die einer Elektrodenstruktur entspricht, wobei die Leiterbahnbreite und die Tiefe jedes der Elektrodenschlitze auf Grundlage der Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit der Elektrode angepasst sind; und S4, Ausbilden der Elektroden durch Füllen der Elektrodenschlitze mit elektrisch leitender Suspension und Backen, und Auftragen der Schmelzkleber-Schicht auf die Elektroden.
- Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ausbilden der Elektroden in Schritt S4 umfasst: Füllen der Elektrodenschlitze mit Glasfritte und elektrisch leitender Suspension und Sintern bei geringer Temperatur von weniger als 150°C.
- Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Füllen der Elektrodenschlitze mit Glasfritte und elektrisch leitender Suspension umfasst: Füllen der Elektrodenschlitze mit der Glasfritte und der elektrisch leitenden Suspension zur gleichen Zeit; oder zunächst Füllen der Elektrodenschlitze mit der Glasfritte und dann mit der elektrisch leitenden Suspension.
- Verfahren zur Anwendung der Hyperfeinelektroden-Transferfolie für eine Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: Anfügen der Schmelzkleber-Schicht der Elektrodentransferfolie an eine Antireflexschicht auf einer Oberfläche der Solarzelle und Erhitzen, um die Schmelzkleber-Schicht mit der Antireflexschicht zu verbinden; Entfernen der Trennschicht und des Substrats, um die transparenten Elektroden auf der Oberfläche der Solarzelle zu verbinden; und Sintern bei hoher Temperatur, um die Schmelzkleber-Schicht zu verdampfen, die Elektroden mit der Oberfläche der Solarzelle zu verschmelzen und die hyperfeinen transparenten Elektroden vollständig zu transferieren.
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