DE202023101717U1

DE202023101717U1 - Solarzelle

Info

Publication number: DE202023101717U1
Application number: DE202023101717.7U
Authority: DE
Original assignee: Zhejiang Jinko Solar Co Ltd; Jinko Solar Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jinko Solar Co Ltd; Jinko Solar Co Ltd
Priority date: 2023-01-04
Filing date: 2023-04-04
Publication date: 2023-07-31
Anticipated expiration: 2033-04-05
Also published as: CN116190467A

Abstract

Solarzelle, umfassend:
ein Substrat (1), das Beschichtungen (2) umfasst, die in Intervallen entlang einer Breitenrichtung (Y) der Solarzelle angeordnet sind;
wobei jede der Beschichtungen (2) mehrere Vertiefungen (3) aufweist und wenigstens ein Teil der Vertiefungen (3) einander überlappt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Photovoltaik-Techniken, und insbesondere auf eine Solarzelle.
HINTERGRUND
Auf dem Gebiet der Solarzellen schreitet die technologische Forschung und Entwicklung voran, um die Leistungsfähigkeit und den Anwendungsbereich des Siebdrucks von Silberpaste in der Solarzellenindustrie zu verbessern. Auch andere Verfahren zur Elektrodenherstellung und Metallisierung machen Fortschritte, darunter Techniken wie Galvanisieren, Tintenstrahl, Gravieren, genuteter vergrabener Kontakt, Laser-Bor-Expansion-Selektiv-Emitter und lokales Rückseitenfeld. Unter den obigen Prozessen hat sich der Beschichtungsprozess in den letzten Jahren rasant entwickelt. Für den Galvanisierungsprozess wird im Allgemeinen eine silberhaltige Galvanisierungslösung verwendet, und es werden drei Beschichtungen aus Nickel, Kupfer und Silber verwendet, oder es werden nur Nickel- und Kupferbeschichtungen verwendet, was dazu beiträgt, die Kosten durch die Verringerung der Silbermenge zu reduzieren und Elektroden mit geringerer Breite und niedrigem Kontaktwiderstand produzieren kann, wodurch Solarzellen mit einem höheren Zellwirkungsgrad hergestellt werden.
Im Allgemeinen wird bei der Herstellung der Elektrode einer Solarzelle eine Keimschicht durch Galvanisieren oder stromloses Plattieren hergestellt. Beispielsweise wird eine galvanisierte Nickelschicht oder eine stromlos vernickelte Schicht als Keimschicht verwendet. Dann wird eine Metallschicht galvanisiert, die im Allgemeinen eine Kupferschicht ist. Schließlich wird eine Schutzschicht auf die Oberfläche galvanisiert, im Allgemeinen eine Silberschicht oder eine Zinnschicht. Zwischen der Nickelschicht und der Siliziumbasis kann eine gewisse Diffusion stattfinden. Daher ist die Haftung zwischen Nickel und Silizium gut, aber die Haftung zwischen Nickel und Kupfer kann schwach sein, und zwischen der Nickelschicht und der Kupferschicht kann es leicht zum Ablösen der Elektrode kommen.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung schafft eine Solarzelle und ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, um das Problem des leichten Ablösens von Beschichtungen und Metallschichten zu lösen.
Die vorliegende Offenbarung schafft eine Solarzelle, wobei die Solarzelle umfasst: ein Substrat, das Beschichtungen umfasst, die in Intervallen entlang einer Breitenrichtung der Solarzelle angeordnet sind. Jede der Beschichtungen weist mehrere Vertiefungen auf, und wenigstens ein Teil der Vertiefungen überlappt einander.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist eine Projektion wenigstens einer der Vertiefungen entlang einer Richtung senkrecht zu einer Dickenrichtung der Solarzelle wenigstens eines von einem Kreis, einer Ellipse oder einem Streifen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein maximaler Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten einer Projektion einer der Vertiefungen senkrecht zu einer Dickenrichtung der Solarzelle L1, wobei 0,1 µm ≤ L1 ≤ 500 µm; und/oder eine maximale Tiefe einer der Vertiefungen ist H1, wobei 0,01 µm ≤ H1 ≤ 2 µm.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist eine Oberflächenrauheit der Beschichtungen Ra, wobei 0,5 ≤ Ra ≤ 4.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist eine Abmessung der Beschichtung (2) in der Breitenrichtung (Y) der Solarzelle L2, wobei 1 µm ≤ L2 ≤ 100 µm; und/oder eine Abmessung der Beschichtung (2) in einer Dickenrichtung (Z) der Solarzelle ist H2, wobei 0,01 µm ≤ H2 ≤ 10 µm.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist eine Metallschicht auf einer Oberfläche der Beschichtung vorgesehen, und die Metallschicht ist auf einer von dem Substrat abgewandten Seite der Beschichtung angeordnet.
Die vorliegende Offenbarung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen von Solarzellen, wie oben beschrieben, wobei das Verfahren umfasst: Zugeben eines Emulgators, leitfähiger Partikel oder nicht-leitfähiger Partikel zu einer Plattierungslösung; und Behandeln des Substrats mit der Plattierungslösung, und Ausbilden der Beschichtungen mit Vertiefungen auf der Oberfläche des Substrats.
In einer oder mehreren Beispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren vor der Behandlung des Substrats mit der Plattierungslösung ferner: Rühren der Plattierungslösung, so dass der Emulgator, die leitfähigen Partikel oder die nicht-leitfähigen Partikel gleichmäßig in der Plattierungslösung verteilt werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Zugeben von einem von einem Emulgator, leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln zu einer Plattierungslösung: Zugeben des Emulgators zu der Plattierungslösung, wobei der Emulgator 1 % bis 10 % primären Aufheller, 5 % bis 25 % nicht-ionisches Tensid und 0,1 % bis 1 % Stabilisator enthält.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Zugeben von einem von einem Emulgator, leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln zu einer Plattierungslösung: Zugeben von einem von den leitfähigen Partikeln und den nicht-leitfähigen Partikeln zu der Plattierungslösung, wobei eine maximale Länge der leitfähigen Partikel und der nicht-leitfähigen Partikel R ist, wobei 0,01 µm ≤ R ≤ 50 µm.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Zugeben von einem von einem Emulgator, leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln zu einer Plattierungslösung: Zugeben von einem von den leitfähigen Partikeln und den nicht-leitfähigen Partikeln zu der Plattierungslösung, wobei die leitfähigen Partikel und die nicht-leitfähigen Partikel die Form von Kugeln oder Ellipsoiden aufweisen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Zugeben von einem von einem Emulgator, leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln zu einer Plattierungslösung: Zugeben der nicht-leitfähigen Partikel zu der Plattierungslösung, wobei die nicht-leitfähigen Partikel eines von SiO₂, BaSO₄, Graphit, Kaolin und Glas sind.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Zugeben von einem von einem Emulgator, leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln zu einer Plattierungslösung: Zugeben der leitfähigen Partikel zu der Plattierungslösung, wobei die leitfähigen Partikel eines von Aluminium und Silber sind.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Behandeln des Substrats mit der Plattierungslösung und das Ausbilden der Schichten mit Vertiefungen auf der Oberfläche des Substrats: Behandeln des Substrats durch stromloses Plattieren oder Galvanisieren.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Plattierungslösung eine phosphorarme stromlose Nickel-Plattierungslösung, und die Behandlung des Substrats durch stromloses Plattieren oder Galvanisieren umfasst: Behandlung des Substrats durch stromloses Plattieren in der Plattierungslösung bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 95 °C für 10 min bis 50 min.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Plattierungslösung eine Watts-Nickel-Plattierungslösung, und die Behandlung des Substrats durch stromloses Plattieren oder Galvanisieren umfasst: Behandlung des Substrats durch Galvanisieren in der Plattierungslösung bei einer Temperatur im Bereich von 25 °C bis 55 °C für 1 s bis 300 s, wobei die Stromdichte des Galvanisierens im Bereich von 1 ASD bis 60 ASD liegt.
In einer oder mehreren Beispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren vor dem Behandeln des Substrats mit der Plattierungslösung ferner: Behandeln des Substrats mit Flusssäure.
In einer oder mehreren Beispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren nach dem Behandeln des Substrats mit der Plattierungslösung ferner: Behandeln des Substrats durch Galvanisieren und Ausbilden von Metallschichten auf den von dem Substrat abgewandten Seiten der Beschichtungen.
Es ist davon auszugehen, dass die obige allgemeine Beschreibung und die ausführliche Beschreibung im Folgenden lediglich beispielhaft und veranschaulichend sind und die vorliegende Offenbarung nicht einschränken können.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
3 ist ein schematisches Strukturdiagramm einer Solarzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aus einer anderen Perspektive;
4 ist ein schematisches Strukturdiagramm von Vertiefungen gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
5 ist ein schematisches Schaubild von leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
6 ist ein schematisches Schaubild von leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung; und
7 ist ein schematisches Schaubild von leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

Die beigefügten Zeichnungen hier sind Bestandteil dieser Beschreibung, zeigen Ausführungsformen, die mit der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen, und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum besseren Verständnis der technischen Lösung der vorliegenden Offenbarung werden die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Es ist klarzustellen, dass die beschriebenen Ausführungsformen nur einige und nicht alle Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellen. Alle anderen Ausführungsformen, die ein gewöhnlicher Fachmann basierend auf den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne schöpferischen Aufwand erlangt, fallen unter den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung.
Die in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendeten Begriffe dienen nur zum Beschreiben bestimmter Ausführungsformen und sollen die vorliegende Offenbarung nicht einschränken. Wie in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen verwendet, sind die Singularformen „einer/eine/eines“ und „der/die/das“ so zu verstehen, dass sie Pluralformen einschließen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes spezifiziert.
Der hier verwendete Begriff „und/oder“ ist lediglich eine Assoziationsbeziehung, die zusammengehörige Objekte beschreibt und angibt, dass es drei Beziehungen geben kann. Beispielsweise gibt A und/oder B an, dass es drei Fälle gibt: A allein, A und B zusammen und B allein. Außerdem bedeutet das Zeichen „/“ hier im Allgemeinen, dass assoziierte Objekte davor und danach in einer „oder“-Beziehung stehen.
Es ist zu beachten, dass die in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Ortsbegriffe wie „oben“, „unten“, „links“ und „rechts“ mit Bezug auf die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Winkel beschrieben werden und nicht als Einschränkungen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu verstehen sind. Außerdem ist in diesem Zusammenhang ferner klar, dass ein Element, das als „über“ oder „unter“ einem anderen Element verbunden bezeichnet wird, direkt „über“ oder „unter“ einem anderen Element verbunden sein kann oder über ein Zwischenelement „über“ oder „unter“ einem anderen Element verbunden sein kann.
Im Allgemeinen besteht ein Galvanisierungsprozess einer Solarzelle darin, eine Keimschicht zu galvanisieren oder stromlos zu plattieren, im Allgemeinen eine galvanisch vernickelte Schicht oder eine stromlos vernickelte Schicht, dann eine Metallschicht zu galvanisieren, im Allgemeinen eine Kupferschicht, und schließlich eine Schutzschicht zu galvanisieren, im Allgemeinen eine Silberschicht oder eine Zinnschicht. Eine solche Solarzelle weist beim Galvanisieren eine schwache Haftung auf, vor allem eine schwache Haftung zwischen Nickel und Kupfer, und es kommt leicht zu einer Ablösung der Elektroden zwischen der Nickelschicht und der Kupferschicht. Es kann zu einer gewissen Diffusion zwischen der Nickelschicht und der Siliziumbasis kommen. Daher ist die Haftung zwischen Nickel und Silizium gut. Die Silberschicht wird auf der Oberfläche der Kupferschicht durch Ersatzplattieren plattiert, wobei die Haftung zwischen Silber und Kupfer ebenfalls gut ist.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, schaffen einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Solarzelle. Die Solarzelle umfasst ein Substrat 1. Eine Oberfläche des Substrats 1 weist Beschichtungen 2 auf, und die Beschichtungen 2 sind in Intervallen entlang einer Breitenrichtung Y der Solarzelle angeordnet. Die Beschichtungen 2 weisen mehrere Vertiefungen 3 auf, wobei wenigstens ein Teil der Vertiefungen 3 einander überlappen kann.
Die Solarzelle gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Substrat 1. Die Oberfläche des Substrats 1 weist die Beschichtungen 2 auf. Die Beschichtungen 2 können als Keimschicht verwendet werden, wie beispielsweise eine Nickelschicht, die auf der Oberfläche des Substrats 1, d.h. auf einer vorderen Oberfläche oder einer hinteren Oberfläche des Substrats 1, durch Galvanisieren oder chemische Mittel ausgebildet werden kann. Das Substrat 1 ist aus Silizium gefertigt. Zwischen Nickel und dem Substrat 1 kann eine gewisse Diffusion stattfinden. Daher weisen das Nickel und das Substrat 1 eine starke Haftung auf und lösen sich nicht so leicht ab, was die Möglichkeit eines Ablösens der Elektroden reduzieren kann. Die Oberflächen der Beschichtungen 2 weisen mehrere Vertiefungen 3 auf, und wenigstens ein Teil der Vertiefungen 3 überlappt einander. Wenn die Vertiefungen 3 einander überlappen, kann ihre Projektionsfläche in Richtung der Dicke Z der Solarzelle vergrößert werden und ihre Tiefe kann vergrößert werden, wodurch das Volumen der Vertiefungen 3 vergrößert wird und die spezifische Oberflächenfläche der Beschichtungen 2 weiter erhöht wird. Daher können die Vertiefungen 3 die spezifische Oberfläche der Beschichtungen 2 stark vergrößern, wodurch das anschließende Plattieren anderer Metallschichten auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 erleichtert wird. Die Beschichtungen 2 sind in Intervallen entlang der Breitenrichtung Y der Solarzelle angeordnet, was die Herstellung von Elektroden erleichtert, beispielsweise das Plattieren von Kupfer auf den Oberflächen der Beschichtungen 2, um Ströme einzusammeln und zu übertragen. Wenn die Kupferschicht mit den Beschichtungen 2 verbunden wird, können die Vertiefungen 3 die Fläche der Bindung zwischen den Beschichtungen 2 und der Kupferschicht erheblich vergrößern. Daher kann die Haftung zwischen den Beschichtungen 2 und anderen Metallschichten verbessert werden, die Stabilität der Beschichtungen 2 kann verbessert werden, die Möglichkeit der Ablösung der Elektroden der Solarzelle kann reduziert werden, und die Lebensdauer der Solarzelle kann verlängert werden.
Wie in 4 bis 7 gezeigt, haben die Vertiefungen 3 in einigen Ausführungsformen die Form von Kreisen, Ellipsen oder Streifen, die senkrecht zur Dickenrichtung Z der Solarzelle verlaufen.
Querschnitte der Vertiefungen 3 entlang einer Richtung senkrecht zur Dickenrichtung Z der Solarzelle haben die Form von Kreisen, Ellipsen oder Streifen, und die Vertiefungen 3 sind auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 entlang der Dickenrichtung der Solarzelle vertieft und können einander überlagert werden. Beim anschließenden Ausbilden der Metallschicht kann das Metall die Kontaktfläche mit den Beschichtungen 2 durch die Vertiefungen 3 vergrößern, wodurch die Haftung zwischen dem Metall und den Beschichtungen 2 verbessert wird und die Möglichkeit des Ablösens des Metalls von den Beschichtungen 2 reduziert wird.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist in einigen Ausführungsformen ein maximaler Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten der Projektionen der Vertiefungen 3 senkrecht zur Dickenrichtung Z der Solarzelle L 1, wobei 0,1 µm ≤ L1 ≤ 500 µm, und/oder eine maximale Tiefe der Vertiefungen 3 ist H1, wobei 0,01 µm ≤ H1 ≤ 2 µm .
Die Beschichtungen 2 sind auf der Oberfläche des Substrats 1 vorgesehen und weisen die Abmessungen L1 in Richtung der Breite der Solarzelle und Abmessungen L2 in Richtung der Dicke der Solarzelle auf. Die Oberfläche der Beschichtung 2 weist mehrere Vertiefungen (Pits) 3 auf. Die Vertiefungen 3 sind entlang der Dickenrichtung der Solarzelle zurückgesetzt. Die Vertiefungen 3 sind unregelmäßig verteilt und können einander überlappen oder einander überlagern, und sie können auch teilweise durch mehrere Vertiefungen 3 gebildet werden, um die Kontaktfläche zwischen anderen Metallschichten und den Beschichtungen 2 zu vergrößern und dadurch die Haftung zu verbessern.
In einigen Ausführungsformen ist die Oberflächenrauhigkeit der Beschichtungen 2 Ra, wobei 0,5 ≤ Ra ≤ 4.
Die Oberflächenrauhigkeit bezieht sich auf einen kleinen Abstand zwischen den Bearbeitungsoberflächen und die Unebenheit von winzigen Erhebungen und Mulden. Ein Abstand zwischen zwei Erhebungen oder zwei Mulden ist sehr klein, was zu einem Fehler in einer mikroskopischen geometrischen Form gehört. Je kleiner die Oberflächenrauhigkeit ist, desto glatter ist die Oberfläche. Die Oberflächenrauhigkeit Ra der Beschichtungen 2 bezieht sich auf eine arithmetische mittlere Differenz der Konturen, genauer gesagt auf ein arithmetisches Mittel der absoluten Werte der Abstände zwischen Punkten auf einer Konturlinie entlang einer Messrichtung und einer Referenzlinie innerhalb einer Stichprobenlänge. Die Messrichtung ist die Dickenrichtung der Solarzelle. Konturen auf der Ober- und Unterseite der Referenzlinie innerhalb der Stichprobenlänge weisen gleiche Flächen auf. Wenn die Oberflächenrauhigkeit der Beschichtungen 2 Ra ist und 0,5 ≤ Ra ≤ 4 gilt, können die Oberflächen der Beschichtungen 2 eine relativ glatte Oberfläche aufweisen, um den praktischen Einsatz und die anschließende Bearbeitung zu erleichtern, und sie können auch eine größere spezifische Oberfläche aufweisen, um eine starke Haftung zwischen anderen Metallschichten und den Beschichtungen 2 zu ermöglichen.
Wie in 1 gezeigt, sind in einigen Ausführungsformen die Abmessungen der Beschichtungen 2 in Breitenrichtung Y der Solarzelle L2, wobei 1 µm ≤ L2 ≤ 100 µm, und/oder die Abmessungen der Beschichtungen 2 in Dickenrichtung Z der Solarzelle sind H2, wobei 0,01 µm ≤ H2 ≤ 10 µm.
Die Beschichtungen 2 sind auf der Oberfläche des Substrats 1 vorgesehen und weisen entlang der Breitenrichtung der Solarzelle spezifische Abmessungen von L2 auf, wobei 1 µm ≤ L2 ≤ 100 µm, was die nachfolgende Ausbildung anderer Metallschichten auf den Beschichtungen 2 als Elektroden zum Einsammeln oder Übertragen von Strömen erleichtert. Die Abmessungen der Beschichtungen 2 in Dickenrichtung der Solarzelle sind H2, wobei 0,01 µm ≤ H2 ≤ 10 µm. Die Beschichtungen 2 können aus Nickel hergestellt sein. Das Nickel ist nicht leicht mit dem Substrat 1 zu interdiffundieren und wird somit im Allgemeinen als Keimschicht auf der Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht, um das anschließende Ausbilden anderer Metallschichten, beispielsweise Kupfer, zu erleichtern.
In einigen Ausführungsformen weisen die Oberflächen der Beschichtungen 2 Metallschichten auf, und die Metallschichten sind auf den von dem Substrat 1 abgewandten Seiten der Beschichtungen 2 angeordnet.
Die Metallschichten, wie beispielsweise Kupferschichten, sind auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 vorgesehen. Kupfer interdiffundiert leicht mit Silizium. Die Oberfläche des Substrats 1 ist jedoch mit den Beschichtungen 2 versehen, beispielsweise mit Nickel, was die Diffusion des Kupfers zum Substrat 1 verhindern und den Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Produkts reduzieren kann. Die auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 angeordneten Kupferschichten können dazu konfiguriert sein, Ströme einzusammeln oder zu übertragen. Außerdem können Silberschichten oder Zinnschichten auf den Oberflächen der Kupferschichten als Schutzschichten zum Schutz des Kupfers angeordnet werden.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer der oberen Ausführungsformen bereit. Das Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle umfasst die folgenden Schritte.
In S1 wird eines von einem Emulgator, leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln zu einer Plattierungslösung zugegeben.
In S2 wird das Substrat 1 mit der Plattierungslösung behandelt, und die Schichten 2 mit Vertiefungen 3 werden auf der Oberfläche des Substrats 1 ausgebildet.
Eines von dem Emulgator, den leitfähigen Partikeln und den nicht-leitfähigen Partikeln wird der Plattierungslösung zugegeben, so dass, wenn das Galvanisieren oder stromlose Plattieren auf dem Substrat 1 durchgeführt wird, um die Beschichtungen 2 zu erzeugen, mehrere Vertiefungen 3 auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 gebildet werden, wobei die mehreren Vertiefungen 3 einander überlagern können, wodurch die spezifische Oberfläche der Oberflächen der Beschichtungen 2 stark vergrößert wird und die Erzeugung einer starken Haftung an den nachfolgenden Metallschichten erleichtert wird. Beispielsweise können die Beschichtungen 2 aus Nickel bestehen, was die Haftung des Kupfers auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 verbessern kann, wodurch die Möglichkeit einer gegenseitigen Ablösung von Kupfer und Nickel reduziert wird, was das Auftreten von Elektrodenablösungen reduzieren kann.
In einigen Beispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren zum Herstellen der Solarzelle vor Schritt S2 ferner den folgenden Schritt.
In S20 wird die Plattierungslösung gerührt, damit der Emulgator, die leitfähigen Partikel oder die nicht-leitfähigen Partikel gleichmäßig in der Plattierungslösung verteilt werden.
Bevor das Substrat 1 mit der Plattierungslösung behandelt wird, sollte die Plattierungslösung vollständig gerührt werden. Wenn die leitfähigen Partikel oder die nicht-leitfähigen Partikel der Plattierungslösung zugegeben werden, können die leitfähigen Partikel oder die nicht-leitfähigen Partikel gleichmäßig in der Plattierungslösung verteilt werden, so dass bei der Behandlung des Substrats 1 mit der Plattierungslösung gleichmäßige Beschichtungen 2 ausgebildet werden können, wobei eine Anzahl von feinen Vertiefungen 3 auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 ausgebildet werden kann. Die Vertiefungen 3 können sich überlagern oder überlappen und so die spezifische Oberflächenfläche vergrößern. Wenn die der Plattierungslösung zugegebene Substanz der Emulgator ist, ermöglicht der Emulgator, dass zwei oder mehr nicht mischbare Komponenten in der Plattierungslösung eine Hochtemperaturemulsion ausbilden. Dies basiert auf dem Prinzip, dass der Emulgator während der Emulgierung die Grenzflächenspannung der Komponenten eines gemischten Systems reduzieren kann und einen relativ starken Film auf den Oberflächen der Tröpfchen ausbildet oder eine doppelte Elektrodenschicht auf der Oberfläche der Tröpfchen aufgrund der durch den Emulgator gegebenen Ladungen ausbildet, wodurch eine gegenseitige Aggregation der Tröpfchen verhindert und die Emulsion aufrechterhalten wird. Durch Rühren nach der Zugabe des Emulgators kann der Emulgator vollständig aufgelöst werden, um die emulgierende Wirkung zu erzielen. Nachdem die Plattierungslösung gerührt wurde, können die Beschichtungen 2 mit den Vertiefungen 3 auf ihrer Oberfläche ausgebildet werden, nachdem das Substrat 1 mit der Plattierungslösung behandelt wurde, wodurch die spezifische Oberfläche der Beschichtungen 2 vergrößert wird und die Haftung zwischen den Beschichtungen 2 und anderen Metallen verbessert wird.
In einigen Ausführungsformen kann der Schritt S1 ferner den folgenden Schritt umfassen.
In S11 wird der Emulgator der Plattierungslösung zugegeben, wobei der Emulgator 1 % bis 10 % primären Aufheller, 5 % bis 25 % nichtionisches Tensid und 0,1 % bis 1 % Stabilisator enthält.
Der primäre Aufheller kann Saccharin, Natrium-2, 7-Benzoldisulfonat, p-Toluolsulfonamid, Natriumnaphthalintrisulfonat oder dergleichen sein. Der primäre Aufheller kann die Korngrößen der Beschichtungen 2 reduzieren und einen gewissen Glanz aufweisen, und er kann die Zugspannung der Beschichtungen 2 reduzieren und die Duktilität der Beschichtungen 2 verbessern. Der primäre Aufheller kann neu abgeschiedenes Nickel als Katalysator verwenden, damit die Beschichtungen 2 ein niedrigeres Potential aufweisen. Der primäre Aufheller wird ferner an einer Kristallwachstumsstelle auf einer Kathodenoberfläche durch ungesättigte Bindungen adsorbiert, beispielsweise am oberen Ende oder an der Kante des Kristalls. Das nichtionische Tensid umfasst Fettalkoholpolyoxyethylenether, Alkylphenolethoxylate, Polyoxyethylenfettamin, Sorbitanfettsäureesterpolyoxyethylenether, Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymer und dergleichen. Das nichtionische Tensid weist eine hohe Oberflächenaktivität, eine gute Solubilisierung, Waschfähigkeit, Antistativität, Kalkseifendispersion und andere Eigenschaften auf. Der Stabilisator umfasst tierischen Leim, Lecithin, Gummi arabicum, Stärke, Polyvinylalkohol und dergleichen. Der Stabilisator wird als Zusatz für die Emulgator-Koagulation verwendet, wodurch eine koagulierende und stabilisierende Wirkung erzielt werden kann. 1% bis 10% primärer Aufheller, 5% bis 25% nichtionisches Tensid und 0,1% bis 1% Stabilisator sind enthalten. Jeder Prozentsatz ist ein Masseanteil an der Plattierungslösung.
In einigen Ausführungsformen kann der Schritt S1 ferner den folgenden Schritt umfassen.
In S 12 wird eines von den leitfähigen Partikeln und den nicht-leitfähigen Partikeln der Plattierungslösung zugegeben, und eine maximale Länge der leitfähigen Partikel und der nicht-leitfähigen Partikel ist R, wobei 0,01 µm ≤ R ≤ 50 µm.
Die leitfähigen Partikel oder die nicht-leitfähigen Partikel mit einer maximalen Länge von R (0,01 µm ≤ R ≤ 50 µm) werden der Plattierungslösung zugegeben. Wenn die leitfähigen Partikel oder die nicht-leitfähigen Partikel die Form von Kugeln aufweisen, bezeichnet R deren Durchmesser. Wenn die leitfähigen Partikel oder die nicht-leitfähigen Partikel die Form von Quadraten oder anderen unregelmäßigen Formen aufweisen, bezeichnet R die maximale Länge davon. Die Zugabe der leitfähigen Partikel oder der nicht-leitfähigen Partikel geeigneter Größe zu der Plattierungslösung ermöglicht es, dass die Beschichtungen 2 mit Vertiefungen 3 auf der Oberfläche des Substrats 1 nach der Behandlung mit der Plattierungslösung ausgebildet werden. Form und Abmessungen der Vertiefungen 3 können durch die Steuerung der Größe der leitfähigen Partikel oder der nicht-leitfähigen Partikel kontrolliert werden, wodurch die spezifische Oberfläche vergrößert werden kann, während die Beschichtungen 2 relativ flach bleiben.
In einigen Ausführungsformen kann der Schritt S1 ferner den folgenden Schritt umfassen.
In S13 wird eines von den leitfähigen Partikeln und den nicht-leitfähigen Partikeln zu der Plattierungslösung zugegeben, wobei die leitfähigen Partikel und die nicht-leitfähigen Partikel die Form von Kugeln oder Ellipsoiden aufweisen.
Durch die Zugabe der leitfähigen Partikel oder der nicht-leitfähigen Partikel in Form von Kugeln oder Ellipsoiden zur Plattierungslösung können die Vertiefungen 3 auf den Oberflächen der Beschichtungen 2, die durch die Behandlung des Substrats 1 mit der Plattierungslösung ausgebildet wurden, gebildet werden. Die Vertiefungen 3 können relativ gleichmäßig auf der Oberfläche des Substrats 1 verteilt sein und einander überlagern oder zumindest teilweise überlappen, wodurch sich die spezifische Oberfläche der Beschichtungen 2 vergrößert.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Zugebens eines von einem Emulgator, leitfähigen Partikeln und nicht-leitfähigen Partikeln zu einer Plattierungslösung: Zugeben der nicht-leitfähigen Partikel zu der Plattierungslösung, wobei die nicht-leitfähigen Partikel eines von SiO₂, BaSO₄, Graphit, Kaolin und Glas sind.
Die der Plattierungslösung zugegebenen nicht-leitfähigen Partikel weisen relativ stabile Eigenschaften auf, so dass die Oberflächen der ausgebildeten Beschichtungen 2 Vertiefungen 3 aufweisen, wenn das Substrat 1 mit der Plattierungslösung behandelt wird.
In einigen Ausführungsformen kann der Schritt S1 ferner den folgenden Schritt umfassen.
In S 14 werden die leitfähigen Partikel der Plattierungslösung zugegeben, wobei die leitfähigen Partikel eines von Aluminium und Silber sind.
Die leitfähigen Partikel, die der Plattierungslösung zugegeben werden, haben relativ stabile Eigenschaften, so dass die Oberflächen der ausgebildeten Schichten 2 Vertiefungen 3 aufweisen, wenn das Substrat 1 mit der Plattierungslösung behandelt wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt S2 ferner den folgenden Schritt.
In S21 wird das Substrat 1 durch stromloses Plattieren oder Galvanisieren behandelt.
Durch stromloses Plattieren oder Galvanisieren können die Beschichtungen 2 auf der Oberfläche des Substrats 1 ausgebildet werden, und die Oberflächen der Beschichtungen 2 weisen die Vertiefungen 3 auf.
In einigen Ausführungsformen ist die Plattierungslösung eine Lösung zum stromlosen Vernickeln mit niedrigem Phosphorgehalt, und Schritt S21 umfasst ferner den folgenden Schritt.
In S211 wird das Substrat 1 durch stromloses Plattieren in der Plattierungslösung bei einer Temperatur in einem Bereich von 80 °C bis 95 °C für 10 min bis 50 min behandelt.
Im Fall des stromlosen Plattierens können durch die Verwendung der Lösung zum stromlosen Vernickeln mit niedrigem Phosphorgehalt und die Durchführung der Behandlung bei einer geeigneten Temperatur während einer angemessenen Zeitspanne die Beschichtungen 2 auf der Oberfläche des Substrats 1 ausgebildet werden, und die Oberflächen der Beschichtungen 2 weisen die Vertiefungen 3 auf, wodurch die spezifische Oberfläche der Beschichtungen 2 vergrößert wird.
In einigen Ausführungsformen ist die Plattierungslösung eine Watts-Nickel-Plattierungslösung, und der Schritt S21 umfasst ferner den folgenden Schritt.
In S212 wird das Substrat durch Galvanisieren in der Plattierungslösung bei einer Temperatur im Bereich von 25 °C bis 55 °C für 1 s bis 300 s behandelt, wobei die Stromdichte des Plattierens im Bereich von 1 ASD bis 60 ASD liegt.
Im Falle des Galvanisierens können durch die Verwendung der Watts-Nickel-Plattierungslösung und die Durchführung der Behandlung bei einer geeigneten Temperatur und unter einer geeigneten Stromdichte für eine angemessene Zeitspanne die Beschichtungen 2 auf der Oberfläche des Substrats 1 ausgebildet werden, wobei die Oberflächen der Beschichtungen 2 die Vertiefungen 3 aufweisen, wodurch die spezifische Oberfläche der Beschichtungen 2 vergrößert wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt S20 ferner den folgenden Schritt.
In S201 wird das Substrat 1 mit Flusssäure behandelt.
Die Flusssäure wird zum Reinigen oder Ätzen des Substrats 1 verwendet, um die Oberfläche des Substrats 1 sauber zu halten und nach dem Ätzen die anschließende weitere Behandlung des Substrats 1 mit der Plattierungslösung zu erleichtern, um einen Beschichtungsfilm auszubilden.
In einigen Beispielen der vorliegenden Offenbarung umfasst das Verfahren zum Herstellen der Solarzelle ferner den folgenden Schritt.
In S3 wird das Substrat 1 durch Galvanisieren behandelt, wobei auf den von dem Substrat 1 abgewandten Seiten der Beschichtungen 2 Metallschichten ausgebildet werden.
Die Beschichtungen 2 sind auf der Oberfläche des Substrats 1 angeordnet und können aus Materialien bestehen, die nicht leicht in Silizium diffundieren, wie beispielsweise Nickel. Die Oberflächen der Beschichtungen 2 weisen Vertiefungen 3 auf, und die Vertiefungen 3 können die spezifische Oberfläche der Beschichtungen 2 vergrößern. Die auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 angeordneten Metallschichten können eine starke Haftung zu den Beschichtungen 2 aufweisen, wodurch die Möglichkeit des Ablösens der Metallschichten von den Oberflächen der Beschichtungen 2 reduziert wird. Beispielsweise können Kupferschichten auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 angeordnet werden, um Ströme einzusammeln oder zu übertragen. Die Beschichtungen 2 können die Metallschichten isolieren und reduzieren so die Möglichkeit der Diffusion zwischen den Metallschichten und dem Substrat 1. Andere Metalle, wie beispielsweise Silber oder Zinn, können auf den Oberflächen der Kupferschichten angeordnet werden, um eine Schutzfunktion zu übernehmen.
In einigen Ausführungsformen wird nach der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) der Topcon-Solarzelle eine Öffnung auf der vorderen Oberfläche bzw. der hinteren Oberfläche durch einen Laser ausgebildet und die SiNx-Schichten auf den Oberflächen werden entfernt. Die Breite der Laserfilmöffnung liegt im Bereich von 1 µm bis 100 µm. Die Topcon-Solarzelle wird nach der Laserfilmöffnung einem HF-Ätzverfahren unterzogen, um die Oxidschichten zu entfernen, die sich während der Filmöffnung auf der Oberfläche ausgebildet haben. Die HF-Konzentration liegt im Bereich von 0,1% bis 50%, und die Dauer des Ätzens der Solarzelle kann im Bereich von 1 s bis 600 s liegen. Bei der Topcon-Solarzelle nach dem HF-Ätzen wird eine Keimschicht durch stromloses Plattieren vernickelt. Das heißt, die Schichten 2 werden auf der Oberfläche des Substrats 1 ausgebildet. Während des Vernickelns werden der Plattierungslösung kleine SiO2 Partikel mit Durchmessern im Bereich von 0,01 µm bis 50 µm zugegeben, und die kleinen SiO2 Partikel werden verrührt, damit sie gleichmäßig in der Plattierungslösung suspendiert werden. Die Lösung zum chemischen Vernickeln ist eine Lösung zum stromlosen Vernickeln mit niedrigem Phosphorgehalt, die Temperatur der Lösung zum stromlosen Vernickeln liegt im Bereich von 80 °C bis 95 °C, und die Dauer des stromlosen Vernickelns liegt im Bereich von 10 min bis 50 min. Nach einer einfachen Reinigung wird die mit den Beschichtungen 2 beschichtete Solarzelle in ein Kupferbad zum Galvanisieren von Kupferschichten angeordnet. Das Kupfer wird durch Galvanisieren im Gestellverfahren abgeschieden. Das heißt, es werden Metallschichten auf den Oberflächen der Beschichtungen 2 ausgebildet. Die Temperatur beim Galvanisieren liegt im Bereich von 25 °C bis 55 °C, die Galvanisierungszeit liegt im Bereich von 5 min bis 50 min, und die Stromdichte beim Galvanisieren liegt im Bereich von 1 ASD bis 60 ASD. Die mit den Kupferschichten beschichtete Solarzelle wird einer Versilberungs-Vorbehandlung und einer Versilberungs-Behandlung nach der Reinigung unterzogen. Die beiden Behandlungen werden beide bei Raumtemperatur durchgeführt. Die Dauer der Versilberungs-Vorbehandlung liegt im Bereich von 30 s bis 300 s, und die Dauer der Versilberungs-Behandlung liegt im Bereich von 1 min bis 10 min. Das Plattieren mit Silber dient dazu, eine Schutzschicht auszubilden. Die Solarzelle wird nach dem Galvanisieren einem Argon-Wasserstoff-Gas-Tempern (FGA) unterzogen. Die Temperungstemperatur liegt im Bereich von 150 °C bis 550 °C, und die Dauer der Temperung liegt im Bereich von 3 min bis 300 min.
In einigen Ausführungsformen wird eine Solarzelle mit passiviertem Emitter- und Rückkontakt (PERC, Passivated Emitter and Rear Contact) nach PEVCD auf einer ihrer Oberflächen mit Fotolack beschichtet und belichtet, um die Positionen der entsprechenden Elektroden freizulegen, und dann zum Ätzen in einer HF-Lösung angeordnet, um die SiNx-Schichten an den Elektroden vollständig zu entfernen. Die Dauer des Ätzens liegt im Bereich von 20 min bis 60 min. Anschließend wird der Fotolack auf der Oberfläche des Siliziumwafers abgewaschen. Die Solarzelle wird nach dem HF-Ätzen gereinigt und dann dem Galvanisieren unterzogen, um die Beschichtungen 2 mit gepunkteten Vertiefungen 3 auszubilden. Das heißt, die Beschichtungen 2 werden auf der Oberfläche des Substrats 1 ausgebildet. Eine Basis-Plattierungslösung für eine Nickelschicht mit den Vertiefungen 3 ist die Zusammensetzung von herkömmlichem Watts-Nickel, dem 1 % bis 10 % Saccharin und 1 % bis 10 % p-Toluolsulfonamid zugegeben werden, eine bestimmte Menge nichtionisches Tensid, beispielsweise 5 % bis 25 % Alkylphenolethoxylate und Polyoxyethylenfettamin, und dann eine bestimmte Menge Emulgator-Koagulierungsmittel, beispielsweise 0,1 % bis 1 % Polyvinylalkohol, zugegeben werden. Die Temperatur des Galvanisierens liegt im Bereich von 25 °C bis 55 °C, die Galvanisierungsdauer liegt im Bereich von 1 s bis 300 s, und die Stromdichte des Galvanisierens liegt im Bereich von 1 ASD bis 60 ASD. Die mit den Beschichtungen 2 beschichtete Solarzelle wird mit Kupfer galvanisiert. Das Kupfer wird durch horizontales Galvanisieren abgeschieden. Zunächst wird eine P-Seite der Solarzelle unter Bedingungen galvanisiert, bei denen die Galvanisierungstemperatur im Bereich von 22 °C bis 55 °C liegt, die Galvanisierungsdauer im Bereich von 5 min bis 50 min liegt und die Galvanisierungsstromdichte im Bereich von 1 ASD bis 60 ASD liegt. Dann wird eine N-Seite der Solarzelle unter Bedingungen galvanisiert, bei denen die Galvanisierungstemperatur im Bereich von 22 °C bis 55 °C liegt, die Galvanisierungszeit im Bereich von 5 min bis 50 min liegt und die Galvanisierungsstromdichte im Bereich von 1 ASD bis 60 ASD liegt. Während des Galvanisierens muss die Solarzelle mit einer bestimmten Intensität beleuchtet werden, um einen Galvanisierungsstrom bereitzustellen. Die mit den Kupferschichten beschichtete Solarzelle wird gereinigt und dann in ein Zinnbad zum Galvanisieren angeordnet, wobei die Galvanisierungstemperatur im Bereich von 22 °C bis 55 °C, die Galvanisierungsdauer im Bereich von 1 s bis 300 s und die Stromdichte des Galvanisierens im Bereich von 1 ASD bis 60 ASD liegt. Eine ausgebildete Zinnschicht dient als Schutzschicht.
Die vorliegende Offenbarung schafft eine Solarzelle und ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle. Die Solarzelle umfasst ein Substrat 1. Eine Oberfläche des Substrats 1 weist Beschichtungen 2 auf. Die Beschichtungen 2 sind in Intervallen entlang einer Breitenrichtung Y der Solarzelle angeordnet. Die Beschichtungen 2 weisen mehrere Vertiefungen 3 auf, wobei wenigstens ein Teil der Vertiefungen 3 einander überlappt. Die Vertiefungen 3 können die spezifische Oberfläche der Beschichtungen 2 vergrößern und dadurch die Haftung zwischen anderen Metallen und den Beschichtungen verbessern.
Die obigen Ausführungen sind lediglich einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und sollen die vorliegende Offenbarung nicht einschränken. Für den Fachmann kann die vorliegende Offenbarung verschiedenen Modifikationen und Änderungen unterliegen. Jede Modifikation, jeder gleichwertige Ersatz, jede Verbesserung und dergleichen, die dem Kern und dem Prinzip der vorliegenden Offenbarung entsprechen, fallen unter den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Solarzelle, umfassend: ein Substrat (1), das Beschichtungen (2) umfasst, die in Intervallen entlang einer Breitenrichtung (Y) der Solarzelle angeordnet sind; wobei jede der Beschichtungen (2) mehrere Vertiefungen (3) aufweist und wenigstens ein Teil der Vertiefungen (3) einander überlappt.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine Projektion von wenigstens einer der Vertiefungen (3) entlang einer Richtung senkrecht zu einer Dickenrichtung (Z) der Solarzelle wenigstens eines von einem Kreis, einer Ellipse oder einem Streifen ist.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei ein maximaler Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten einer Projektion einer der Vertiefungen (3) senkrecht zu einer Dickenrichtung (Z) der Solarzelle L1 ist, wobei 0,1 µm ≤ L1 ≤ 500 µm.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine maximale Tiefe einer der Vertiefungen (3) H1 ist, wobei 0,01 µm ≤ H1 ≤ 2 µm .
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine Oberflächenrauhigkeit der Beschichtung (2) Ra ist, wobei 0,5 ≤ Ra ≤ 4.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine Abmessung der Beschichtung (2) in der Breitenrichtung (Y) der Solarzelle L2 ist, wobei 1 µm ≤ L2 ≤ 100 µm.
Solarzelle nach Anspruch 1, wobei eine Abmessung der Beschichtung (2) in einer Dickenrichtung (Z) der Solarzelle H2 ist, wobei 0,01 µm ≤ H2 ≤ 10 µm.
Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Metallschicht auf einer Oberfläche der Beschichtung (2) vorgesehen ist, und die Metallschicht auf einer von dem Substrat (1) abgewandten Seite der Beschichtung (2) angeordnet ist.
Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Beschichtung leitfähige Partikel und nicht-leitfähige Partikel enthält, und eine maximale Länge der leitfähigen Partikel und der nicht-leitfähigen Partikel R ist, wobei 0,01 µm ≤ R ≤ 50 µm.
Solarzelle nach Anspruch 9, wobei die leitfähigen Partikel und die nicht-leitfähigen Partikel die Form von Kugeln oder Ellipsoiden aufweisen.
Solarzelle nach Anspruch 9, wobei die nicht-leitfähigen Partikel eines sind von SiO₂, BaSO₄, Graphit, Kaolin und Glas.
Solarzelle nach Anspruch 9, wobei die leitfähigen Partikel eines von Aluminium und Silber sind.