[发明专利]一种制作太阳能电池正面栅线电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池正面栅线电极的制作方法。

技术背景

太阳能电池正面栅线电极用来收集太阳能电池发出的电流，电极 的性能直接影响电池的能量转换效率，理想的电极应具有低的串联电 阻和小的表面覆盖率。在当前的光伏行业中，丝网印刷和刻槽埋栅是 主要的晶体硅太阳能电池的电极制造技术。

丝网印刷技术是利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔 不透浆料的原理进行印刷，由五大要素构成，即丝网、刮刀、浆料、 工作台以及基片。要得到电学性质优良的栅线电极，需要精确控制这 五大要素，如控制丝网的目数和丝径、刮刀的压力和角度、浆料的成 分和粘度、工作台的平面度和重复定位精度等。在目前的工艺中，正 面电极的印刷材料普遍选用含银的浆料，其主要原因是银具有良好的 导电性、可焊性和在硅中的低扩散性能。经丝网印刷、退火所形成的 金属层的导电性能取决于浆料的化学成份、玻璃体的含量、丝网的粗 糙度、烧结条件和丝网版的厚度等，影响因素较多。此外，采用丝网 印刷技术的电池栅线宽度较大，目前的工艺中一般在100μm以上， 造成较大的遮光面积，使填充因子降低，影响电池的转换效率，并且 印刷过程中需要较大量的含银浆料，一部分透过丝网图形网孔附着在 电池表面作为栅线，而绝大部分附着在非图文部分网孔上，造成原材 料的浪费。

刻槽埋栅电极工艺是在表面受到保护的轻掺杂基体上，用激光或 者机械的方法刻划出电极槽，经过清洗之后对电极槽区域进行重掺 杂，最后将不同合金按照不同顺序浇注到电极槽内形成电极。用这种 方法制备的电极宽度很窄(20～25μm)，具有很低的表面覆盖率，而 且还具有高的纵深比，能够更好地吸收载流子。但是刻槽工艺会给太 阳能电池基片带来损伤，使电池性能降低，转换效率受到影响。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提出了一种制作太阳能电 池正面栅线电极的方法，该方法科学合理，采用压印技术既能得到较 小的栅线宽度，减小了表面覆盖率，又避免了对电池基片的损伤，并 且压模几乎不变形，适用于产业化中的重复利用，降低成本。而采用 电镀方法沉积的栅线电极具有较小的串联电阻。整个栅线电极制作过 程中，影响因素较少，便于精确控制，从而得到高效率的电池转换性 能。

本发明的技术方案是：一种制作太阳能电池正面栅线电极的 方法，其特征是：依次采用如下步骤：

一、将具有适宜宽高比的矩形齿压模作用于涂有聚合物薄膜的 太阳能电池正面，以形成与压模相对应的矩形齿图案；

二、移开压模，采用化学腐蚀方法除去凹槽处的聚合物薄膜、 减反射涂层；

三、进行选择性金属化学镀、电镀工艺完成栅线电极的制作。

附图说明

图1为本发明实施例样品压印步骤示意图；

图2为本发明实施例样品清洗步骤示意图；

图3为本发明实施例样品电镀栅线电极步骤示意图。

附图标记说明：10-减反射层；11-压模；12-聚合物薄膜； 13-金属栅线电极。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的制作太阳能电池正面栅线电极的方法 进行详细地描述。

实施例一

样品采用已完成PN结扩散工艺并沉积有减反射膜10的太阳能 电池基片。首先进行压模11的制作，根据太阳能电池正面栅线电极 结构设计对应的矩形齿压模，采用激光刻槽方法使压模矩形齿凸起的 宽度为80μm，高度为100μm，并在矩形齿压模上镀一层金刚石碳 膜，避免分离时压模与聚合物涂层粘连；然后在硅电池正面旋涂一层 厚度为20μm的塑料薄膜聚合物层12；将电池基片放入压印机并把 压模压在塑料薄膜上，加压；移开压模，在电池基片上形成对应的矩 形齿图案；使用稀释的丙酮腐蚀掉凹槽处残留的塑料薄膜层12，再 使用氢氟酸溶液去除减反射涂层10，露出硅电池正面；采用化学镀 在凹槽处沉积一层镍种子层，然后将电源的负极连接主栅线的一端并 放入硫酸铜电解溶液槽进行电镀，电源的正极为金属铜，在基片表面 形成厚度为15μm的铜栅，经烧结工艺形成太阳能电池正面栅线电极 13；使用丙酮进行二次清洗腐蚀掉剩余的塑料薄膜；最后清洗退火处 理完成太阳能电池正面栅线电极的制作。

实施例二

样品采用已完成PN结扩散工艺并沉积有减反射膜10的太阳能 电池基片。采用与实施例一相同的方法制作凸起宽度为40μm，高度 为50μm的矩形齿压模11，并在矩形齿压模上镀一层金刚石碳膜， 避免与聚合物涂层粘连；然后在硅电池正面喷涂一层厚度为20μm的 塑料薄膜聚合物层12；将电池基片放入压印机并把压模压在塑料薄 膜上，加压；移开压模，在电池基片上形成对应的矩形齿图案；使用 稀释的丙酮腐蚀掉凹槽处残留的塑料薄膜层，再使用氢氟酸溶液去除 减反射涂层，露出硅电池正面；采用化学镀在凹槽处沉积一层镍种子 层，然后光化学镀生长一层10μm厚的银栅，经烧结工艺形成太阳能 电池正面栅线电极13；使用丙酮进行二次清洗腐蚀掉剩余的塑料薄 膜；最后清洗、退火处理完成太阳能电池正面栅线电极的制作。