[发明专利]一种打印式制备太阳能电池正面电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极的制备方法，具体是指一种打印式制备太阳能电池正面电极的方法。

技术背景

太阳能电池是一种将太阳能转换成电能的半导体器件，其工作原理是：当太阳光照射在太阳能电池表面时，将在太阳能电池半导体器件的p-n结上形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。为了将太阳能电池产生的光生电流引出，必须在太阳能电池的表面制作出正反电极，其中决定太阳能电池光电转换效率的电极在于将电子引出的正面电极。

目前，太阳能电池正面电极的制作工艺主要有磁控溅射、电镀、真空蒸镀和丝网印刷烧结等方法。其中磁控溅射、电镀和真空蒸镀法制备的电极质量高，但其成本过高，且制备过程复杂、周期长、速度慢；此外在电镀过程中还会使用一些有毒有害物质，存在一定的安全和健康隐患。相对于磁控溅射、电镀和真空蒸镀等方法，丝网印刷烧结技术具有设备简单、操作方便、成本低廉、安全无毒、易于形成电极，以及能够得到良好的金属和半导体的欧姆接触，并且表面状态良好等优点，已经成为当前太阳能电池正面电极制备的主流方法。

目前采用丝网印刷烧结技术制备获得太阳能电池正面电极的细栅电极高度一般在10-30μm、宽度在60-120μm之间。为了进一步提高太阳能电池的光电转换效率，必须获得宽度窄、高宽比大的正面电极，这是因为：较宽的电极栅线导致较大的电极遮光面积，较小的金属电极高宽比导致较大的电极电阻损耗。因此，要获得具有高光电转换效率的太阳能电池，就必须减小栅极线宽并提高栅电极的高宽比。最新的丝网印刷工艺通过增加栅线条数的网版设计来进行电极印刷以降低串联电阻，但增加了栅线的条数后需要将栅线的宽度相应减小才不会产生较大的电极遮光面积；然而要将栅线宽度进一步变小，同时还要保证栅电极的高度，传统的丝网印刷工艺很难达到；这主要是由于丝网印刷工艺本质所决定的，当前所使用丝网的线径一般在25μm左右，如果要继续降低丝网印刷的宽度必须减少丝网的线径，而丝网线径的降低会影响到丝网的强度和张力。

在传统丝网印刷烧结工艺基础上，一些研究者公开了中国专利CN 101447531 A(公开日20090603)与中国专利CN 101807627 A(公开日20100818)，通过在丝网印刷过程中引入电镀和溅射等工艺，能制备获得较细和较大高宽比的栅线，但由于引入了电镀和溅射等工艺，其生产成本也大幅度提升。还有一些研究者公开了中国专利CN 201868440 U(公开日20110615)，通过设置细栅线在宽度上40-90μm的渐变结构，来实现减小遮光面积和降低串联电阻，从而提高太阳能电池的光电转换效率，但由于仍然没有改变栅极的制备方法，其作用有限。

发明内容

针对现有技术中的不足，提出一种全新的制备方法。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

(1)将太阳能电池片放置在打印平台上，并通过气体吸附进行固定；

(2)打印平台向打印头方向移动，使太阳能电池片移动到打印头下方；

(3)打印头上的CCD图像传感器对太阳能电池片上的标志进行识别，从而确定并调整打印头与电池片的相对位置；

(4)打印平台与打印头做相向运动，使太阳能电池片与打印头喷嘴的距离在1-1000μm之间；

(5)对打印头内的高黏度电极浆料施加压力，使电极浆料从打印头喷嘴内流出，并接触到太阳能电池片的上表面；

(6)打印平台与打印头做相反方向运动，当其相对移动距离为0-50μm时，停止对打印头内高黏度电极浆料施加的压力，使电极浆料不再从打印头的喷嘴内流出，从而在太阳能电池片上打印出与打印头喷嘴形状相一致的、不连续的、高宽比大的电极栅线；

(7)打印平台与打印头做相对的平行移动；

(8)然后重复(4)至(7)的步骤，从而在太阳能电池片上打印出连续的、高宽比大的电极栅线。

本发明中，所述的太阳能电池片为单晶硅片、多晶硅片、准单晶硅片中的至少一种；所述的打印头喷嘴形状为圆形、正方形或长方形，整个打印头为单个或众多形状一致的喷嘴的线性阵列；所述的电极浆料为银浆、铜浆、镍浆、或钯-银浆中的至少一种。

作为优选，上述步骤(6)中所述的相对移动距离为5-40μm时，停止对打印头内高黏度电极浆料施加的压力；作为更佳选择，相对移动距离为15-30μm时，停止对打印头内高黏度电极浆料施加的压力。