[发明专利]一种太阳能电池栅电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池栅电极的制备工艺，属于太阳能光电极微加工领域。

背景技术

随着全球化石燃料资源的过度开采消耗，新能源的开发与高效利用成为了迫在眉睫的事情。其中，太阳能因其来源丰富、无需运输且能源清洁的特点倍受青睐。太阳能电池是有效利用太阳能源的主要方式之一，当前桎梏太阳能电池广泛应用的主要原因为其较高的生产成本及较低的转换效率。太阳能电池最基本的结构包括PN结、正面栅电极和背面电极。在经过制绒、扩散等工序后，PN结制成，根据光生伏特效应，在光照下已经可以产生光生电流。太阳能电池电极的主要作用就是将所产生的电流导出，因此电极性能的优劣将直接影响电池转换效率的高低。通常，理想的电极与衬底之间应能形成良好的欧姆接触，即应具有较低的接触电阻；为了保证光能利用率，还应尽量降低电极的表面覆盖率。这就意味着，高效率的太阳能电池电极需要线宽窄，厚度高，接触良好。([1]Martin A.Green，“The Path to 25％Silicon Solar Cell Efficiency：History of Silicon Cell Evolution，”Silicon Cell Efficiency Evolution，Prog.Photovolt：Res.Appl.2009)制造电极的方法有很多，如光刻电镀法、化学镀镍法([2]J.Taraszewska，G. Rost onek，“Electrocatalytic oxidation of methanol on a glassy carbon electrode modified by nickel hydroxide formed by ex situ chemical precipitation”，Journal of Electroanalytical Chemistry，Volume 364，Issues 1-2，31 January 1994)、刻槽埋栅法([3]Zolper，John C，“16.7％ efficient，laser textured，buried contact polycrystalline silicon solar cell”，Applied Physics Letters，Nov.1989)等，目前被广泛使用的是丝网印刷法。

丝网印刷法主要是利用丝网图形区域网孔透浆料，非图形区域网孔不透浆料的原理刷制电极，它具有生产周期短，产量大的优点。但其制备成的电池栅电极，厚度约为5～30μm，线宽一般在100μm以上。(4]Frederik C.Krebs，“Polymer solar cell modules prepared using roll-to-roll methods：Knife-over-edge coating，slot-die coating and screen printing”，Processing and Preparation of Polymer and Organic Solar Cells，Pages 465～475，Apr.2009)由于栅线较宽，增大了遮光面积，导致正面电极损耗增大，电池的转换效率降低。与此同时，经丝网印刷、退火等工艺后烧结成的电极金属层的导电性能取决于浆料的化学成分、丝网的粗糙度及烧结条件等，不确定因素较多。由于银具有良好的导电性及可焊性且在硅中呈现低扩散，目前丝网印刷的浆料中均含银。在丝网印刷的过程中需要大量的浆料，其中绝大部分浆料会因位于非图形区域而滞留于丝网上，造成含银浆料浪费，成本提升。

其他制备太阳能电池电极的方法，虽然能制备出线宽相对较细的栅线，但工艺复杂，且工艺成本高，不适合大批量生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能电池栅电极制备方法，以代替传统的丝网印刷法。

本发明利用模版来制备太阳能电池的正面栅电极，其技术方案如下：

一种太阳能电池栅电极的制备方法，首先制备具有适宜宽高比栅线图形的碳化硅模版，然后将碳化硅模版与太阳能电池基片对准且贴紧固定，应用物理气相淀积法(真空蒸镀或真空溅射)制备栅电极。

上述方法中，碳化硅模版的制备可参见专利号为201110144874.0的中国专利“一种光刻掩膜版及其制备方法”，包括：在一衬底的正面利用等离子增强化学气相淀积(PECVD)方法生长一层碳化硅(SiC)薄膜，并刻蚀该薄膜形成太阳能电池栅电极栅线图形，然后刻蚀或腐蚀栅线图形下的衬底部分使图形区域悬空。

其中，所述衬底可采用但不限于硅片、玻璃片、陶瓷片等；所述碳化硅(SiC)薄膜厚度通常为100nm～10μm。