[发明专利]一种匀化直写太阳能电池电极的方法

说明书

一种匀化直写太阳能电池电极的方法，属于先进制造技术领域。该方法基于匀化直写装置实现，装置包括压力活塞杆、电极浆料喷腔、匀化装置和运动控制模块。首先推动压力活塞杆，对电极浆料喷腔内的电极浆料施加机械压力使其流出喷孔，形成粘弹性线状浆料；同时使用匀化装置对电极浆料喷腔内部喷孔入口处的电极浆料进行匀化处理，使电极浆料体系保持均匀稳定；最后在重力牵引下，线状浆料粘附硅基底上，随喷孔和硅基底的相对运动，形成太阳能电池电极结构。本发明可以制备微米线宽、大高宽比、尺寸形貌均匀的太阳能电池电极结构，非接触式的成形工艺能够减少电极浆料和硅材料消耗，降低成本；对电极浆料进行匀化分散，保障电极成形过程的稳定进行。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，涉及一种匀化直写太阳能电池电极的方法。

背景技术

太阳能电池能够将太阳能直接转化为电能，是清洁能源的重要来源。目前，晶体硅太阳能电池发展最成熟。常规晶体硅太阳能电池主要由硅基底、正面电极和背面电极组成。当太阳光照射到硅基底的PN结时，激发PN结附近的电子跃迁，产生空穴-电子对，电子由正面电极收集，空穴向背面电极运动，将正面电极和背面电极接入电路，即形成电流。

电极是太阳能电池的关键结构，主要为线宽100μm以下的阵列格栅结构。电极的形貌，包括线宽、高宽比、均匀性等，对太阳能电池光电转化效率具有重要影响。一方面，为了减少电极对太阳光的遮挡，要求电极线宽要小；另一方面，为了减少电流在传导过程中的损耗，要求电极电阻要小。为了满足上述条件，电极线宽要小，高宽比要大。

目前普遍采用丝网印刷技术制备太阳能电池电极，得到的电极线宽在50μm以上，高宽比在0.5以下，电极栅线表面也存在起伏不均的问题。这样的电极形貌严重限制了太阳能电池光电转化效率的进一步提升。此外，由于是网版印刷，会导致电极浆料粘结在网版上，造成电极浆料损耗。而且，由于是接触式印刷，为了减小碎片率，硅基底厚度无法进一步降低，限制了太阳能电池制造成本的降低。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种匀化直写太阳能电池电极的方法。利用机械力将电极浆料输送至喷腔内，在喷腔内前端对电极浆料进行实时匀化，保证电极浆料高稳定、高均匀和高分散，进而在机械力和匀化协同作用下，稳定直写出线状电极，实现太阳能电池电极的直写成形，减小线宽和提高高宽比，提高电池效率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种匀化直写太阳能电池电极的方法，采用匀化直写方法制备太阳能电池电极，实现太阳能电池电极的直写成形。该方法基于匀化直写装置实现，所述的匀化直写装置包括压力供给模块、匀化分散模块和运动控制模块，具体包括以下步骤：

首先，在电极浆料喷腔2内部注入电极浆料3；压力活塞杆1位于电极浆料喷腔2内，与电极浆料3上表面接触，由微量注射泵提供机械推力，可产生200-1500kPa的压力。在电极浆料喷腔2底部加工一个喷孔。电极浆料3受压力从喷孔处挤出时，能够直接形成粘弹性线状浆料5，粘弹性线状浆料5的尺寸与喷孔尺寸相同。另外，在电极浆料喷腔2内放置匀化装置4，对电极浆料喷腔2内部喷孔入口处的电极浆料3进行匀化分散。电极浆料喷腔2放置于太阳能电池硅基底6上方，由三轴运动平台7的纵向位移轴承载，采用电极浆料喷腔2运动、硅基底6固定的方式实现喷孔纵向高度调节。

其次，推动压力活塞杆1，对存储于电极浆料喷腔2内的电极浆料3施加机械压力，使其以10-300mm/s的速度流出喷孔，形成粘弹性线状浆料5；同时开启匀化装置4，对电极浆料喷腔2内部喷孔入口处的电极浆料3进行匀化分散，使浆料体系保持均匀稳定。所述的喷孔为特征尺寸为10-50μm的喷孔。