專利名稱：一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種太陽電池前電極的制備方法，更特別是涉及一種提高太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，以改善電鍍過程中出現(xiàn)的“花片”現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
隨著石油、煤炭傳統(tǒng)能源的進(jìn)一步枯竭，越來越多的國家開始通過光伏發(fā)電技術(shù)尋求解決能源短缺問題。然而光伏發(fā)電相對較高的成本制約了該技術(shù)的廣泛推廣。目前有許多研究機構(gòu)和公司致力于通過提高電池效率的方法來降低電池成本。提高電池效率的眾多方法中，改進(jìn)的電池的前電極制作方法是一個重要途徑。目前絲網(wǎng)印刷技術(shù)是制作太陽電池電極的主流工藝。但是由于絲網(wǎng)印刷技術(shù)本身客觀條件的限制，一方面印刷的電極線寬較寬，導(dǎo)致電池片的遮光面積較大；另一方面印刷的電極難以獲得較高的高寬比。為增加電池片的有效受光面積，并獲得較高高寬比的電極，人們開發(fā)了激光開槽與光誘導(dǎo)電鍍相結(jié)合的技術(shù)。即用激光逐一對硅片上欲制作正面電極的位置進(jìn)行掃描，被激光照射位置的介質(zhì)膜將在激光產(chǎn)生的高溫下被燒蝕，使該位置的發(fā)射極裸露出來。激光開槽處裸露的硅表面在光誘導(dǎo)下具有較高的活性，易沉積上金屬。而沒有激光開槽的位置由于介質(zhì)膜的鈍化作用，活性低，不會鍍上金屬。但是在電鍍電極的過程中，由于介質(zhì)膜的致密性不佳，存在針孔等缺陷，導(dǎo)致沒有激光開槽的非柵線位置也鍍上金屬，即產(chǎn)生“花片”現(xiàn)象。直接影響了電池片的外觀質(zhì)量， 并且由于遮光面積的增加導(dǎo)致短路電流下降，進(jìn)而導(dǎo)致電池效率的下降。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有太陽電池電極電鍍工藝中的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，特別適用于改善電鍍過程中出現(xiàn)的“花片”現(xiàn)象。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是
一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，包括預(yù)處理、燒結(jié)、激光掃描開槽和電鍍四個步驟，其中
預(yù)處理對硅片進(jìn)行制絨、擴散、去除PSG和邊緣隔離、鍍鈍化減反射介質(zhì)膜、印刷背電極和背電場；
燒結(jié)將完成預(yù)處理步驟的硅片置于燒結(jié)爐內(nèi)在300°C 900 ！之間燒結(jié)； 激光掃描開槽將完成燒結(jié)步驟的半成品電池片置于激光加工平臺上，對欲制作正面電極的主柵和細(xì)柵位置進(jìn)行激光掃描，被激光照射位置的介質(zhì)膜在激光產(chǎn)生的高溫下被燒蝕，使主柵和細(xì)柵位置發(fā)射極裸露出來；
電鍍將完成激光掃描開槽步驟的半成品電池片進(jìn)行電鍍，使正面電極位置沉積上金屬，然后退火；特別是
在所述的預(yù)處理步驟和燒結(jié)步驟間，還包括絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極步驟，即將完成所述預(yù)處理步驟的硅片使用特制的網(wǎng)版印刷只有主柵線的正電極，以優(yōu)化電鍍過程中電池片表面電力線的分布；
所述的激光掃描開槽步驟為激光掃描細(xì)柵開槽，即對欲制作正面細(xì)柵的位置進(jìn)行激光掃描并使該位置發(fā)射極裸露出來；
所述的電鍍是對完成激光掃描細(xì)柵開槽的半成品電池片進(jìn)行電鍍，用低濃度HF酸溶液或HF和NH4F混合溶液進(jìn)行表面活化后，放入化學(xué)鍍鎳槽中，在正面細(xì)柵位置上沉積 0. 1 1.0 μ m的鎳，再放入電鍍銀槽中，沉積2 20 μ m的銀，然后退火以形成鎳硅合金， 完成電池片前電極的制作。所述的介質(zhì)膜是SiA和/或SiNX:H的單層薄膜或多層復(fù)合薄膜。所述的化學(xué)鍍鎳采用光輔助化學(xué)鍍，所述的電鍍銀采用光誘導(dǎo)電鍍。作為一種優(yōu)選，在所述的激光掃描細(xì)柵開槽步驟中，也包括在介質(zhì)膜上涂覆一層磷酸，激光掃描細(xì)柵開槽后同時形成局部重?fù)诫s。所述的激光為紫外或綠光脈沖激光。作為一種優(yōu)選，所述的退火的溫度為250°C 600°C。作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的退火的溫度為350°C 400°C。在本發(fā)明中，電池片前電極的制作采用絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極以及激光掃描細(xì)柵開槽并電鍍而在發(fā)射極沉積金屬的方法。本發(fā)明的優(yōu)點是
(1)本方法采用了電鍍工藝，與常規(guī)絲印的電極相比，具有更好的高寬比和更好的致密性。結(jié)合激光掃描進(jìn)行細(xì)柵開槽，電鍍時可以在不增加串聯(lián)電阻的情況下將電極做得更細(xì)， 從而增加受光面積，同時減少電極與發(fā)射極的接觸面積，有效減少表面復(fù)合。(2)本發(fā)明中采用絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極，優(yōu)化了電池片表面電力線的分布，從而有效地改善電鍍過程中因介質(zhì)膜質(zhì)量不佳而導(dǎo)致的“花片”現(xiàn)象。(3)本發(fā)明中采用絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極，確保主柵線附著力符合要求，解決了純電鍍方法制作的太陽電池電極主柵線普遍存在附著力不佳的問題。


圖1為本發(fā)明一種實施方式在完成絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極后電池片表面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明一種實施方式在完成絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極基礎(chǔ)上進(jìn)行激光掃描細(xì)柵開槽后的電池片表面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2所示電池片局部側(cè)視圖，圖中1為介質(zhì)膜，2為背電場，3為硅襯底，4 為發(fā)射極。圖4為本發(fā)明一種實施方式在完成絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極基礎(chǔ)上進(jìn)行激光掃描細(xì)柵開槽并形成重?fù)诫s的電池片局部側(cè)視圖，圖中1為介質(zhì)膜，2為背電場，3為硅襯底，4為輕摻雜發(fā)射極，5為重?fù)诫s發(fā)射極。
具體實施例方式實施例1 如圖2、圖3所示，P型硅襯底3經(jīng)常規(guī)工藝進(jìn)行硅片清洗、制絨后，在850 V擴散POCl3 液態(tài)源25分鐘，得到50 Ω / □左右的N型發(fā)射極4。用濕化學(xué)法進(jìn)行邊緣隔離和去除PSG。 通過PECVD法在發(fā)射極上沉積一層90nm左右的SiNx薄膜做介質(zhì)膜1后，在硅襯底3沒有介質(zhì)膜1的一面絲印鋁漿和銀鋁漿分別做背電場2和背電極，然后采用特制的只有主柵線正電極的網(wǎng)版在介質(zhì)膜1上絲印銀漿，其中主柵正電極的寬度為1.5 mm。將完成絲印工藝的硅襯底3傳進(jìn)燒結(jié)爐在300°C 900 °C之間燒結(jié)。燒結(jié)后，背電極和背電場2與硅襯底3 形成歐姆接觸，主柵正電極穿透介質(zhì)膜1與發(fā)射極4形成歐姆接觸。將燒結(jié)后的半成品電池片置于激光加工平臺上，利用輸出功率2W，線寬30 μ m的紫外鎖模脈沖激光按預(yù)設(shè)的圖形在介質(zhì)膜1上進(jìn)行掃描，形成寬度30 μ m、間距1.5 mm的細(xì)柵開槽。接著用1%濃度的 HF酸溶液進(jìn)行30秒的前表面活化，隨后放入光輔助化學(xué)鍍鎳槽中，在正面細(xì)柵位置上沉積約0.3 μ m的鎳，然后將半成品電池片放入光誘導(dǎo)電鍍銀槽中，沉積10 μ m的銀，最后在N2 的保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火以形成鎳硅合金，退火溫度為400°C，完成電池片的制作。
實施例2:
如圖2、圖4所示，P型硅襯底3經(jīng)常規(guī)工藝進(jìn)行硅片清洗、制絨后，在830 °C擴散POCl3 液態(tài)源25分鐘，得到100Ω/□左右的N型發(fā)射極4。用濕化學(xué)法進(jìn)行邊緣隔離和去除PSG。 通過PECVD法在發(fā)射極上沉積一層90nm左右的SiNx薄膜做介質(zhì)膜1后，在硅襯底3沒有介質(zhì)膜1的一面絲印鋁漿和銀鋁漿分別做背電場2和背電極，然后采用特制的只有主柵線正電極的網(wǎng)版在介質(zhì)膜1上絲印銀漿，其中主柵正電極的寬度為1. 5 mm。將完成絲印工藝的硅襯底3傳進(jìn)燒結(jié)爐在300°C 900 °C之間燒結(jié)。燒結(jié)后，背電極和背電場2與硅襯底3 形成歐姆接觸，主柵正電極穿透介質(zhì)膜1與發(fā)射極4形成歐姆接觸。將燒結(jié)后的半成品電池片的介質(zhì)膜1上旋涂一層磷酸，并置于激光加工平臺上，利用輸出功率5 W，線寬15 ym 的紫外鎖模脈沖激光按預(yù)設(shè)的圖形在介質(zhì)膜1上進(jìn)行掃描，形成寬度15 μπκ間距1.0 mm 的細(xì)柵開槽，并在細(xì)柵開槽處形成15 30 Ω/□的重?fù)诫s發(fā)射極5。接著用1%濃度的HF 酸溶液進(jìn)行30秒的前表面活化，隨后放入光輔助化學(xué)鍍鎳槽中，在正面細(xì)柵位置上沉積約 0.3 μ m的鎳，然后將半成品電池片放入光誘導(dǎo)電鍍銀槽中，沉積10 μ m的銀，最后在N2的保護(hù)氣氛下進(jìn)行退火以形成鎳硅合金，退火溫度為350°C，完成電池片的制作。
權(quán)利要求
1.一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，包括預(yù)處理、燒結(jié)、激光掃描開槽和電鍍四個步驟，其中預(yù)處理對硅片進(jìn)行制絨、擴散、邊緣隔離和去除PSG、鍍鈍化減反射介質(zhì)膜、印刷背電極和背電場；燒結(jié)將完成預(yù)處理步驟的硅片置于燒結(jié)爐內(nèi)在300°C 900 ！之間燒結(jié)；激光掃描開槽將完成燒結(jié)步驟的半成品電池片置于激光加工平臺上，對欲制作正面電極的主柵和細(xì)柵位置進(jìn)行激光掃描，被激光照射位置的介質(zhì)膜在激光產(chǎn)生的高溫下被燒蝕，使主柵和細(xì)柵位置發(fā)射極裸露出來；電鍍將完成激光掃描開槽步驟的半成品電池片進(jìn)行電鍍，使正面電極位置沉積上金屬，然后退火；其特征在于在所述的預(yù)處理步驟和燒結(jié)步驟間，還包括絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極步驟，即將完成所述預(yù)處理步驟的硅片使用特制的網(wǎng)版印刷只有主柵線的正電極，以優(yōu)化電鍍過程中電池片表面電力線的分布；所述的激光掃描開槽步驟為激光掃描細(xì)柵開槽，即對欲制作正面細(xì)柵的位置進(jìn)行激光掃描并使該位置發(fā)射極裸露出來；所述的電鍍是對完成激光掃描細(xì)柵開槽半成品電池片進(jìn)行電鍍，用低濃度HF酸溶液或HF和NH/混合溶液進(jìn)行表面活化后，放入化學(xué)鍍鎳槽中，在正面細(xì)柵位置上沉積0. 1 1. ο μ m的鎳，再放入電鍍銀槽中，沉積2 20 μ m的銀，然后退火以形成鎳硅合金，完成電池片前電極的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，其特征在于，所述的介質(zhì)膜是SiA和/或SiNx:H的單層薄膜或多層復(fù)合薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，其特征在于，所述的化學(xué)鍍鎳采用光輔助化學(xué)鍍，所述的電鍍銀采用光誘導(dǎo)電鍍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，其特征在于，在所述的激光掃描細(xì)柵開槽步驟中，也包括在介質(zhì)膜上涂覆一層磷酸，激光掃描細(xì)柵開槽后同時形成局部重?fù)诫s。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，其特征在于，所述的激光為紫外或綠光脈沖激光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，其特征在于，所述的退火的溫度為250°C 600°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，其特征在于，所述的退火的溫度為350°C 400°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改善太陽電池前電極電鍍質(zhì)量的方法，包括預(yù)處理、燒結(jié)、激光掃描開槽和電鍍四個步驟，其中預(yù)處理步驟和燒結(jié)步驟間，還包括絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極步驟，激光掃描開槽步驟為激光掃描細(xì)柵開槽，而電鍍則是對完成激光掃描細(xì)柵開槽的半成品電池片進(jìn)行電鍍，用低濃度HF酸溶液或HF和NH4F混合溶液進(jìn)行表面活化后，放入化學(xué)鍍鎳槽中，在正面細(xì)柵位置上沉積0.1～1.0μm的鎳，再放入電鍍銀槽中，沉積2～20μm的銀，然后退火以形成鎳硅合金，完成電池片前電極的制作。本發(fā)明采用絲網(wǎng)印刷預(yù)制備主柵線正電極，優(yōu)化了電池片表面電力線的分布，從而有效地改善電鍍過程中因介質(zhì)膜質(zhì)量不佳而導(dǎo)致的“花片”現(xiàn)象，并解決了純電鍍方法制作的太陽電池電極主柵線普遍存在附著力不佳的問題。
文檔編號H01L31/0224GK102222729SQ201110143880
公開日2011年10月19日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者廖明墩, 查超麟 申請人:浙江晶科能源有限公司