一種制備晶硅電池金屬電極的方法
【專(zhuān)利摘要】一種制備晶硅電池金屬電極的方法，該方法是通過(guò)激光器的激光束加熱處于激光器下方的漿料傳送帶上的漿料，使?jié){料通過(guò)漿料傳送帶的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移至漿料傳送帶下方的晶硅電池表面上，在晶硅電池表面沉積金屬電極。本發(fā)明方法制備的光伏電池金屬電極正面柵線寬度可小于20μm，高度可到10—15μm，圖形精度高達(dá)5μm，遠(yuǎn)高于絲網(wǎng)印刷25μm的圖形精度。通過(guò)激光轉(zhuǎn)移技術(shù)將銀墨水轉(zhuǎn)移到發(fā)射極，可以形成比傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷技術(shù)更精細(xì)的電極結(jié)構(gòu)和更優(yōu)越的高寬比，其在商業(yè)化高效晶硅電池領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力，是制作電池正表面電極柵線技術(shù)的主流發(fā)展趨勢(shì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種制備晶硅電池金屬電極的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高效晶體硅太陽(yáng)能電池制造領(lǐng)域，具體涉及一種制備晶硅電池金屬電極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，光伏業(yè)內(nèi)的噴墨打印技術(shù)制備金屬電極主要靠電阻加熱產(chǎn)生氣泡來(lái)噴發(fā)銀墨水到硅片表面，烘干燒結(jié)之后形成金屬電極。該技術(shù)是晶硅太陽(yáng)能電池制造工藝中不太成熟的工藝技術(shù)，主要問(wèn)題就在于:該技術(shù)所涉及到的設(shè)備需要用到的墨水噴嘴孔徑非常小(噴嘴孔徑小才能保證噴出的墨滴小，墨滴小金屬柵線才能窄)，在工作和不工作狀態(tài)下都非常容易被堵塞，一旦被堵塞，噴嘴就需要進(jìn)行更換清洗甚至是報(bào)廢，這類(lèi)噴嘴屬于比較精密的配件，損耗增加導(dǎo)致成本太高；同時(shí)因?yàn)閲娮炜讖叫∷允褂迷谠摷夹g(shù)上的銀墨水要求非常高，其中的銀粉顆粒必須很細(xì)且均勻，因此該墨水的價(jià)格相對(duì)昂貴；要制備精密圖形就必須有一個(gè)完整的噴嘴陣列，而且該陣列的工作情況要能夠得到精密控制，精細(xì)零件精密控制使得設(shè)備的造價(jià)也不低，綜上幾個(gè)原因使得該技術(shù)也一直得不到廣泛的應(yīng)用。但是隨著光伏產(chǎn)業(yè)向高效、低成本方向發(fā)展，業(yè)內(nèi)對(duì)光伏電池的金屬電極制備技術(shù)提出了新的要求，尋找新的技術(shù)取代絲網(wǎng)印刷技術(shù)和噴墨打印技術(shù)迫在眉睫。
[0003]激光轉(zhuǎn)移技術(shù)是在噴墨打印技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)科學(xué)，它利用激光局部瞬間加熱的方法替代電阻加熱方法的氣泡式噴墨打印技術(shù)。但還未見(jiàn)將該技術(shù)運(yùn)用于硅晶電池金屬電極的制備上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在針對(duì)現(xiàn)有的噴墨打印技術(shù)存在的缺陷，提供一種更加經(jīng)濟(jì)適用的制備晶硅電池金屬電極的方法。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
所述制備晶硅電池金屬電極的方法是通過(guò)激光器的激光束加熱處于激光器下方的漿料傳送帶上的漿料，使?jié){料通過(guò)漿料傳送帶的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移至漿料傳送帶下方的晶硅電池表面上，在晶娃電池表面沉積金屬電極。
[0006]其中，所述衆(zhòng)料傳送帶的網(wǎng)孔> 400目。所述衆(zhòng)料通過(guò)與衆(zhòng)料傳送帶連接的衆(zhòng)料存儲(chǔ)裝置涂覆于漿料傳送帶上。
[0007]所述方法具體包括如下步驟:
(1)將計(jì)算機(jī)編輯好的金屬電極圖形導(dǎo)入激光器中；
(2)開(kāi)啟漿料傳送帶，同時(shí)開(kāi)啟漿料存儲(chǔ)裝置使?jié){料涂覆于漿料傳送帶上；
(3)將硅晶電池置于漿料傳送帶下方，并用激光器對(duì)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)硅晶電池上方的漿料傳送
帶;
(4)開(kāi)啟激光器，激光器的激光束根據(jù)步驟(I)中被導(dǎo)入的金屬電極圖形，在經(jīng)過(guò)硅晶電池上方的漿料傳送帶上方移動(dòng)，漿料傳送帶上被激光束射到之處的漿料被瞬間加熱并通過(guò)漿料傳送帶的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到處于漿料傳送帶下方的硅晶電池上，沉積出金屬電極；未被轉(zhuǎn)移的漿料由漿料傳送帶送回漿料存儲(chǔ)裝置。
[0008]其中所述的激光器為市售的現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品。
[0009]下面結(jié)合原理對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
本發(fā)明利用激光轉(zhuǎn)移技術(shù)進(jìn)行硅晶電池金屬電極的制備。主要包括如下幾大步驟:1、金屬電極圖形編輯:機(jī)器的操作臺(tái)是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上使用CAD制圖編輯，圖形編輯好之后導(dǎo)入激光器控制軟件；2，金屬漿料的傳送:設(shè)計(jì)網(wǎng)孔目數(shù)> 400的漿料傳送帶，并在漿料傳送帶上設(shè)計(jì)漿料存儲(chǔ)罐，金屬漿料非工作時(shí)間是儲(chǔ)存在漿料存儲(chǔ)罐中，機(jī)器開(kāi)始運(yùn)行后，漿料則開(kāi)始涂覆漿料傳送網(wǎng)帶，經(jīng)傳送網(wǎng)帶運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅?所述的工作面是指放置晶硅電池的地方，晶硅電池處于漿料傳送帶下方，而激光器處于漿料傳送帶上方)；漿料傳送帶負(fù)責(zé)把金屬漿料傳送到激光器下方區(qū)域，同時(shí)把一次循環(huán)未利用的漿料送回至漿料存儲(chǔ)系統(tǒng)準(zhǔn)備二次利用。漿料涂覆時(shí)，需要使?jié){料涂覆得很均勻且厚度比較薄地涂覆在漿料傳送帶上，避免激光束照射時(shí)金屬漿料受熱不均勻，同時(shí)保證各位置轉(zhuǎn)移的漿料量相差不大，避免金屬電極粗細(xì)不均和高低不平；漿料回收時(shí)不僅要保證把傳送帶上的漿料回收到存儲(chǔ)罐內(nèi)，還需要盡量保證其原有狀態(tài)(粘度、有機(jī)含量)；3、開(kāi)啟激光器，激光器的激光束按照被導(dǎo)入的金屬電極圖形，在經(jīng)過(guò)晶硅電池上方的漿料傳送帶上掃描(移動(dòng)，即激光束按照導(dǎo)入的圖形運(yùn)行)，漿料傳送帶上被激光束射到之處的漿料被瞬間加熱，此時(shí)漿料產(chǎn)生氣泡、膨脹并破裂，從而通過(guò)漿料傳送帶的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到處于漿料傳送帶下方的硅晶電池上，當(dāng)激光束按照金屬電極圖形運(yùn)行完畢之后，晶硅電池上沉積出完整的金屬電極圖形。
[0010]晶硅電池金屬電極的圖形設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)在于保證電流傳導(dǎo)的同時(shí)盡量節(jié)約漿料損耗，且折中考慮前后道工序的匹配，但是因?yàn)槠涠鄻有裕枰獙?duì)多種圖形進(jìn)行匹配，因此主控器圖形編輯系統(tǒng)可以隨時(shí)導(dǎo)入新的圖形進(jìn)行試驗(yàn)，有利于節(jié)約試驗(yàn)周期。
[0011]本發(fā)明完全顛覆原來(lái)絲網(wǎng)印刷技術(shù)的漿料承載方式，采用傳送帶運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行金屬漿料的傳送，傳送帶負(fù)責(zé)運(yùn)送漿料存儲(chǔ)罐中的漿料到達(dá)工作面，同時(shí)運(yùn)送未被使用的金屬漿料回到漿料存儲(chǔ)罐中。這樣不僅可以制備晶硅電池金屬電極而且比現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷技術(shù)和噴墨打印技術(shù)更加節(jié)約貴金屬，同時(shí)金屬電極的性能將得到大幅度的提升。另外激光偏移技術(shù)在一個(gè)密閉的環(huán)境下進(jìn)行，因此對(duì)工作環(huán)境的溫濕度和潔凈程度要求并不高，受到外界干擾也小。
[0012]本發(fā)明使用帶網(wǎng)孔的傳送帶傳送漿料，巧妙地將激光偏移技術(shù)應(yīng)用到晶硅電池金屬電極的制備上。當(dāng)激光掃描到漿料表面后，漿料被瞬間加熱并產(chǎn)生氣泡、膨脹、破裂，從而將銀墨水轉(zhuǎn)移到硅片表面，進(jìn)而完成圖形轉(zhuǎn)移。由于激光光束可精確控制到微米量級(jí)，作用時(shí)間精確到納秒量級(jí)，因此可以實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化控制圖形。該技術(shù)只需要對(duì)激光器進(jìn)行精密控制，控制光斑的掃描圖形以及激光器的瞬間開(kāi)關(guān)，就能對(duì)任何圖形進(jìn)行加工，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)精確地疊層印刷來(lái)滿足金屬電極的高寬比要求。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、產(chǎn)量高、漿料耗量相對(duì)較低，損耗少；
2、圖形更加精細(xì)化，金屬電極質(zhì)量高；
3、在線式圖形編輯，非常容易實(shí)現(xiàn)金屬電極圖形優(yōu)化，非常適合工藝改進(jìn)和技術(shù)提升(現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷技術(shù)技術(shù)如果要對(duì)金屬電極進(jìn)行更改，至少需要3-5天的時(shí)間，還需要花費(fèi)不低于1000元的成本)；
4、與噴墨打印技術(shù)僅限于正面銀電極制備不同，激光轉(zhuǎn)移技術(shù)還能制備鋁背場(chǎng)和背電極，因此使用激光轉(zhuǎn)移技術(shù)可以完全取代絲網(wǎng)印刷技術(shù)；
5、激光轉(zhuǎn)移技術(shù)屬于無(wú)接觸方式制備金屬電極,對(duì)晶體娃片不存在任何外力沖擊，因此在超薄硅片電池工藝技術(shù)研究上有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0014]本發(fā)明方法制備的光伏電池金屬電極正面柵線寬度可小于20 μ m，高度可到10—15 μ m,圖形精度高達(dá)5 μ m,遠(yuǎn)高于絲網(wǎng)印刷25 μ m的圖形精度。通過(guò)激光轉(zhuǎn)移技術(shù)將銀墨水轉(zhuǎn)移到發(fā)射極，可以形成比傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷技術(shù)更精細(xì)的電極結(jié)構(gòu)和更優(yōu)越的高寬比，其在商業(yè)化高效晶硅電池領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力，是制作電池正表面電極柵線技術(shù)的主流發(fā) 展趨勢(shì)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
制備晶硅電池金屬電極的方法如下步驟:
準(zhǔn)備好激光器、漿料傳送帶、漿料存儲(chǔ)裝置及待加工的晶硅電池；
(1)將計(jì)算機(jī)編輯好的金屬電極圖形導(dǎo)入激光器中；
(2)開(kāi)啟漿料傳送帶，速度控制在4-5米每分鐘，同時(shí)開(kāi)啟漿料存儲(chǔ)裝置使?jié){料(常規(guī)使用的光伏漿料，例如杜邦系列和三星系列)涂覆于漿料傳送帶上；
(3)將硅晶電池置于漿料傳送帶下方，并用激光器對(duì)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)硅晶電池上方的漿料傳送
帶;
(4)開(kāi)啟激光器，激光器的激光束(激光器功率8瓦，光斑直徑大小控制在20微米以?xún)?nèi))根據(jù)步驟(1)中被導(dǎo)入的金屬電極圖形，在經(jīng)過(guò)硅晶電池上方的漿料傳送帶上方移動(dòng)，漿料傳送帶上被激光束射到之處的漿料被瞬間加熱并通過(guò)漿料傳送帶的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到處于漿料傳送帶下方的硅晶電池上，沉積出金屬電極；未被轉(zhuǎn)移的漿料由漿料傳送帶送回漿料存儲(chǔ)
裝直。
[0016]其中，所述漿料傳送帶的網(wǎng)孔≥400目。
[0017]本方法制備的光伏電池金屬電極(烘干燒結(jié)之后)正面柵線寬度可小于20μπι，高度可到10 —15 μ m，圖形精度高達(dá)5 μ m，遠(yuǎn)高于絲網(wǎng)印刷25 μ m的圖形精度。
【權(quán)利要求】
1.一種制備晶硅電池金屬電極的方法，其特征在于，所述方法是通過(guò)激光器的激光束加熱處于激光器下方的漿料傳送帶上的漿料，使?jié){料通過(guò)漿料傳送帶的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移至漿料傳送帶下方的晶硅電池表面上，在晶硅電池表面沉積金屬電極。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述漿料傳送帶的網(wǎng)孔>400目。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述漿料通過(guò)與漿料傳送帶連接的漿料存儲(chǔ)裝置涂覆于漿料傳送帶上。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法具體包括如下步驟: (1)將計(jì)算機(jī)編輯好的金屬電極圖形導(dǎo)入激光器中； (2)開(kāi)啟漿料傳送帶，同時(shí)開(kāi)啟漿料存儲(chǔ)裝置使?jié){料涂覆于漿料傳送帶上； (3)將硅晶電池置于漿料傳送帶下方，并用激光器對(duì)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)硅晶電池上方的漿料傳送帶; (4)開(kāi)啟激光器，激光器的激光束根據(jù)步驟(I)中被導(dǎo)入的金屬電極圖形，在經(jīng)過(guò)硅晶電池上方的漿料傳送帶上方移動(dòng)，漿料傳送帶上被激光束射到之處的漿料被瞬間加熱并通過(guò)漿料傳送帶的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到處于漿料傳送帶下方的硅晶電池上，沉積出金屬電極；未被轉(zhuǎn)移的漿料由漿料傳送帶送回漿料存儲(chǔ)裝置。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK103779431SQ201310701975
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】成文, 楊曉生 申請(qǐng)人:湖南紅太陽(yáng)光電科技有限公司