本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種掩膜法制絨和刻槽填柵電極太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)：

太陽能電池是一種有效地吸收太陽輻射能，利用光生伏特效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，太陽光照在半導(dǎo)體PN結(jié)(PN Jμnct1n)上，形成新的空穴-電子對(H-E pair)，在P-N結(jié)電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。電流由正面和背面電極引出。為了能增加電池的受光面積，就要求電極柵線的寬度越小越好，但同時(shí)，為了能減小電極的功率損失，就要求電極的橫截面積越大越好，因此，就要求制作的電極柵線的高寬比越大越好。目前工業(yè)化的電極柵線采用絲網(wǎng)印刷的方式制備，增加電極柵線高寬比對網(wǎng)版和漿料性能都提出了很大的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步的提高電極柵線的高寬比越來越困難。

當(dāng)光照射到電池表面后，部分光被反射，部分光被吸收，被吸收的光激發(fā)電子空穴對，形成電流，被反射的光未被充分利用。為了提高光的利用率，目前對晶硅電池表面織構(gòu)化處理，在硅片表面形成金字塔絨面或者不規(guī)則的凹坑，這樣既可以增加硅片的受光面積，又可以對光進(jìn)行多次反射，增加光吸收的幾率，表現(xiàn)為降低光的反射率。目前的制絨方法有濕法酸制絨和堿制絨、干法等離子刻蝕制絨以及金屬催化濕法制絨等幾種方法。其中濕法酸制絨和堿制絨絨面不規(guī)則，反射率較高，后兩種制絨方法能取得較好的絨面效果，有效降低光的反射率，但成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的濕法酸制絨和堿制絨絨面不規(guī)則，反射率較高；干法等離子刻蝕制絨以及金屬催化濕法制絨成本較高的不足，本發(fā)明提供了一種掩膜法制絨和刻槽填柵電極太陽能電池的制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種掩膜法制絨和刻槽填柵電極太陽能電池的制備方法，其特征是，包括如下步驟：

步驟一：在硅片表面通過旋涂或者絲網(wǎng)印刷的方式涂覆膠；

步驟二：使用預(yù)制模板通過熱固化壓印或者紫外固化壓印的方式，在掩膜膠上形成排列的孔并在對應(yīng)電極位置形成槽；

步驟三：使用混酸溶液或者堿溶液對硅片進(jìn)行腐蝕，在掩膜膠上有孔的地方腐蝕硅片，形成坑狀絨面，同時(shí)在膠上有槽的硅片上腐蝕形成凹槽；

步驟四：使用膠的顯影液去膠；

步驟五：擴(kuò)撒制結(jié)、邊緣刻蝕、PECVD鍍減反射薄膜、絲網(wǎng)印刷背電極和背電場；

步驟六：使用絲網(wǎng)印刷的方法，將漿料填充進(jìn)凹槽，并在其上堆積成有較大高寬比的電極柵線；

步驟七：高溫?zé)Y(jié)，形成刻槽填柵電極太陽能電池。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括步驟一中膠為熱固化膠或者紫外固化膠，膠的厚度為1μm～5μm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括步驟二中的模板為金剛石、碳化硅、氮化硅、二氧化硅、硅、PDMS、PMMA、h-PDMS、PMV、PVC、PVA、PTFE和ETFE材料中的一種。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括模板的電極柵線對應(yīng)位置的凸起部位寬度為5μm～50μm，深度為1μm～10μm，凸起之間的間隔為0.5mm～3mm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括模板上凸起的柱狀圖形為內(nèi)切圓，內(nèi)切圓的直徑為10nm～4μm的正多邊形或者圓形柱體；柱體高度為1μm～6μm，柱體之間的間隔為1μm～20μm。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括膠的固化方法為熱固化壓印或者紫外固化壓印，熱固化壓印的固化溫度為60～200℃，壓力為1N～50N，固化時(shí)長為5秒～300秒，紫外固化的燈光波長為300nm～500nm，固化時(shí)長為5秒～300秒。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括混酸溶液為49%的氫氟酸和69%的硝酸的混合溶液，氫氟酸和硝酸的比例在0%～80%之間，腐蝕溫度為5～8℃，腐蝕時(shí)間為40秒～100秒；堿溶液為氫氧化鈉或者氫氧化鉀，濃度為5%～20%，腐蝕溫度在50～70℃之間，腐蝕時(shí)間在120秒～1200秒之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括顯影液為膠所配套的顯影液，顯影溫度5～40℃，顯影時(shí)長5秒～150秒。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包括絲網(wǎng)印刷用網(wǎng)版柵線開口在15μm～50μm之間，網(wǎng)版柵線間距在0.5mm～3mm之間；所用正面電極銀漿的粘度在180Pa·s～400 Pa·s之間。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的刻槽方式采用濕法刻蝕的方式，制絨和刻槽同步進(jìn)行，在一臺設(shè)備內(nèi)完成，縮短了制備工藝流程，降低了電池制備成本。在硅片槽內(nèi)印刷填充漿料后形成的柵線電極，相較于直接印刷在硅片上的電極，有更大的高寬比，能有效降低柵線的功率損失，能大幅提高電池的轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明壓印刻槽埋柵電極太陽能電池的制備方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明壓印刻槽埋柵電極太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，一種掩膜法制絨和刻槽填柵電極太陽能電池的制備方法，其特征是，包括如下步驟：

步驟一：在硅片表面通過旋涂或者絲網(wǎng)印刷的方式涂覆膠；

步驟二：使用預(yù)制模板通過熱固化壓印或者紫外固化壓印的方式，在掩膜膠上形成排列的孔并在對應(yīng)電極位置形成槽；

步驟三：使用混酸溶液或者堿溶液對硅片進(jìn)行腐蝕，在掩膜膠上有孔的地方腐蝕硅片，形成坑狀絨面，同時(shí)在膠上有槽的硅片上腐蝕形成凹槽；

步驟四：使用膠的顯影液去膠；

步驟五：擴(kuò)撒制結(jié)、邊緣刻蝕、PECVD鍍減反射薄膜、絲網(wǎng)印刷背電極和背電場；

步驟六：使用絲網(wǎng)印刷的方法，將漿料填充進(jìn)凹槽，并在其上堆積成有較大高寬比的電極柵線；

步驟七：高溫?zé)Y(jié)，形成刻槽填柵電極太陽能電池。

步驟一中膠為熱固化膠或者紫外固化膠，膠的厚度為1μm～5μm。

步驟二中的模板為金剛石、碳化硅、氮化硅、二氧化硅、硅、PDMS、PMMA、h-PDMS、PMV、PVC、PVA、PTFE和ETFE材料中的一種。

模板的電極柵線對應(yīng)位置的凸起部位寬度為5μm～50μm，深度為1μm～10μm，凸起之間的間隔為0.5mm～3mm。

模板上凸起的柱狀圖形為內(nèi)切圓，內(nèi)切圓的直徑為10nm～4μm的正多邊形或者圓形柱體；柱體高度為1μm～6μm，柱體之間的間隔為1μm～20μm。

膠的固化方法為熱固化壓印或者紫外固化壓印，熱固化壓印的固化溫度為60～200℃，壓力為1N～50N，固化時(shí)長為5秒～300秒，紫外固化的燈光波長為300nm～500nm，固化時(shí)長為5秒～300秒。

混酸溶液為49%的氫氟酸和69%的硝酸的混合溶液，氫氟酸和硝酸的比例在0%～80%之間，腐蝕溫度為5～8℃，腐蝕時(shí)間為40秒～100秒；堿溶液為氫氧化鈉或者氫氧化鉀，濃度為5%～20%，腐蝕溫度在50～70℃之間，腐蝕時(shí)間在120秒～1200秒之間。

顯影液為膠所配套的顯影液，顯影溫度5～40℃，顯影時(shí)長5秒～150秒。

絲網(wǎng)印刷用網(wǎng)版柵線開口在15μm～50μm之間，網(wǎng)版柵線間距在0.5mm～3mm之間；所用正面電極銀漿的粘度在180Pa·s～400 Pa·s之間。

如圖1，本發(fā)明提供了掩膜法制絨和刻槽填柵電極太陽能電池及其制備方法，包括:

涂覆膠的方法，優(yōu)選的膠涂覆方法為絲網(wǎng)印刷的方法，絲網(wǎng)印刷的方法實(shí)現(xiàn)涂覆膠可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，能有效降低成本。優(yōu)選的膠為商業(yè)化的紫外固化膠，紫外固化相比于熱固化不需要加熱，不需要施加壓力，碎片率和成本都具有優(yōu)勢。

優(yōu)選的模板是PDMS制作的模板，PDMS制作的模板可以實(shí)現(xiàn)大面積壓印，可以透過紫外光，且具有彈性，對硅片的損傷較小，在壓印之后模板容易清洗。

優(yōu)選的紫外燈是具有365nm波長的紫外燈。

優(yōu)選的顯影液是商業(yè)化紫外固化膠配套的顯影液。

優(yōu)選的電池制備方法為，使用HF：HNO3：H2O=1:5:3的混酸溶液在5～8℃下制絨70秒，形成絨面；在管式擴(kuò)散爐內(nèi)，使用POCl3作為磷源，在800～840℃溫度下，擴(kuò)散時(shí)間1200秒～2400秒內(nèi)形成PN結(jié)；在氫氟酸和硝酸混酸溶液中去除背結(jié)和邊緣PN結(jié)；在管式PECVD中，以氨氣和硅烷為反應(yīng)氣體，在400～450℃溫度下，使用射頻激發(fā)等離子，反應(yīng)600秒～2400秒，制備氮化硅減反射薄膜；使用工業(yè)化絲網(wǎng)印刷方法印刷背電極和背電場。

優(yōu)選的正面電極印刷方法為選用絲網(wǎng)柵線開口為15～50μm之間的網(wǎng)版，選用商業(yè)化的正面電極銀漿，印刷填充硅片上的槽，并堆積形成具有較大高寬比的電極柵線。

以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。