一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是涉及一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池(如圖1，圖2所示)，包括Ag背電極P、Al背場(chǎng)2'、P型硅3'、N+層4'、減反膜5'、Ag正電極6'，Al背場(chǎng)2'、P型硅3'、N+層4'和減反膜5'依次層疊設(shè)置，為了提高太陽(yáng)電池的效率，人們?cè)陔姵氐恼嬷谱髁藴p反射膜5'，Ag正電極6'由Ag主柵線61'和Ag副柵線62'組成:用Ag制作電極一方面價(jià)格比較昂貴，其占太陽(yáng)能電池成本的10%以上；另一方面Ag的儲(chǔ)存量有限，不利于太陽(yáng)能電池行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展；此外，Ag正電極6'的存在會(huì)遮掉一部分太陽(yáng)光子，使得實(shí)際到達(dá)p-n的光子數(shù)量大大下降，會(huì)降低太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0003]因此，如何開發(fā)一種新的正面電極，使其不但可以解決Ag價(jià)格高和儲(chǔ)量有限的問題，還可以提升電池轉(zhuǎn)換效率，成為各大研究機(jī)構(gòu)和太陽(yáng)能電池廠研究的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，包括如下步驟:
[0006]a)對(duì)硅片依次進(jìn)行制絨、擴(kuò)散和去磷硅玻璃；
[0007]b)在硅片正面放置掩膜，該掩膜上設(shè)置空心孔洞；
[0008]c)將硅片和掩膜置于碳納米管反應(yīng)器中；
[0009]d)啟動(dòng)碳納米管反應(yīng)器，在掩膜的空心孔洞里面形成碳納米管使碳納米管和硅片正面形成歐姆接觸；
[0010]e)去除掩膜，硅片正面形成碳納米管陣列；
[0011]f)將硅片置于透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器；
[0012]g)啟動(dòng)透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器，在硅片正面形成透明導(dǎo)電薄膜；
[0013]h)絲網(wǎng)印刷Ag主柵線，高溫?zé)Y(jié)。
[0014]作為上述方案的改進(jìn)，所述掩膜為不銹鋼材質(zhì)或陶瓷材質(zhì)。
[0015]作為上述方案的改進(jìn)，所述掩膜的空心孔洞在所述掩膜表面均勻分布，空心孔洞面積占掩膜面積比例為60-80 %。
[0016]作為上述方案的改進(jìn)，所述碳納米管的長(zhǎng)度為50-100nm，管外徑為30_50nm，管內(nèi)徑為 5-lOnm。
[0017]作為上述方案的改進(jìn)，所述透明導(dǎo)電薄膜為In203 = Sn(ITO)或者Sb: Sn02 (ATO)或者 ZnO0
[0018]作為上述方案的改進(jìn)，所述透明導(dǎo)電薄膜厚度為20-50nm，透光率為92-98%，電阻率為 I X 10 7-5 X 10 7 Ω.cm。
[0019]作為上述方案的改進(jìn)，所述Ag主柵線根數(shù)為2-5根。
[0020]作為上述方案的改進(jìn)，所述碳納米管反應(yīng)器為化學(xué)氣相沉積爐。
[0021]作為上述方案的改進(jìn)，所述透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器為磁控濺射爐。
[0022]作為上述方案的改進(jìn)，所述硅片正面形成碳納米管陣列后硅片正面的可見光反射率為 0.5-1.0%。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為:本發(fā)明通掩膜法在硅片正面形成碳納米管陣列，借助碳納米管優(yōu)異的陷光效果，碳納米管陣列的可見光反射率為0.5-1.0%,可以大大提高到達(dá)P-n結(jié)的太陽(yáng)光子數(shù)量；透明導(dǎo)電薄膜一方面將導(dǎo)電性能優(yōu)異的碳納米管陣列包裹保護(hù)起來(lái)，防止Ag主柵線高溫?zé)Y(jié)時(shí)被反應(yīng)掉，也可以防止碳納米管陣列的其它破壞；另一方面將硅片、碳納米管和透明導(dǎo)電薄膜形成很好的接觸，可以大大降低橫向電阻，提高載流子的收集效果。因此，本發(fā)明形成的碳納米管、透明導(dǎo)電薄膜和Ag主柵線復(fù)合電極，大大降低了 Ag的消耗量，降低了硅片反射率，提高了載流子的收集效率，降低了橫向電阻，大大提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的太陽(yáng)能電池正面電極的正視圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池正面電極制備方法的流程圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的太陽(yáng)能電池正面電極的正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖3所示，本發(fā)明一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，具體包括如下步驟:
[0030]步驟11:硅片前道處理:對(duì)硅片進(jìn)行制絨、擴(kuò)散和去磷硅玻璃，這幾個(gè)工藝參照太陽(yáng)能電池的現(xiàn)有常規(guī)工藝；
[0031]步驟12:放置掩膜:在硅片正面放置掩膜，該掩膜上設(shè)置空心孔洞；
[0032]步驟13:碳納米管陣列制備:將硅片和掩膜置于碳納米管反應(yīng)器中，碳納米管反應(yīng)器為化學(xué)氣相沉積爐；啟動(dòng)碳納米管反應(yīng)器，在掩膜的空心孔洞里面形成碳納米管，且碳納米管和硅正面形成歐姆接觸；去除掩膜，硅片正面形成碳納米管陣列；
[0033]步驟14:透明導(dǎo)電薄膜制備:將硅片置于透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器，透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器為磁控濺射爐；啟動(dòng)透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器，在硅片正面形成透明導(dǎo)電薄膜；
[0034]步驟15:絲網(wǎng)印刷Ag主柵線，高溫?zé)Y(jié)。
[0035]掩膜為不銹鋼材質(zhì)或陶瓷材質(zhì)，可以避免變形或者破壞，掩膜的作用是為了在硅片正面形成均勻分布和形貌可控的碳納米管陣列:掩膜將硅片正面全部覆蓋，在掩膜上有一定數(shù)量的空心孔洞，這些空心孔洞均勻分布在掩膜上，空心孔洞里面生長(zhǎng)的碳納米管和P-n結(jié)直接接觸，且可形成緊密的結(jié)合，不容易脫離，而在非孔洞區(qū)域生長(zhǎng)的碳納米管隨著掩膜去除而去除。
[0036]空心孔洞面積占掩膜面積比例為60-80%，這樣使得碳納米管在硅片正面大量分布并形成碳納米管陣列，借助碳納米管優(yōu)異的陷光效果，碳納米管陣列使得整個(gè)硅片的可見光反射率僅為0.5-1.0%，可以大大提高到達(dá)p-n結(jié)的太陽(yáng)光子數(shù)量。
[0037]碳納米管的長(zhǎng)度為50_100nm，管外徑為30_50nm，管內(nèi)徑為5-10nm ;這種結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的陷光效果；碳納米管反應(yīng)器為化學(xué)氣相沉積爐。
[0038]透明導(dǎo)電薄膜為In2O3: Sn (ITO)或者Sb: SnO2 (ATO)或者ZnO，導(dǎo)電薄膜厚度為20-50nm，透光率為 92-98 %，電阻率為 I X 10 7_5 X 10 7 Ω.cm。
[0039]Ag主柵線根數(shù)為2-5根，Ag主柵線主要是為了收集電流，方便太陽(yáng)能電池組件焊接。
[0040]本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果是:本發(fā)明通掩膜法在硅片正面形成碳納米管陣列，借助碳納米管優(yōu)異的陷光效果，碳納米管陣列的可見光反射率為0.5-1.0%，可以大大提高到達(dá)P-n結(jié)的太陽(yáng)光子數(shù)量；透明導(dǎo)電薄膜一方面將導(dǎo)電性能優(yōu)異的碳納米管陣列包裹保護(hù)起來(lái)，防止Ag主柵線高溫?zé)Y(jié)時(shí)被反應(yīng)掉，也可以防止碳納米管陣列的其它破壞；另一方面將硅片、碳納米管和透明導(dǎo)電薄膜形成很好的接觸，可以大大降低橫向電阻，提高載流子的收集效果。因此，本發(fā)明形成的碳納米管、透明導(dǎo)電薄膜和Ag主柵線復(fù)合電極，大大降低了 Ag的消耗量，降低了硅片反射率，提高了載流子的收集效率，降低了橫向電阻，大大提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0041]如圖4所示，本發(fā)明的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法制得的電池，包括Ag背電極1、A1背場(chǎng)2、P型硅3、N+層4、碳納米管陣列5、透明導(dǎo)電薄膜6和Ag主柵線，Al背場(chǎng)2、P型硅3、N+層4和透明導(dǎo)電薄膜6依次層疊式設(shè)置，碳納米管陣列5與N+層4相接觸并由透明導(dǎo)電薄膜6覆蓋，Ag主柵線7印刷在透明導(dǎo)電薄膜6上。如圖5所示，本發(fā)明的正面電極由碳納米管陣列5、透明導(dǎo)電薄膜6和Ag主柵線7組成，與現(xiàn)有技術(shù)相比(如圖1和圖2所示)，本發(fā)明不需要減反膜5'，不包括Ag副柵線62'，本發(fā)明形成的陣列5、透明導(dǎo)電薄膜6和Ag主柵線7復(fù)合電極，大大降低了 Ag的消耗量，降低了硅片反射率，提高了載流子的收集效率，降低了橫向電阻，大大提高了電池的轉(zhuǎn)換效率。
[0042]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在，包括如下步驟: a)對(duì)硅片依次進(jìn)行制絨、擴(kuò)散和去磷硅玻璃； b)在硅片正面放置掩膜，該掩膜上設(shè)置空心孔洞； c)將硅片和掩膜置于碳納米管反應(yīng)器中； d)啟動(dòng)碳納米管反應(yīng)器，在掩膜的空心孔洞里面形成碳納米管使碳納米管和硅片正面形成歐姆接觸； e)去除掩膜，硅片正面形成碳納米管陣列； f)將硅片置于透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器； g)啟動(dòng)透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器，在硅片正面形成透明導(dǎo)電薄膜； h)絲網(wǎng)印刷Ag主柵線，高溫?zé)Y(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在于，所述掩膜為不銹鋼材質(zhì)或陶瓷材質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在于，所述掩膜的空心孔洞在所述掩膜表面均勻分布，空心孔洞面積占掩膜面積比例為60-80%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在于，所述碳納米管的長(zhǎng)度為50_100nm，管外徑為30_50nm，管內(nèi)徑為5-lOnm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在于，所述透明導(dǎo)電薄膜為In2O3: Sn (ITO)或者Sb = SnO2(ATO)或者ZnO。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在于，所述透明導(dǎo)電薄膜厚度為20-50nm，透光率為92-98 %，電阻率為I X 10 7_5 X 10 7 Ω.cm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在于，所述Ag主柵線根數(shù)為2-5根。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在于，所述碳納米管反應(yīng)器為化學(xué)氣相沉積爐。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在于，所述透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器為磁控濺射爐。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，其特征在于，所述硅片正面形成碳納米管陣列后硅片正面的可見光反射率為0.5-1.0%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)能電池正面電極的制備方法，包括如下步驟：a)對(duì)硅片依次進(jìn)行制絨、擴(kuò)散和去磷硅玻璃；b)在硅片正面放置掩膜，該掩膜上設(shè)置空心孔洞；c)將硅片和掩膜置于碳納米管反應(yīng)器中；d)啟動(dòng)碳納米管反應(yīng)器，在掩膜的空心孔洞里面形成碳納米管使碳納米管和硅片正面形成歐姆接觸；e)去除掩膜，硅片正面形成碳納米管陣列；f)將硅片置于透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器；g)啟動(dòng)透明導(dǎo)電薄膜反應(yīng)器，在硅片正面形成透明導(dǎo)電薄膜；h)絲網(wǎng)印刷Ag主柵線，高溫?zé)Y(jié)。本發(fā)明形成的碳納米管/透明導(dǎo)電薄膜/Ag主柵線復(fù)合電極，具有可以降低Ag的消耗量，還可以提升電池的轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01L31/18
【公開號(hào)】CN105070785
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510423094
【發(fā)明人】石強(qiáng), 秦崇德, 方結(jié)彬, 黃玉平, 何達(dá)能, 陳剛
【申請(qǐng)人】廣東愛康太陽(yáng)能科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月18日