專(zhuān)利名稱(chēng)：一種精細(xì)電極晶體硅太陽(yáng)電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是太陽(yáng)電池制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種精細(xì)電極晶體硅太 陽(yáng)電池及其制備方法。
背景技術(shù)：
提高晶體硅太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的一個(gè)有效途徑之一是降低其電極柵線的寬 度，以減小金屬電極的遮光面積，增加光的入射。目前，晶體硅太陽(yáng)電池電極的制作一般是 采用絲網(wǎng)印刷的方法進(jìn)行的，絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備晶體硅太陽(yáng)電池的電極具有工藝的簡(jiǎn)單、 低成本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。但由于現(xiàn)有金屬電極漿料和絲網(wǎng)印刷工藝自身的限 制，難以將太陽(yáng)電池金屬電極的柵線做得很精細(xì)。絲網(wǎng)印刷的晶體硅太陽(yáng)電池的金屬電極 的最小尺寸目前在ΙΟΟ-ΙΙΟμπι左右。當(dāng)要求金屬電極的寬度進(jìn)一步降低時(shí)(例如降低至 100 μ m以下)，將會(huì)不可避免地出現(xiàn)由于絲網(wǎng)版堵塞而引起的電極柵線斷裂的現(xiàn)象。為了制備出更為精細(xì)的太陽(yáng)電池金屬電極，以降低金屬電極的遮光面積，提高光 電轉(zhuǎn)換效率，人們?cè)噲D采用其它的方法來(lái)制備太陽(yáng)電池的金屬電極，例如采用光刻、電鍍、 激光加工等方法，甚至將金屬電極制作在太陽(yáng)電池的背面。盡管這些方法都制備更精細(xì)的 太陽(yáng)電池金屬電極，降低了金屬電極的遮光面積，但其制作工藝都較為復(fù)雜，成本較高，難 以與絲網(wǎng)印刷工藝的簡(jiǎn)單、低成本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化等特性相比擬。在一塊固體板(尤其是不銹鋼板)上鏤空出圖案并用于印刷的技術(shù)稱(chēng)為鏤空版 印刷技術(shù)，而該帶有鏤空?qǐng)D案的固體板則稱(chēng)為鏤空印刷模版(簡(jiǎn)稱(chēng)為鏤空版)。鏤空版印刷 技術(shù)可以與現(xiàn)有的絲網(wǎng)印刷設(shè)備兼容而具有絲網(wǎng)印刷的工藝簡(jiǎn)單、低成本、高產(chǎn)量和高度 自動(dòng)化等的優(yōu)點(diǎn)。而且，鏤空印刷模版的鏤空狹縫中沒(méi)有像絲網(wǎng)版那樣的不銹鋼網(wǎng)絲，因而 具有更大的開(kāi)口比(達(dá)到95%以上，而絲網(wǎng)版在40%左右)和更好的脫墨特性，可以印刷 出更精細(xì)、更高、更結(jié)實(shí)的線條。鏤空版印刷(stencil print)技術(shù)已經(jīng)較為廣泛地應(yīng)用于 集成電路中的表面貼裝技術(shù)(surface mount technology，SMT)領(lǐng)域，但并沒(méi)有真正應(yīng)用于 太陽(yáng)電池制造領(lǐng)域，因?yàn)樘?yáng)電池電極的精度相比SMT領(lǐng)域要高許多，這大大地增加了鏤 空版的加工難度和加工成本。因此，將鏤空版印刷技術(shù)應(yīng)用于太陽(yáng)電池的電極制造領(lǐng)域時(shí)， 降低鏤空版的加工精度是一個(gè)首要的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種精細(xì)電極晶體硅太陽(yáng)電池及其制備方法，它工藝簡(jiǎn)單、 低成本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化等的優(yōu)點(diǎn)，又可以制備出比絲網(wǎng)印刷更細(xì)、更高、更結(jié)實(shí)的電 極柵線。為了解決背景技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案它由多條電極柵 線1組成，而其中一條電極柵線則由一組精細(xì)的線段2連接而成，兩相鄰柵線段交接處3 的寬度大于其它地方的寬度；它采用鏤空版印刷技術(shù)來(lái)制備，它的制作方法包括如下步驟 一、硅片表面織構(gòu)化，二、高溫?cái)U(kuò)散，三、去除周邊或背面PN結(jié)，四、去除磷硅玻璃，五、鍍減
3反射膜，六、絲網(wǎng)印刷背面電極及背面鋁漿料并烘干，七、鏤空版印刷正面精細(xì)銀電極，八、 電極共燒結(jié)。所述的鏤空版印刷技術(shù)是指在一塊固體板(尤其是不銹鋼板)上鏤空出電極圖 案并用于電極漿料印刷的技術(shù)，而該帶有鏤空?qǐng)D案的固體板則稱(chēng)為鏤空印刷模版(簡(jiǎn)稱(chēng)為 鏤空版)，而且該鏤空版是固定在一個(gè)的邊框上的，可以與現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷設(shè)備兼容使用，不 需要增加額外的設(shè)備。本發(fā)明是利用帶有對(duì)應(yīng)鏤空?qǐng)D案的鏤空版進(jìn)行印刷而得到的，一條電極柵線對(duì)應(yīng) 于鏤空版的一條鏤空狹縫，由于一條電極柵線則由一組線段連接而成，因此，鏤空版的一條 鏤空狹縫也是由一組鏤空狹縫線段連接而成的，兩相鄰柵線段交接處則對(duì)應(yīng)于相鄰兩鏤空 狹縫線段交接處形成的橋連。所述的橋連是在相鄰兩段鏤空狹縫的交接處形成的沒(méi)有被鏤空的地方。鏤空印刷 模版中的橋連的寬度和長(zhǎng)度都是非常很重要的。一方面，橋連的寬度要足夠小，以使得印刷 后在其兩側(cè)的電極漿料能夠通過(guò)流動(dòng)而連接在一起，但過(guò)小的橋連寬度將會(huì)增加鏤空版的 加工難度，因此，在保證橋連兩側(cè)的電極漿料能夠連接在一起的前提下，橋連的寬度越大越 有利于降低鏤空版的加工難度和加工成本。另一方面，橋連的長(zhǎng)度對(duì)于橋連兩側(cè)電極漿料 的連接有一定的影響，如果橋連的長(zhǎng)度增加，則其兩側(cè)電極漿料連接在一起的機(jī)會(huì)將大大 增加。此時(shí)，如果適當(dāng)?shù)脑黾訕蜻B的寬度，仍然可以保證其兩側(cè)的電極漿料能夠連接在一 起。以現(xiàn)有的電極漿料為例，為了保證印刷后橋連兩側(cè)的電極漿料能夠連接在一起，如果橋 連的長(zhǎng)度只有幾十到一百微米左右，那么，橋連的寬度需要和現(xiàn)有的絲網(wǎng)印刷模版的不銹 鋼絲的線徑大約相當(dāng)，即20微米左右；但如果橋連的長(zhǎng)度增加到1毫米，則橋連的寬度可以 增加至40微米左右。所述的電極柵線1的寬度和條數(shù)、柵線線段2的寬度和條數(shù)、以及兩相鄰柵線段交 接處3的寬度和條數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和變動(dòng)。所述的硅片表面織構(gòu)化是指采用酸、堿等濕法腐蝕或者等離子體刻蝕、反應(yīng)離子 刻蝕等干法刻蝕的方法在硅片表面腐蝕出微小的金字塔或凹坑結(jié)構(gòu)，以增加硅片表面的粗 糙度，降低硅片表面的光發(fā)射。所述的高溫?cái)U(kuò)散是指在擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散(對(duì)P型硅片)以形成PN結(jié)。所述的去除周邊或背面PN結(jié)是指采用酸、堿等濕法腐蝕或者等離子體刻蝕、反應(yīng) 離子刻蝕等干法刻蝕的方法將擴(kuò)散中在硅片周邊或背面的PN結(jié)去除掉。所述的鍍減反射膜是指采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法在硅片 表面沉積氮化硅減反射膜，或者先采用高溫?zé)嵫趸姆椒ㄔ诠杵砻嫔L(zhǎng)一層二氧化硅 薄膜，然后再采用常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)的方法再在二氧化硅層上沉積二氧化鈦薄膜 層，或者是一層二氧化硅薄膜層加上一層氮化硅薄膜層，還可以再生長(zhǎng)第三層其它材料的 薄膜層(如氟化鎂等)。本發(fā)明相比激光加工、光刻、電鍍等方法具有絲網(wǎng)印刷的工藝簡(jiǎn)單、低成本、高產(chǎn) 量和高度自動(dòng)化等的優(yōu)點(diǎn)。而相比絲網(wǎng)印刷方法，因?yàn)殓U空印刷模版的鏤空狹縫中沒(méi)有像 絲網(wǎng)版那樣的不銹鋼網(wǎng)絲，具有更大的開(kāi)口比和更好的脫墨特性，所以，該方法可以制備出 更細(xì)、更高、更結(jié)實(shí)的電極柵線。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1-2，本具體實(shí)施方式
是采用以下技術(shù)方案它由多條電極柵線1組成，而 其中一條電極柵線則由一組精細(xì)的線段2連接而成，兩相鄰柵線段交接處3的寬度大于其 它地方的寬度；它采用鏤空版印刷技術(shù)來(lái)制備，它的制作方法包括如下步驟一、硅片表面 織構(gòu)化，二、高溫?cái)U(kuò)散，三、去除周邊或背面PN結(jié)，四、去除磷硅玻璃，五、鍍減反射膜，六、絲 網(wǎng)印刷背面電極及背面鋁漿料并烘干，七、鏤空版印刷正面精細(xì)銀電極，八、電極共燒結(jié)。所述的鏤空版印刷技術(shù)是指在一塊固體板(尤其是不銹鋼板)上鏤空出電極圖案 并用于電極漿料印刷的技術(shù)，而該帶有鏤空?qǐng)D案的固體板則稱(chēng)為鏤空印刷模版(簡(jiǎn)稱(chēng)為鏤 空版)，而且該鏤空版是固定在一個(gè)的邊框上的，可以與現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷設(shè)備兼容使用，不需 要增加額外的設(shè)備。本具體實(shí)施方式
是利用帶有對(duì)應(yīng)鏤空?qǐng)D案的鏤空版進(jìn)行印刷而得到的，一條電極 柵線對(duì)應(yīng)于鏤空版的一條鏤空狹縫，由于一條電極柵線則由一組線段連接而成，因此，鏤空 版的一條鏤空狹縫也是由一組鏤空狹縫線段連接而成的，兩相鄰柵線段交接處則對(duì)應(yīng)于相 鄰兩鏤空狹縫線段交接處形成的橋連。所述的橋連是在相鄰兩段鏤空狹縫的交接處形成的沒(méi)有被鏤空的地方。鏤空印刷 模版中的橋連的寬度和長(zhǎng)度都是非常很重要的。一方面，橋連的寬度要足夠小，以使得印刷 后在其兩側(cè)的電極漿料能夠通過(guò)流動(dòng)而連接在一起，但過(guò)小的橋連寬度將會(huì)增加鏤空版的 加工難度，因此，在保證橋連兩側(cè)的電極漿料能夠連接在一起的前提下，橋連的寬度越大越 有利于降低鏤空版的加工難度和加工成本。另一方面，橋連的長(zhǎng)度對(duì)于橋連兩側(cè)電極漿料 的連接有一定的影響，如果橋連的長(zhǎng)度增加，則其兩側(cè)電極漿料連接在一起的機(jī)會(huì)將大大 增加。此時(shí)，如果適當(dāng)?shù)脑黾訕蜻B的寬度，仍然可以保證其兩側(cè)的電極漿料能夠連接在一 起。以現(xiàn)有的電極漿料為例，為了保證印刷后橋連兩側(cè)的電極漿料能夠連接在一起，如果橋 連的長(zhǎng)度只有幾十到一百微米左右，那么，橋連的寬度需要和現(xiàn)有的絲網(wǎng)印刷模版的不銹 鋼絲的線徑大約相當(dāng)，即20微米左右；但如果橋連的長(zhǎng)度增加到1毫米，則橋連的寬度可以 增加至40微米左右。所述的電極柵線1的寬度和條數(shù)、柵線線段2的寬度和條數(shù)、以及兩相鄰柵線段交 接處3的寬度和條數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和變動(dòng)。本具體實(shí)施方式
采用的詳細(xì)步驟如下一、將面積為125mmX 125mm、厚度約為200微米的P型單晶硅片放入氫氧化鈉、硅 酸鈉、異丙醇和去離子水組成的溶液中進(jìn)行腐蝕，獲得表面一致、金字塔大小均勻的絨面硅 片，實(shí)現(xiàn)硅片表面織構(gòu)化，以獲得降低的光反射率，然后將硅片清洗干凈。二、將硅片放入擴(kuò)散爐中，并利用氮?dú)鈹y帶液態(tài)POCl3進(jìn)入擴(kuò)散爐中對(duì)硅片進(jìn)行高 溫?cái)U(kuò)散，擴(kuò)散溫度為840°C，時(shí)間為30分鐘，擴(kuò)散后獲得的方塊電阻約為75歐姆左右。三、將擴(kuò)散后的硅片放入刻蝕機(jī)中，利用四氟化碳和氧氣混合氣體的等離子體刻 蝕的方法去除掉硅片周邊的PN結(jié)。四、利用氫氟酸溶液將硅片表面形成的磷硅玻璃去除掉。
五、利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法在硅片表面沉積上一層氮化 硅減反射及鈍化膜。六、利用絲網(wǎng)印刷的方法在硅片背表面印刷上銀鋁漿料并烘干，以作為背電極使 用，然后在硅片背面其它區(qū)域絲網(wǎng)印刷上鋁漿料并烘干，以用作背面鋁背場(chǎng)。七、利用鏤空版在硅片正表面印刷上銀電極漿料，所獲得的正面電極共有兩條電 極主柵線和85條電極副柵線1。而其中一條電極柵線則由一組精細(xì)的線段2連接而成，兩 相鄰柵線段交接處3的寬度大于其它地方的寬度，如附圖1所示，而所使用的鏤空版的對(duì)于 圖案如附圖2所示。八、將硅片放入高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，使得金屬電極漿料固化，并與硅片形 成合金和歐姆接觸，獲得精細(xì)電極晶體硅太陽(yáng)電池。本具體實(shí)施方式
具有以下有益效果一、它是采用鏤空版印刷的方法制備的，而且該鏤空版是固定在一個(gè)的邊框上的， 可以與現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷設(shè)備兼容使用而具有絲網(wǎng)印刷的特性，相比激光加工、光刻、電鍍等方 法，具有工藝簡(jiǎn)單、低成本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化等的優(yōu)點(diǎn)。二、它是采用鏤空版印刷的方法制備的，因?yàn)殚_(kāi)口狹縫中沒(méi)有像絲網(wǎng)版那樣的不 銹鋼網(wǎng)絲，因而具有更大的開(kāi)口比(達(dá)到95%以上，而絲網(wǎng)版在40%左右)和更好的脫墨 特性，相比傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷，可以印刷出更細(xì)、更高、更結(jié)實(shí)的晶體硅太陽(yáng)電池電極柵線，從 而減小太陽(yáng)電池正面電極的遮光面積，提高光電轉(zhuǎn)換效率。三、它的電極采用了兩相鄰線段相交疊連接的特殊設(shè)計(jì)，可以降低電極對(duì)鏤空版 的精度要求，從而降低鏤空版的加工難度和成本。
權(quán)利要求
一種精細(xì)電極晶體硅太陽(yáng)電池及其制備方法，其特征在于它由多條電極柵線(1)組成，而其中一條電極柵線則由一組精細(xì)的線段(2)連接而成，兩相鄰柵線段交接處(3)的寬度大于其它地方的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精細(xì)電極晶體硅太陽(yáng)電池及其制備方法，其特征在于它 的制作步驟一、硅片表面織構(gòu)化，二、高溫?cái)U(kuò)散，三、去除周邊或背面PN結(jié)，四、去除磷硅玻 璃，五、鍍減反射膜，六、絲網(wǎng)印刷背面電極及背面鋁漿料并烘干，七、鏤空版印刷正面精細(xì) 銀電極，八、電極共燒結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精細(xì)電極晶體硅太陽(yáng)電池及其制備方法，其特征在于所 述的太陽(yáng)電池的特殊設(shè)計(jì)的電極是利用帶有對(duì)應(yīng)鏤空?qǐng)D案的鏤空版進(jìn)行印刷而得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種精細(xì)電極晶體硅太陽(yáng)電池及其制備方法，其特征在于所 述的高溫?cái)U(kuò)散是指在擴(kuò)散爐中進(jìn)行高溫磷擴(kuò)散以形成PN結(jié)。全文摘要
一種精細(xì)電極晶體硅太陽(yáng)電池及其制備方法，它涉及的是太陽(yáng)電池制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種精細(xì)電極晶體硅太陽(yáng)電池及其制備方法。它由多條電極柵線(1)組成，而其中一條電極柵線則由一組精細(xì)的線段(2)連接而成，兩相鄰柵線段交接處(3)的寬度大于其它地方的寬度。它工藝簡(jiǎn)單、低成本、高產(chǎn)量和高度自動(dòng)化等的優(yōu)點(diǎn)，又可以制備出比絲網(wǎng)印刷更細(xì)、更高、更結(jié)實(shí)的電極柵線。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK101894872SQ20091026450
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者屈盛 申請(qǐng)人:歐貝黎新能源科技股份有限公司