專利名稱：一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于晶體硅太陽能電池制造領(lǐng)域，尤其適用于一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極的方法。
背景技術(shù)：
晶體硅太陽能電池是目前太陽能電池產(chǎn)業(yè)化的主流產(chǎn)品，其中絲網(wǎng)印刷然后燒結(jié)是其制備背電極的典型工藝。這道工藝對絲印設(shè)備要求較高，目前為止，國內(nèi)太陽能電池生產(chǎn)廠家所選用的設(shè)備絕大多數(shù)都為國外設(shè)備。即使這樣，這道工序仍然是破片率最高的一道工序，對于太陽能電池的成品率極為關(guān)鍵。絲印中使用的鋁漿或者銀鋁漿料隨著晶體硅生產(chǎn)的擴(kuò)大也變得非常緊俏，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。同時，絲印時電極的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于做為背電極所需的厚度，對于材料來說也是
一種浪費(fèi)。為了解決上述問題，以實(shí)現(xiàn)高效快速同時又能節(jié)約材料，降低成本的目的，本方案采用一種免接觸式制備晶體硅電池背電極，采用真空鍍膜及激光燒結(jié)的方式實(shí)現(xiàn)晶體硅電池背電極的制備，從而簡化了工藝流程，節(jié)省了電極材料，同時也降低了破片率，是一種革新性的制備晶體硅電池背電極的方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明采用全新的制備晶體硅太陽能電池背電極的方法以代替常規(guī)的絲網(wǎng)印刷后燒結(jié)的晶體硅背電極制法，以實(shí)現(xiàn)避開高精度設(shè)備，節(jié)省材料、提高成品率及提聞生廣效率的目的。技術(shù)方案本方案主要包括鍍鋁膜及激光燒結(jié)工序，其中所述鍍鋁膜采用真空鍍膜方法，用以形成與晶體硅表面附著力良好的鋁電極；所述激光燒結(jié)為在真空條件下，用激光對附著鋁電極的晶硅面進(jìn)行燒結(jié)，以形成背表面電場；所述晶體硅在激光燒結(jié)時具有本底溫度，以加快燒結(jié)過程；其中所述真空鍍膜可以為蒸發(fā)鍍膜和濺射鍍膜兩種方式。做為其中一個優(yōu)選方案，當(dāng)真空鍍膜采用濺射鍍膜時，其膜厚控制在O. 5-1. O μ之間。做為其中另一個優(yōu)選方案，當(dāng)真空鍍膜采用蒸發(fā)鍍膜時，其膜厚控制在I. 0-2. O μ之間。其中激光器可以選為連續(xù)式固體激光器或者脈沖激光器，固體連續(xù)式激光器為其優(yōu)選方案。其中一個優(yōu)選方案為激光燒結(jié)的本底真空度范圍為10-10_3pa。其中一個優(yōu)選方案為在激光燒結(jié)時，硅片本底溫度為0_500°C。其中一個優(yōu)選方案為激光燒結(jié)溫度在800-1000°C之間。有益成果本設(shè)計(jì)方案采用真空鍍膜的方式實(shí)現(xiàn)在晶體硅背表面均勻分布鋁電極材料，而不是采用絲網(wǎng)印刷的方式，這樣避免了由于絲印的壓力所造成的在本道工藝中的破片和由于絲印產(chǎn)生的暗裂從而在隨后的各道工序中產(chǎn)生的破片，從而極大地提高了成品率。同時，也降低了對設(shè)備的要求，太陽能電池生產(chǎn)中所用的絲印機(jī)精度要求極高，國內(nèi)基本沒有制造能力，絕大部分依賴進(jìn)口，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。而真空鍍膜設(shè)備在應(yīng)用于本道工藝時，其精度要求相當(dāng)?shù)?，國?nèi)的設(shè)備可以很輕易滿足其生產(chǎn)要求。同時，絲印所需要的漿料品質(zhì)要求也很高，而市面上有生產(chǎn)能力的廠家并不多，其價格也很高，而絲印時其電極厚度約在15μ左右，相比起做為背電極的功能必須厚度來說，大約浪費(fèi)了九到十倍，采用了新工藝，不必購買昂貴的漿料，只需要普通的鋁靶材料或者鋁絲即可，同時，也在絕對數(shù)量上節(jié)約了大量的電極材料。由于真空鍍膜的附著力比較好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于絲印上的漿料，其純凈度也高于絲印電極，故其燒結(jié)過程可以大大簡化，不需要對漿料進(jìn)行烘干，也不必如常規(guī)燒結(jié)采用復(fù)雜的溫度曲線和對整體基片進(jìn)行長時間的高溫加熱。在對晶體硅進(jìn)行有限度的本底加熱的情況下，運(yùn)用激光進(jìn)行表面加熱，在短時間內(nèi)即可產(chǎn)生結(jié)構(gòu)完美的背電場。避免了高溫整體加熱可能引入硅片內(nèi)部的雜質(zhì)影響其轉(zhuǎn)換效率或者破壞其平整度，同時也降低了對設(shè)備的要 求,增加了生產(chǎn)效率。
具體實(shí)施例方式所述方案主要包括鍍鋁膜及激光燒結(jié)工序，其中所述鍍鋁膜采用真空鍍膜方法，用以形成與晶體硅表面附著力良好的鋁電極；所述激光燒結(jié)為在真空條件下，用激光對附著鋁電極的晶硅面進(jìn)行燒結(jié)，以形成背表面電場；所述晶體硅在激光燒結(jié)時具有本底溫度，以加快燒結(jié)過程。下面將以具體實(shí)施例來解說工藝過程，以更清楚地闡述本技術(shù)方案。實(shí)施例一本實(shí)施例選用125X 125晶體硅片，經(jīng)過制絨、鈍化、摻雜等各道工序至背電極制作工序。將清潔晶體硅片送入蒸鋁設(shè)備，采用坩堝電子槍蒸發(fā)鋁絲對其背表面進(jìn)行蒸鋁，蒸鋁厚度約在I. 5μ.然后取出晶體硅片，送入可抽真空的激光加熱設(shè)備的平臺上。在抽真空的同時對硅片進(jìn)行350°C預(yù)熱，當(dāng)真空度達(dá)到5. OX 10_3pa時，基片達(dá)到預(yù)熱溫度10分鐘后，開啟連續(xù)式固體激光器對基片進(jìn)行加熱，使基片表面溫度達(dá)到1000°C并保持有30秒左右，此時娃片背電極電場形成，取出娃片。本實(shí)施例采用蒸發(fā)加激光燒結(jié)的方式制備晶體硅背電極，免去了絲印時產(chǎn)生的破片和隱裂，同時，由于鍍膜及燒結(jié)都是在清潔真空條件下進(jìn)行，不容易在硅片中引入雜質(zhì)，保證了太陽能電池片的質(zhì)量。由于鍍膜的附著力良好和清潔，不需要額外的烘干工序，也不需要復(fù)雜和長時間的高溫?zé)Y(jié)過程，加快了工藝進(jìn)程。同時，由于不需要設(shè)備精度要求較高的絲印設(shè)備和耐高溫的燒結(jié)設(shè)備，此工藝對設(shè)備的要求也大大降低，節(jié)省了工藝成本。實(shí)施例二本實(shí)施例選擇156X156晶體硅片，經(jīng)過制絨、鈍化、摻雜等各道工序至背電極制作工序時，將晶體硅片送入濺射式鍍鋁膜真空室，在對晶體硅太陽能電池背表面鍍鋁膜的同時對硅片加200°C的本底溫度，將鍍膜厚度控制在I μ左右。然后取出晶體硅片，送入可抽真空的激光加熱設(shè)備的平臺上。在抽真空的同時對硅片進(jìn)行400°c預(yù)熱，當(dāng)真空度達(dá)到5. OX 10-3pa時，基片達(dá)到預(yù)熱溫度10分鐘后，開啟連續(xù)式固體激光器對基片進(jìn)行加熱，使基片表面溫度達(dá)到1000 V并保持有20秒左右，此時硅片背電極電場形成，取出硅片。這個實(shí)施例用濺射鍍鋁膜取代了蒸發(fā)鍍鋁膜，可以更精確地控制鍍膜厚度及均勻性，也可以進(jìn)一步節(jié)約鋁電極材料。同時，也更有利于形成自動化生產(chǎn)設(shè)備。同時，這個實(shí)施例采用了漸進(jìn)式本底溫度，在增加初始鍍膜附著力的同時，也使其加熱形成漸進(jìn)式曲線，接近于普通燒結(jié)曲線，從而可以更快更好地制備背電極。

本專利方案提供了一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極的方法，具體實(shí)現(xiàn)該方案的方法和途徑還有很多，以上所述僅是本專利方案的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利方案原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為專利方案的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn).
權(quán)利要求
1.一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極的方法，主要包括鍍鋁膜及激光燒結(jié)工序，其特征在于 所述鍍鋁膜為真空鍍膜，用以形成與晶體硅表面附著力良好的鋁電極； 所述激光燒結(jié)為在真空條件下，用激光對附著鋁電極的晶硅面進(jìn)行燒結(jié)，以形成背表面電場； 所述晶體硅在激光燒結(jié)時具有本底溫度，以加快燒結(jié)過程；
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極的方法，其特征在于所述真空鍍膜為蒸發(fā)鍍膜和濺射鍍膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I及權(quán)利要求2所述的一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極 的方法，其特征在于當(dāng)真空鍍膜采用濺射鍍膜時，其膜厚控制在O. 5-1. O μ之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極的方法，其特征在于當(dāng)真空鍍膜采用蒸發(fā)鍍膜時，其膜厚控制在I. 0-2. O μ之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種激光燒結(jié)制備晶體娃電池背電極的方法，其特征在于激光燒結(jié)采用連續(xù)式激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種激光燒結(jié)制備晶體娃電池背電極的方法，其特征在于激光燒結(jié)的本底真空度范圍為10-10_3pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求I及權(quán)利要求6所述的一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極的方法，其特征在于激光燒結(jié)時本底溫度為0-500°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I、權(quán)利要求6及權(quán)利要求7所述的一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極的方法，其特征在于激光燒結(jié)溫度在800-1000°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光燒結(jié)制備晶體硅電池背電極的方法，主要包括鍍鋁膜及激光燒結(jié)背電場，其中所述鍍鋁膜可采用濺射鍍膜或者蒸發(fā)鍍膜，其膜厚控制在0.5-2.0μ，激光燒結(jié)采用連續(xù)式固體激光器，在真空環(huán)境下進(jìn)行，用以形成背電場。在進(jìn)行激光燒結(jié)時，使基片具有0-500℃的本底溫度。這種免接觸式制備晶體硅電池背電極的方法，降低了碎片率，減少了電極材料的浪費(fèi)，同時也容易形成自動化生產(chǎn)線，利于規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號H01L21/268GK102881572SQ20111020272
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者劉瑩 申請人:劉瑩