專利名稱：一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種晶體硅太陽電池，尤其是涉及一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池。
背景技術(shù)：
太陽電池是一種將光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，目前占晶硅材料的太陽電池占據(jù)市場90 %以上的份額。晶硅電池主要分為單晶硅電池和多晶硅電池，由于單晶硅的純度和晶體質(zhì)量要高于多晶硅，所以單晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率一般要高于多晶硅太陽電池。目前，常規(guī)的商業(yè)晶體硅太陽電池工藝技術(shù)路線如下首先進行來料分選，然后將晶體硅表面的損傷層清洗干凈，并進行制絨以形成一定絨面來減少晶體硅表面反射率；再進行高溫擴散制得PN結(jié)；采用PECVD方法在電池的擴散面沉積70 80nm厚的氮化硅薄膜，起到減反和鈍化的作用；最后經(jīng)過金屬化制備電極和電場，經(jīng)燒結(jié)后制得晶體硅太陽電池片。采用這種方法生產(chǎn)的單晶硅電池片效率一般在18% -18. 5%左右(2012年)。在日趨激烈的市場競爭中，晶體硅電池正在邁向高效率低成本的發(fā)展方向，金屬化工藝是其除硅片外成本最高的環(huán)節(jié)其中，并且先進電極金屬化工藝可以有效提高光電轉(zhuǎn)換效率。制作太陽電池金屬化通常有以下要求接觸電阻小、收集效率高；遮蔽面積小；能與硅形成牢固的接觸，即結(jié)合力好；電極金屬穩(wěn)定性好；宜于加工生產(chǎn)；成本低；易于引線，可焊性強；體電阻??；污染小。在商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的晶體硅太陽電池的制備工藝中，最主要的金屬化工藝方法是絲網(wǎng)印刷。目前量產(chǎn)型絲網(wǎng)印刷方法可以印刷出線寬度80 100 μ m的柵線，厚度15 20 μ m，但是絲網(wǎng)印刷技術(shù)因存在以下幾種情況的局限性，其持續(xù)優(yōu)化已達到技術(shù)瓶頸的狀態(tài)。第一，絲網(wǎng)印刷的柵線高寬比受限，難以實現(xiàn)更細(xì)更高的柵線。第二，絲網(wǎng)印刷需要與娃片直接接觸，碎片率較 高，這會影響應(yīng)用低成本的薄片技術(shù)(< 160μηι以下)。第三,絲網(wǎng)印刷的網(wǎng)版壽命在10000次左右，每次刮刀都會造成絲網(wǎng)松弛和凹陷，這顯然限制了印刷精度。第四，絲網(wǎng)印刷過程中需要通過按下絲網(wǎng)刮刀來實現(xiàn)對金屬漿料的擠壓，所以不可能保證通過絲網(wǎng)的漿料是均勻的，導(dǎo)致硅片不同區(qū)域漿料量是不同的，進而影響電池轉(zhuǎn)換效率。第五，絲網(wǎng)印刷難以實現(xiàn)低成本的分層金屬化，同時實現(xiàn)低接觸電阻和高導(dǎo)電率的要求。理想的電極應(yīng)該具有較低的串聯(lián)電阻和較小的表面覆蓋率(遮光面積)。絲網(wǎng)印刷電極的寬度有極限，目前低于80微米會出現(xiàn)嚴(yán)重的斷柵現(xiàn)象。高效電池的研究常采用光刻和熱蒸發(fā)方法制備細(xì)柵電極，但是工藝步驟復(fù)雜，成本很高，無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)在光伏產(chǎn)業(yè)界推出了利用激光燒蝕或絲網(wǎng)印刷腐蝕漿料來刻蝕掉SiN薄膜，然后進行化學(xué)鍍和電鍍制備細(xì)柵電極。雖然這種技術(shù)有較大進步，但仍存在一系列問題，如激光燒蝕帶來損失層、化學(xué)刻蝕SiN薄膜不完全、化學(xué)鍍工藝復(fù)雜等
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種印刷分辨率高、柵線高寬比高、非接觸式印刷、分層金屬化、工藝靈活、均勻性和重復(fù)性好的噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池。本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池，包括自下而上依次設(shè)置的Al電場層、摻Al合金層、襯底硅層及η型硅層，所述的η型硅層上鍍設(shè)有鈍化減反膜層，在該膜層上設(shè)有噴墨印刷的柵線作為銀正電極。所述的摻Al合金層為P+型硅層。所述的襯底娃層為P型娃層。所述的襯底硅層的表面進行制絨處理，其表面結(jié)構(gòu)為尺寸在O.1 100微米的金字塔、倒金字塔或凹坑狀結(jié)構(gòu)所形成的絨面·。所述的鈍化減反膜層為SiNx薄膜及SiO2薄膜。所述的柵線的寬度在35微米以下，高度在30微米以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點(I)印刷分辨率高由于銀墨尺寸為納米級，故配合噴頭可實現(xiàn)更高的印刷分辨率。(2)柵線高寬比高細(xì)柵電極圖案，可實現(xiàn)柵指寬度35 μ m以下，高度30 μ m以上，在不影響電流收集的情況下，高寬比達到O. 85以上。(3)非接觸式印刷對硅片無壓力、非接觸的印刷方式，可以得到很細(xì)的柵線，并且碎片率較低，可以印刷較薄的硅片。(4)分層金屬化通過噴印不同種類特性的銀墨，可以方便地實現(xiàn)低接觸電阻和高導(dǎo)電率的要求。(5)工藝靈活；可根據(jù)計算機設(shè)計噴印圖形，更改靈活，無需制作網(wǎng)版。(6)均勻性和重復(fù)性好噴印量為計算機精確控制，片間均勻性好；由于不存在網(wǎng)版使用壽命的問題，故批次間印刷重復(fù)性好。這在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用中保證了晶體硅太陽電池的產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I為銀正電極、2為SiNx薄膜、3為SiO2薄膜、4為η型硅層、5為ρ型硅層、6為ρ+型娃層、7為Al電場層。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細(xì)說明。實施例一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括自下而上依次設(shè)置的Al電場層7、ρ+型娃層6作為摻Al合金層、ρ型娃層5作為襯底娃層及η型娃層4,在η型硅層4上鍍設(shè)有SiO2薄膜3及SiNx薄膜2構(gòu)成的鈍化減反膜層，膜層上設(shè)有噴墨印刷的柵線作為銀正電極I。其中，P型硅層5的表面進行制絨處理，其表面結(jié)構(gòu)為尺寸在O.1 100微米的金字塔、倒金字塔或凹坑狀結(jié)構(gòu)所形成的絨面，作為銀正電極I的柵線的寬度在35微米以下，高度在30微米以上。噴墨印刷制作晶體硅太陽電池的方法包括以下步驟(I)對P型單晶硅片的表面進行清洗制絨，制作得到的絨面為尺寸在O.1 100微米的金字塔、倒金字塔或凹坑狀結(jié)構(gòu)所形成的表面；(2)對制絨后的P型單晶硅片的一面進行磷元素?fù)诫s形成PN結(jié)；(3)在N型表面繼續(xù)沉積一層鈍化和減反膜；(4)采用噴墨印刷實現(xiàn)表面金屬化，噴墨印刷利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，使小墨水滴透過噴嘴噴射到硅片表面，經(jīng)過噴墨印刷得到的柵電極的柵線寬度在35微米以下，高度在30微米以上；
(5)經(jīng)過850 1000°C燒結(jié)處理制作得到晶體硅太陽電池。噴墨印刷是一種晶體硅太陽電池金屬的方法，噴墨印刷的基本原理是將過濾后的墨水利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，使小墨水滴透過噴嘴噴射到器件表面。由噴墨印刷技術(shù)的原理可見，此種正面金屬化方法是一種對硅片無壓力、非接觸的印刷方式，可以得到很細(xì)的柵線，并且碎片率較低，可以印刷較薄的硅片。利用不接觸介質(zhì)的噴墨，太陽電池成品將更薄、效率將更高。針對硅太陽電池的各種噴印技術(shù)應(yīng)用中，電極金屬化噴印是指采用噴印設(shè)備在硅片的前表面直接噴印出細(xì)柵電極圖案，可實現(xiàn)柵指寬度35 μ m以下，高度30 μ m以上，從而電池的有效面積增大，短路電流獲得提聞。
權(quán)利要求1.一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池，其特征在于，該晶體硅太陽電池包括自下而上依次設(shè)置的Al電場層、摻Al合金層、襯底硅層及η型硅層，所述的η型硅層上鍍設(shè)有鈍化減反膜層，在該膜層上設(shè)有噴墨印刷的柵線作為銀正電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池，其特征在于，所述的摻Al合金層為ρ+型娃層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池，其特征在于，所述的襯底娃層為P型娃層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池，其特征在于，所述的襯底硅層的表面進行制絨處理，其表面結(jié)構(gòu)為尺寸在O.1 100微米的金字塔、倒金字塔或凹坑狀結(jié)構(gòu)所形成的絨面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池，其特征在于，所述的鈍化減反膜層為SiNx薄膜及SiO2薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池，其特征在于，所述的柵線的寬度在35微米以下，高度在30微米以上。
專利摘要本實用新型涉及一種噴墨印刷制作的晶體硅太陽電池，包括自下而上依次設(shè)置的A1電場層、摻A1合金層、襯底硅層及n型硅層，n型硅層上鍍設(shè)有鈍化減反膜層，在該膜層上設(shè)有噴墨印刷的柵線作為銀正電極，柵線的寬度在35微米以下，高度在30微米以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有印刷分辨率高、柵線高寬比高、非接觸式印刷、分層金屬化、工藝靈活、均勻性和重復(fù)性好等優(yōu)點。
文檔編號H01L31/0224GK202905731SQ20122058777
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者胡劍豪, 張忠衛(wèi), 周利榮, 馬賢芳, 尹振忠 申請人:上海神舟新能源發(fā)展有限公司