硅太陽能電池的背面電極制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了種太陽能電池的電極制作方法，特別是一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其采用局部腐蝕和點接觸方式制作背面電極，具體制作過程為：以矩形陣列形式在硅基體的背表面鈍化處理后形成的鈍化層上腐蝕出數(shù)量眾多的腐蝕區(qū)域，腐蝕區(qū)域的深度為鈍化層的厚度；向所有腐蝕區(qū)域中填入導電材料；采用銀線連接所有相鄰的兩個腐蝕區(qū)域內(nèi)的導電材料，形成銀線網(wǎng)；在鈍化層的下表面的兩側區(qū)域上分別制作兩個點狀電極，并連接點狀電極與銀線網(wǎng)，構成背面電極。其解決了太陽能電池片結構中背面電極與硅片之間歐姆接觸良好的技術問題，從而整體上提升了電池片使用性能。
【專利說明】硅太陽能電池的背面電極制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能電池的電極制作方法，特別是一種硅太陽能電池的背面電極制作方法。
【背景技術】
[0002]太陽能電池，也稱光伏電池，是一種將太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能的半導體器件。由于它是綠色環(huán)保產(chǎn)品，不會引起環(huán)境污染，而且是可再生資源，因此在當今能源短缺的情形下，太陽能電池是一種具有廣闊發(fā)展前途的新型能源。
[0003]目前，太陽能電池的制造工藝已經(jīng)標準化，按工藝線的生產(chǎn)順序分為如下步驟:1、對硅片進行制絨:通過化學反應使原本光亮的硅片表面(包括正面和背面)形成凹凸不平的結構以延長光在其表面的傳播路徑，從而提高太陽能電池片對光的吸收效率；2、在硅片上擴散制作PN結:P型硅片在擴散后表面變成N型，形成PN結，使得硅片具有光伏效應，擴散的濃度、深度以及均勻性直接影響太陽能電池片的電性能，擴散進的雜質(zhì)的總量用方塊電阻來衡量，雜質(zhì)總量越小，方塊電阻越大；3、周邊刻蝕:去掉擴散制作PN結時在硅片邊緣形成的將PN結兩端短路的導電層；4、對硅片的背表面進行鈍化處理；5、制作正面電極和背面電極；6、燒結:使印刷的電極與娃片之間形成合金。
[0004]現(xiàn)有的高效率硅太陽能電池一般采用熱氧化生長的二氧化硅實現(xiàn)背鈍化，部分高效率硅太陽能電池則采用氮化硅和二氧化硅疊層實現(xiàn)背鈍化，但鈍化層的絕緣性阻斷了硅片與背面電極，導致硅片與背面電極之間無法形成歐姆接觸。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術的不足而提供一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其能夠使硅片與背面電極之間形成良好的歐姆接觸。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其采用局部腐蝕和點接觸方式制作背面電極，具體制作過程為:
①以矩形陣列形式在硅基體的背表面鈍化處理后形成的鈍化層上腐蝕出數(shù)量眾多的腐蝕區(qū)域，腐蝕區(qū)域的深度為鈍化層的厚度；
②向所有腐蝕區(qū)域中填入導電材料；
③采用銀線連接所有相鄰的兩個腐蝕區(qū)域內(nèi)的導電材料，形成銀線網(wǎng)；
④在鈍化層的下表面的兩側區(qū)域上分別制作兩個點狀電極，并連接點狀電極與銀線網(wǎng)，構成背面電極。
[0007]所述的腐蝕區(qū)域采用的腐蝕方式為化學腐蝕或物理腐蝕。
[0008]所述的化學腐蝕為采用濃硝酸與氫氟酸進行腐蝕，所述的物理腐蝕為采用激光進行刻蝕。
[0009]所有所述的腐蝕區(qū)域的大小和形狀均相同。
[0010]所述的腐蝕區(qū)域的橫截面的面積為I平方毫米?10平方毫米，任意相鄰的兩個所述的腐蝕區(qū)域之間的間距相等，間距為I毫米?5毫米。
[0011]所述的腐蝕區(qū)域的橫截面的形狀為圓形或者方形或者任意的不規(guī)則形狀；所述的腐蝕區(qū)域的橫截面的形狀為圓形時，所述的腐蝕區(qū)域的直徑為I毫米?3毫米。
[0012]所述的導電材料為鋁、銀、氧化砷、氧化鋅、氧化銦和其它導電材料中的一種或幾種，所述的導電材料的填入方式采用注射或印刷方式。
[0013]所述的銀線網(wǎng)的一側的邊緣連線的四分之一位置處和四分之三位置處通過第一連接用銀線和第二連接用銀線分別連接有第一點狀電極和第二點狀電極，所述的銀線網(wǎng)的相對的另一側的邊緣連線的四分之一位置處和四分之三位置處通過第三連接用銀線和第四連接用銀線分別連接有第三點狀電極和第四點狀電極，四個所述的點狀電極與所述的銀線網(wǎng)相連接構成背面電極。
[0014]所述的銀線、所述的連接用銀線和所述的點狀電極均采用印刷或濺射或噴涂銀漿方式進行制備，所述的銀線的寬度為50微米?80微米，所述的連接用銀線的長度為3毫米?5毫米,所述的點狀電極的形狀為正方形,邊長為3毫米?5毫米。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:密集的網(wǎng)狀結構有利于背表面載流子收集傳導采用局部腐蝕方式在鈍化層上腐蝕出數(shù)量眾多的腐蝕區(qū)域，且腐蝕區(qū)域的深度為鈍化層的厚度，即腐蝕的目的是為了去掉鈍化層露出硅片的背表面，有效的解決了背表面鈍化后，電極與硅基體難以形成良好歐姆接觸的問題。然后在腐蝕區(qū)域內(nèi)填入導電材料，并用銀線連接所有相鄰的導電材料形成銀線網(wǎng)，再在硅片的背表面上制備點狀電極，點狀電極與銀線網(wǎng)連接構成背面電極，這種結構使硅片與背面電極之間形成良好的歐姆接觸。整體提高電池片短路電流、開路電壓、填充因素等參數(shù)值，使電池片整體性能提升。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是實施例1所提供一種硅太陽能電池的背面電極示意圖。
[0017]圖中:鈍化層1、腐蝕區(qū)域2、導電材料3、銀線4、第一連接用銀線51、第二連接用銀線52、第三連接用銀線53、第四連接用銀線54、第一點狀電極61、第二點狀電極62、第三點狀電極63、第四點狀電極64。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0019]實施例:
本發(fā)明提供的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其采用局部腐蝕和點接觸方式制作背面電極(背面電極的結構如圖1所示)，具體制作過程為:
①局部腐蝕:以矩形陣列形式在硅基體的背表面鈍化處理后形成的鈍化層I上腐蝕出數(shù)量眾多的且大小和形狀均相同的腐蝕區(qū)域2，腐蝕區(qū)域2的深度為鈍化層的厚度，即腐蝕區(qū)域2的深度為去掉鈍化層露出硅基體的背表面為準。
[0020]在此具體實施例中，腐蝕區(qū)域2采用的腐蝕方式為化學腐蝕或物理腐蝕，如化學腐蝕可采用濃硝酸與氫氟酸進行腐蝕，物理腐蝕可采用激光進行刻蝕。
[0021]在此具體實施例中，腐蝕區(qū)域2的形狀可根據(jù)實際情況進行設置，可將腐蝕區(qū)域2的橫截面的形狀設計為圓形或者方形或者任意的不規(guī)則形狀，在實際制作過程中，可將腐蝕區(qū)域加工為腐蝕孔，腐蝕孔易于加工，數(shù)量眾多的腐蝕孔在鈍化層上形成點陣，如圖1所示；腐蝕區(qū)域2的大小也可根據(jù)實際情況進行設置，一般情況下可將腐蝕區(qū)域2的橫截面的面積設計為I?10平方毫米范圍內(nèi)，腐蝕區(qū)域2的橫截面的面積為4平方毫米為最佳。若腐蝕區(qū)域2的橫截面小于I平方毫米可能導致后續(xù)銀線制作時無法與腐蝕區(qū)域2內(nèi)的導電材料形成良好接觸。若腐蝕區(qū)域2的橫截面積大于10平方毫米則會使電池片背面腐蝕區(qū)域過多占用鈍化層面積，導致電池片整體性能下降，包括短路電流，開路電壓，填充因素等數(shù)值下降。如果腐蝕區(qū)域2的橫截面的形狀為圓形時即為腐蝕孔時，可將腐蝕孔的直徑設計為I毫米?3毫米。2毫米為最佳直徑長度。
[0022]在此具體實施例中，制作腐蝕區(qū)域2時需保證任意相鄰的兩個腐蝕區(qū)域2之間的間距相等，且間距在I毫米?5毫米范圍內(nèi)。若此間距小于I則會使腐蝕點過于密集，在硅片面積固定的情況下促使背面腐蝕區(qū)域總面積過多，相應的，鈍化層面積就會減小，導致電池片整體性能下降，包括短路電流，開路電壓，填充因素等數(shù)值下降。若此間距大于5則會導致相鄰兩個腐蝕孔之間銀線過長，不利于電荷傳導。
[0023]②向所有腐蝕區(qū)域2中填入導電材料3。
[0024]在此具體實施例中，導電材料3可以采用鋁、銀、氧化砷、氧化鋅、氧化銦和其它導電材料中的一種或幾種，導電材料3的填入方式可采用注射或印刷或其它填充方式。如采用鋁作為導電材料并選擇印刷法進行填充，填充過程為:先將鋁漿(任何摻有鋁的有機混合物)倒入網(wǎng)版中，網(wǎng)版的設計圖形可以根據(jù)腐蝕區(qū)域的腐蝕位置進行設計；然后全自動印刷機的硅片定位系統(tǒng)將鋁漿準確填充到腐蝕區(qū)域內(nèi)；再將鋁漿烘干凝固。
[0025]③采用銀線4連接所有相鄰的兩個腐蝕區(qū)域2內(nèi)的導電材料3，形成銀線網(wǎng)，導電材料3與銀線4之間形成良好的接觸。
[0026]在此具體實施例中，銀線4可通過印刷或濺射或噴涂銀漿，再通過燒結的方式固定于鈍化層的下表面上，銀線4的寬度可設計為50微米?80微米。
[0027]④點接觸:在鈍化層I的下表面的兩側區(qū)域上分別制作兩個點狀電極，并連接點狀電極與銀線網(wǎng)，構成背面電極。
[0028]在此具體實施例中，銀線網(wǎng)的上側的邊緣連線的四分之一位置處延伸出一條縱向向上的第一連接用銀線51，在第一連接用銀線51的末端連接有第一點狀電極61 ;銀線網(wǎng)的上側的邊緣連線的四分之三位置處延伸出一條縱向向上的第二連接用銀線52，在第二連接用銀線52的末端連接有第二點狀電極62 ;銀線網(wǎng)的下側的邊緣連線的四分之一位置處延伸出一條縱向向下的第三連接用銀線53，在第三連接用銀線53的末端連接有第三點狀電極63 ;銀線網(wǎng)的下側的邊緣連線的四分之三位置處延伸出一條縱向向下的第四連接用銀線54，在第四連接用銀線54的末端連接有第四點狀電極64，第一點狀電極61、第二點狀電極62、第三點狀電極63和第四點狀電極64分別與銀線網(wǎng)相連接構成背面電極。
[0029]在此具體實施例中，所有連接用銀線4和所有點狀電極均可通過印刷或濺射或噴涂銀漿，再通過燒結的方式固定于鈍化層的下表面上。如所有連接用銀線4和所有點狀電極均可選擇印刷法進行制備，制備過程為:將銀漿(任何摻有銀的有機混合物)倒入網(wǎng)版中，網(wǎng)版的設計圖形可以根據(jù)腐蝕區(qū)域的腐蝕位置進行設計；然后全自動印刷機的硅片定位系統(tǒng)將銀漿準確地連接到各個腐蝕區(qū)域之間；再將銀漿烘干凝固。
[0030]在此具體實施例中，所有連接用銀線4的長度均可設計為3毫米?5毫米，所有點狀電極的形狀均可設計為正方形，邊長可設計為3毫米?5毫米。
【權利要求】
1.一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其特征在于采用局部腐蝕和點接觸方式制作背面電極，具體制作過程為: ①以矩形陣列形式在硅基體的背表面鈍化處理后形成的鈍化層(I)上腐蝕出數(shù)量眾多的腐蝕區(qū)域(2)，腐蝕區(qū)域(2)的深度為鈍化層(I)的厚度； ②向所有腐蝕區(qū)域(2)中填入導電材料(3)； ③采用銀線(4)連接所有相鄰的兩個腐蝕區(qū)域(2)內(nèi)的導電材料(3)，形成銀線網(wǎng)； ④在鈍化層(I)的下表面的兩側區(qū)域上分別制作兩個點狀電極，并連接點狀電極與銀線網(wǎng)，構成背面電極。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其特征在于所述的腐蝕區(qū)域(2)采用的腐蝕方式為化學腐蝕或物理腐蝕。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其特征在于所述的化學腐蝕為采用濃硝酸與氫氟酸進行腐蝕，所述的物理腐蝕為采用激光進行刻蝕。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其特征在于所有所述的腐蝕區(qū)域(2 )的大小和形狀均相同。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其特征在于所述的腐蝕區(qū)域(2)的橫截面的面積為I平方毫米?10平方毫米，任意相鄰的兩個所述的腐蝕區(qū)域(2)之間的間距相等，間距為I毫米?5毫米。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其特征在于所述的腐蝕區(qū)域(2)的橫截面的形狀為圓形或者方形或者任意的不規(guī)則形狀；所述的腐蝕區(qū)域(2)的橫截面的形狀為圓形時，所述的腐蝕區(qū)域(2)的直徑為I毫米?3毫米。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其特征在于所述的導電材料(3)為鋁、銀、氧化砷、氧化鋅、氧化銦和其它導電材料(3)中的一種或幾種，所述的導電材料(3)的填入方式采用注射或印刷方式。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其特征在于所述的銀線網(wǎng)的一側的邊緣連線的四分之一位置處和四分之三位置處通過第一連接用銀線(51)和第二連接用銀線(52)分別連接有第一點狀電極(61)和第二點狀電極(62)，所述的銀線網(wǎng)的相對的另一側的邊緣連線的四分之一位置處和四分之三位置處通過第三連接用銀線(53)和第四連接用銀線(54)分別連接有第三點狀電極(63)和第四點狀電極(64)，四個所述的點狀電極與所述的銀線網(wǎng)相連接構成背面電極。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種硅太陽能電池的背面電極制作方法，其特征在于所述的銀線(4)、各連接用銀線和各點狀電極均采用印刷或濺射或噴涂銀漿方式進行制備，所述的銀線(4)的寬度為50微米?80微米，所述的連接用銀線(4)的長度為3毫米?5毫米，所述的點狀電極的形狀為正方形，邊長為3毫米?5毫米。
【文檔編號】H01L31/18GK104201241SQ201410444624
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權日:2014年9月3日
【發(fā)明者】蔣旭東, 周體, 肖劍峰, 黃志林 申請人:日地太陽能電力股份有限公司