专利名称：硅片表面金属电极制作方法及开槽器的制作方法
技术领域：
本发明属于材料加工技术领域，特别涉及一种硅片表面金属电极制作方法。
背景技术：
为增大太阳能电池的光线效应，受光表面常做成绒面，因此如何在凹凸不平的硅片绒面制作良好的表面电极就显得格外重要了。目前制作电极主要采用的是丝网印刷技术，即用印刷机械将浆料涂布在太阳能电池表面，形成很细的平行银线电极，其方法是用超细高纯银、铝为主体金属，然后配以定量的辅助剂制成膏状，形成印刷浆料，采用印刷机械印刷硅太阳电池的上下电极，在适当的温度和气氛下烧结，浆料中的金属粒子熔结而成立体交叉网状结构，与硅表面形成微合金，从而与硅形成欧姆接触。以上传统工艺存在以下问题当丝网由不锈钢材料制作时，回弹力近似为零，受冲击后易破裂，凹陷后不能复原；由于不锈钢的吸湿为零，采用直-间法贴膜困难；绷网时张力大，对粘网胶要求高；不适应表面非常粗糙的硅片印刷，在印刷过程中因硅片表面粗糙或翘起易导致硅片的破裂和或者电极不连续。
发明内容
本发明目的在于提供一种工艺简单、材料消耗少、生产效率高的硅片表面金属电极制作方法及开槽器。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案硅片表面金属电极制作方法，把所要制作电极的硅片固定在印刷台面上，先在硅片表面上根据需要的深度划开硅片表面自然氧化层形成沟槽，再使印刷浆料填埋入沟槽中，最后烧结硅片使印刷浆料与硅表面形成牢固的微合金，从而形成良好的欧姆接触表面电极。
通过多套出浆管和劈刀的组合以及变换劈刀的划片轨迹，可实现各种花纹的电极效果。
开槽器与硅片之间设置压力传感器，使劈刀轻微划破氧化层到p型层(n型太阳能电池)或者n型层(p型太阳能电池)。
根据硅片所需要的印刷栅格宽度参数，在同一个硅片上，数个开槽器同时并列进行开槽、填浆。
开槽器，包括内设浆料通道的握柄，握柄下面前后设置锥形出浆管口和劈刀，出浆管与开槽器浆料通道连通。
握柄下面前部前后设置锥形出浆管口和劈刀。
出浆管用不锈钢亚毫米细管制成。
开槽器上的出浆管用不锈钢亚毫米细管制成，由于不锈钢具有良好的强度和耐磨性，以及具有耐有机溶剂、耐酸碱特性好，长期无老化、氧化现象；同时不锈钢在任何温度下含水率为零，吸湿性为零，不存在遇水膨胀、软化，所以能够保证浆料从出浆管里顺利流出。开槽器劈刀开槽时，轻微划破氧化层到p型层(n型太阳能电池)或者n型层(p型太阳能电池)。开槽器与硅片之间的压力根据实际需要调整压力传感器到一定的数值，使劈刀划不到p-n结，同时使出浆管口和开出的V型槽之间的距离适当，保证浆料流入到开出的V型槽中，与硅片具有良好的接触，提高印刷质量。根据制作电极技术的需要，开槽器和出浆管可以单独工作先用开槽器劈刀单独进行划破氧化层到p型层(n型太阳能电池)或者n型层(p型太阳能电池)，然后再由出浆管单独进行充浆料。
出浆管内浆料的流速可由浆料容器的压强来控制，以保证浆料在沟槽中的厚度和均匀度。当开槽器在绒面上进行开槽时，根据开槽器开槽的速度，来设置相应的浆料容器的压强。开槽器劈刀开槽的运行速度快，相应的浆料容器的压强大，浆料在出浆管内的流速将增加；开槽器劈刀开槽的速度慢，相应的浆料容器的压强小，浆料在出浆管内的流速将减小。
本发明方法在硅片绒面上具有开槽器劈刀开槽和槽中埋入浆料同步进行阶段和不同步进行阶段。根据出浆管口和开槽器劈刀之间的距离以及开槽器开槽的速度，来确定出浆管口流出浆料的开始时间和停止时间。当开槽器劈刀开始进行开槽时，出浆管口无浆料流出；当开槽器开槽进行一段距离，出浆管口接触到硅片V型槽时，对浆料容器施加压力，出浆管口流出浆料，即开槽器劈刀和出浆管口都在硅片绒面上时，开槽器开槽和出浆管口埋入槽中浆料是同步进行的；当开槽器劈刀离开硅片时，劈刀不进行开槽，出浆管口仍在硅片开槽中，继续对开槽进行充浆料；在出浆管口即将离开硅片绒面时，浆料停止流出，结束充浆料。
在同一个硅片上，数个开槽器可以同时进行工作。根据硅片所需要的印刷栅格宽度参数，把数个开槽器间隔并列安装到导向装置上。开槽器和硅片之间的压力传感器的压力值设置成实际需要的相同值，对浆料容器同时施加压力，使浆料从出浆管口流出，并列埋入到V型槽中。也可根据实际需要通过调整开槽器之间的间距实现各种花纹的电极效果，比如可以印刷追狗线、双曲线电极形状等，用来改良电极栅格。为改善背面电极材料与表面厚度分布造成的电池板应力分布不同而导致的电池板形变翘起，可改变背面电极，全部印刷成鸡爪型等。
本发明提供了一种全新的自由硅片绒面印刷方法，可以适应表面非常粗糙的硅片印刷，并且不会因硅片表面粗糙或翘起导致在印刷过程中硅片的破裂；由于出浆管口流出浆料的速度可控制，不会产生电极不连续，可与硅表面形成牢固的微合金，从而形成良好的欧姆接触；硅片绒面进行开槽和埋入浆料同步进行，工艺简单，生产效率高，材料消耗少；在印刷电极过程中，各个开槽器之间是独立的，调节其间距即可实现各种花纹的电极效果；有压力传感器控制开槽器和硅片之间的压力，保证了劈刀划破氧化层而不会划破硅片的p-n结，提高了印刷质量。
图1为开槽器结构示意图；图2为局部剖示的开槽器结构示意图；图3为开槽器在自由硅片绒面制作电极过程示意图。
其中，1-开槽器握柄，2-出浆管，3-劈刀，4-浆料通道，6-二氧化硅层，7-n型层，8-p型层，9-埋入的浆料，10-V型槽，11-硅片绒面，12-浆料容器。
具体实施例方式
硅片表面金属电极制作方法，包括以下步骤1、把所要印刷的硅片固定到定位台上，设定硅片和开槽器之间压力传感器的压力值。
2、移动开槽器到硅片的上表面处，使劈刀和硅片的表面刚刚接触。
3、运行开槽器，使开槽器沿水平方向运动，劈刀对硅片进行开槽，对浆料容器施加压力，使出浆管口流出浆料，执行在硅片绒面上的开槽充浆料操作。
4、升起开槽器，使其移动到工作前的初始位置，从定位台上取下充好浆料的硅片，进行烧结，使之与硅片形成良好的欧姆接触。
上述实施步骤中，取带有绒面的样品硅片，使具有绒面的一面向上，另一面固定到固定器上，保证印刷过程中硅片不能够任意的移动。根据检测到的二氧化硅的厚度，设置压力传感器的压力值，保证劈刀和硅片的绒面具有良好的接触，能够划破硅片中氧化层，使开槽器的劈刀开出的V型槽，进入p型层或n型层，但不能划破硅片所形成的p-n结；同时出浆管与V型槽保持适当的距离，使浆料流入到开出的V型槽中，保证印刷质量。
上述实施步骤中，对浆料容器12施加一定的压力，浆料流入出浆管内将出浆管充满，但不要使浆料从出浆管口内流出。启动导向装置，使开槽器移动到硅片的绒面11上，开槽器的劈刀3位于硅片的一端，根据压力传感器的压力值，保证劈刀和硅片的绒面接触良好。当开槽器开始进行开槽时，劈刀划破绒面，通过二氧化硅层，劈刀尖进入到p型层或n型层，划出V型槽，出浆管保持浆料不流出。当开槽器出浆管口运行到V型槽上部时，请参阅图(3)，对浆料容器12施加压力，浆料从出浆管口流出，埋入V型槽中。
在上述步骤中，当出浆管充浆料到V型槽末端时，降低浆料容器的压强，出浆管停止出浆料，升起开槽器，使开槽器回到工作前的初始位置；然后从定位台上取下充好浆料的硅片，对其进行烧结，使浆料与硅片形成良好的欧姆接触。
太阳能电池的串连电阻由金属电极的电阻、金属-半导体接触电阻、发射区薄层电阻和基区电阻等组成，金属-半导体接触电阻是串联电阻重要组成部分之一。采用实际测量的多晶硅太阳电池串联电阻值约1.45Ωcm2，硅片为电阻率0.95～1.3Ω·cm的铸造多晶硅片，应用本发明在多晶硅太阳能电池上制作了银电极，银电极的电阻率约为7×10-7Ω·cm，电极尺寸为长20mm，宽0.20mm，在温度为760℃的链式烧结炉中进行烧结。电极印刷烧结固化后的厚度约为10μm。测量得接触电阻为0.0097Ωcm2，与串联电阻值相比是可以忽略的，硅片表面金属电极制作的工艺条件能满足太阳能电池的要求。
权利要求
1.硅片表面金属电极制作方法，其特征在于，把所要制作电极的硅片固定在印刷台面上，先在硅片表面上根据需要的深度划开硅片表面自然氧化层形成沟槽，再使印刷浆料填埋入沟槽中，最后烧结硅片使印刷浆料与硅表面形成牢固的微合金，从而形成良好的欧姆接触表面电极。
2.根据权利要求1所述的硅片表面金属电极制作方法，其特征在于，通过多套出浆管和劈刀的组合以及变换劈刀的划片轨迹，可实现各种花纹的电极效果。
3.根据权利要求1或2所述的硅片表面金属电极制作方法，其特征在于，开槽器与硅片之间设置压力传感器，使劈刀轻微划破氧化层到p型层(n型太阳能电池)或者n型层(p型太阳能电池)。
4.根据权利要求3所述的硅片表面金属电极制作方法，其特征在于，根据硅片所需要的印刷栅格宽度参数，在同一个硅片上，数个开槽器同时并列进行开槽、填浆。
5.开槽器，其特征在于，包括内设浆料通道的握柄，握柄下面前后设置锥形出浆管口和劈刀，出浆管与开槽器浆料通道连通。
6.根据权利要求5所述的开槽器，其特征在于，握柄下面前部前后设置锥形出浆管口和劈刀。
7.根据权利要求5或6所述的开槽器，其特征在于，出浆管用不锈钢亚毫米细管制成。
全文摘要
硅片表面金属电极制作方法，把所要制作电极的硅片固定在印刷台面上，先在硅片表面上根据需要的深度划开硅片表面自然氧化层形成沟槽，再使印刷电极浆料填埋入沟槽中，最后烧结硅片使印刷电极浆料与硅表面形成牢固的微合金，从而形成良好欧姆接触的表面电极。专用开槽器包括内设浆料通道的握柄，握柄下面前部前后设置锥形出浆管口和劈刀，出浆管口与开槽器浆料通道连通。出浆管用不锈钢亚毫米细管制成。利用本发明制作硅片表面金属电极，工艺简单、材料消耗少、生产效率高。
文档编号H01L21/288GK101034724SQ200710089300
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月20日 优先权日2006年12月31日
发明者高文秀 申请人:高文秀