专利名称：一种采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法
技术领域：
本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法。
背景技术：
电镀电极是太阳能电池表面电极的新技术，有利于提高太阳能电池的光电转换效率。该技术包括在硅片表面局部沉积金属，并形成一定的图形。然而，在特定区域沉积金属对技术要求高，给工业上批量生产带来一定困难，比如容易在非沉积区沉积金属，解决这个问题的办法很多，其中工艺最可行的办法就是实施表面掩膜。表面掩膜就是在不需要沉积金属的区域用惰性材料封闭，这类办法在工业上常见，例如半导体工业常见的光学掩膜法，在太阳能电池行业使用掩膜虽然不多，但也有如氧化硅掩膜，以及申请号为20101(^98904的专利中提及的氮化硅膜。但是现有技术中的掩膜技术，工序复杂、成本高，不利于工业推广，特别是随着太阳能电池的价格降低，迫切需要有成本低、简便可行的技术方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，该方法成本低，工艺简单，易于工业推广。本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的一种采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，含以下工序选取晶体硅片，将有机硅烷吸附在晶体硅片表面形成硅烷薄膜，接着采用激光烧蚀局部去除晶体硅片表面的硅烷薄膜，并在激光烧蚀后的区域进行金属电极沉积，最后除去非电极部位的硅烷薄膜，制出太阳能电池的金属电极。采用本发明方法可以使金属在指定区域进行金属沉积和生长，而在非沉积区具有高的电绝缘性和高憎水性，这种特性高效地阻止了金属在非沉积区域的沉积生长。本发明所述晶体硅片，包含单晶片、多晶片、微晶片等太阳能电池生产用的硅片， 可以是不同掺杂类型的如η型硅片和ρ型硅片。本发明所述晶体硅片在进行有机硅烷吸附前可以先丝网印刷背场和背电极。本发明所述晶体硅片在进行有机硅烷吸附前后经清洗处理。该清洗处理主要是对预做硅烷掩膜的晶体硅片进行清洗处理；如果已经是洁净的晶体硅片表面，也可以不用经该清洗处理。同时对镀完硅烷薄膜的晶体硅片也需要清洗处理，清洗后再适当干燥处理。其中清洗采用有机溶剂、酸性物质、碱性物质、水等，即根据晶体硅片表面的清洁程度，可以采用只用水清洗，或者只用有机溶剂清洗，或者只用酸性物质清洗，或者只用碱性物质清洗，这些试剂有乙醇、丙酮、三氯乙烯、松油醇、甲醇、己烷、辛烷、氢氟酸、硝酸、硫酸、盐酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠等；也可以采用这几种清洗方法的组合，然后再将晶体硅片进行干燥即可。
本发明所述有机硅烷吸附采用浸渍方式或喷涂方式。有机硅烷主要是指含有硅烷末端基团的含硅有机物，如十二烷基三氯硅烷(以下简称DTCQ等，本发明采用有机硅烷溶液进行有机硅烷吸附，所述有机硅烷溶液指将DTCS溶于己烷或辛烷中制成的有机硅烷溶液，所述DTCS与己烷或辛烷体积比为(0.广5):100。即本发明中所述有机硅烷包括DTCS， 或其它硅烷，使用时将DTCS等有机硅烷溶解于有机溶剂中，所述有机溶剂为己烷、辛烷等不含羟基、羧基等活性基团的溶剂。其中，有机硅烷吸附采用浸渍方式时，是将晶体硅片浸入有机硅烷溶液中，在常温和密闭条件下浸泡0. 5 10小时，有机硅烷会自主吸附在硅基体的表面形成硅烷薄膜。也可以采用喷淋方式，该方式将硅烷溶液喷淋在硅片表面，使之形成一层液体膜，多余的液体会流走，待溶剂挥发后，形成硅烷吸附膜。本发明中所述的有机硅烷，其憎水性强，对硅基体表面有较大的亲和力和吸附能力，可以吸附在硅片上，且具有一定的吸附稳定性。本发明中采用激光局部烧蚀吸附在硅基体表面的硅烷，主要是利用激光的高温， 局部烧蚀吸附在硅基体表面的硅烷，使之分解或挥发，露出需要沉积金属的表面，采用这种手段就可以烧蚀出需要的图形。本发明中金属电极沉积时采用的电镀液为金属电镀液，具体包括银电镀液、金电镀液、铝电镀液、镍电镀液和铜电镀液中的一种或几种。本发明除去非电极部位硅烷薄膜时采用溶剂清除，所述溶剂包括己烷、辛烷、丙酮和三氯乙烯中的一种几种，主要是指使用有机溶剂如己烷或其它极性溶剂把吸附在硅片上的硅烷溶解，还原晶体硅片的表面。与现有技术相比，本发明具有如下优点
(1)采用本发明方法可以实现金属在指定区域沉积，利用激光烧蚀的办法，在已制掩膜的表面刻蚀成各种图形，这些图形就是一种裸露面，作为金属沉积的活性表面；
(2)本发明利用分子技术来制掩膜，吸附单层或少数几层分子，材料消耗很少，成本低，吸附层具有憎水性和电绝缘性，能够起到绝缘电流作用和隔离物质作用；
(3)硅烷掩膜可以采用有机溶剂的办法去除，该方法容易实现，具有不破坏基体表面的特性，应用成本低。
具体实施例方式实施例1
本实施例提供的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，含以下工序选取P 型单晶硅片，采用己烷清洗后，采用如下方式将有机硅烷吸附在晶体硅片表面形成硅烷薄膜将清洁后的硅片浸入DTCS的己烷溶液中，DTCS与己烷体积比为0. 5 100，在常温和密闭条件下浸泡2小时后取出，用少量的已烷淋洗，干燥，形成憎水表面，接着激光制图，即采用激光局部烧蚀并除去晶体硅片表面的硅烷薄膜，在激光烧蚀后的非电极部位区域进行金属电极沉积。金属电极沉积时采用的金属电镀液为含金电镀液，沉积办法使用常规的金属电极沉积技术即可。最后，把硅片放在已烷中，采用超声波辅助的办法去除硅片表面剩余的硅烷薄膜，制备出太阳能电池的金属电极。其中本实施例中的DTCS溶液，具体配制方法是，在通风柜中，按照DTCS与己烷体积比为0. 5:100计，取5mL DTCS溶解于IOOOmL已烷中，摇均即可。实施例2
本实施例提供的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，含以下工序选取已经制备好背场和背电极的η型多晶硅片，分别用水和乙醇清洁正表面，干燥后，浸入DTCS的辛烷溶液中，在常温和密闭条件下浸泡30分钟，其中DTCS与辛烷的体积比是1:100，取出， 采用己烷清洗后干燥，DTCS吸附在晶体硅片表面形成憎水表面，接着采用激光局部烧蚀并除去晶体硅片表面的硅烷薄膜，并在激光烧蚀后的区域进行金属电极沉积。金属电极沉积时采用的金属电镀液含有镍电镀液和银电镀液，沉积办法使用常规的金属电极沉积技术即可。最后在丙酮中，辅助超声波的办法去除硅片表面剩余的DTCS，除去硅烷薄膜，制备出太阳能电池的金属电极。其中本实施例中的DTCS溶液，具体配制方法见实施例1。实施例3
本实施例提供的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，含以下工序选取多晶硅片，采用有机硅烷溶液通过喷淋方式将有机硅烷吸附在晶体硅片表面形成硅烷薄膜， 其中有机硅烷溶液为DTCS的己烷溶液，DTCS与己烷的体积比是5:100，接着采用激光局部烧蚀晶体硅片表面的硅烷薄膜，并在激光烧蚀后的区域进行金属电极沉积，金属电极沉积时采用的金属电镀液为银电镀液和铝电镀液，沉积办法使用常规的金属电极沉积技术即可，最后在已烷和辛烷中，辅助超声波的办法去除硅片表面剩余的DTCS，除去硅烷薄膜，制备出太阳能电池的金属电极。以上列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，上述实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，其特征是含以下工序选取晶体硅片，进行有机硅烷吸附在晶体硅片表面形成硅烷薄膜，接着采用激光局部烧蚀并去除晶体硅片表面的硅烷薄膜，并在激光烧蚀后的区域进行金属电极沉积，最后除去非电极部位的硅烷薄膜，制备获得太阳能电池的金属电极。
2.根据权利要求1所述的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，其特征是 所述晶体硅片为单晶硅片或多晶硅片。
3.根据权利要求1或2所述的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，其特征是所述晶体硅片进行有机硅烷吸附前后经清洗处理。
4.根据权利要求3所述的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，其特征是 清洗时采用的试剂包括乙醇、丙酮、三氯乙烯、松油醇、甲醇、己烷、辛烷、氢氟酸、硝酸、硫酸、盐酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠和碳酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，其特征是 所述有机硅烷吸附采用浸渍方式或喷涂方式。
6.根据权利要求5所述的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，其特征是采用有机硅烷溶液进行有机硅烷吸附，所述有机硅烷溶液指将十二烷基三氯硅烷溶于己烷或辛烷中制成的有机硅烷溶液，所述十二烷基三氯硅烷与己烷或辛烷的体积比为 (0. Γ5) :100。
7.根据权利要求6所述的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，其特征是 所述有机硅烷吸附采用浸渍方式时，将晶体硅片浸入有机硅烷溶液中，在常温和密闭条件下浸泡0. 5 10小时。
8.根据权利要求1所述的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，其特征是 金属电极沉积时采用的电镀液包括银电镀液、金电镀液、铝电镀液、镍电镀液和铜电镀液中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，其特征是 采用有机溶剂除去非电极部位的硅烷薄膜，所述有机溶剂包括己烷、辛烷、丙酮和三氯乙烯中的一种或几种。
全文摘要
本发明公开了一种采用硅烷掩膜制备太阳能电池金属电极的方法，含以下工序选取晶体硅片，进行有机硅烷吸附在晶体硅片表面形成硅烷薄膜，接着采用激光局部烧蚀并去除晶体硅片表面的硅烷薄膜，并在激光烧蚀后的区域进行金属电极沉积，最后除去非电极部位的硅烷薄膜，制备获得太阳能电池的金属电极。该方法成本低，工艺简单，易于工业推广。
文档编号H01L31/18GK102569506SQ20111045039
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者夏建汉, 康凯, 班群, 陈刚 申请人:广东爱康太阳能科技有限公司