一种背面镀膜处理的太阳能电池制备工艺的制作方法

文档序号:12479060阅读:597来源:国知局

本发明涉及太阳能电池制备技术领域,更具体的说是涉及一种背面镀膜处理的太阳能电池制备工艺。



背景技术:

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”,是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,它只要被满足一定照度条件的光照到,瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流,在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic,缩写为PV),简称光伏,其工作原理为利用光生伏打效应把光能转换成电能,当太阳光照在半导体P-N结(P-N Junction)上,形成新的空穴-电子对(V-E pair),在P-N结电场的作用下,空穴由N区流向P区,电子由P区流向N区,接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件,故又称太阳能电池或光伏电池,是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(Si)电池,三五族半导体电池(GaAs,Cds/Cu2S,Cds/CdTe,Cds/InP,CdTe/Cu2Te),无机电池,有机电池等,其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达0.999999、电阻率在10欧·厘米以上的P型单晶硅,包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。

电池片背表面复合速率也是影响电池效率的重要因素,现有技术中电池片背表面仅有一层背面铝金属电场层,背面铝金属电场层与单晶硅片完全接触,较大的接触面积使得电池片背表面复合速率高,在一定程度上拉低了电池效率。



技术实现要素:

本发明提供一种背面镀膜处理的太阳能电池制备工艺,以解决现有技术电池片背表面复合速率高的问题。

为解决上述的技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种背面镀膜处理的太阳能电池制备工艺,以单晶硅片为原料,其特征在于,在依次通过碱腐蚀致绒、酸清洗去除杂质、纯水再清洗、烘干水分、三氯氧磷扩散、磷玻璃去除与绝缘、热退火后对单晶硅片依次采用如下步骤的处理:

(1)在单晶硅材的背面镀一层氧化铝薄膜,薄膜厚度为50-100um;

(2)在氧化铝薄膜的基础上进一步镀一层氮化硅薄膜,薄膜厚度为50-100um;

(3)再在单晶硅片的正面镀一层120-150um蓝色抗反射薄膜后,接着对单晶硅片背面的氧化铝薄膜、氮化硅薄膜进行激光开槽,槽深为氧化铝薄膜、氮化硅薄膜的厚度之和;

(4)在单晶硅材背面氮化硅薄膜的表面上进行背电极印刷,印刷烘干后进行背电场印刷,再烘干;

(5)在蓝色抗反射薄膜的基础上依次进行正电极印刷、烘干、烧结后即得到太阳能电池产品,进行电池测试分选后包装入库。

更优的,步骤(5)中正电极一次印刷分两次进行,先印刷正电极主栅,烘干后在印刷副栅。

更优的,步骤(5)中正电极采用无网结印刷方式印刷,具体印刷步骤如下:

a.制浆:按以下重量百分比的原料置于85℃的搅拌装置中搅拌10-12小时制得:银粉70-75%、石墨烯粉10-15%、玻璃粉2-4%、有机载体12-15%;

b.制版:采用3D打印一体成型的平面网络结构,在需要印刷线条的位置预留晒版对位空间即可得到印刷网版;

c.印刷:将步骤b制得的印刷网版置于相对于承印台平行移动的移动机构上,网板所在的平面与承印台所在平面之间相互平行,并使用步骤a制得的银浆进行印刷。

更优的,步骤a中所述有机载体由4,4’-二氯二苯砜、表面活性剂、触变剂、增塑剂构成,表面活性剂为有机硅树脂、柠檬酸三丁酯、油酸、司班85中的一种或两种,触变剂为乙基纤维素、羟乙基纤维素、蓖麻油、三甘油酸脂或牛油脂肪酸酯、硬酸脂等或包含羟基或羧基官能团的高分子聚合物中的一种或两种,增塑剂为柠檬酸三丁酯或邻苯二甲酸二丁酯,4,4’-二氯二苯砜、表面活性剂、触变剂、增塑剂四者之间的比例为:8:0.2:0.2:1.6。

更优的,步骤c中所用的移动机构在承印台上方上下移动或水平移动。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

(1)本发明在背面铝金属电场层与单晶硅片之间设置氧化铝薄膜、氮化硅薄膜进行间隔,减少了背面铝金属电场层与单晶硅片接触面积,降低了电池片背表面复合速率,解决了现有技术电池片背表面复合速率高的问题;

(2)本发明制备的太阳能电池结构稳定、电池效率高达20%以上。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明制得的太阳能电池的结构示意图;

图中标号分别为:1、正面银金属电极;2、蓝色抗反射薄膜;3、单晶硅材;4、背面钝化膜;5、背面铝金属电场层;6、背面激光槽。

具体实施方式

本发明的应用原理、作用与功效,通过如下实施方式予以说明。

实施例1

一种背面镀膜处理的太阳能电池制备工艺,以单晶硅片为原料,其特征在于,在依次通过碱腐蚀致绒、酸清洗去除杂质、纯水再清洗、烘干水分、三氯氧磷扩散、磷玻璃去除与绝缘、热退火后对单晶硅片依次采用如下步骤的处理:

(1)在单晶硅材的背面镀一层氧化铝薄膜,薄膜厚度为75um;

(2)在氧化铝薄膜的基础上进一步镀一层氮化硅薄膜,薄膜厚度为75um;

(3)再在单晶硅片的正面镀一层140um蓝色抗反射薄膜后,接着对单晶硅片背面的氧化铝薄膜、氮化硅薄膜进行激光开槽,槽深为150um;

(4)在单晶硅材背面氮化硅薄膜的表面上进行背电极印刷,印刷烘干后进行背电场印刷,再烘干;

(5)在蓝色抗反射薄膜的基础上依次进行正电极印刷,正电极印刷使用的银浆的组分为:银粉71%、石墨烯粉12%、玻璃粉2%、有机载体15%,所述有机载体由4,4’-二氯二苯砜、表面活性剂、触变剂、增塑剂构成,表面活性剂为有机硅树脂、柠檬酸三丁酯两种,触变剂为乙基纤维素,增塑剂为柠檬酸三丁酯,4,4’-二氯二苯砜、表面活性剂、触变剂、增塑剂四者之间的比例为:8:0.2:0.2:1.6,具体印刷步骤如下:

a.制浆:按银浆原料置于85℃的搅拌装置中搅拌12小时制得;

b.制版:采用3D打印一体成型的平面网络结构,在需要印刷线条的位置预留晒版对位空间即可得到印刷网版;

c.印刷:将步骤b制得的印刷网版置于移动机构上,移动机构在承印台上方上下移动,网板所在的平面与承印台所在平面之间相互平行,并使用步骤a制得的银浆进行印刷。

正电极印刷后再依次进行正电极烘干、烧结、电池测试分选即得到太阳能电池产品。

本实施例制得的太阳能电池结构如图1所示,从上到下依次为正面银金属电极1、蓝色抗反射薄膜2、单晶硅材3、背面钝化膜4、背面铝金属电场5,所述背面钝化膜4上开有背面激光槽6,所述背面铝金属电场5部分嵌入背面激光槽6中,所述背面钝化膜4由氧化铝薄膜、氮化硅薄膜组成,电池效率平均为23.6%。

实施例2

一种背面镀膜处理的太阳能电池制备工艺,以单晶硅片为原料,其特征在于,在依次通过碱腐蚀致绒、酸清洗去除杂质、纯水再清洗、烘干水分、三氯氧磷扩散、磷玻璃去除与绝缘、热退火后对单晶硅片依次采用如下步骤的处理:

(1)在单晶硅材的背面镀一层氧化铝薄膜,薄膜厚度为75um;

(2)在氧化铝薄膜的基础上进一步镀一层氮化硅薄膜,薄膜厚度为75um;

(3)再在单晶硅片的正面镀一层140um蓝色抗反射薄膜后,接着对单晶硅片背面的氧化铝薄膜、氮化硅薄膜进行激光开槽,槽深为150um;

(4)在单晶硅材背面氮化硅薄膜的表面上进行背电极印刷,印刷烘干后进行背电场印刷,再烘干;

(5)在蓝色抗反射薄膜的基础上依次进行正电极印刷,正电极一次印刷分两次进行,先印刷正电极主栅,烘干后在印刷副栅。

正电极印刷后再依次进行正电极烘干、烧结、电池测试分选即得到太阳能电池产品。

本实施例制得的太阳能电池,电池效率平均为21.4%。

实施例3

一种背面镀膜处理的太阳能电池制备工艺,以单晶硅片为原料,其特征在于,在依次通过碱腐蚀致绒、酸清洗去除杂质、纯水再清洗、烘干水分、三氯氧磷扩散、磷玻璃去除与绝缘、热退火后对单晶硅片依次采用如下步骤的处理:

(1)在单晶硅材的背面镀一层氧化铝薄膜,薄膜厚度为50um;

(2)在氧化铝薄膜的基础上进一步镀一层氮化硅薄膜,薄膜厚度为150um;

(3)再在单晶硅片的正面镀一层150um蓝色抗反射薄膜后,接着对单晶硅片背面的氧化铝薄膜、氮化硅薄膜进行激光开槽,槽深为200um;

(4)在单晶硅材背面氮化硅薄膜的表面上进行背电极印刷,印刷烘干后进行背电场印刷,再烘干;

(5)在蓝色抗反射薄膜的基础上依次进行正电极印刷,正电极印刷使用的银浆的组分为:银粉71%、石墨烯粉12%、玻璃粉2%、有机载体15%,所述有机载体由4,4’-二氯二苯砜、表面活性剂、触变剂、增塑剂构成,表面活性剂为有机硅树脂、柠檬酸三丁酯两种,触变剂为乙基纤维素,增塑剂为柠檬酸三丁酯,4,4’-二氯二苯砜、表面活性剂、触变剂、增塑剂四者之间的比例为:8:0.2:0.2:1.6,具体印刷步骤如下:

a.制浆:按银浆原料置于85℃的搅拌装置中搅拌12小时制得;

b.制版:采用3D打印一体成型的平面网络结构,在需要印刷线条的位置预留晒版对位空间即可得到印刷网版;

c.印刷:将步骤b制得的印刷网版置于移动机构上,移动机构在承印台上方上下移动,网板所在的平面与承印台所在平面之间相互平行,并使用步骤a制得的银浆进行印刷。

正电极印刷后再依次进行正电极烘干、烧结、电池测试分选即得到太阳能电池产品。

本实施例制得的太阳能电池,电池效率平均为22.9%。

实施例4

一种背面镀膜处理的太阳能电池制备工艺,以单晶硅片为原料,其特征在于,在依次通过碱腐蚀致绒、酸清洗去除杂质、纯水再清洗、烘干水分、三氯氧磷扩散、磷玻璃去除与绝缘、热退火后对单晶硅片依次采用如下步骤的处理:

(1)在单晶硅材的背面镀一层氧化铝薄膜,薄膜厚度为150um;

(2)在氧化铝薄膜的基础上进一步镀一层氮化硅薄膜,薄膜厚度为50um;

(3)再在单晶硅片的正面镀一层120um蓝色抗反射薄膜后,接着对单晶硅片背面的氧化铝薄膜、氮化硅薄膜进行激光开槽,槽深为200um;

(4)在单晶硅材背面氮化硅薄膜的表面上进行背电极印刷,印刷烘干后进行背电场印刷,再烘干;

(5)在蓝色抗反射薄膜的基础上依次进行正电极印刷,正电极印刷使用的银浆的组分为:银粉71%、石墨烯粉12%、玻璃粉2%、有机载体15%,所述有机载体由4,4’-二氯二苯砜、表面活性剂、触变剂、增塑剂构成,表面活性剂为有机硅树脂、柠檬酸三丁酯两种,触变剂为乙基纤维素,增塑剂为柠檬酸三丁酯,4,4’-二氯二苯砜、表面活性剂、触变剂、增塑剂四者之间的比例为:8:0.2:0.2:1.6,具体印刷步骤如下:

a.制浆:按银浆原料置于85℃的搅拌装置中搅拌12小时制得;

b.制版:采用3D打印一体成型的平面网络结构,在需要印刷线条的位置预留晒版对位空间即可得到印刷网版;

c.印刷:将步骤b制得的印刷网版置于移动机构上,移动机构在承印台上方上下移动,网板所在的平面与承印台所在平面之间相互平行,并使用步骤a制得的银浆进行印刷。

正电极印刷后再依次进行正电极烘干、烧结、电池测试分选即得到太阳能电池产品。

本实施例制得的太阳能电池,电池效率平均为22.7%。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式,任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。

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