一种异质结太阳能电池电极制作方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池电极制作方法。

背景技术：

太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件，在光照条件下太阳能电池内部会产生光生电流，通过电极将电能输出。近年来，太阳能电池生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，太阳能电池发电的应用日益广泛并成为电力供应的重要能源。

硅基异质结电池片是目前高效太阳能电池片研发的方向之一。硅基异质结电池片的衬底一般以n-型单晶硅片为主，一面通过与非晶硅薄膜形成p-n结作为发射极，另一面用以相同方法沉积的同类型的非晶硅层作为背接触。当非晶硅薄膜在硅片正反两边依次形成之后，采用pvd溅射的方法在正反两边依次沉积一层透明导电膜层及种子铜层，在硅片两边贴上干膜，通过曝光、显影在干膜上形成栅线图案，之后通过电镀法在栅线图案区域形成铜金属栅线。

然而干膜成本很高，且贴膜、曝光后需要将干膜表面的保护膜撕掉，之后进行显影才能在硅片表面形成栅线图案，其中曝光一般需要采用平行光源，同时需要在真空环境下进行曝光，使得曝光设备成本很高，除此之外，硅片贴膜到显影之间的设备自动化成熟度较低，不适合于大规模自动化生产，因此，急需寻找一种成本更低、更适合于自动化生产的制作方法。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种异质结太阳能电池电极制作方法，其制备的太阳能器件成本低廉，更加适合于大规模自动化生产。。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种异质结太阳能电池电极制作方法，所述方法包括如下步骤：

提供正、背面已沉积铜种子层的硅片；

在硅片正、背面沉积一层牺牲层；

在硅片正、背面的牺牲层上分别印刷有栅线图案的耐电镀油墨并固化；

通过酸性溶液预处理，去除硅片正、背面的栅线图案区域的牺牲层；

在硅片正、背面的栅线图案上电镀铜，形成铜栅线电极；

通过碱性溶液，去除硅片正、背面的耐电镀油墨及牺牲层；

通过金属蚀刻溶液，去除硅片正、背面的铜栅线区域外的铜种子层。

进一步的，所述铜种子层为cu、tin、nicu中的至少一种，厚度为5-300nm，所述铜种子层通过pvd溅射沉积。

进一步的，所述牺牲层为两性金属或两性金属氧化物，所述两性金属或两性金属氧化物为zn、al、zno或azo，厚度为5-100nm，所述牺牲层通过pvd溅射沉积。

进一步的，所述耐电镀油墨印刷厚度为10～40um，粘度为200±100pa.s，细度≤10μm。

进一步的，所述耐电镀油墨印刷后固化采用紫外固化、热烘烤固化中的一种，紫外固化对应的波长为190～400nm，紫外能量为500-2000mj/cm2，热烘烤固化温度范围为50～150℃，烘烤时间为5～60分钟。

进一步的，所述栅线图案为多主栅栅线图案。

进一步的，所述预处理方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种，预处理时间为10-300s。

进一步的，所述铜栅线包含铜栅线层和铜栅线保护层，所述铜栅线保护层为锡层，所述铜栅线宽度为10-150um，厚度为5-50um。

进一步的，所述去除耐电镀油墨及牺牲层方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种，去除处理时间为30-300s。

进一步的，所述酸性溶液为h2so4、hcl、hno3、hf、磷酸、醋酸中的至少一种，所述碱性溶液为naoh、koh溶液中的至少一种，所述金属蚀刻液为碱性蚀刻或酸性蚀刻液。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明通过印刷价格低廉的耐电镀油墨替代成本昂贵的干膜，大幅降低了生产成本，同时印刷的过程直接形成栅线图案，印刷后只需要用紫外或热烘烤固化完成即可进行电镀，与采用干膜贴膜、曝光、显影方式对比，印刷、紫外或热烘烤固化设备成熟度高，非常适合于大规模自动化生产。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种异质结太阳能电池电极制作方法的流程图；

图2为本发明正、背面已沉积铜种子层的硅片的结构示意图；

图3为本发明硅片的正、背面沉积一层牺牲层的结构示意图；

图4为本发明硅片正、背面的牺牲层上印刷有栅线图案的耐电镀油墨结构示意图；

图5为本发明印刷有栅线图案的耐电镀油墨表面结构示意图；

图6为本发明通过酸性溶液预处理，去除硅片正、背面的栅线图案区域的牺牲层的结构示意图；

图7为本发明在硅片正、背面的栅线图案上电镀铜，形成铜栅线电极的结构示意图；

图8为本发明通过碱性溶液，去除硅片正、背面的的耐电镀油墨及牺牲层的结构示意图；

图9为本发明通过金属蚀刻溶液，去除硅片正、背面的铜栅线区域外的铜种子层的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种异质结太阳能电池电极制作方法，所述方法包括如下步骤：

s101、提供正、背面已沉积铜种子层的硅片，所述铜种子层为cu、tin、nicu中的至少一种，厚度为5-300nm，所述铜种子层通过pvd溅射沉积；

s102、在硅片正、背面沉积一层牺牲层，所述牺牲层为两性金属或两性金属氧化物，所述两性金属或两性金属氧化物为zn、al、zno或azo，厚度为5-100nm，所述牺牲层通过pvd溅射沉积；

s103、在硅片正、背面的牺牲层上分别印刷有栅线图案的耐电镀油墨并固化，所述耐电镀油墨印刷厚度为10～40um，粘度为200±100pa.s，细度≤10μm，所述耐电镀油墨印刷后固化采用紫外固化、热烘烤固化中的一种，紫外固化对应的波长为190～400nm，紫外能量为500-2000mj/cm2，热烘烤固化温度范围为50～150℃，烘烤时间为5～60分钟；

s104、通过酸性溶液预处理，去除硅片正、背面的栅线图案区域的牺牲层，所述酸性溶液为h2so4、hcl、hno3、hf、磷酸、醋酸中的至少一种，所述预处理方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种，预处理时间为10-300s，所述栅线图案为多主栅栅线图案；

s105、在硅片正、背面的栅线图案上电镀铜，形成铜栅线电极，所述铜栅线包含铜栅线层和铜栅线保护层，所述铜栅线保护层为锡层，所述铜栅线宽度为10-150um，厚度为5-50um；

s106、通过碱性溶液，去除硅片正、背面的耐电镀油墨及牺牲层，所述碱性溶液为naoh、koh溶液中的至少一种，所述去除耐电镀油墨及牺牲层方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种，去除处理时间为30-300s；

s107、通过金属蚀刻溶液，去除硅片正、背面的铜栅线区域外的铜种子层，所述金属蚀刻液为碱性蚀刻或酸性蚀刻液，所述去除耐电镀油墨及牺牲层方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种，去除处理时间为30-300s。

本发明通过印刷价格低廉的耐电镀油墨替代成本昂贵的干膜，大幅降低了生产成本，同时印刷的过程直接形成栅线图案，印刷后只需要用紫外或热烘烤固化完成即可进行电镀，与采用干膜贴膜、曝光、显影方式对比，印刷、紫外或热烘烤固化设备成熟度高，非常适合于大规模自动化生产。

实施例1

如图2所示，提供正、背面已沉积铜种子层2的硅片1，所述铜种子层2为cu层，铜种子层2厚度为100nm；如图3所示，在硅片1的正、背面沉积一层牺牲层3，所述牺牲层3为zno，所述牺牲层3厚度为10nm，所述铜种子层2与牺牲层3通过pvd溅射沉积；如图4、图5所示，在硅片1正、背面的牺牲层3上分别印刷有栅线图案51的耐电镀油墨4并固化，所述耐电镀油墨4印刷厚度为10～40um，粘度为200±100pa.s，细度≤10μm，所述耐电镀油墨4印刷后采用紫外固化，所述紫外固化对应的波长为190～400nm，紫外能量为500-2000mj/cm²，所述栅线图案51为多主栅栅线图案；如图6所示，通过酸性溶液预处理，去除硅片1正、背面的栅线图案51区域的牺牲层3，所述酸性溶液为h2so4，所述预处理方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种，预处理时间为30s；如图7所示，在硅片1正、背面的栅线图案52上电镀铜，形成铜栅线电极6，所述铜栅线6包含铜栅线层和铜栅线保护层，所述铜栅线保护层为锡层，所述铜栅线6宽度为50um，厚度为20um；如图8所示，通过碱性溶液，去除硅片正、背面的耐电镀油墨4及牺牲层3,所述碱性溶液为naoh，所述耐电镀油墨4及牺牲层3去除方式为浸泡，去除处理时间为300s；如图9所示，通过金属蚀刻溶液，去除硅片1正、背面的铜栅线6区域外的铜种子层2，所述金属蚀刻液可以为碱性蚀刻液。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例中所述铜种子层2为cu与tin组成的复合薄膜层，铜种子层2厚度为200nm。所述牺牲层3为zn，所述牺牲层3厚度为50nm。所述耐电镀油墨4印刷后采用热烘烤固化，所述热烘烤固化温度范围为100℃，烘烤时间为10分钟。所述酸性溶液为hno3，所述预处理方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种，预处理时间为300s。所述铜栅线6宽度为100um，厚度为10um。所述碱性溶液为koh溶液，所述耐电镀油墨4及牺牲层3去除方式超声波去除，去除处理时间为100s。如图9所示，通过金属蚀刻溶液，所述金属蚀刻液可以为酸性蚀刻液。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。