硅基异质结电池的制备方法及硅基异质结电池与流程

1.本发明属于太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种硅基异质结电池的制备方法及硅基异质结电池。


背景技术：

2.异质结电池是以硅基为衬底制备半导体层，基于光生伏特效应，将光能转换为电能的半导体器件，其p-n结是由非晶硅(a-si)和晶体硅(c-si)材料形成的。异质结电池转换效率高，工艺简单、步骤较少，是最有潜力的下一代异质结电池技术。常规异质结电池，通常是采用丝网印刷的方式将低温银浆印刷到导电层表面，形成收集电流的栅线，然后再烘干固化银浆。
3.现有的异质结电池的栅线采用印刷低温银浆的方式，一般每片电池需要消耗0.3～0.5g的低温银浆，由于银是贵金属，低温银浆的成本很难下降，这是导致异质结电池的成本一直很高的主要原因。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种硅基异质结电池的制备方法及硅基异质结电池，旨在解决异质结电池成本较高的问题。
5.为实现上述目的，本发明提出的硅基异质结电池的制备方法，包括：在硅基片的两侧分别形成半导体层、导电层以及栅线的步骤，其特征在于，形成栅线的步骤包括：
6.将表面覆盖有导电胶的铜线粘结于任一所述导电层的表面；
7.对粘结于所述导电层表面的所述铜线进行烘干处理；
8.将表面覆盖有导电胶的铜线粘结于另一所述导电层的表面；
9.对粘结于另一所述导电层表面的所述铜线进行烘干处理；
10.其中所述铜线表面设有至少一个拉胶槽，在粘结时所述拉胶槽位于所述铜线表面与所述导电层粘结的弧面上。
11.优选地，表面覆盖有导电胶的铜线的制备方法为：将所述铜线放置在装有液态的所述导电胶的容器中，使得所述铜线的表面及所述拉胶槽内充满所述导电胶。
12.优选地，所述铜线平行且等间距地粘结于所述导电层的表面。
13.优选地，相邻两所述铜线之间的距离为0.5-2mm。
14.优选地，所述铜线的直径为30-50μm。
15.优选地，所述导电胶为各向同性导电胶。
16.优选地，所述烘干处理的时间为30-180秒。
17.优选地，所述铜线设有三个所述拉胶槽，三个所述拉胶槽均设于所述铜线表面与所述导电层粘结的弧面上。
18.优选地，所述将表面覆盖有导电胶的铜线粘结于所述导电层的表面的制备过程在恒温条件下进行，恒温温度为100-150℃。
19.本发明还提出一种硅基异质结电池，包括硅基片以及在所述硅基片的两侧分别设置的半导体层、导电层以及多根栅线，所述半导体层分别设置于所述硅基片的两侧，所述导电层设置于所述半导体层的外侧，所述栅线设置在所述导电层的外侧，其特征在于，所述栅线采用覆盖有导电胶的铜线制成，所述铜线的表面设有至少一个拉胶槽，所述拉胶槽设于所述铜线表面与所述导电层粘结的弧面上。
20.优选地，多根所述栅线平行且等间距的设在所述导电层的外侧。
21.优选地，所述硅基异质结电池的入光面的栅线为50-120根，所述硅基异质结电池的背光面的栅线为70-250根。
22.相比现有技术，本技术的有益效果包括但不限于：
23.1)本技术提供的硅基异质结电池的制备方法，采用直径30-50μm铜线(或者说铜丝)，在其表面覆盖导电胶后，将其粘结到硅基异质结电池的导电层表面，以此代替低温银浆印刷栅线，由于铜线的成本相对银较低，可大幅降低异质结电池的成本；
24.2)本发明提供的硅基异质结电池的制备方法步骤较少，工艺简单，制备过程使用的设备较少，从而进一步降低硅基异质结电池的生产成本。
附图说明
25.图1为本发明硅基异质结电池一实施例的结构示意图；
26.图2为图1中的硅基异质结电池的铜线的结构示意图；
27.图3为图1中的硅基异质结电池的铜线的截面图；
28.图4为本发明硅基异质结电池的制备方法一实施例的步骤图；
29.图5为本发明硅基异质结电池的制备方法另一实施例的步骤图；
30.图6为本发明硅基异质结电池的制备方法又一实施例的步骤图。
31.附图标号说明：
32.标号名称标号名称100硅基片110半导体层120导电层130入光面140背光面200铜线210拉胶槽220导电胶
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技
术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
36.以下的实施例便于更好地理解本技术，但并不限定本技术。
37.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
38.下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市场购买得到的。导电胶为各向同性导电胶；铜线直径为40μm。
39.实施例1
40.本实施例提供一种硅基异质结电池的制备方法，以代替常规硅基异质结电池生产流程中的低温银浆印刷栅线。
41.该硅基异质结电池的制备方法包括在硅基片的两侧分别形成半导体层、导电层以及栅线的步骤，如图4所示，形成栅线的具体步骤如下：
42.步骤s100：将表面覆盖有导电胶的铜线粘结于任一所述导电层的表面。
43.硅基异质结电池在形成半导体层和导电层后，具有两个导电层分别为入光面和背光面，在本步骤中，将表面覆盖有导电胶的铜线粘结于入光面或者背光面，即两导电层中的任意一个均可。
44.步骤s200：对粘结于所述导电层表面的所述铜线进行烘干处理。
45.在步骤s100中，铜线利用其表面的导电胶粘结于导电层表面，若在步骤 s100中铜线粘结于入光面，则在本步骤中对入光面的铜线进行烘干，若在步骤 s100中铜线粘结于背光面，则在本步骤中对背光面进行烘干。
46.步骤s300：将表面覆盖有导电胶的铜线粘结于另一所述导电层的表面。
47.若在步骤s100中首先将铜线粘结于入光面，则在本步骤中，将铜线粘结于背光面，反之，若在步骤s100中首先将铜线粘结于背光面，则在本步骤中将铜线粘结于入光面。
48.步骤s400：对粘结于另一所述导电层表面的所述铜线进行烘干处理。
49.在本步骤中，对步骤s300中粘结的铜线进行烘干。
50.在上述步骤s100和s300中粘结的铜线，其表面均设有至少一个拉胶槽，拉胶槽内填充了导电胶，在粘结的过程中，拉胶槽朝向导电层，从而烘干之后，拉胶槽内的导电胶可以牢固的将铜线粘结于导电层上。
51.硅基异质结电池为双面发电结构，硅基片的两侧通常分别为入光面、背光面，以下的实施例将针对具体的面处理工艺对该硅基异质结电池的制备方法进行详细的说明。同时，简洁起见，后续硅基异质结电池也称为“电池片”。
52.实施例2
53.本实施例提供一种硅基异质结电池的制备方法，以代替常规硅基异质结电池生产流程中的低温银浆印刷栅线。
54.该硅基异质结电池的制备方法，包括在硅基片的两侧分别形成半导体层、导电层以及栅线的步骤，如图5所示，形成栅线的具体步骤如下：
55.步骤s100：将具有导电层的电池片的入光面进行预热。
56.在本步骤中，对电池片进行加热，需要保证恒温且加热均匀，故而本实施例中采用
具有加热台面的加热板进行加热，可以采用加热光源对加热板进行照射，或者采用在加热板上粘结加热丝的方式，首先对加热板进行加热，然后将电池片放在加热板上。需要说明的，首先将电池片的背光面与加热板接触，电池片的入光面朝上，热量从电池片的背光面逐步传递到电池片的入光面，加热温度控制在150℃恒温。
57.步骤s200：在铜线的表面浸润各向同性导电胶(即导电胶)。
58.各向同性导电胶(isotropic conductive adhesives，简称ica)是指各个方向有相同导电性能的导电胶，通常由高分子树脂胶和导电填充物构成。
59.步骤100中对电池片始终处于150℃恒温环境中加热，加热持续的过程可以同时进行本步骤。在本步骤中，将每一根铜线都浸润各向同性导电胶，为了保证铜线表面浸润均匀，可以将铜线放置在装有导电胶的容器中，容器可以根据导电胶的类型保持一定的温度以维持导电胶始终处于液态，而且还可以直接将铜线放置在该容器中，使用时直接从容器中拿出即可，从而使各向同性导电胶完全覆盖铜线。需要说明的铜线的表面上设有拉胶槽，故而在浸润的过程中，拉胶槽内同样也会充满导电胶。
60.步骤s300：将多根浸润有导电胶的所述铜线平行等间距的粘结在预热后的所述电池片的入光面。
61.在步骤100中对电池片进行恒温加热，步骤200中对铜线进行导电胶浸润，在本步骤中，将已经浸润导电胶的铜线按照等间距平行的粘结在电池片的入光面上，粘结铜线数量120根，相邻两铜线间距1mm，由于该步骤是在恒温环境下进行，而且电池片始终处于恒温的加热板上，故而粘结效果较好。需要说明的是在粘结时需要将拉胶槽对准导电层，若铜线上只设有一条拉胶槽，则只需将该拉胶槽对准导电层即可，但若铜线上设有多条拉胶槽，拉胶槽的数量是奇数时，需要将位于中间的一条拉胶槽对准导电层，两侧的拉胶槽对称的朝向导电层，从而保证两侧拉力基本一致，保证粘结的稳定性，当然若为偶数条拉胶槽时，只需保持对称即可。
62.步骤s400：对粘结有所述铜线的所述电池片的入光面进行烘干。
63.在本步骤中，对步骤300中已经粘结好铜线的入光面进行烘干，烘干可以采用光源照射导电胶的方式，使其快速烘干，烘干温度控制在150℃至250℃之间，烘干持续的时间控制在30至180秒之间。
64.步骤s500：将所述具有导电层的电池片的背光面进行预热。
65.本步骤与步骤s100采用相同的加热方式，只需将步骤400中的电池片翻转，使其背光面朝上，入光面朝下，热量通过入光面传递至背光面，温度还控制在 150℃恒温。
66.步骤s600：将多根浸润有导电胶的所述铜线平行等间距的粘结在预热后的所述电池片的入背光面。
67.在本步骤中，将已经浸润导电胶的容县按照等间距平行的粘结在电池片的背光面，粘结铜线数量200根，相邻两铜线间距1mm。
68.步骤s700：对粘结有所述铜线的所述电池片的背光面进行烘干。
69.在本步骤中，对步骤600中已经粘结好铜线的背光面进行烘干，方式与步骤400相同，采用光源照射导电胶的方式，使其快速烘干，烘干温度控制在150℃至250℃之间，烘干持续的时间控制在30至180秒之间。
70.实施例3
71.本实施例提供一种硅基异质结电池的制备方法，以代替常规硅基异质结电池生产流程中的低温银浆印刷栅线，如图6所示，具体步骤如下：
72.步骤s100：将具有导电层的电池片的背光面进行预热。
73.步骤s200：在铜线的表面浸润导电胶。
74.步骤s300：将多根浸润有导电胶的所述铜线平行等间距的粘结在预热后的所述电池片的背光面。
75.步骤s400：对粘结有所述铜线的所述电池片的背光面进行烘干。
76.步骤s500：将所述具有导电层的电池片的入光面进行预热。
77.步骤s600：将多根浸润有导电胶的所述铜线平行等间距的粘结在预热后的所述电池片的入光面。
78.步骤s700：对粘结有所述铜线的所述电池片的入光面进行烘干。
79.实施例3中的各个步骤采用的工艺与上实施例2保持一致，可以看出实施例3中首先在电池片的背光面进行粘结铜线，对其烘干后，再对电池片的入光面进行粘结铜线，再对其烘干。当然对应的首先对电池片的背光面进行加热，加热时电池片的入光面朝下与加热板接触，粘结好浸润有导电胶的铜线后，再对电池片的入光面进行铜线粘结，对入光面进行加热时，将背光面朝下与加热板接触，粘结好浸润有导电胶的铜线后，在对其进行烘干。
80.上述实施例2和实施例3分别对入光面和背光面两种不同粘结顺序进行举例说明，本发明的技术方案对于先将铜线粘结于背光面还是入光面的顺序不做限制。
81.本硅基异质结电池的制备方法的工艺简单，无需复杂的设备即可进行，成本较低，从而降低异质结电池的生产成本。
82.实施例4
83.本发明还提出一种硅基异质结电池，如图1所示，该硅基异质结电池包括硅基片100以及在所述硅基片的两侧分别设置的半导体层110、导电层120以及栅线200，所述半导体层110分别设置于所述硅基片100的两侧，所述导电层120设置于所述半导体层110的外侧，所述栅线200设置在所述导电层的外侧；位于上方的导电层120为电池片的入光面130，位于下方导电层120为电池片的背光面140，入光面130和背光面140均设有多根铜线200，无论是背光面140还是入光面130的铜线200的表面均设有一层导电胶，导电胶采用各向同性导电胶，导电胶不仅能够起到导电的作用，导电胶固化后还可以起到将铜线牢固的粘附在导电层上的作用。
84.其中铜线200的表面设有至少一条拉胶槽210，如图2、图3所示，在本实施例中拉胶槽的数量为3条，当铜线200粘结于导电层后，拉胶槽210的横截面为倒燕尾槽的形状，而拉胶槽内填充有导电胶220，从而烘干之后拉胶槽的倒燕尾形成能够起到拉胶的作用，而且其中位于中的拉胶槽210垂直朝向导电层，两侧的拉胶槽210左右对称，故而受力均匀，粘结较为稳定。需要说明的是，在本实施例中，铜线200上设有三条拉胶槽，在其他实施例中也可以设有一条或者更多条拉胶槽。
85.其中铜线200的直径在30至50μm之间选择，本实施例以40μm为例，当然在其他实施例中也可以是30μm或者50μm。
86.位于入光面130的铜线200粘结的数量在50到120根中间选择，本实施例中选择粘结130根，当然在其他实施例中，也可以是其他的数量，130根铜线的表面均有铜导电胶覆
盖，然后平行的排列在入光面130上，而且相邻连根铜线200之间的距离控制在0.5-2mm之间，本实施例按照1mm设置。
87.位于背光面140的铜线200粘结的数量在70到250根中间选择，本实施例中选择粘结200根，当然在其他实施例中，也可以是其他的数量，全部200根铜线的表面均有铜导电胶覆盖，然后平行的排列在异质结电池的背光面上，而且相邻连根铜线之间的距离控制在0.5-2mm之间，本实施例按照1mm进行设置。
88.本发明的硅基异质结电池采用导电胶包裹的铜线代替丝网印刷的银电极，由于铜线的价格较银成本低很多，而且采用导电胶包裹可以直接将其粘附在入导电层的表面上，工艺也比较简单，从两个方面均降低异质结电池的成本。
89.最后，还需要说明的是，在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
90.尽管上面已经通过本技术的具体实施例的描述对本技术进行了披露，但是，应该理解，本领域技术人员可在所附方案的精神和范围内设计对本技术的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本技术所要求保护的范围内。