一种晶体硅异质结太阳电池进光面用的金属电极及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明为一种晶体硅异质结太阳电池进光面用的金属电极及其制备方法，属于太阳电池领域。涉及太阳电池的结构设计及制备技术。
【背景技术】
[0002]晶体硅异质结太阳电池的基本结构为掺杂非晶硅薄膜(或微晶硅、纳米硅薄膜)与掺杂晶体硅片构成的异质结结构，一般会在两层结构之间沉积一层非常薄的钝化层以提高器件的性能。然后在表面上沉积透明导电氧化物薄膜，最后在透明导电氧化物薄膜上做上金属电极。此金属电极目前所用最典型的，也是广为大家所接受的是与常规晶体硅太阳电池正面电极相同的主-副栅线结构并采用丝网印刷的方法制备，但选用的是低温银浆材料。
[0003]低温银浆结构中的有机物会部分保留在最终电极中，影响了导电性且与基底的结合强度并不理想。这种结构所制备的栅线的电导率仅为纯银材料的1°/『10%，造成最终太阳电池的串联电阻和短路电流过低，限制了太阳电池转换效率的提升，并浪费了大量的银材料。
[0004]目前，晶硅异质结太阳电池技术的发展已到达大规模生产的临界节点，如能提升器件金属电极的性能并减少部分贵金属银材料的耗量将有助于太阳电池转换效率的提升并大大降低太阳电池的成本，加速该技术的普及应用。
【发明内容】
[0005]通过创新栅线结构、材料构成和制备方法，减少晶体硅异质结太阳电池金属电极的银耗量，减小晶体硅异质结太阳电池的串联电阻，降低其生产成本并提高其光电转换效率。
[0006]—种晶体硅异质结太阳电池进光面用的金属电极及其制备方法。进光面是指需要光入射的面。如果是单面电池仅指太阳电池的正面，如果是双面电池则指的是太阳电池的前后两个面。该金属电极的材料构成为银或者过渡层/银的复合结构；该金属电极的结构中细栅线线宽不大于20微米，厚度不大于10微米，条数不少于120且相邻细栅线之间的间距相等；该金属电极由物理气相沉积或化学镀膜的方法制备。
[0007]上述
【发明内容】
中所提及的金属电极的结构中细栅线的线宽(d)与相邻两条细栅线之间的间距(s )成正比，d=A*s。其中A为一个常数，取值为0.1%~2.0%之间。细栅线的线宽与厚度的乘积与相邻两条细栅线之间的间距成正比。
[0008]上述
【发明内容】
中过渡层/银的复合结构中的过渡层是指在晶体硅异质结太阳电池的TCO层与金属银之间的一层非银金属层，其材料构成为铬、钛、镍或者钨，该层的厚度不超过I微米。
[0009]上述
【发明内容】
中所提及的金属电极的结构中可以有与细栅线垂直的主栅线，也可以没有主栅线。主栅线的材料可以为与细栅线相同的材料，此时主栅线和细栅线可在同样的工艺流程中同时做出；主栅线的材料也可以为与细栅线不同的材料，例如低温浆料等，此时主栅线与细栅线在不同的工艺流程中完成。
[0010]上述
【发明内容】
中所提及的相邻主栅线之间的间隔与细栅线的线宽和厚度的乘积成反比，主栅线的条数与相邻主栅线的间隔成反比。
[0011]上述
【发明内容】
中所提及的金属电极，主栅线和细栅线由相同材料构成的可由以下工艺方法制备:第一步，在沉积好TCO层的晶体硅异质结太阳电池表面覆盖一层掩膜，掩膜的漏空与所需的金属电极相同；第二步，通过物理气相沉积或者化学镀膜的方法在第一步所得结构的表面覆盖一层所需厚度的金属电极；第三步，去掉在晶体硅异质结太阳电池表面所覆盖的掩膜及多余的金属材料，多余的金属材料可回收再利用。
[0012]上述
【发明内容】
中所提及的物理气相沉积法包括磁控溅射、热蒸发、离子束蒸发等；所提及的化学镀膜的方法包括常规的化学镀膜法和电化学镀膜法。
[0013]上述
【发明内容】
中所提及的金属电极，主栅线和细栅线由不同材料构成的可由以下工艺方法制备:第一步:采用上述
【发明内容】
中所述的工艺流程制备细栅线:(I)在沉积好TCO层的晶体硅异质结太阳电池表面覆盖一层掩膜，掩膜的漏空与所需的金属电极相同；
(2)，通过物理气相沉积或者化学镀膜的方法在第一步所得结构的表面覆盖一层所需厚度的金属电极；(3)，去掉在晶体硅异质结太阳电池表面所覆盖的掩膜及多余的金属材料。第二步，上述
【发明内容】
中所述的细栅线工艺流程制备主栅线或者采用丝网印刷并进行热处理的方法获得由低温浆料构成的主栅线，如采用类似于细栅线的工艺需换用与细栅线不同的，满足主栅线结构的漏空的掩膜。
[0014]采用本发明所提及的栅线结构和制备方法，晶体硅异质结太阳电池中由金属电极所耗费的银材料的总量将缩减为现行基于丝网印刷低温银浆料技术所耗费的银材料总量的20%以下，最优效果为10%以下；由金属栅线所导致的串联电阻将缩减为基于现行丝网印刷低温银浆料技术的串联电阻的10%以下，最优效果为0.1% ;可提高晶体硅异质结太阳电池转换效率0.5%以上，最优效果约2.0%。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:
以156mm*156mm的η型单晶娃为基片的双面异质结晶体娃太阳电池为例，结合本发明的内容表述具体实施案例，对本发明做进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0016]所设计金属电极的构成为:细栅线的宽度为10微米，厚度为2微米，相邻细栅线间隔为500微米，条数为156根；主栅线的宽度为0.5毫米，厚度为2微米，条数为6条，在硅片表面等间距排布。基片的两面采用对称的金属电极结构。
[0017]单晶硅基片在双面分别沉积好相应的TCO膜后，按照如下工艺流程制备正面及反面的金属电极:
第一步:在基片的两面均涂覆一层正性光刻胶，采用模板曝光后显影，露出所需沉积栅线的位置。
[0018]第二步:采用磁控溅射的方法在基片的两面分别沉积一层2微米厚的银薄膜。
[0019]第三步:采用合适的洗液洗掉残留的模板及模板上的银，烘干。
[0020]将多片该金属电极结构的晶体硅异质结太阳电池采用0.5毫米宽的焊带进行连接，然后进行组串并联，封装后获得最终的太阳电池组件。
[0021]该结构金属电极结构将减少金属电极和TCO所造成的串联电阻到常规基于丝网印刷低温银浆的，结构为100根细栅线、3根主栅线的串联电阻的阻值的50%和66%，提高太阳电池的转换效率1% ;所耗费的银材料缩减为对比结构的15%左右。
[0022]
实施例2:
以156mm*156mm的η型单晶娃为基片的双面异质结晶体娃太阳电池为例，结合本发明的内容表述具体实施案例，对本发明做进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0023]所设计金属电极的构成为:细栅线的宽度为20微米，厚度为10微米，相邻细栅线间隔为1.5毫米，条数为100根；主栅线的宽度为1.2毫米，厚度为10微米，条数为3条，在硅片表面等间距排布。基片的两面采用对称的金属电极结构。
[0024]在单晶硅基片在双面分别沉积好相应的TCO膜后，按照如下工艺流程制备正面及反面的金属电极:
第一步:在基片的两面均覆盖一层金属掩膜板，掩膜版的镂空式样及在基片上的位置与所需的栅线结构完全一致。
[0025]第二步:采用磁控溅射的方法在基片的两面分别沉积一层10微米厚的银薄膜。
[0026]第三步:拿开两面覆盖的金属掩膜版。
[0027]将多片该金属电极结构的晶体硅异质结太阳电池采用1.2毫米宽的焊带进行连接，然后进行组串并联，封装后获得最终的太阳电池组件。
[0028]该结构金属电极结构将减少金属电极串联电阻到常规基于丝网印刷低温银浆的，结构为100根细栅线、3根主栅线的串联电阻的阻值的10%，提高太阳电池的转换效率0.8% ;所耗费的银材料缩减为对比结构的80%左右。
[0029]
实施例3: