一种太阳能电池正面电极的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池技术领域，更具体的是涉及一种太阳能电池正面电极的制备方法。
【背景技术】
[0002]现有的太阳能电池(如图1，图2所示)，包括Ag背电极P、Al背场2'、P型硅3'、N+层4'、减反膜5'、Ag正电极6'，Al背场2'、P型硅3'、N+层4'和减反膜5'依次层叠设置，为了提高太阳电池的效率，人们在电池的正面制作了减反射膜5'，Ag正电极6'由Ag主栅线61'和Ag副栅线62'组成:用Ag制作电极一方面价格比较昂贵，其占太阳能电池成本的10%以上；另一方面Ag的储存量有限，不利于太阳能电池行业的长远发展；此外，Ag正电极6'的存在会遮掉一部分太阳光子，使得实际到达p-n的光子数量大大下降，会降低太阳能电池的转换效率。
[0003]因此，如何开发一种新的正面电极，使其不但可以解决Ag价格高和储量有限的问题，还可以提升电池转换效率，成为各大研究机构和太阳能电池厂研究的热点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种太阳能电池正面电极的制备方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池正面电极的制备方法，包括如下步骤:
[0006]a)对硅片依次进行制绒、扩散和去磷硅玻璃；
[0007]b)在硅片正面放置掩膜，该掩膜上设置空心孔洞；
[0008]c)将硅片和掩膜置于碳纳米管反应器中；
[0009]d)启动碳纳米管反应器，在掩膜的空心孔洞里面形成碳纳米管使碳纳米管和硅片正面形成欧姆接触；
[0010]e)去除掩膜，硅片正面形成碳纳米管阵列；
[0011]f)将硅片置于透明导电薄膜反应器；
[0012]g)启动透明导电薄膜反应器，在硅片正面形成透明导电薄膜；
[0013]h)丝网印刷Ag主栅线，高温烧结。
[0014]作为上述方案的改进，所述掩膜为不锈钢材质或陶瓷材质。
[0015]作为上述方案的改进，所述掩膜的空心孔洞在所述掩膜表面均匀分布，空心孔洞面积占掩膜面积比例为60-80 %。
[0016]作为上述方案的改进，所述碳纳米管的长度为50-100nm，管外径为30_50nm，管内径为 5-lOnm。
[0017]作为上述方案的改进，所述透明导电薄膜为In203 = Sn(ITO)或者Sb: Sn02 (ATO)或者 ZnO0
[0018]作为上述方案的改进，所述透明导电薄膜厚度为20-50nm，透光率为92-98%，电阻率为 I X 10 7-5 X 10 7 Ω.cm。
[0019]作为上述方案的改进，所述Ag主栅线根数为2-5根。
[0020]作为上述方案的改进，所述碳纳米管反应器为化学气相沉积炉。
[0021]作为上述方案的改进，所述透明导电薄膜反应器为磁控溅射炉。
[0022]作为上述方案的改进，所述硅片正面形成碳纳米管阵列后硅片正面的可见光反射率为 0.5-1.0%。
[0023]与现有技术相比，本发明具有的有益效果为:本发明通掩膜法在硅片正面形成碳纳米管阵列，借助碳纳米管优异的陷光效果，碳纳米管阵列的可见光反射率为0.5-1.0%,可以大大提高到达P-n结的太阳光子数量；透明导电薄膜一方面将导电性能优异的碳纳米管阵列包裹保护起来，防止Ag主栅线高温烧结时被反应掉，也可以防止碳纳米管阵列的其它破坏；另一方面将硅片、碳纳米管和透明导电薄膜形成很好的接触，可以大大降低横向电阻，提高载流子的收集效果。因此，本发明形成的碳纳米管、透明导电薄膜和Ag主栅线复合电极，大大降低了 Ag的消耗量，降低了硅片反射率，提高了载流子的收集效率，降低了横向电阻，大大提高了电池的转换效率。
【附图说明】
[0024]图1为现有技术的太阳能电池结构示意图；
[0025]图2为现有技术的太阳能电池正面电极的正视图；
[0026]图3为本发明的一种太阳能电池正面电极制备方法的流程图；
[0027]图4为本发明的太阳能电池的结构示意图；
[0028]图5为本发明的太阳能电池正面电极的正视图。
【具体实施方式】
[0029]如图3所示，本发明一种太阳能电池正面电极的制备方法，具体包括如下步骤:
[0030]步骤11:硅片前道处理:对硅片进行制绒、扩散和去磷硅玻璃，这几个工艺参照太阳能电池的现有常规工艺；
[0031]步骤12:放置掩膜:在硅片正面放置掩膜，该掩膜上设置空心孔洞；
[0032]步骤13:碳纳米管阵列制备:将硅片和掩膜置于碳纳米管反应器中，碳纳米管反应器为化学气相沉积炉；启动碳纳米管反应器，在掩膜的空心孔洞里面形成碳纳米管，且碳纳米管和硅正面形成欧姆接触；去除掩膜，硅片正面形成碳纳米管阵列；
[0033]步骤14:透明导电薄膜制备:将硅片置于透明导电薄膜反应器，透明导电薄膜反应器为磁控溅射炉；启动透明导电薄膜反应器，在硅片正面形成透明导电薄膜；
[0034]步骤15:丝网印刷Ag主栅线，高温烧结。
[0035]掩膜为不锈钢材质或陶瓷材质，可以避免变形或者破坏，掩膜的作用是为了在硅片正面形成均匀分布和形貌可控的碳纳米管阵列:掩膜将硅片正面全部覆盖，在掩膜上有一定数量的空心孔洞，这些空心孔洞均匀分布在掩膜上，空心孔洞里面生长的碳纳米管和P-n结直接接触，且可形成紧密的结合，不容易脱离，而在非孔洞区域生长的碳纳米管随着掩膜去除而去除。
[0036]空心孔洞面积占掩膜面积比例为60-80%，这样使得碳纳米管在硅片正面大量分布并形成碳纳米管阵列，借助碳纳米管优异的陷光效果，碳纳米管阵列使得整个硅片的可见光反射率仅为0.5-1.0%，可以大大提高到达p-n结的太阳光子数量。
[0037]碳纳米管的长度为50_100nm，管外径为30_50nm，管内径为5-10nm ;这种结构具有优异的陷光效果；碳纳米管反应器为化学气相沉积炉。
[0038]透明导电薄膜为In2O3: Sn (ITO)或者Sb: SnO2 (ATO)或者ZnO，导电薄膜厚度为20-50nm，透光率为 92-98 %，电阻率为 I X 10 7_5 X 10 7 Ω.cm。
[0039]Ag主栅线根数为2-5根，Ag主栅线主要是为了收集电流，方便太阳能电池组件焊接。
[0040]本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是:本发明通掩膜法在硅片正面形成碳纳米管阵列，借助碳纳米管优异的陷光效果，碳纳米管阵列的可见光反射率为0.5-1.0%，可以大大提高到达P-n结的太阳光子数量；透明导电薄膜一方面将导电性能优异的碳纳米管阵列包裹保护起来，防止Ag主栅线高温烧结时被反应掉，也可以防止碳纳米管阵列的其它破坏；另一方面将硅片、碳纳米管和透明导电薄膜形成很好的接触，可以大大降低横向电阻，提高载流子的收集效果。因此，本发明形成的碳纳米管、透明导电薄膜和Ag主栅线复合电极，大大降低了 Ag的消耗量，降低了硅片反射率，提高了载流子的收集效率，降低了横向电阻，大大提高了电池的转换效率。
[0041]如图4所示，本发明的一种太阳能电池正面电极的制备方法制得的电池，包括Ag背电极1、A1背场2、P型硅3、N+层4、碳纳米管阵列5、透明导电薄膜6和Ag主栅线，Al背场2、P型硅3、N+层4和透明导电薄膜6依次层叠式设置，碳纳米管阵列5与N+层4相接触并由透明导电薄膜6覆盖，Ag主栅线7印刷在透明导电薄膜6上。如图5所示，本发明的正面电极由碳纳米管阵列5、透明导电薄膜6和Ag主栅线7组成，与现有技术相比(如图1和图2所示)，本发明不需要减反膜5'，不包括Ag副栅线62'，本发明形成的阵列5、透明导电薄膜6和Ag主栅线7复合电极，大大降低了 Ag的消耗量，降低了硅片反射率，提高了载流子的收集效率，降低了横向电阻，大大提高了电池的转换效率。
[0042]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在，包括如下步骤: a)对硅片依次进行制绒、扩散和去磷硅玻璃； b)在硅片正面放置掩膜，该掩膜上设置空心孔洞； c)将硅片和掩膜置于碳纳米管反应器中； d)启动碳纳米管反应器，在掩膜的空心孔洞里面形成碳纳米管使碳纳米管和硅片正面形成欧姆接触； e)去除掩膜，硅片正面形成碳纳米管阵列； f)将硅片置于透明导电薄膜反应器； g)启动透明导电薄膜反应器，在硅片正面形成透明导电薄膜； h)丝网印刷Ag主栅线，高温烧结。2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于，所述掩膜为不锈钢材质或陶瓷材质。3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于，所述掩膜的空心孔洞在所述掩膜表面均匀分布，空心孔洞面积占掩膜面积比例为60-80%。4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管的长度为50_100nm，管外径为30_50nm，管内径为5-lOnm。5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于，所述透明导电薄膜为In2O3: Sn (ITO)或者Sb = SnO2(ATO)或者ZnO。6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于，所述透明导电薄膜厚度为20-50nm，透光率为92-98 %，电阻率为I X 10 7_5 X 10 7 Ω.cm。7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于，所述Ag主栅线根数为2-5根。8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管反应器为化学气相沉积炉。9.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于，所述透明导电薄膜反应器为磁控溅射炉。10.根据权利要求1所述的一种太阳能电池正面电极的制备方法，其特征在于，所述硅片正面形成碳纳米管阵列后硅片正面的可见光反射率为0.5-1.0%。
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池正面电极的制备方法，包括如下步骤：a)对硅片依次进行制绒、扩散和去磷硅玻璃；b)在硅片正面放置掩膜，该掩膜上设置空心孔洞；c)将硅片和掩膜置于碳纳米管反应器中；d)启动碳纳米管反应器，在掩膜的空心孔洞里面形成碳纳米管使碳纳米管和硅片正面形成欧姆接触；e)去除掩膜，硅片正面形成碳纳米管阵列；f)将硅片置于透明导电薄膜反应器；g)启动透明导电薄膜反应器，在硅片正面形成透明导电薄膜；h)丝网印刷Ag主栅线，高温烧结。本发明形成的碳纳米管/透明导电薄膜/Ag主栅线复合电极，具有可以降低Ag的消耗量，还可以提升电池的转换效率的优点。
【IPC分类】H01L31/18
【公开号】CN105070785
【申请号】CN201510423094
【发明人】石强, 秦崇德, 方结彬, 黄玉平, 何达能, 陈刚
【申请人】广东爱康太阳能科技有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月18日