一种降低晶硅太阳能电池成本提高效率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种降低晶硅太阳能电池成本提高效率的方法，属于太阳能光伏技术 领域。
【背景技术】
[0002] 面对全球能源危机，太阳能光伏发电技术已经成为半导体行业的新的发展热点。 晶硅太阳能电池制造分为制绒/清洗、扩散、刻蚀/后清洗、PECVD镀膜、丝网印刷、烧结、测试 分选等工序。而传统丝网印刷工艺需要昂贵的银浆作为正面的导电材料，同时在印刷以后 需要高温处理使浆料烧穿正面的减反射氮化硅膜。
[0003] 丝网印刷技术是目前晶硅太阳能电池行业中最流行的一种收集电流形成电池的 技术。其原理为采用银浆作为正面的导电材料，高温处理使银浆将正面的氮化硅减反射层 烧穿，让银浆料与硅基体接触，形成欧姆接触，收集电流。然而，由于技术原因，丝网印刷技 术目前只能将收集电流的细栅线印刷至宽度为40um左右。考虑到需要充分收集电流，细栅 线数目较多（1〇〇根左右），这样会造成较大的遮光面积；同时，硅基体与背场（主要成分为 铝）的热膨胀系数不一，在高温烧结时会导致电池的翘曲，易造成电池片的破碎与基体的隐 裂，降低产品性能，提高生产成本。另外一方面，在收集正面电流的时候需要使用昂贵的金 属银，导致晶硅电池片的生产成本一直居高不下（银浆成本约占晶硅电池生产成本的一 半)。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种降低晶硅太阳能电池成本提高效率的方法，该方法是在 反射膜的表面热覆盖一层保护膜，在膜上制备栅线图形来代替丝网印刷技术，再用电镀铜 的方法制备正面栅线电极，用一种使用成本低廉、地球储量丰富的金属铜作为替代传统栅 线贵金属银的技术，达到降低成本的目的；同时，制备栅线图形不受丝网印刷技术的制约， 能降低细栅线宽度，减小正面的遮光面积，提高电流，进而提高电池的效率。
[0005] -种降低晶硅太阳能电池成本提高效率的方法，包括以下步骤： 在需要处理的晶硅太阳能电池正面沉积有减反射作用的氮化硅膜，背面印刷有铝背场 和背电极； (1) 覆盖保护膜： 在沉积有氮化硅减反射膜的表面热覆盖一层保护膜，根据正面栅线图形的要求，在保 护膜上得到正面栅线图形； (2) 在保护膜上制备栅线图形： 对无保护膜保护的区域进行腐蚀，将该区域的氮化硅减反射膜去除，使该区域的Si基 体裸露出来，得到正面栅线电路图形，其中，保护膜具有抗腐蚀成分，在腐蚀氮化硅的过程 中能阻挡腐蚀液，保护被保护膜覆盖区域下的氮化硅膜不被腐蚀； (3) 制备导电栅线： 将前一步中得到的产品的正面接触室温的氯化钯激活液，在裸露的Si基体表面形成一 系列激活点，使用盐酸与氢氟酸将激活液的PH值控制在2~3，激活时间为20~60s，室温下正 面接触镀镍液，在基体上沉积一层镍阻挡层，使用盐酸将镀镍液的PH值控制在3.5~4.5，时 间为120~180s，厚度为2~4um，在电的引导下，室温下正面接触镀铜液，在阻挡层上形成导电 铜层，使用硫酸将镀铜液的PH值控制在3~4,时间为20~30min，厚度为20~30um; (4) 去除保护膜： 使用去膜液将保护膜去除； (5) 沉积抗氧化保护层： 室温下正面接触镀镍液，在导电铜层表面沉积一层氧化保护层，时间为60~IOOs，厚度 为1~2um或者在光与电的引导下沉积一层银层作为保护层，时间为50~80s，厚度为0.5~ 1.5um〇
[0006] -种降低晶硅太阳能电池成本提高效率的方法，包括以下步骤： 在需要处理的晶硅太阳能电池正面沉积有减反射作用的氮化硅膜，背面印刷有铝背场 和背电极； (1) 覆盖保护膜： 通过热喷涂方式在氮化硅膜表面喷涂70°C的黑色石蜡，使用高频激光器在石蜡表面开 槽，开槽图形即为需要的正面栅线图形，开槽的宽度可以通过激光束的直径大小来调节； (2) 在保护膜上制备栅线图形： 电池正面接触体积浓度为10~30%的氢氟酸腐蚀液，将开槽处的氮化硅膜去除，露出膜 下的硅基体，得到正面栅线图形，工艺完成后取出清洗； (3) 制备导电栅线： 将前一步中得到的产品的正面接触室温的氯化钯激活液，在裸露的硅基体表面形成一 系列激活点，使用盐酸与氢氟酸将激活液的PH值控制在2~3，激活时间为20~60s，室温下正 面接触镀镍液，在基体上沉积一层镍阻挡层，使用盐酸将镀镍液的PH值控制在3.5~4.5，时 间为120~180s，厚度为2~4um，在电的引导下，室温下正面接触镀铜液，在阻挡层上形成导电 铜层，使用硫酸将镀铜液的PH值控制在3~4，时间为20~30min，厚度为20~30um，工艺完成后 取出清洗； (4) 去除保护膜： 使用氯仿将保护膜去除，工艺完成后取出清洗； (5) 沉积抗氧化保护层： 室温下电池正面接触镀镍液，在导电铜层表面沉积一层氧化保护层，时间为60~100s， 厚度为1~2um或者在光与电的引导下沉积一层银层作为保护层，时间为50~80s，厚度为0.5~ 1.5um，工艺完成后取出清洗烘干。
[0007] 一种降低晶硅太阳能电池成本提高效率的方法，包括以下步骤： 在需要处理的晶硅太阳能电池正面沉积有减反射作用的氮化硅膜，背面印刷有铝背场 和背电极； (1)覆盖保护膜： 在沉积有氮化硅减反射膜的表面使用滚轴压膜工艺贴附一层干膜，压膜温度为120°c， 速度为3.5~4m/min，放入紫外线或更短波长的曝光机中，压膜面正对光源，用图形转移技术 将已制作正面栅线图形的菲林上的图案转移至干膜上； 其中干膜是在广州长兴干膜有限公司购买的AP3810干膜； (2) 在保护膜上制备栅线图形： 显影时，使用30 °C，质量分数为O . 5~2%的Na2CO3溶液喷洒在曝光后的电池表面，洗涤 后，电池表面就形成了具有清晰的栅线电路图形结构的干膜，工艺完成后取出清洗； (3) 制备导电栅线： 将前一步中得到的产品的正面接触室温的氯化钯激活液，在裸露的硅基体表面形成一 系列激活点，使用盐酸与氢氟酸将激活液的PH值控制在2~3，激活时间为20~60s，室温下正 面接触镀镍液，在基体上沉积一层镍阻挡层，使用盐酸将镀镍液的PH值控制在3.5~4.5，时 间为120~180s，厚度为2~4um，在电的引导下，室温下正面接触镀铜液，在阻挡层上形成导电 铜层，使用硫酸将镀铜液的PH值控制在3~4，时间为20~30min，厚度为20~30um，工艺完成后 取出清洗； (4) 去除保护膜： 使用去膜液将保护膜去除，工艺完成后取出清洗； 其中去膜液是在广州长兴干膜有限公司购买的AP38系列去膜液； (5) 沉积抗氧化保护层： 室温下正面接触镀镍液，在导电铜层表面沉积一层氧化保护层，时间为60~IOOs，厚度 为1~2um或者在光与电的引导下沉积一层银层作为保护层，时间为50~80s，厚度为0.5~ 1.5um，工艺完成后取出清洗烘干。
[0008] 本发明的优点在于： 1、在沉积有氮化硅减反射膜的表面覆盖一层石蜡或者干膜，用高频激光器在石蜡表面 开槽形成栅线图形，或者用图形转移技术将已制作正面栅线图形的菲林上的图案转移至干 膜上，这两种方法制得的栅线宽度可以达到20微米左右，远远低于丝网印刷技术制得的40 微米的栅线宽度，本发明降低了细栅线宽度，减小正面的遮光面积，提高了电流，进而提高 电池的效率。
[0009] 2、用一种使用成本低廉、地球储量丰富的金属铜作为替代传统栅线贵金属银的技 术，达到降低成本的目的。
【附图说明】
[0010]结合附图与具体实施方案对本发明做进一步的说明。
[0011]图1为沉积有氮化硅减反射膜的半成品产品剖面示意图； 图2为覆盖了保护膜的样品剖面示意图； 图3为将正面栅线图形在保护膜上显示出来后的剖面示意图； 图4为去除非保护区氮化硅膜后得到的正面栅线图形的剖面示意图； 图5为在基体上沉积激活点后的剖面示意图； 图6为沉积银后的剖面不意图； 图7为沉积铜后的剖面示意图； 图8为去除保护膜后的剖面示意图； 图9为沉积抗氧化保护层后的剖面示意图。
[0012] 附图标记:A为氮化硅减反射膜;B为硅基体;C为铝背场;D为背面电极;E为保护膜； F为保护膜上的栅线;G为腐蚀后氮化硅膜的栅线;H为钯激活点；J为镍保护层;K为导电铜 层;L为抗氧化保护层。
【具体实施方式】
[0013] 为了是本技术领域的人员更好的理解本发明专利方案，并使本发明的上述目的， 特征，和优点能够更明显易懂，下面结合实施例做进一步详细说明。
[0014] 实施例1: 一种降低晶硅太阳能电池成本提高效率的方法，包括以下步骤： 如图1所示，在需要处理的晶硅太阳能电池正面沉积有减反射作用的氮化硅膜，背面印 刷有铝背场和背电极； (1) 覆盖保护膜： 通过热喷涂方式在氮化硅膜表面喷涂70°C的黑色石蜡，形成图2结构，使用高频激光器 在石蜡表面开槽，形成图3所示的结构图形，本实施例中，激光束的直径为20um，开槽图形即 为需要的正面栅线图形，开槽的宽度可以通过激光束的直径大小来调节； (2) 在保护膜上制备栅线图形： 电池正面接触体积浓度为10~30%的氢氟酸腐蚀液，将开槽处的氮化硅膜去除，露出膜 下的硅基体，得到正面栅线图形，工艺完成后取出清洗，形成图4所示的结构图形； (3) 制备导电栅线： 将前一步中得到的产品的正面接触室温的氯化钯激活液，在裸露的硅基体表面形成一