一种本征薄层异质结HIT低温银浆固化的方法和设备与流程

文档序号:13806783阅读:473来源:国知局
一种本征薄层异质结HIT低温银浆固化的方法和设备与流程

本发明涉及太阳能电池导电银浆料领域,尤其涉及一种本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法和设备。



背景技术:

hit(heterojunctionwithintrinsicthin-layer,本征薄层异质结)膜厚5~10nm。hit太阳能电池是以光照射侧的p/i型a-si膜和背面侧的i/n型a-si膜夹住单结晶si片的来构成的。hit太阳能光伏电池基板以硅基板为主;在硅基板上沉积高能隙(energybandgap)的硅奈米薄膜,表层再沉积透明导电膜,背表面有着背表面电场。通过优化硅的表面织构,可以降低透明导电氧化层(tco)和a-si层的光学吸收损耗。

由于hit电池制备工艺温度低、转换效率高,工艺时间短及高温性好的特点,hit电池所用材料在高温时导致印刷电极的材料只能采用低温银浆,电池表面印刷完导电银浆后,需要进行烘干,然后用不高于250℃的固化工艺将银浆与导电层(如tco、ito、iwo、imo、ic-h、zno,等等)有效导电连接。传统的行业采用的低温银浆固化方法基本上采用了热风烘干炉体加热的方法,该热风烘干炉体加热,在固化时主要采用热风循环,热风烘干及固化从浆料的表面开始,导致残余的有机气体从银浆与硅片表面接触的地方逸出,要完全赶出有机物气体需要很长的工艺时间,并且会导致接触部位形成空洞,导致工艺时间长、固化后银栅线拉力偏低、光电转换效率偏低的问题。



技术实现要素:

本发明实施例的目的在于提供一种本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法和设备,缩短工艺时间、提升固化后的银栅线拉力及太阳能电池的转换效率。

为达到上述目的,本发明实施例公开了一种hit低温银浆固化设备,包括:

炉体;

红外光谱加热装置,设置于所述炉体内,用于通过红外光谱加热所述炉体内的刷有预设厚度银浆的硅片;

排气装置,包括进气管、通道壁上设有多个微孔的布气通道和充有气氛气体的送气管;

所述炉体的炉体壁上开设一排风装置安装通道,用于通过所述排风装置安装通道将排风装置与所述炉体的内部连通;

其中,所述进气管的一端位于所述炉体的外侧,所述进气管的另一端穿设所述炉体的炉体壁且与所述布气通道的一端连接,所述布气通道的另一端与所述送气管连接,所述送气管设置于所述炉体的内部,所述布气通道的气氛气体将加热的硅片产生的有机气体带出,通过所述排风装置排出所述有机气体及所述气氛气体。

优选的,所述红外光谱加热装置包括:红外加热灯;

所述炉体,包括第一炉体部分和与所述第一炉体部分之间具有间隔的第二炉体部分,且所述第一炉体部分的炉体壁与所述第二炉体部分的炉体壁之间的接触面形成有两个相对的第一开口,其中,所述两个相对的第一开口分别为传送与所述炉体连接的驱动装置的传输皮带的进入口和与所述进入口相对应的出口;

所述红外加热灯位于所述第一炉体部分内部或所述第二炉体部分内部。

优选的,所述布气通道设置方向与所述炉体的长度方向一致、或者所述布气通道设置方向与所述炉体的高度方向一致或者所述布气通道设置方向与所述炉体的宽度方向一致;

所述布气通道开设于所述炉体的炉体壁上,其中,所述布气通道的形状为矩形或者圆形;或者

所述布气通道为所述布气管,其中,所述布气管为直管或者弯管、所述布气管径截面的形状为圆形、所述布气管长度方向上的径截面的面积不同和\或所述布气管的材质为陶瓷、塑料、碳纤维、玻璃或者金属材质;

所述多个微孔位于所述布气管的管壁上的排列方式为非均匀排列方式或者均匀排列方式和\或所述多个微孔的每个微孔的直径不同;

所述气氛气体为压缩空气或者氮气。

优选的,所述的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备还包括:

与所述炉体连接的驱动装置,包括:第一主动辊、驱动电机、驱动皮带、驱动单元及、穿设所述炉体的炉体壁且贯穿所述炉体的传输皮带;其中,

所述第一主动辊的重心处的径截面面积小于所述第一主动辊两端的径截面面积、所述第二主动辊的重心处的径截面面积小于所述第二主动辊两端的径截面面积和/或所述至少一个传动辊的重心处的径截面面积小于所述至少一个传动辊两端的径截面面积;

所述驱动电机与所述第一主动辊连接,所述驱动皮带包裹在所述第一主动辊及所述驱动单元的第二主动辊上,所述传输皮带包裹在所述第二主动辊及所述驱动单元的至少一个传动辊上,所述传输皮带与所述驱动皮带包裹在所述第二主动辊上的不同位置处;所述驱动电机驱动所述第一主动辊转动,依次带动所述驱动皮带、所述第二主动辊、所述至少一个传动辊、所述传输皮带转动。

优选的,所述驱动单元至少还包括:驱动单元支架、所述驱动单元的至少一个传动辊中的第一传动辊,滑动轴承座、弹簧及限位螺钉;

其中,所述驱动单元支架上具有一限位凹槽,所述滑动轴承座至少部分设置于所述限位凹槽内,所述第一传动辊的辊头位于所述限位凹槽内且抵接于所述滑动轴承座的承载面上;

所述限位螺钉穿透所述驱动单元支架且穿设于滑动轴承座上,所述弹簧套设于所述限位螺钉上,所述限位螺钉所在方向垂直于所述第一传动辊所在方向,所述滑动轴承座的承载面与所述限位凹槽的凹槽面相等,所述限位凹槽的凹槽面大于所述第一传动辊的辊头与所述滑动轴承座的接触面;

所述驱动单元的两种工作状态包括:所述弹簧处于弹簧原始长度状态,所述滑动轴承座与所述限位凹槽之间具有间隙的状态;

所述限位螺钉转动,所述弹簧处于弹簧压缩状态,通过位于所述承载面与所述第一传动辊的辊头之间的轴承,所述第一传动辊向所述驱动单元支架的重心移动所述间隙的长度距离,所述滑动轴承座与所述限位凹槽相贴合的状态。

优选的,所述的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备还包括:

洁净腔,镶嵌在所述炉体的炉体壁内壁上,所述洁净腔的腔体体积小于所述炉体的炉体体积,所述洁净腔开设有两个相对的第二开口,其中,所述第二开口与所述第一开口相适配;

所述排气装置及所述传输皮带还设置于所述洁净腔内部,所述进气管的另一端还穿设所述洁净腔的内壁且与所述布气管的一端连接,所述布气管的另一端与所述送气管的一端连接,所述送气管的另一端穿设所述洁净腔的内壁至设置有红外加热灯的第一炉体部分。

本发明实施例还公开了一种hit低温银浆固化的方法,包括:

红外光谱加热刷有预设厚度银浆的硅片;

加热所述硅片的温度高于所述银浆的温度,所述硅片与所述银浆接触位置的温度高于所述银浆表面的温度,且所述银浆中的树脂呈半融状态,以使从除所述接触位置以外的其他位置逸出所述银浆内部的有机气体;

所述银浆中呈半融状态的树脂覆盖所述硅片形成粘接结构;

冷却所述粘接结构,得到具有固化银浆的硅片。

优选的,所述红外光谱加热刷有预设厚度银浆的硅片,包括:

通过红外加热灯的红外加热管发出的红外光谱,对所述刷有预设厚度银浆的硅片进行加热,其中,所述红外光谱的波长在750nm至4000nm波长范围内。

优选的,所述红外光谱加热刷有预设厚度银浆的硅片,包括:

通过红外加热灯的红外光谱形成的第一低温区,对所述硅片进行加热;

在所述第一低温区加热所述硅片之后,通过红外加热灯的红外光谱形成的高温区,对所述第一低温区加热的硅片进行固化,其中,所述第一低温区的温度低于所述高温区的温度。

优选的,所述冷却所述粘接结构,得到具有固化银浆的硅片,包括:

在所述高温区固化后的硅片之后,通过红外加热灯的红外光谱形成的第二低温区,对所述高温区固化后的硅片进行冷却,其中,所述第二低温区的温度低于所述第一低温区的温度。

优选的,所述加热所述硅片的温度高于所述银浆的温度,所述硅片与所述银浆接触位置的温度高于所述银浆表面的温度,且所述银浆中的树脂呈半融状态,以使从除所述接触位置以外的其他位置逸出所述银浆内部的有机气体,包括:

通过在红外加热灯形成的第一低温区对所述硅片进行加热时,加热所述硅片的温度高于所述银浆的温度,所述硅片与所述银浆接触位置的温度高于所述银浆表面的温度,且所述银浆中的树脂呈半融状态,以使从除所述接触位置以外的其他位置逸出所述银浆内部的有机气体,其中,所述第一低温区在120℃至220℃的温度范围内。

优选的,所述银浆中呈半融状态的树脂覆盖所述硅片形成粘接结构,包括:

通过所述红外加热灯形成的高温区,对所述第一低温区加热后的硅片进行固化,将所述银浆中呈半融状态的树脂覆盖所述硅片形成粘接结构,其中,所述高温区在140℃至220℃的温度范围内。

优选的,所述冷却所述粘接结构,得到具有固化银浆的硅片,包括:

通过所述红外加热灯形成的第二低温区,对将所述高温区固化后的粘接结构及刷有预设厚度银浆的硅片进行冷却,得到具有固化银浆的硅片,其中,所述第二低温区在70℃至220℃的温度范围内。

由上述的技术方案可见,本发明实施例提供了一种本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法和设备,通过红外光谱加热装置对刷有银浆的硅片进行加热,使残余的有机气体从银浆与硅片表面接触位置以外的其他地方逸出,缩短了工艺时间、提升了固化后的银栅线拉力及太阳能电池的转换效率。当然,实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种本征薄膜异质结hit低温银浆固化设备结构示意图;

图2为本发明实施例提供的一种红外加热灯装置示意图;

图3为本发明实施例提供的一种驱动单元结构示意图;

图4为本发明实施例提供的一种驱动单元剖面结构示意图;

图5为本发明实施例提供的本征薄膜异质结hit低温银浆固化的方法的一种流程示意图;

图6为本发明实施例提供的一种本征薄膜异质结hit低温银浆固化的方法的工艺曲线图。

具体实施方式

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做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。

本发明实施例公开了一种本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法及设备,以下分别进行详细说明。

参见图1,图1为本发明实施例提供的一种本征薄层异质结hit低温银浆固化设备结构示意图,包括:

第一部分,炉体1。

第二部分,红外光谱加热装置,设置于炉体1内,用于通过红外光谱加热炉体内的刷有预设厚度银浆17的硅片18,这里利用硅片18对此红外光谱吸热比银浆17对此红外光谱吸热快的特点,来实现银浆17的温度梯度。

这里的红外光谱加热装置可以是红外加热灯,也可以是红外加热板、红外线加热管等任何可以实现对刷有预设厚度银浆17的硅片18加热产生红外光谱,以使硅片18对此红外光谱吸热比银浆17对此红外光谱吸热快的装置,均属于本发明实施例的保护范围,在此不一一举例。

这里的预设厚度是根据银浆17的导电性能和用户的需求来进行设定的,该预设厚度是可以使得银浆17固化后达到所需导电性能,其中,银浆17一般采用不同条件下制备的不同形态的片状银粉、不同种类树脂体、表面分散剂及有机物构成,一般低温银浆的固化温度、固化方法等对低温固化银浆电性能有较大的影响。

第三部分,排气装置,包括进气管3、通道壁上设有多个微孔的布气通道和充有气氛气体的送气管5。

其中,炉体1的炉体壁上开设一排风装置安装通道7,用于通过排风装置安装通道7将排风装置与炉体1的内部连通。

进气管3的一端位于炉体1的外侧,进气管3的另一端穿设炉体1的炉体壁且与布气通道的一端连接,布气通道的另一端与送气管5连接,送气管5设置于炉体1的内部,通过布气通道的气氛气体将加热的硅片18产生的有机气体排出,这里的,通过进气管3将气氛气体送到布气通道中,再经过送气管5将布气通道中的气氛气体布入炉体1内,这里的气氛气体有利于银浆17挥发出来的有机气体携带排出,随后气氛气体携带有机气体经排风装置排出,这里的排风装置可以为风扇,或者其他可以排风的装置,主要是用来排放炉体1内的气体。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备中,红外光谱加热装置包括:红外加热灯6,其中,红外光谱加热装置中设有多个红外加热灯6,通过红外加热灯6中的红外光谱能量对炉体内刷有预设厚度银浆17的硅片18进行加热,有利于刷有预设厚度银浆17的硅片18的均匀加热,另外,红外加热灯6加热的区域可设置数个加热温区,以达到本发明的工艺设计曲线。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备中的炉体1,包括第一炉体部分19和与第一炉体部分19之间具有间隔的第二炉体部分20,这两部分既可以是一体成型,也可以是先分别加工,然后再形成一个炉体,其中,红外加热灯6位于第一炉体部分19内部或第二炉体部分20内部。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备中的布气通道设置方向与炉体1的长度方向一致;或者布气通道设置方向与炉体1的高度方向一致;或者布气通道设置方向与炉体1的宽度方向一致,这里布气通道的作用是将气氛气体均匀送到炉体1内。

优选的,布气通道开设于炉体1的炉体壁上,布气通道的形状为矩形或者圆形。

优选的,布气通道为布气管4;

其中,布气管4为直管或者弯管;和\或

布气管4径截面的形状为圆形;和\或

所述布气管4长度方向上的径截面的面积不同;和\或

布气管4的材质为陶瓷、塑料、碳纤维、玻璃或者金属材质;和\或

多个微孔位于布气管4的管壁上的排列方式为非均匀排列方式或者均匀排列方式,这里的整个布气管4的管壁上可以是均有微孔,也可以是部分有微孔,还可以是其他各种微孔间歇排列的方式等;和\或

多个微孔的每个微孔的直径不同;和\或

气氛气体为压缩空气或者氮气,也可以是其他有利于将银浆17中挥发的有机气体携带排出的气氛气体。

本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备中的布气管4上设有微孔的实现了均匀的气流导入方法,这种方法中气氛气体经带有微孔的布气通道进入洁净腔体而非直接通过布气通道送气,这样可以使气氛气体非常均匀的进入洁净腔体,同时减少了气氛气体的使用量。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备还包括:

与炉体1连接的驱动装置,包括:第一主动辊11、驱动电机12、驱动皮带13、驱动单元16及、穿设炉体1的炉体壁且贯穿炉体1的传输皮带9。

其中,驱动电机11与第一主动辊12连接,驱动皮带13包裹在第一主动辊11及驱动单元16的第二主动辊15上,传输皮带9包裹在第二主动辊15及驱动单元16的至少一个传动辊10上,传输皮带9与驱动皮带13包裹在第二主动辊上15的不同位置处;驱动电机12驱动第一主动辊转动11,依次带动驱动皮带13、第二主动辊15、至少一个传动辊10、传输皮带9转动,这里的驱动装置用于将传输皮带9上的硅片传输进入洁净腔2。

其中,与炉体1连接的驱动装置还包括:设置于主动辊和传动辊上的滚筒表面上贴合有衬胶,滚筒衬胶能有效改善输送系统的运行状况,保护金属滚筒不被磨损,防止输送带的打滑,使滚筒与皮带同步运转,从而保证皮带高效的、大运量的运转,滚筒衬胶还能有效的防止滚筒与皮带之间的滑动摩擦,减少滚筒表面的物料粘结,从而减小皮带的跑偏和磨损,滚筒的衬胶可采用天然橡胶,天然橡胶,丁腈橡胶,氯丁橡胶,三元乙丙橡胶,聚氨酯等。

优选的,第一主动辊11的重心处的径截面面积小于第一主动辊11两端的径截面面积;和\或

第二主动辊15的重心处的径截面面积小于第二主动辊15两端的径截面面积;和\或

至少一个传动辊10的重心处的径截面面积小于至少一个传动辊10两端的径截面面积,这样保证了主动辊和传动辊上的皮带在传输过程中不跑偏。

优选的,本发明实施例中的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备包括第一炉体部分19与第一炉体部分19相对连接的第二炉体部分20,且第一炉体部分19的炉体壁与第二炉体部分20的炉体壁之间的接触面形成有两个相对的第一开口,其中,两个相对的第一开口分别为传送传输皮带9的进入口和与进入口相对应的出口。

优选的,本发明实施例中的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备还包括:

冷却装置8,位于炉体1的出口外侧,用于冷却传输皮带上9的硅片18,这里的冷却装置8主要是通过装置中的冷风来实现硅片18的冷却,硅片18被传出洁净腔2体外,到达冷却装置8下方,在冷风的作用下,硅片18逐渐被冷却以便取下。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备还包括:

洁净腔2,镶嵌在炉体1的炉体壁内壁上,洁净腔2的腔体体积小于炉体1的炉体体积,洁净腔2开设有两个相对的第二开口,其中,第二开口与第一开口相适配,这里的洁净腔2仅仅是对炉体1起到洁净的作用。

排气装置及传输皮带9还设置于洁净腔2内部,进气管3的另一端还穿设洁净腔2的内壁且与布气管4的一端连接,布气管4的另一端与送气管5的一端连接,送气管5的另一端穿设洁净腔2的内壁至设置有红外加热灯6的第一炉体部分19,排气装置主要用来将洁净腔2内的气氛气体携带炉体1内的有机气体排出,这里由于洁净腔2可以由石英件组成,而红外光谱可以穿透石英,因此红外加热灯6安装位置不管炉体1内装不装洁净腔2均不改变。若洁净腔2采用其他材料,如:铝、不锈钢、玻璃、金、银、铜、铁、钨、钼、镍、其他各类金属或金属合金材料、陶瓷、碳或碳纤维、耐温塑料、其他无机物材料时,由于红外光谱不可以穿透,所以红外加热灯6安装在洁净腔2内,这里对洁净腔2的材质在选用上满足耐温超过工艺温度、洁净、低热容的条件的所有材质,均属于本发明实施例的保护范围,在此不一一举例。

优选的,传输皮带9的材质包括:peek(polyetheretherketone,聚醚醚酮)、ptfe(polytetrafluoroethylene,聚四氟乙烯)、ctfe(chlorotrifluorethene,三氟氯乙烯)、pvdf(polyvinylidenefluoride,聚偏氟乙烯)、pvdc(polyvinylidenechloride,聚偏二氯乙烯)、pom(polyoxymethylene,聚甲醛)、pa(polyamide,聚酰胺)、ps(polystyrene,聚苯乙烯)、pe(polyethylene,聚乙烯)、abs(acrylonitrilebutadienestyrene,丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)、pmma(polymethylmethacrylate,聚甲基丙烯酸甲酯)、pvf(polyvinylformal,聚氟乙烯)、尼龙(nylon)、聚砜(poly-sulfone)、ppo(polyphenyleneoxide,聚苯醚)、环氧材料、改性材料、合成材料、陶瓷、碳纤维、钨合金丝中的一种或多种,其中,环氧材料可以是环氧树脂等,合成材料可以是塑料、玻璃、钢铁等,传输皮带9的材质还可以包括各种改性材料,如改性pa(polyamide,聚酰胺)材料、改性pp(polypropylene,聚丙烯)材料、改性pc(polycarbonate,聚碳酸酯)材料、改性abs(acrylonitrilebutadienestyrene,丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)材料、改性pbt(polybutyleneterephthalate,聚对苯二甲酸丁二醇酯)材料等。这里的对传输皮带9的材质在选用上满足耐温超过工艺温度、洁净、低热容的条件的所有材质,均属于本发明实施例的保护范围,在此不一一举例。其中,洁净的特点不会对硅片接触面产生影响电性能或影响外观的污染,低热容的特点不会影响到硅片18的温升、温降以及温度梯度,这样才能更稳定来实现hit低温银浆的固化。

参见图2,图2为本发明实施例提供的一种红外加热灯装置示意图;

该红外加热灯6放置在第一炉体部分19或者第二炉体部分20,其中,第一炉体部分19可以如图4所示,处于整个炉体中传输皮带9的上方,因此也可以称为上炉体。

第二炉体部分20可以如图4所示,处于整个炉体中传输皮带9的下方,因此也可以称为下炉体。

参见图3和图4,图3为本发明实施例提供的一种驱动单元结构示意图,图4为图3中a-a的剖面结构示意图。

优选的,驱动单元16至少还包括:驱动单元支架168、驱动单元16的至少一个传动辊10中的第一传动辊14,滑动轴承座167、弹簧163及限位螺钉164。

其中,驱动单元支架168上具有一限位凹槽162,滑动轴承座167至少部分设置于限位凹槽162内,第一传动辊14的辊头位于限位凹槽162内且抵接于滑动轴承座167的承载面161上。

限位螺钉164穿透驱动单元支架168且穿设于滑动轴承座167上,弹簧163套设于限位螺钉164上,限位螺钉164所在方向垂直于第一传动辊14所在方向,滑动轴承座167的承载面161与限位凹槽162的凹槽面相等,限位凹槽162的凹槽面大于第一传动辊14的辊头与滑动轴承座167的接触面166。

驱动单元16的两种工作状态包括:弹簧163处于弹簧原始长度状态,滑动轴承座167与限位凹槽162之间具有间隙的状态,此时传输皮带9处于松弛状态,松弛状态的传输皮带9方便安装。

限位螺钉164转动,弹簧163处于弹簧压缩状态,通过位于承载面161与第一传动辊14的辊头之间的轴承165,第一传动辊14向驱动单元支架168的重心移动间隙的长度距离,滑动轴承座167与限位凹槽162相贴合的状态,此时传输皮带9处于张紧状态,张紧状态的传输皮带9有利于皮带进行正常传输。

由上述的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备可知,本发明实施例主要通过驱动单元16将安装的传输皮带9由松弛状态变为张紧状态,在驱动电机12的驱动下,传输皮带9上的硅片18传输进入炉体1,在炉体1内红外加热灯6的作用下对硅片18进行固化,固化过程中银浆中挥发出有机气体,炉体1内布气管4中的气氛气体携带有机气体经排风装置排出,传输皮带9上固化好的刷有预设厚度银浆17的硅片18传输到炉体外,最后通过冷却装置8对硅片18进行冷却,完成整个固化工艺。由此可见,通过本发明实施例提供的本征薄层异质结hit低温银浆固化设备,缩短了工艺时间,提升了固化后银栅线拉力和hit太阳能电池的转换效率,具备良好的经济效益及推广前景。

参见图5,图5为本发明实施例提供的本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法的一种流程示意图,包括如下步骤:

步骤501,红外光谱加热刷有预设厚度银浆的硅片。

本发明实施例红外光谱加热刷有预设厚度银浆的硅片的加热设备可以是红外加热灯,也可以是红外加热板,红外线加热管,任何可以实现对刷有预设厚度银浆的硅片加热产生红外光谱,以使硅片对此红外光谱吸热比银浆对此红外光谱吸热快的装置,均属于本发明实施例的保护范围,在此不一一举例。

这里,红外光谱加热刷有预设厚度银浆的硅片,主要利用了硅片对此红外光谱的吸热比银浆对此红外光谱吸热快的特点,实现银浆的加热温度梯度,即银浆与硅片接触位置的温度高于银浆表面的温度。

这里的预设厚度是根据银浆的导电性能和用户的需求来进行设定的,该预设厚度是可以使得银浆固化后达到所需导电性能,其中,银浆一般采用不同条件下制备的不同形态的片状银粉、不同种类树脂体、表面分散剂及有机物构成,一般低温银浆的固化温度、固化方法等对低温固化银浆电性能有较大的影响。

步骤502,加热硅片的温度高于银浆的温度,硅片与银浆接触位置的温度高于银浆表面的温度,且银浆中的树脂呈半融状态,以使从除接触位置以外的其他位置逸出银浆内部的有机气体。

这里的,由于硅片对此红外光谱的吸热比银浆对此红外光谱吸热快的特点,所以加热过程中硅片的温度高于银浆的温度,那么银浆的温度通过硅片的温度先传递到银浆接触的位置,从而使硅片与银浆接触位置的温度高于银浆表面的温度,同时加热过程中银浆中的树脂呈半融状态,有利于银浆中的有机气体挥发,又因为硅片与银浆接触位置的温度高于银浆表面的温度,导致银浆中挥发出来的有机气体从除硅片与银浆接触位置以外的其他位置逸出,减少了硅片与银浆接触部位有机气体的逸出时间。

步骤503,银浆中呈半融状态的树脂覆盖硅片形成粘接结构。

这里的,由于加热过程中银浆中挥发出来的有机气体从除硅片与银浆接触位置以外的其他位置逸出,所以银浆中呈半融状态的树脂更容易覆盖在硅片上,更易形成粘接结构,从而提升了银栅线的拉力。

步骤504,冷却粘接结构,得到具有固化银浆的硅片。

具体的,冷却银浆中呈半融状态的树脂与硅片接触的位置形成的粘接结构,得到具有固化银浆的硅片,方便后期硅片的使用,最终得到固化好的hit太阳能电池。

由此可见,通过红外光谱加热的方法,利用硅片吸热比银浆快的特点,实现银浆的加热温度梯度,即银浆与硅片接触位置的温度高,银浆表面的温度低,这样导致残余在银浆内的有机气体从除硅片与银浆接触位置的其他位置逸出,逸出表面积加大,且不会导致银浆与硅片接触部位形成空洞,工艺时间下降,固化后的银栅线拉力提升,太阳能电池的转换效率也提升。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法中,通过红外光谱加热刷有预设厚度银浆的硅片,包括:

通过红外加热灯的红外加热管发出的红外光谱,对刷有预设厚度银浆的硅片进行加热,其中,红外光谱的波长在750nm至4000nm波长范围内,在此范围内,恒温加热刷有预设厚度银浆的硅片,硅片对此红外光谱的吸热比银浆对此红外光谱的吸热要快,更有利于实现银浆的温度梯度。

由于hit太阳能电池使用a-si构成p-n结,所以能够在250℃以下的低温完成整个工序,相比于热扩散型的结晶太阳电池的形成大约在900℃温度相比较,大幅度地降低了制造工艺的温度。由于这种p-n结的对称构造和低温工艺的特征,减少了因热量或者膜形成时产生的si晶片的变形和热损伤,对实现晶片的轻薄化和高效化来说是有利的,具有业界领先的高转换效率,如日本松下公司于2009年收购三洋公司后,继续hit电池的开发,实验室最高转换效率达24.7%(voc=750mv,jsc=39.5ma/cm2,ff=83.2%),量产平均效率达22.5%,即使在高温下,转换效率也极少降低,利用双面单元来提高发电量。

优选的,为了改善工艺,在得到具有固化银浆的硅片的固化工艺中做温度梯度。

参见图6,图6为本发明实施例提供的一种本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法的工艺曲线图,其中,固化工艺温度设为三个温区:第一低温区、高温区、第二低温区,具体包括:

如图6中所示的第一低温区,第一低温区为刷有预设厚度银浆中的有机物挥发区,主要目的是使银浆中的树脂材料软化,这可以使残余在银浆内的有机气体从银浆中更快逸出,并且可以使得硅片与银浆接触位置粘接更牢固,由于不同的银浆生产厂商的配方不同,所以第一低温区的温度要根据银浆的配方来调整其工艺温度,通常第一低温区在120℃至220℃的温度范围内,所设定的温度有利于银浆中有机气体挥发。其中,图6所示第一低温区的温度曲线仅是示意,实际温度根据硅片温度上升的实际情况通常会有温度台阶。

如图6中所示的高温区,高温区为刷有预设厚度银浆的硅片的固化区,该高温区设定温度为低温银浆厂商推荐的银浆固化温度,不同的银浆厂商生产的不同批号的浆料由于配方不同,固化温度是不一样的,目前市场上低温浆料的推荐固化温度通常在140℃至220℃的温度范围内,所设定的温度为有利于银浆快速的固化。

如图6中所示的第二低温区,第二低温区为刷有预设厚度银浆的硅片的冷却区,第二低温区在70℃至220℃的温度范围内,所设定的温度有利于刷有预设厚度银浆的硅片的冷却。其中,图6所示第二低温区的温度曲线仅是示意,实际温度根据硅片温度上升的实际情况通常会有温度台阶。

其中,每个温区温度的控制采用pid温度控制,通过温度探头检测实际温度,温度控制可以是温度控制仪表或者采用可编程控制器(plc)等控制。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法中,通过红外光谱加热刷有预设厚度银浆的硅片,具体包括:

首先,通过红外加热灯的红外光谱形成的第一低温区,对硅片进行加热,这里加热后硅片的温度高于银浆的温度,硅片与银浆接触位置的温度高于银浆表面的温度,且银浆中的树脂呈半融状态,更有利于银浆中的有机气体尽量多的排出,同时硅片与银浆接触位置的温度高于银浆表面的温度导致银浆内部的有机气体从除硅片与银浆接触位置以外的其他位置逸出。

其次,在第一低温区加热硅片之后,通过红外加热灯的红外光谱形成的高温区,对第一温区加热的硅片进行固化,其中,第一低温区的温度低于高温区的温度,这样有利于银浆中的有机气体挥发,这里由于银浆通过第一温区的加热后已经将银浆中的大部分有机气体排出,所以这里的高温区更有利于银浆的快速固化,从而将银浆中呈半融状态的树脂覆盖硅片形成粘接结构。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法中,冷却粘接结构,得到具有固化银浆的硅片,包括:

在高温区固化后的硅片之后,通过红外加热灯的红外光谱形成的第二低温区,对高温区固化后的硅片进行冷却,其中,第二低温区的温度低于第一低温区的温度,有利于银浆和硅片的冷却。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法中,加热硅片的温度高于银浆的温度,硅片与银浆接触位置的温度高于银浆表面的温度,且银浆中的树脂呈半融状态,以使从接触位置以外的其他位置逸出银浆内部的有机气体,包括:

通过在红外加热灯形成的第一低温区对硅片进行加热时,加热硅片的温度高于银浆的温度,硅片与银浆接触位置的温度高于银浆表面的温度,且银浆中的树脂呈半融状态,以使从除接触位置以外的其他位置逸出银浆内部的有机气体,其中,第一低温区在120℃至220℃的温度范围内,所设定的温度有利于银浆中有机气体挥发。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法中,银浆中呈半融状态的树脂覆盖硅片形成粘接结构,包括:

通过红外加热灯形成的高温区,对第一低温区加热后的硅片进行固化,将银浆中呈半融状态的树脂覆盖硅片形成粘接结构,其中,高温区在140℃至220℃的温度范围内,所设定的温度为有利于银浆快速的固化。

优选的,本发明实施例的本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法中,冷却粘接结构,得到具有固化银浆的硅片,包括:

通过红外加热灯形成的第二低温区,对将高温区固化后的粘接结构及刷有预设厚度银浆的硅片进行冷却,得到具有固化银浆的硅片,其中,第二低温区在70℃至220℃的温度范围内,所设定的温度有利于刷有预设厚度银浆的硅片的冷却。

优选的,以下是实际规模生产的数据,如下表1所示。

表1

可见,电池效率上升了0.46%,量产数据证明效率提升0.4%以上。

由上述的本征薄层异质结hit低温银浆固化的方法可知,本发明实施例主要克服传统本征薄层异质结hit固化工艺中存在的工艺时间长、固化后银栅线拉力偏低以及太阳能电池转换效率低的缺点,用新的方法减少了气体排放的时间,缩短了工艺时间,又由于气体逸出后,硅片和银浆的接触位置不容易形成空洞,提升了固化后银栅线拉力和本征薄层异质结hit太阳能电池的转换效率,具备良好的经济效益及推广前景。

需要说明的是,在本文中,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。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。

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