一种电极的制作方法、太阳能电池及其制作方法与流程

1.本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种电极的制作方法、太阳能电池及其制作方法。


背景技术：

2.利用掩膜在电池片上制作电极时，可以采用沉积工艺，以方便的制作铜、镍等金属电极。
3.当掩膜具有胶层时，在制作电极的过程中，受到沉积工艺的高温影响，胶层容易出现粘和性能劣化或变形等问题，进而会导致利用掩膜制作的电极图案变形。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电极的制作方法、太阳能电池及其制作方法，以在制作电极的过程中，确保掩膜的胶层保持较好的粘接性能和完整的图案形状。
5.第一方面，本发明提供一种电极的制作方法。该电极的制作方法包括以下步骤：提供一基底；基底包括电池片和掩膜；掩膜包括基膜、以及粘附在基膜一侧上的胶层；胶层与电池片粘接在一起；
6.在基底具有掩膜的表面沉积形成电极，并在形成电极的过程中，对掩膜持续的进行冷却处理和/或隔热处理；
7.以及去除掩膜。
8.采用上述技术方案制作电极时，位于电池片上的掩膜具有胶层。采用沉积的方式形成电极时，沉积材料源的温度较高。此时，在形成电极的过程中，对掩膜持续的进行冷却处理，可以使掩膜维持较低的温度，降低高温对掩膜的影响。对掩膜持续的进行隔热处理，可以阻挡沉积材料源对掩膜辐射热量，从而可以降低电极形成过程中掩膜温度的升高。隔热处理和冷却处理可以降低高温对掩膜的不利影响，使胶层能够保持较好的粘接性能，避免胶层出现融熔现象，从而可以避免电极材料侵入掩膜所占据的区域。并且，在胶层保持较好的粘接性能的基础上，结合隔热和冷却处理，可以使掩膜保持完整、精确的形状。这种情况下，粘接性能较好且图案形状完整、精确的掩膜，可以确保利用该掩膜形成的电极图案具有较好的精度。
9.在一些实现方式中，在形成电极的过程中，掩膜的温度小于或等于胶层的耐受温度；对掩膜持续的进行冷却处理或隔热处理包括：对掩膜持续的进行冷却处理或隔热处理，保持掩膜的温度小于或等于胶层的耐受温度。在电极形成过程中，当掩膜的温度小于或等于胶层的耐受温度时，可以确保在整个电极形成的过程中，连接基膜和电池片的胶层的粘接性能、形态以及在电池片上的延伸形状不发生改变。基于此，可以避免因胶层形态改变所导致的基膜翘曲、胶层出现孔洞等问题，进而在电极材料不断沉积到基底具有掩膜板的表面的过程中，可以避免电极材料侵入掩膜所占区域的问题，确保掩膜具有较好的遮挡作用，提高电极图案的精度。
10.在一些实现方式中，胶层的耐受温度大于90℃；优选为90-150℃。当胶层的温度，也就是掩膜的温度小于或等于90℃时，胶层的材料性质、粘接强度以及胶层在电池片上的延伸形状较为稳定，不会发生变形、孔洞、收缩等问题。
11.在一些实现方式中，在形成电极的过程中，保持掩膜的温度小于或等于60℃。此时，可以进一步减小胶层的材料性质及形状发生改变的几率，提高胶层和掩膜的稳定性，确保电极图案的精度。
12.在一些实现方式中，隔热处理为：在基底与沉积材料源之间设置隔热件。隔热件主要起到阻挡沉积材料源的热能向基底上的掩膜辐射的作用。
13.在一些实现方式中，隔热件开设有供沉积材料通过的通孔，通孔的直径为10mm～200mm；并且隔热件相对基底间歇性移动，间歇性移动的间隔时间为0.1s～300s。此时，沉积材料源所产生的沉积材料可以顺利的经过隔热件的通孔落在基底具有掩膜板的表面。这种情况下，沉积材料局部沉积在基底上，通过隔热件的间歇性移动，可以使沉积材料覆盖整个基底表面。在实际应用中，隔热件的间歇性移动将电极形成的整个过程分割为多个短时间且局部的沉积周期。通过调节通孔的大小，可以方便的调节每个沉积周期的沉积面积，也即使热辐射面积。通过调节隔热件间歇性移动的间隔时间，可以方便的调节每个沉积周期的沉积时间，从而可以方便的调节热辐射时间和沉积量。另外，设计隔热件的移动路线，可以使沉积材料较多的沉积在基底上非掩膜遮挡区域，从而可以减少材料损耗，降低成本。
14.在一些实现方式中，隔热件为水冷式隔热件或陶瓷隔热件。
15.在一些实现方式中，冷却处理为水冷或空气冷却。此时，可以直接对基底没有进行沉积工艺的部分进行冷却，从而可以减少对电极材料的阻挡，进行大面积的溅射、蒸镀工艺，提高生产效率。
16.在一些实现方式中，胶层的材料为硅胶、亚克力胶、聚氨酯中的一种或多种。该胶层的作用主要为将掩膜的基膜与电池片牢固的粘接在一起。采用这些材料的胶层具有较好的粘接性能，可以减少基膜卷翘等问题。
17.在一些实现方式中，沉积为溅射或蒸镀。此时，溅射或蒸镀的方式可以应用于银、铜等较多电极材料制作电极，且可以形成厚度均匀、致密度高、精确度高的电极。
18.第二方面，本发明提供一种太阳能电池的制作方法。该太阳能电池的制作方法包括第一方面或第一方面任一实现方式所描述的电极的制作方法。
19.第二方面提供的太阳能电池的制作方法的有益效果，可以参考第一方面或第一方面任一实现方式所描述的电极的制作方法的有益效果，在此不再赘言。
20.第三方面，本发明提供一种太阳能电池。该太阳能电池采用第二方面所描述的太阳能电池的制作方法制作而成。
21.第三方面提供的太阳能电池的有益效果，可以参考第一方面或第一方面任一可能的实现方式所描述的电极的制作方法的有益效果，在此不再赘言。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
23.图1为本发明实施例提供的隔热件的位置示意图。
24.图1中，10-基底，20-隔热件，21-通孔，30-沉积材料源。
具体实施方式
25.为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
26.需要说明的是，本发明中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
27.本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b的结合，a和c的结合，b和c的结合，或a、b和c的结合，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
28.目前，太阳能电池主要有晶硅电池和钙钛矿等薄膜电池。不同类型的太阳能电池具有不同的制造工艺。但是，无论晶硅电池还是薄膜电池，其制造工艺均可以包括：制作具有光电转换功能的电池片以及在电池片上制作电极这两个阶段。
29.本发明实施例提供一种电极的制作方法。该电极的制作方法可以应用于各种太阳能电池，例如晶硅太阳能电池、钙钛矿电池、叠层电池等。
30.上述电极的制作方法包括以下步骤：
31.步骤s100：提供一基底。该基底包括电池片和掩膜；掩膜包括基膜、以及粘附在基膜一侧上的胶层；胶层与电池片粘接在一起。该电池片可以是晶硅太阳能电池片，也可以是钙钛矿电池片等，本发明实施例不做具体限定。
32.在实际应用中，上述电池片具有pn结，或者电池片具有光电转换层。此时，电池片所具有的pn结或光电转换层可以将光能转换为电能，并通过后续制作的电极收集并传递到外电路。例如，当制作晶硅太阳能电池时，该电池片为具有pn结的电池片。当制作钙钛矿电池时，该电池片为具有钙钛矿光吸收层的电池片。
33.上述掩膜的胶层的材料可以为硅胶、亚克力胶、聚氨酯中的一种或多种。该胶层的作用主要为将掩膜的基膜与电池片牢固的粘接在一起。采用这些材料的胶层具有较好的粘接性能，可以减少基膜卷翘等问题。上述基膜构建掩膜的图案形状，基膜的图案形状即为掩膜的图案形状。在实际应用中，可以是电池片的一面设置有掩膜，也可以是电池片的两面均设置有掩膜。
34.以晶硅太阳能电池片为例，提供一基底可以包括以下步骤：
35.步骤s101：提供一衬底。该衬底可以为n型硅衬底，也可以为p型硅衬底。
36.步骤s102：对衬底进行织构化处理，形成单面或双面的绒面结构。例如，可以利用
具有添加剂的碱溶液处理衬底，在衬底表面形成金字塔形貌的绒面结构。
37.步骤s103：对衬底进行掺杂处理，形成pn结结构。具体的，可以对n型硅衬底进行p型掺杂(硼等元素)，对p型硅衬底进行n型掺杂(磷等元素)。掺杂工艺可以为热扩散工艺、离子注入工艺或掺杂源涂布推进工艺。
38.步骤s104：通过胶层将掩膜固定在电池片上。
39.步骤s200：在基底具有掩膜的表面沉积形成电极，并在形成电极的过程中，对掩膜持续的进行冷却处理和/或隔热处理。
40.沉积主要为物理气相沉积；是指沉积材料(也就是电极材料)直接转移到基底具有掩膜的表面形成电极薄膜。本发明实施例中，沉积可以为溅射，也可以为蒸镀。溅射，是指在真空室中，利用荷能粒子轰击靶材表面，使被轰击出的粒子在基底具有掩膜的表面上沉积。蒸镀，是将电极材料在真空环境中加热，使之气化并沉积到基底具有掩膜的表面上，获得较薄的电极。溅射和蒸镀均为沉积材料分子在基底上的层层堆积。溅射或蒸镀的方式可以应用于银、铜等较多电极材料制作电极，且可以形成厚度均匀、致密度高、精确度高的电极。
41.在采用沉积的方法形成电极的整个过程中，掩膜的温度应当小于或等于胶层的耐受温度。该耐受温度，是指胶层的剥离强度为10gf/25mm的温度。维持掩膜温度小于或等于胶层的耐受温度的方式为：对掩膜持续的进行冷却处理和/或隔热处理，保持掩膜的温度小于或等于胶层的耐受温度。例如，可以对掩膜进行冷却处理，也可以对掩膜进行隔热处理，也可以对掩膜进行冷却处理和隔热处理。在电极形成过程中，当掩膜的温度小于或等于胶层的耐受温度时，可以确保在整个电极形成的过程中，连接基膜和电池片的胶层的粘接性能、形态以及在电池片上的延伸形状不发生改变。基于此，可以避免因胶层形态改变所导致的基膜翘曲、胶层出现孔洞等问题，进而在电极材料不断沉积到基底具有掩膜板的表面的过程中，可以避免电极材料侵入掩膜所占区域的问题，确保掩膜具有较好的遮挡作用，提高电极图案的精度。
42.在实际应用中，胶层的材料不同，使得胶层的耐受温度各有不同。在具体应用时，可以根据胶层的耐受温度，设置电极形成过程中，掩膜的温度，也就是冷却处理、隔热处理的目标温度。
43.本发明实施例的胶层的耐受温度可以大于90℃，优选的为90℃～150℃。此时，形成电极过程中的冷却处理和/或隔热处理，需要将掩膜的温度维持在90℃以下。当胶层的温度，也就是掩膜的温度小于或等于90℃时，胶层的材料性质、粘接强度以及胶层在电池片上的延伸形状较为稳定，不会发生变形、孔洞、收缩等问题。示例性的，掩膜的温度可以维持在90℃、87℃、84℃、80℃、76℃、73℃、70℃、75℃、60℃、55℃、40℃、30℃等。
44.优选地，在形成电极的过程中，保持掩膜的温度小于或等于60℃。此时，可以进一步减小胶层的材料性质及形状发生改变的几率，提高胶层和掩膜的稳定性，确保电极图案的精度。示例性的，掩膜的温度可以保持在60℃、56℃、54℃、50℃、45℃、42℃、40℃、36℃、30℃、28℃、25℃、20℃、10℃等。
45.如图1所示，上述隔热处理的具体方式可以为：在基底10与沉积材料源30之间设置隔热件20。对于溅射工艺来说，沉积材料源30为电极材料的靶材。对于蒸镀工艺来说，沉积材料源30为加热的材料块。隔热件20主要起到阻挡沉积材料源30的热能向基底上的掩膜辐射的作用。具体实施时，隔热件20处于沉积材料源30与基底10之间的位置，并且隔热件20与
沉积材料源30、基底10之间均存在空隙。
46.示例性的，如图1所示，上述隔热件20开设有供沉积材料通过的通孔21，通孔21的直径为10mm～200mm。并且隔热件20相对基底10间歇性移动，间歇性移动的间隔时间为0.1s～300s。例如，通孔21的直径可以为10mm、20mm、40mm、50mm、70mm、90mm、100mm、120mm、140mm、150mm、170mm、180mm、190mm、200mm等。间歇性移动的间隔时间可以0.1s、0.5s、1s、6s、10s、40s、60s、80s、100s、120s、150s、180s、200s、230s、250s、270s、280s、290s、300s等。此时，沉积材料源30所产生的沉积材料可以顺利的经过隔热件20落在基底10具有掩膜板的表面。这种情况下，沉积材料局部沉积在基底10上，通过隔热件20的间歇性移动，可以使沉积材料覆盖整个基底10表面。在实际应用中，隔热件20的间歇性移动将电极形成的整个过程分割为多个短时间且局部的沉积周期。通过调节通孔的大小，可以方便的调节每个沉积周期的沉积面积，也即使热辐射面积。通过调节隔热件20间歇性移动的间隔时间，可以方便的调节每个沉积周期的沉积时间，从而可以方便的调节热辐射时间和沉积量。另外，设计隔热件20的移动路线，可以使沉积材料较多的沉积在基底10上非掩膜遮挡区域，从而可以减少材料损耗，降低成本。
47.上述隔热件20可以为水冷式隔热件或陶瓷隔热件。例如，隔热件20可以为具有一定厚度的圆盘结构，圆盘内设有循环冷却水管道。
48.上述冷却处理的方式可以为水冷或空气冷却。此时，可以直接对没有进行沉积工艺的基底进行冷却，从而可以减少对电极材料的阻挡，便于进行大面积的溅射、蒸镀工艺，提高生产效率。
49.示例性的，可以利用循环冷却水设备包裹基底未被掩膜覆盖的表面，循环冷却水设备可以持续不断的带走基底的热能，使整个基底(包括胶层)的温度维持在胶层的耐受温度以下。在制作电极的工艺中，每次工艺操作进行更换不同的基底即可，操作简单，工作效率较高。
50.步骤s300：去除掩膜。在实际应用中，可以通过机械手撕膜等方式去除掩膜。去除掩膜之后，基底上留有沉积形成的电极。
51.基于上述电极的制作方法可知，制作电极时，位于电池片上的掩膜具有胶层。采用沉积的方式形成电极时，沉积材料源的温度较高。此时，在形成电极的过程中，对掩膜持续的进行冷却处理，可以使掩膜维持较低的温度，降低高温对掩膜的影响。对掩膜持续的进行隔热处理，可以阻挡沉积材料源对掩膜辐射热量，从而可以降低电极形成过程中掩膜温度的升高。隔热处理和冷却处理可以降低高温对掩膜的不利影响，使胶层能够保持较好的粘接性能，避免胶层出现融熔现象，从而可以避免电极材料侵入掩膜所占据的区域。并且，在胶层保持较好的粘接性能的基础上，结合隔热和冷却处理，可以使掩膜保持完整、精确的形状。这种情况下，粘接性能较好且图案形状完整、精确的掩膜，可以确保利用该掩膜形成的电极图案具有较好的精度。
52.本发明实施例还提供一种太阳能电池的制作方法。该太阳能电池的制作方法包括上述的电极的制作方法。钝化接触结构、钝化层等其他太阳电池结构的制作工艺可以参考现有工艺。该太阳能电池的制作方法的有益效果，可以参考上述电极的制作方法的有益效果，在此不再赘述。
53.本发明实施例还提供一种太阳能电池。该太阳能电池采用上述的太阳能电池的制
作方法制作而成。该太阳能电池的有益效果，可以参考上述电极的制作方法的有益效果，在此不再赘述。
54.为了进一步详细说明本发明实施例提供的电极的制作方法，本发明实施例提供电极的制作方法的具体实施例。
55.实施例一
56.本实施例提供一种在电池片上制作电极的方法。该电极的制作方法包括以下步骤：
57.步骤1：提供一基底。该基底包括具有pn结的电池片和掩膜。掩膜包括基膜、以及粘附在基膜一侧上的胶层；胶层与电池片粘接在一起。胶层的材料为硅胶。
58.步骤2：采用溅射的方式在基底具有掩膜的表面沉积形成电极，并在形成电极的过程中，对掩膜持续的进行隔热处理。隔热处理使得在形成电极的过程中，掩膜的温度维持在80℃
±
5℃。具体的，隔热处理的方式为：在基底与沉积溅射的靶材之间设置隔热件。该隔热件为水冷式隔热件，其上开设有供沉积材料通过的直径为50mm的通孔。隔热件相对基底间歇性移动的间隔时间为5s。隔热件与靶材、基底之间均存在空隙。
59.步骤3：采用机械手撕膜的方式，撕掉电池片上的掩膜及掩膜上的电极材料，获得电极。
60.实施例二：
61.本实施例提供一种在电池片上制作电极的方法。该电极的制作方法包括以下步骤：
62.步骤1：提供一基底。该基底包括具有pn结的电池片和掩膜。掩膜包括基膜、以及粘附在基膜一侧上的胶层；胶层与电池片粘接在一起。胶层的材料为亚克力胶。
63.步骤2：采用蒸镀的方式在基底具有掩膜的表面沉积形成电极，并在形成电极的过程中，对掩膜持续的进行隔热处理。隔热处理使得在形成电极的过程中，掩膜的温度维持在70℃
±
5℃。具体的，隔热处理的方式为：在基底与沉积溅射的靶材之间设置隔热件。该隔热件为陶瓷式隔热件，其上开设有供沉积材料通过的直径为20mm的通孔。隔热件相对基底间歇性移动的间隔时间为50s。隔热件与靶材、加热材料块之间均存在空隙。
64.步骤3：采用机械手撕膜的方式，撕掉电池片上的掩膜及掩膜上的电极材料，获得电极。
65.实施例三：
66.本实施例提供一种在电池片上制作电极的方法。该电极的制作方法包括以下步骤：
67.步骤1：提供一基底。该基底包括具有pn结的电池片和掩膜。掩膜包括基膜、以及粘附在基膜一侧上的胶层；胶层与电池片粘接在一起。胶层的材料为聚氨酯。
68.步骤2：采用溅射的方式在基底具有掩膜的表面沉积形成电极，并在形成电极的过程中，对掩膜持续的进行冷却处理。冷却处理使得在形成电极的过程中，掩膜的温度维持在55℃
±
5℃。具体的，冷却处理的方式为水冷。该冷却设备为循环冷却水盘。利用循环冷却水盘接触基底未被掩膜覆盖的表面，带走基底的热量。
69.步骤3：采用机械手撕膜的方式，撕掉电池片上的掩膜及掩膜上的电极材料，获得电极。
70.实施例四：
71.本实施例提供一种在电池片上制作电极的方法。该电极的制作方法包括以下步骤：
72.步骤1：提供一基底。该基底包括具有pn结的电池片和掩膜。掩膜包括基膜、以及粘附在基膜一侧上的胶层；胶层与电池片粘接在一起。胶层的材料为聚氨酯。
73.步骤2：采用溅射的方式在基底具有掩膜的表面沉积形成电极，并在形成电极的过程中，对掩膜持续的进行冷却处理和隔热处理。冷却处理和隔热处理使得在形成电极的过程中，掩膜的温度维持在40℃
±
5℃。
74.具体的，在基底与沉积溅射的靶材之间设置隔热件。该隔热件为水冷式隔热件，其上开设有供沉积材料通过的直径为100mm的通孔。隔热件相对基底间歇性移动的间隔时间为20s。隔热件与靶材、基底之间均存在空隙。与此同时，在基底没有粘附掩膜的一侧设置循环冷却水盘，使循环冷却水平与基底接触，带走基底的热量。
75.步骤3：采用机械手撕膜的方式，撕掉电池片上的掩膜及掩膜上的电极材料，获得电极。
76.上述实施例一至实施例四描述的电极的制作方法，在沉积形成电极的过程中，通过冷却处理、隔热处理使得掩膜的温度维持在90℃以下，从而可以确保掩膜保持完成的图案和粘接性能，避免掩膜变形。
77.尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
78.尽管结合具体特征及其实施例对本发明进行了描述，显而易见的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本发明的示例性说明，且视为已覆盖本发明范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。