一种电极的制备方法和太阳能电池的制备方法与流程

文档序号:29865607发布日期:2022-04-30 12:52阅读:106来源:国知局
一种电极的制备方法和太阳能电池的制备方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域,具体涉及一种电极的制备方法和太阳能电池的制备方法。


背景技术:

2.太阳能电池是基于光生伏特效应,将太阳能直接转化成电能的装置。目前,晶体硅太阳能电池是光伏工业的主流,占据80%以上的市场。异质结(heterojunction with intrinsic thin layer,简称hjt)电池是一种重要的太阳能电池,异质结结构就是以n型单晶硅衬底为中心,在n型单晶硅衬底的两侧设有p型非晶硅层和n型非晶硅层,异质结结构具有两种半导体各自的pn结都不能达到的优良的光电特性,使用异质结结构制备电池是非常具有市场竞争力的太阳能电池技术。异质结电池制备完成后,可以通过将多个电池片互联形成组件,最终实现电能的利用。
3.异质结太阳能电池除了上述的pn结,还包括用于收集电流的透明导电膜和电流引出的金属栅线,即在异质结结构的p型非晶硅层和n型非晶硅层的两侧分别形成透明导电膜,然后在透明导电膜上形成栅线。现有技术太阳能电池的金属栅线通过丝网印刷方式印刷低温导电银浆,并进行表干和固化,形成电极。然而,低温导电银浆成本较高,以166mm的m6单片电池为例,制备金属栅线需要消耗200mg以上的银浆,占到了太阳能电池非硅成本的40%以上。
4.事实上,除异质结太阳能电池之外,目前其他类型的太阳能电池也需要设置栅线作为电极来引出电流,栅线通常为价格昂贵的银料,造成太阳能电池的成本居高不下,进而对太阳能电池的推广造成阻碍。可见,在太阳能电池领域,现有技术提供的电极的成本有待进一步降低。


技术实现要素:

5.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中提供的电极的成本有待进一步降低的问题,从而提供一种电极的制备方法和太阳能电池的制备方法。
6.本发明提供一种电极的制备方法,包括:提供半导体衬底层,还包括:采用电镀工艺在所述半导体衬底层的至少一侧形成副栅线电极;采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层形成有所述副栅线电极的一侧形成主栅线电极,所述主栅线电极与所述副栅线电极电学连接。
7.可选的,在形成所述副栅线电极之前,还包括:在所述半导体衬底层的至少一侧形成掩膜层,所述掩膜层的图形对应着无需形成所述副栅线电极的区域;形成副栅线电极为,以所述掩膜层为掩膜进行电镀工艺,在所述半导体衬底层的至少一侧形成副栅线电极,所述副栅线电极与所述掩膜层的图形在所述半导体衬底层的一侧面互补;形成所述副栅线电极之后、形成所述主栅线电极之前,去除所述掩膜层。
8.可选的,形成所述掩膜层的工艺包括喷墨打印工艺。
9.可选的,所述掩膜层的材料包括石蜡。
10.可选的,所述主栅线电极的材料包括银合金。
11.可选的,去除所述掩膜层的工艺包括热处理工艺或者化学剥离工艺。
12.可选的,所述热处理工艺的温度为50℃~150℃。
13.可选的,当去除所述掩膜层采用化学剥离工艺时,去除所述掩膜层使用的剥离液包括氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液。
14.可选的,还包括:形成所述掩膜层之前,在所述半导体衬底层的至少一侧形成整面的种子层;形成掩膜层的步骤为:在所述种子层背离所述半导体衬底层的一侧采用成膜工艺形成所述掩膜层;形成副栅线电极的步骤为:在所述掩膜层暴露出的种子层的表面电镀副栅线电极;所述电极的制备方法还包括:去除所述掩膜层之后、形成所述主栅线电极之前,去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层。
15.可选的,形成种子层的步骤包括:在所述半导体衬底层的一侧形成整面的第一种子层,和/或在所述半导体衬底层的另一侧形成整面的第二种子层;相应的,形成掩膜层的步骤包括:在无需形成所述副栅线电极的部分所述第一种子层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第一掩膜层,和/或在无需形成所述副栅线电极的部分所述第二种子层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第二掩膜层;在所述掩膜层暴露出的种子层的表面电镀副栅线电极步骤包括:在所述第一掩膜层暴露出的所述第一种子层的表面电镀第一副栅线电极,和/或在所述第二掩膜层暴露出的所述第二种子层的表面电镀第二副栅线电极;去除所述掩膜层的步骤包括:形成所述第一副栅线电极之后,去除所述第一掩膜层,和/或形成所述第二副栅线电极之后去除所述第二掩膜层;去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层的步骤包括:去除所述第一掩膜层之后去除不包含所述第一副栅线电极遮挡的部分所述第一种子层,和/或去除所述第二掩膜层之后去除不包含所述第二副栅线电极遮挡的部分所述第二种子层;形成主栅线电极的步骤包括:采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层形成有所述第一副栅线电极的一侧形成第一主栅线电极,和/或采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层形成有所述第二副栅线电极的一侧形成第二主栅线电极,所述第一主栅线电极与所述第一副栅线电极电学连接,所述第二主栅线电极与所述第二副栅线电极电学连接。
16.可选的,形成所述种子层的工艺包括电镀工艺。
17.可选的,所述种子层的材料包括铜或镍。
18.可选的,所述种子层的厚度为50nm~150nm。
19.可选的,去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层的工艺包括化学剥离工艺。
20.可选的,去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层使用的化学剥离工艺中的剥离液包括氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液。
21.可选的,所述化学剥离工艺包括喷淋工艺。
22.可选的,在所述掩膜层暴露出的种子层的表面电镀副栅线电极的步骤包括:在所述掩膜层暴露出的所述种子层的表面电镀底层副栅线电极;在所述底层副栅线电极背离所述半导体衬底层的一侧表面形成顶层副栅线电极;其中,所述顶层副栅线电极的熔点小于所述底层副栅线电极的熔点,且所述底层副栅线电极的导电率大于所述顶层副栅线电极的
导电率。
23.可选的,所述底层副栅线电极的材料包括铜,所述顶层副栅线电极的材料包括锡。
24.可选的,所述底层副栅线电极的厚度为3μm~15μm;所述顶层副栅线电极的厚度为0.3μm~3μm。
25.可选的,还包括:去除所述掩膜层之后,在所述底层副栅线电极的侧壁表面形成导电保护层。
26.可选的,形成所述导电保护层的工艺包括化学镀工艺。
27.可选的,所述导电保护层的材料与所述顶层副栅线电极的材料相同。
28.可选的,所述导电保护层的材料包括锡。
29.可选的,所述导电保护层的厚度为0.5μm~2μm。
30.可选的,形成所述导电保护层之后,加热所述导电保护层,使所述导电保护层形成覆盖所述副栅线电极的侧壁表面和顶部表面的导电覆盖层。
31.可选的,去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层之后,形成所述导电保护层;或者,形成所述导电保护层之后,去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层。
32.可选的,所述掩膜层的厚度与所述底层副栅线电极的厚度的比值为1:0.95~1:1.05。
33.本发明还提供一种太阳能电池的制备方法,包括:提供半导体衬底层;在所述半导体衬底层的至少一侧形成透明导电膜;还包括:本发明提供的电极的制备方法;其中:采用电镀工艺在所述半导体衬底层的至少一侧形成副栅线电极的步骤为:采用电镀工艺在部分所述透明导电膜背离所述半导体衬底层一侧形成副栅线电极;采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层的至少一侧形成主栅线电极的步骤包括:采用丝网印刷工艺在部分所述透明导电膜背离所述半导体衬底层一侧形成主栅线电极。
34.本发明的技术方案具有以下有益效果:
35.1.本发明提供的电极的制备方法,主栅线电极通过丝网印刷工艺形成,主栅线电极具有一定的宽度能提供较大的焊盘点,提供较好的焊接拉力,有利于组件互连。电镀工艺形成的副栅线电极宽度比通过丝网印刷工艺形成的副栅线电极更窄,使副栅线电极对太阳光的遮挡少。副栅线电极采用电镀工艺形成,比较有利于形成不含银的副栅线电极,能够降低电极的成本。
36.2.进一步,形成所述掩膜层之前,在所述半导体衬底层的至少一侧形成种子层,由于在形成栅线电极之前种子层是整面的,没有图形化,种子层更容易形成,并且种子层的膜层质量更高。形成所述主栅线电极之前,去除所述副栅线电极侧部的种子层,种子层并没有遮挡太阳光。
37.进一步,形成掩膜层的工艺包括喷墨打印工艺,这样掩膜层的图案的精度较高,使得栅线电极的位置和形貌较好,并且喷墨打印工艺不会损伤种子层。
38.3.进一步,顶层副栅线电极的熔点小于底层副栅线电极的熔点,且底层副栅线电极的导电率大于顶层副栅线电极的导电率;底层副栅线电极的导电能力较好,能够较好的传导电流,顶层副栅线电极的熔点较小,在后续形成组件的工艺中能够较容易的与焊带焊接,顶层副栅线电极起到了底层副栅线电极与焊带之间的粘接层的作用。
39.进一步,底层副栅线电极的材料包括铜,顶层副栅线电极的材料包括锡,副栅线电极避免使用了银这种成本较高的材料,降低了电极的成本。
40.4.进一步,在底层副栅线电极的侧壁表面形成导电保护层,导电保护层能够防止底层副栅线电极被氧化,提高副栅线电极的可靠性。
41.5.进一步,导电保护层的厚度较薄,几乎不占用相邻副栅线电极之间的半导体衬底层的空间,减少了对太阳光的遮挡。由于去除副栅线电极侧部的种子层之后,形成导电保护层,因此这样能够防止在去除种子层的过程中导电保护层被刻蚀损伤,提高了副栅线电极的可靠性。
42.6.进一步,掩膜层的厚度与底层副栅线电极的厚度的比值为1:0.8~1:1.2,掩膜层的厚度与底层副栅线电极的厚度较接近,避免掩膜层的厚度过低导致副栅线电极形貌较差,也避免了掩膜层的厚度过高造成的掩膜层材料浪费。
43.7.本发明提供的太阳能电池的制备方法,在所述半导体衬底层的至少一侧形成透明导电膜,副栅线电极通过种子层间接的与透明导电膜连接,因此副栅线电极与透明导电膜的结合力较好,防止了副栅线电极脱离透明导电膜的现象。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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。
45.图1为本发明一实施例提供的电极的制备方法的流程示意图;
46.图2至图10为本发明一实施例提供的太阳能电池的制备过程的结构示意图;
47.图11至图19为本发明另一实施例提供的太阳能电池的制备过程的结构示意图;
48.附图标记:
49.1-半导体衬底层;1a-半导体衬底层;2-第一本征半导体层;2a-第一本征半导体层;3-第二本征半导体层;3a-第二本征半导体层;4-第一导电类型半导体层;4a-第一导电类型半导体层;5-第二导电类型半导体层;5a-第二导电类型半导体层;6-第一透明导电膜;6a-第一透明导电膜;7-第二透明导电膜;7a-第二透明导电膜;8-第一种子层;9-第二种子层;10-第一掩膜层;10a-第一掩膜层;11-第二掩膜层;12-第一底层副栅线电极;12a-第一底层副栅线电极;13-第二底层副栅线电极;14-第一顶层副栅线电极;14a-第一顶层副栅线电极;15-第二顶层副栅线电极;16-第一导电保护层;16a-第一导电保护层;16b-第一导电覆盖层;16c-第一导电覆盖层;17-第二导电保护层;17b-第二导电覆盖层;18-第一主栅线电极;18a-第二副栅线电极;19a-第一主栅线电极。
具体实施方式
50.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
51.在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电学连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
54.本实施例提供一种电极的制备方法,请参考图1,包括如下步骤:
55.s1:提供半导体衬底层;
56.s2:采用电镀工艺在所述半导体衬底层的至少一侧形成副栅线电极;
57.s3:采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层形成有所述副栅线电极的一侧形成主栅线电极,所述主栅线电极与所述副栅线电极电学连接。
58.在一个实施例中,在形成所述副栅线电极之前,还包括:在形成所述副栅线电极之前,还包括:在所述半导体衬底层的至少一侧形成掩膜层,所述掩膜层的图形对应着无需形成所述副栅线电极的区域;形成副栅线电极为,以所述掩膜层为掩膜进行电镀工艺,在所述半导体衬底层的至少一侧形成副栅线电极,所述副栅线电极与所述掩膜层的图形在所述半导体衬底层的一侧面互补;形成所述副栅线电极之后、形成所述主栅线电极之前,去除所述掩膜层。
59.形成所述掩膜层的工艺包括喷墨打印工艺。这样掩膜层的图案的精度较高,使得栅线电极的位置和形貌较好。所述掩膜层的材料包括石蜡。去除所述掩膜层的工艺包括热处理工艺或者化学剥离工艺。所述热处理工艺的温度为50℃~150℃,例如,50℃、70℃、90℃、110℃、130℃或者150℃。当去除所述掩膜层采用化学剥离工艺时,去除所述掩膜层使用的剥离液包括氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液。
60.在一个实施例中,还包括:形成所述掩膜层之前,在所述半导体衬底层的至少一侧形成整面的种子层,形成所述种子层的工艺包括电镀工艺,所述种子层的材料包括铜或镍,优选为镍,镍可以在电镀副栅线电极时更好的防止副栅线电极的材料铜金属的扩散,所述种子层的厚度为50nm~150nm,例如,50nm、80nm、100nm、120nm或者150nm;形成掩膜层的步骤为:在所述种子层背离所述半导体衬底层的一侧采用成膜工艺形成所述掩膜层;形成副栅线电极的步骤为:在所述掩膜层暴露出的种子层的表面电镀副栅线电极;去除所述掩膜层之后、形成所述主栅线电极之前,去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层,保留副栅线电极下方的种子层,去除所述副栅线电极侧部的种子层的工艺包括化学剥离工艺,副栅线电极的侧部是指相邻副栅线电极下方具有种子层的位置。具体的,化学剥离工艺包括喷淋工艺,即通过喷淋方式向种子层的表面喷洒剥离液,种子层较薄,较容易去除;而电镀的副栅线电极相对较厚,充当保护层的作用,从而保护副栅线电极下方的种子层没有被去除。去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层使用的化学剥离工艺中的剥离
液包括氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液;去除所述副栅线电极侧部的种子层之后,形成所述主栅线电极。
61.本实施例中,形成所述掩膜层之前,在所述半导体衬底层的至少一侧形成整面的种子层,由于在形成栅线电极之前种子层是整面的,没有图形化,种子层更容易形成,并且种子层的膜层质量更高。形成副栅线电极之后去除了副栅线电极侧部的种子层,这部分种子层并不留存到成品电池片的结构中,因此不会遮挡太阳光。也就是说,这里去除的副栅线电极侧部的种子层,也就是相邻副栅线电极之间的种子层,不包括位于副栅线电极下方的种子层,去除副栅线电极侧部的种子层之后,相邻的副栅线电极之间没有种子层。
62.在本实施例中,所述主栅线电极的材料包括银合金,在其他实施例中,主栅线电极的材料还可以是不含银的合金。
63.形成种子层的步骤包括:在所述半导体衬底层的一侧形成整面的第一种子层,和/或在所述半导体衬底层的另一侧形成整面的第二种子层;在本实施例中,在所述半导体衬底层的一侧形成整面的第一种子层以及在所述半导体衬底层的另一侧形成整面的第二种子层。
64.相应的,形成掩膜层的步骤包括:在无需形成所述副栅线电极的部分所述第一种子层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第一掩膜层,和/或在无需形成所述副栅线电极的部分所述第二种子层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第二掩膜层;也就是,当仅形成有第一种子层时,仅形成第一掩膜层;当仅形成有第二种子层时,仅形成第二掩膜层;当形成有第一种子层和第二种子层时,形成第一掩膜层和第二掩膜层;在本实施例中,在无需形成所述副栅线电极的部分所述第一种子层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第一掩膜层以及在无需形成所述副栅线电极的部分所述第二种子层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第二掩膜层。
65.在所述掩膜层暴露出的所述种子层的表面电镀副栅线电极的步骤包括:在所述第一掩膜层暴露出所述第一种子层的表面电镀第一副栅线电极,和/或在所述第二掩膜层暴露出所述第二种子层的表面电镀第二副栅线电极;也就是,当仅形成有第一掩膜层时,仅形成第一副栅线电极,当仅形成有第二掩膜层时,仅形成第二副栅线电极,当形成有第一掩膜层和第二掩膜层时,形成第一副栅线电极和第二副栅线电极;在本实施例中,在所述第一掩膜层暴露出所述第一种子层的表面电镀第一副栅线电极以及在所述第二掩膜层暴露出所述第二种子层的表面电镀第二副栅线电极。
66.去除所述掩膜层的步骤包括:形成所述第一副栅线电极之后去除所述第一掩膜层,和/或形成所述第二副栅线电极之后去除所述第二掩膜层;也就是,当仅形成有第一副栅线电极时,仅去除第一掩膜层;当仅形成有第二副栅线电极时,仅去除第二掩膜层;当形成有第一副栅线电极和第二副栅线电极时,去除第一掩膜层和第二掩膜层;在本实施例中,形成所述第一副栅线电极之后去除所述第一掩膜层以及形成所述第二副栅线电极之后去除所述第二掩膜层。
67.去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层的步骤包括:去除所述第一掩膜层之后去除不包含第一副栅线电极遮挡的部分所述第一种子层,和/或去除所述第二掩膜层之后去除不包含第二副栅线电极遮挡的部分所述第二种子层,也就是,当仅形成第一种子层时,仅去除第一副栅线电极侧部的第一种子层;当仅形成第二种子层时,仅去除第二
副栅线电极侧部的第二种子层;当形成有第一种子层和第二种子层时,去除第一副栅线电极侧部的第一种子层和第二副栅线电极侧部的第二种子层;在本实施例中,去除所述第一掩膜层之后去除第一副栅线电极侧部的第一种子层以及去除所述第二掩膜层之后去除第二副栅线电极侧部的第二种子层。
68.在所述半导体衬底层的至少一侧形成主栅线电极的步骤包括:采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层形成有所述第一副栅线电极的一侧形成第一主栅线电极,和/或采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层形成有所述第二副栅线电极的一侧形成第二主栅线电极,所述第一主栅线电极与所述第一副栅线电极电学连接,所述第二主栅线电极与所述第二副栅线电极电学连接;在本实施例中,采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层形成有所述第一副栅线电极的一侧形成第一主栅线电极以及采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层形成有所述第二副栅线电极的一侧形成第二主栅线电极。
69.在所述掩膜层暴露出的种子层的表面电镀副栅线电极的步骤包括:在所述掩膜层暴露出的种子层的表面电镀底层副栅线电极;在所述底层副栅线电极背离所述半导体衬底层的一侧表面形成顶层副栅线电极;所述顶层副栅线电极的熔点小于所述底层副栅线电极的熔点,且所述底层副栅线电极的导电率大于所述顶层副栅线电极的导电率。底层副栅线电极的导电能力较好,能够较好的传导电流,顶层副栅线电极的熔点较小,在后续形成组件的工艺中能够较容易的与焊带焊接,顶层副栅线电极起到了底层副栅线电极与焊带之间的粘接层的作用。
70.所述底层副栅线电极的材料包括铜,所述顶层副栅线电极的材料包括锡。在本实施例中,栅线电极替代了传统的细银栅线和主银栅线,栅线电极避免使用了银这种成本较高的材料,降低了电极的成本。
71.所述底层副栅线电极的厚度为3μm~15μm,例如,3μm、5μm、7μm、9μm、11μm、13μm或者15μm;如果底层副栅线电极太薄,会导致副栅线电极的导电能力较弱,如果底层副栅线电极太厚,会增加副栅线电极不必要的成本;所述顶层副栅线电极的厚度为0.3μm~3μm,例如,0.3μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm或者3μm,如果顶层副栅线电极太薄,会导致底层副栅线电极与焊带之间的结合效果较差,如果顶层副栅线电极太厚,会增加副栅线电极不必要的成本。
72.电极的制备方法还包括:去除所述掩膜层之后,在所述底层副栅线电极的侧壁表面形成导电保护层。导电保护层能够防止底层副栅线电极被氧化,提高副栅线电极的可靠性。
73.在本实施例中,底层栅线电极的材料为铜,顶层栅线电极的材料为锡,形成所述导电保护层的工艺包括化学镀工艺。通过化学镀工艺使底层栅线电极的侧壁发生氧化还原反应。在本实施例中,由于导电保护层的材料为锡,因此氧化还原反应仅发生在底层栅线电极的侧壁,而顶层栅线电极不参与氧化还原反应,因此,只是使得底层栅线电极的侧壁表面形成导电保护层。也就是说,导电保护层可以通过化学电镀的方式实现,本质是通过氧化还原反应把裸露出的铜(底层的副栅线电极)置换成锡(导电保护层),通过化学镀工艺形成的导电保护层比较均匀。
74.所述导电保护层的材料与所述顶层副栅线电极的材料相同。优选的是,所述导电保护层的材料包括锡。
75.所述导电保护层的厚度为0.5μm~2μm,例如,0.5μm、1μm、1.5μm或者2μm。
76.形成所述导电保护层之后,加热所述导电保护层,导电保护层在熔融状态下流动,使所述导电保护层形成覆盖所述栅线电极的侧壁表面和顶部表面的导电覆盖层。这样使得导电覆盖层覆盖在栅线电极的表面均匀且形貌良好。
77.去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层之后,形成所述导电保护层;或者,形成所述导电保护层之后,去除不包含所述副栅线电极遮挡的部分所述种子层。优选的,去除不包含栅线电极遮挡的部分所述种子层之后,形成导电保护层。
78.在本实施例中,去除副栅线电极侧部的种子层之后,形成所述导电保护层;导电保护层的厚度较薄,几乎不占用相邻副栅线电极之间的透明导电膜的空间,减少了对太阳光的遮挡。由于去除副栅线电极侧部的种子层之后,形成导电保护层,因此这样能够防止在去除种子层的过程中导电保护层被刻蚀损伤,提高了副栅线电极的可靠性。
79.所述掩膜层的厚度与所述底层副栅线电极的厚度的比值为1:0.95~1:1.05,例如,1:0.95、1:1或者1:1.05。掩膜层的厚度与底层副栅线电极的厚度基本一致,避免掩膜层的厚度过低导致副栅线电极形貌较差,也避免了掩膜层的厚度过高造成的掩膜层材料浪费。
80.本发明提供的电极的制备方法,主栅线电极通过丝网印刷工艺形成,主栅线电极具有一定的宽度能提供较大的焊盘点,提供较好的焊接拉力,有利于组件互连。电镀工艺形成的副栅线电极宽度比通过丝网印刷工艺形成的副栅线电极更窄,使副栅线电极对太阳光的遮挡少。副栅线电极采用电镀工艺形成,比较有利于形成不含银的副栅线电极,能够降低电极的成本。
81.下面以电极制备在太阳能电池中作为示例详细介绍。需要说明的是,在其他实施例中,电极的制备方法还可以应用在其他需要包括栅线电极的其他太阳能电池等半导体结构的制备过程中。
82.太阳能电池的制备方法还包括:在所述半导体衬底层的至少一侧形成透明导电膜。在所述半导体衬底层至少一侧形成透明导电膜的步骤包括:在所述半导体衬底层的一侧形成第一透明导电膜,和/或在所述半导体衬底层的另一侧形成第二透明导电膜;在本实施例中,在所述半导体衬底层的一侧形成第一透明导电膜以及在所述半导体衬底层的另一侧形成第二透明导电膜。
83.副栅线电极通过种子层间接的与透明导电膜连接,因此副栅线电极与透明导电膜的结合力较好,防止了副栅线电极脱离透明导电膜的现象。
84.采用电镀工艺在所述半导体衬底层的至少一侧形成副栅线电极的步骤为:采用电镀工艺在部分所述透明导电膜背离所述半导体衬底层一侧形成副栅线电极。
85.采用丝网印刷工艺在所述半导体衬底层形成有所述副栅线电极的一侧形成主栅线电极的步骤包括:采用丝网印刷工艺在部分所述透明导电膜背离所述半导体衬底层一侧形成主栅线电极。
86.太阳能电池的制备方法还包括:在所述半导体衬底层的一侧表面形成第一本征半导体层;在所述第一本征半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第一导电类型半导体层;在所述半导体衬底层背离所述第一本征半导体层的一侧表面形成第二本征半导体层;在所述第二本征半导体层背离所述半导体衬底层的一侧表面形成第二导电类型半导体
层;所述第二导电类型半导体层与所述第一导电类型半导体层的导电类型相反;在第一导电类型半导体层背离半导体衬底层的一侧表面形成第一透明导电膜;在第二导电类型半导体层背离半导体衬底层的一侧表面形成第二透明导电膜。
87.在形成副栅线电极和主栅线电极之后,对太阳能电池进行低温固化,之后对太阳能电池进行光电性能测试。
88.请参考图2至图10,下面以异质结太阳能电池作为太阳能电池的一种示例,对本实施例提供的太阳能电池的制备过程的结构示意图进行说明。
89.请参考图2,提供半导体衬底层1。
90.对半导体衬底层1进行制绒清洗处理之后,在半导体衬底层1的两侧沉积第一本征半导体层2和第二本征半导体层3;在所述第一本征半导体层2背离所述半导体衬底层1的一侧形成第一导电类型半导体层4;在所述第二本征半导体层3背离所述半导体衬底层1的一侧形成第二导电类型半导体层5;在所述第一导电类型半导体层4背离所述半导体衬底层1的一侧形成第一透明导电膜6;在所述第二导电类型半导体层5背离所述半导体衬底层1的一侧形成第二透明导电膜7。
91.请参考图3,在第一透明导电膜6背离半导体衬底层1的表面形成第一种子层8,在第二透明导电膜7背离半导体衬底层1的表面形成第二种子层9。
92.请参考图4,通过喷墨打印工艺在部分第一种子层8背离第一透明导电膜6的表面形成第一掩膜层10,通过喷墨打印工艺在部分第二种子层9背离第二透明导电膜7的表面形成第二掩膜层11。
93.请参考图5,通过电镀工艺在第一掩膜层10暴露出第一种子层8的表面形成第一底层副栅线电极12以及在所述第二掩膜层11暴露出所述第二种子层9的表面形成第二底层副栅线电极13。
94.请参考图6,通过电镀工艺在第一底层副栅线电极12背离第一种子层8的表面形成第一顶层副栅线电极14以及在第二底层副栅线电极13背离第二种子层9的表面形成第二顶层副栅线电极15。
95.请参考图7,去除第一掩膜层10和第二掩膜层11,去除第一掩膜层10和第二掩膜层11之后,去除第一底层副栅线电极12侧部的第一种子层8,去除第二底层副栅线电极13侧部的第二种子层9。
96.请参考图8,在第一底层副栅线电极12的侧壁表面通过化学镀工艺形成第一导电保护层16,第一导电保护层16的材料包括锡,在第二底层副栅线电极13的侧壁表面通过化学镀工艺形成第二导电保护层17,第二导电保护层17的材料包括锡。
97.请参考图9,加热第一导电保护层16和第二导电保护层17,使第一导电保护层16形成覆盖整个第一栅线电极表面的第一导电覆盖层16b,使第二导电保护层17形成覆盖整个第二栅线电极表面的第二导电覆盖层17b。第一导电覆盖层16b覆盖第一栅线电极的侧壁表面和顶部表面,第二导电覆盖层17b覆盖第二栅线电极的侧壁表面和顶部表面。
98.需要说明的是,在其他实施例中,可以优选的是:在去除所述第一掩膜层10和第二掩膜层11之后,且在去除第一种子层8和第二种子层9之前,在第一底层栅线电极12的侧壁表面形成第一导电保护层,第一导电保护层能够防止第一底层副栅线电极12被氧化,提高第一底层副栅线电极12的可靠性,在第二底层栅线电极13的侧壁表面形成第二导电保护
层,第二导电保护层能够防止第二底层副栅线电极13被氧化,提高第二底层副栅线电极13的可靠性。在此情况下,当加热第一导电保护层和第二导电保护层时,加热第一导电保护层和第二导电保护层的步骤设置在去除第一种子层8和第二种子层9之前或者去除第一种子层8和第二种子层9之后。
99.请参考图10,图10为了示意主栅线电极与副栅线电极之间的相对位置关系,给出了太阳能电池的俯视示意图;通过丝网印刷工艺,在第一透明导电膜6背离所述半导体衬底层1的部分表面形成第一主栅线电极18,第一主栅线电极18与第一导电覆盖层16b连接;在所述第二透明导电膜7背离所述半导体衬底层1的部分表面形成第二主栅线电极(图中未示出),第二主栅线电极与第二导电覆盖层17b连接。
100.需要说明的是,在其他实施例中,可以不加热第一导电保护层和第二导电保护层。在这种情况下,第一主栅线电极与第一顶层副栅线电极连接;第二主栅线电极与第二顶层副栅线电极连接。在其他实施例中,还可以是先通过丝网印刷工艺形成第一主栅线电极,后通过电镀工艺形成第二副栅线电极。
101.请参考图11至图19,下面对另一实施例提供的太阳能电池的制备过程的结构示意图进行说明。本实施例与前一实施例的区别在于:在太阳能电池的制备过程中,太阳能电池中仅单侧的电极的制备采用本发明电极的制备方法。
102.请参考图11,提供半导体衬底层1a。
103.对半导体衬底层1a进行制绒清洗处理之后,在半导体衬底层1a的两侧沉积第一本征半导体层2a和第二本征半导体层3a;在所述第一本征半导体层2a背离所述半导体衬底层1a的一侧形成第一导电类型半导体层4a;在所述第二本征半导体层3a背离所述半导体衬底层1a的一侧形成第二导电类型半导体层5a;在所述第一导电类型半导体层4a背离所述半导体衬底层1a的一侧形成第一透明导电膜6a;在所述第二导电类型半导体层5a背离所述半导体衬底层1a的一侧形成第二透明导电膜7a。第一导电类型半导体层4a为p型掺杂半导体层,第二导电类型半导体层5a为n型掺杂半导体层。
104.请参考图12,在第一透明导电膜6a背离半导体衬底层1a的表面形成第一种子层8a。
105.请参考图13,通过喷墨打印工艺在部分第一种子层8a背离第一透明导电膜6a的表面形成第一掩膜层10a。
106.请参考图14,通过电镀工艺在第一掩膜层10a暴露出第一种子层8a的表面形成第一底层副栅线电极12a。
107.请参考图15,通过电镀工艺在第一底层副栅线电极12a背离第一种子层8a的表面形成第一顶层副栅线电极14a。
108.请参考图16,去除第一掩膜层10a,去除第一掩膜层10a之后,去除第一底层副栅线电极12a侧部的第一种子层8a。
109.请参考图17,在第一底层副栅线电极12a的侧壁表面形成第一导电保护层16a;通过丝网印刷工艺在部分第二透明导电膜7a背离第二导电类型半导体层5a的一侧表面形成第二副栅线电极18a以及第二主栅线电极(图中未示出),在这种情况下,第二主栅线电极和第二副栅线电极18a是通过丝网印刷工艺同时形成的。在其他实施例中,可以在形成第一副栅线电极和第一主栅线电极之前形成第二副栅线电极18a以及第二主栅线电极。
110.请参考图18,加热第一导电保护层16a,使第一导电保护层16a形成覆盖整个第一栅线电极表面的第一导电覆盖层16c。第一导电覆盖层16c覆盖第一栅线电极的侧壁表面和顶部表面。
111.需要说明的是,在其他实施例中,可以不加热第一导电保护层16a。
112.需要说明的是,在其他实施例中,可以是:在去除所述第一掩膜层10a之后,且在去除第一种子层8之前,在第一底层栅线电极12a的侧壁表面形成第一导电保护层。在此情况下,当加热第一导电保护层时,加热第一导电保护层的步骤设置在去除第一种子层8a之前或者去除第一种子层8a之后。
113.请参考图19,图19为了示意主栅线电极与副栅线电极之间的相对位置关系,给出了太阳能电池的俯视示意图;通过丝网印刷工艺,在第一透明导电膜6a背离所述半导体衬底层1a的部分表面形成第一主栅线电极19a。
114.在其他实施例中,还可以是先通过丝网印刷工艺形成第一主栅线电极,后通过电镀工艺形成第一副栅线电极。
115.在又一实施例中,第一导电类型半导体层为p型掺杂半导体层,第二导电类型半导体层为n型掺杂半导体层,在第二透明导电膜背离半导体衬底层的表面形成第二种子层,通过喷墨打印工艺在部分第二种子层背离第二透明导电膜的表面形成第二掩膜层。通过电镀工艺在第二掩膜层暴露出第二种子层的表面形成第二底层副栅线电极;通过电镀工艺在第二副底层栅线电极背离第二种子层的表面形成第二顶层副栅线电极;之后,去除第二掩膜层;去除第二掩膜层之后,去除第二底层副栅线电极侧部的第二种子层;通过丝网印刷工艺在部分第一透明导电膜背离第一导电类型半导体层的一侧表面形成第一副栅线电极。进一步的,还可以包括:在第二底层副栅线电极的侧壁表面形成第二导电保护层;加热第二导电保护层,使第二导电保护层形成覆盖整个第二栅线电极表面的第二导电覆盖护层。第二导电覆盖层覆盖第二栅线电极的侧壁表面和顶部表面。需要说明的是,在其他实施例中,可以不加热第二导电保护层。需要说明的是,在其他实施例中,可以是:在去除所述第二掩膜层之后,且在去除第二种子层之前,在第二底层副栅线电极的侧壁表面形成第二导电保护层。在此情况下,当加热第二导电保护层时,加热第二导电保护层的步骤设置在去除第二种子层之前或者去除第二种子层之后。
116.本实施例提供的太阳能电池的制备方法,主栅线电极通过丝网印刷工艺形成,主栅线电极具有一定的宽度能给太阳能电池提供较大的焊盘点,提供较好的焊接拉力,有利于太阳能电池的组件互连。副栅线电极采用电镀工艺形成,比较有利于形成不含银的副栅线电极,能够降低太阳能电池的成本,并且电镀工艺形成的副栅线电极宽度比通过丝网印刷工艺形成的副栅线电极更窄,使副栅线电极对太阳光的遮挡少,利于电池效率提升。
117.以下为对采用不同方式制备的太阳能电池进行测试得到的结果对比表。表中,“isc”表示短路电流,“voc”表示开路电压,“ff”表示填充系数,“eta”表示转换效率,“irev2”表示漏电流。
[0118][0119]
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
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