一种异质结电池及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种太阳能电池及其制备方法，尤其设及一种异质结电池及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 传统晶娃电池工艺中普遍采用的丝网印刷银浆工艺，由于银的成本较高和资源有 限，并不能满足未来太阳能电池的生产需求。而且丝网印刷过程需要对娃片施加一定的压 力，容易导致碎片的问题。传统晶娃电池的产品存在边缘漏电、化学锻锡后ITO发白、栅线 断线、栅线线宽不均匀、栅线脱落等技术缺陷。
[0003] 本发明提供新型的铜电极化技术，运种技术对娃片施加外部压力很微小或可实现 非接触式工艺，可实现低碎片率生产，并且电池制造成本更低而转换效率更高。本发明W异 质结电池为基础进行铜电极技术研发，其中包括光刻、湿法腐蚀和电锻等主要工艺技术，最 后进行工艺集成和产业化解决方案的研究。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是W异质结电池为基础进行铜电极技术研发，提供一种 太阳能电池及其制备方法，制备方法包括光刻、湿法腐蚀和电锻等主要工艺技术，研发出铜 电极的异质结太阳能电池，克服了边缘漏电、化学锻锡后ITO发白、栅线断线、栅线线宽不 均匀、栅线脱落等技术问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
[000引 （1) 一种异质结电池的制备方法，包括如下步骤：
[0007] a)在娃晶片上沉积铜，形成电极层；
[000引 b)光刻；
[000引 C)湿法及电锻。
[0010] 似根据（1)所述的异质结电池的制备方法，所述娃晶片的结构依次包括ITO层、 P-Si层、i-Si层、Si衬底、N-Si层、i-Si层和ITO层。
[0011] (3)根据（1)或（2)所述的异质结电池的制备方法，所述a)步骤中，在娃晶片双面 沉积铜，形成电极层；采用射频方式进行沉淀，射频频率为12-16MHZ，工作气体为氣气，祀 材为铜。所述沉积的工艺条件如下，本底真空为SXlO5Pa,工作气压为0. 1-0. 5Pa，瓣射功率 为200-400W，瓣射时间为200-280S，娃晶片溫度为90-110°C。
[001引（4)根据（1)-(3)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述b)光刻步骤包 括，激光光绘绘制图形、冲片显影菲林片、压膜和曝光。
[0013] (5)根据（1)-(4)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，在所述冲片显影菲 林片步骤中，定影、显影液W浓度20-30%的比例配置，冲片溫度为30-50°C，传送速度恒 定。
[0014] (6)根据（1)-(5)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述压膜步骤如下， 所述压膜步骤如下，压膜轮滚轴上表面溫度90-110°C，压膜轮滚轴下表面溫度90-100°C， 传输速率 0. 4-0. 6m/min。
[0015] (7)根据（1)-(6)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述曝光的能量强 度为 80-90mv/cm2。
[001引 做根据（1)-(7)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述湿法包括显影、 水洗和稀硫酸清洗。
[0017] (9)根据（1)-(8)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，在所述显影中，碳酸 钢浓度为0. 5-2%，溫度为20-40°C，时间为0. 5-4min;所述水洗步骤为水洗2次，每次水洗 时间为l-2min，溫度为室溫-45°C;所述稀硫酸清洗步骤在室溫中进行，硫酸浓度为10%， 清洗时间为0.2-lmin。
[001引 （10)根据（1)-(9)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述电锻步骤中电 锻溶液的配方为，水硫酸铜67. 5-90g^，硫酸100-130ml/l，氯离子50-8化pm,陶氏添加剂 451#2-4ml/l，陶氏 452#10-30ml/l。
[0019] (11)根据（1)-(10)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述电锻的工艺 条件为，18-35°c，1-6A/血2,12-40min。
[0020] (12)根据（I)-(Il)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，在电锻步骤之后 还依次包括如下步骤：水洗、去膜、水洗、去除种子铜、水洗、稀硫酸清洗、化学锻锡、水洗和 干燥。
[002。 （13)根据（1)-(12)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，在电锻之后水洗、 去膜之前的水洗步骤为洗3次，每次l-2min，溫度范围为室溫-45°C。
[002引 （14)根据（1)-(13)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述去膜步骤使 用1-3 %氨氧化钢，溫度为20-55°C，时间为I-Smin。
[002引（巧）根据（1)-(14)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，在去膜之后、去除 种子铜之前的水洗步骤为洗2次，每次l-2min，溫度范围为室溫-45°C。
[0024] (16)根据（1)-(15)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述去除种子铜 的配方为SPS:100 ~120g/l，&8〇4:1%~3% ;工艺条件为：室溫-40°c，0. 5-5min。
[002引 （17)根据（1)-(16)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，在去除种子铜之 后、稀硫酸清洗之前的水洗步骤为洗2次，每次l-2min，溫度范围为室溫-45°C。
[0026] (18)根据（1)-(17)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述稀硫酸清洗 使用5%-10%硫酸，在室溫下清洗1-3111^。
[0027] (19)根据（1)-(18)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述化学锻锡的 配方为乐思SNIOOA90%v/v,乐思SNIOOB10%v/v，工艺条件为 63-72°C，l-5min。
[002引 （20)根据（1)-(19)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，在化学锻锡之后、 干燥之前的水洗步骤为洗3次，每次l-2min，溫度范围为40-45°C。
[0029] (21)根据（1)-(20)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，所述干燥在成氛 围中，干燥溫度为30-40°C，干燥时间为4-6min。
[0030] (22)根据（1)-(21)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，电池正面主栅宽 度为l-2cm共S根，细栅宽度60-80um共73-75根，电池背面主栅宽度为l-2cm共S根，细 栅宽度60-80um共140-150根。
[0031] (23)根据（1)-(22)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，沉淀载板边缘宽 度为2-4mm，正面全部瓣射，背面用载板支撑并作为边缘隔离；预留的干膜比娃片大，防止 从侧边上铜；PVD前将娃片四周用高溫胶带包裹起来，起到隔离的作用。
[003引 （24)根据（1)-(23)任一项所述的方法异质结电池的制备方法，，在ITO过程中，化 锡溫度为20-30°C，PH值为0. 9-1. 1，即减少酸度，W减轻酸的腐蚀。
[003引 烛）一种异质结电池，所述异质结电池的电极为铜电极，在娃晶片上下表面设有 铜电极层；所述娃晶片的结构依次包括ITO层、P-Si层、i-Si层、Si衬底、N-Si层、i-Si层 和ITO层。
[0034] 针对边缘漏电问题，本发明提供W下解决方案：
[003引 （I)PVD载板边缘宽度由原来的l-2mm变为2-4mm。正面全部瓣射，背面用载板支 撑并作为边缘隔离。ITO锻膜也是同样的过程，但ITO载板边缘无法限位，导致隔离区口0 据娃片边缘位置波动性大，铜有可能进入隔离区P层和N层。
[003引 似预留的干膜比娃片大，防止从侧边上铜
[0037] (3)PVD前将娃片四周用高溫胶带包裹起来，起到隔离的作用。
[003引其中似是改善边缘，（1)，做是核屯、的因数。
[0039] 针对锻锡后ITO发白的技术问题，本发明提供W下解决方案：通过一些调研和送 样给药水厂家测试，对化锡药水做如下调整：化锡溫度由40-60°C降到20-30°C，PH值由 0. 25-0. 35升高到0. 95-1. 05,即减少酸度，W减轻酸的腐蚀。药水调整后ITO表面发白的 问题基本解决。
[0040] 针对栅线断线的技术问题，本发明提供W下解决方案：把电锻时的工作电流从 3-4A/片调整到6-8A/片，并增加铜离子浓度。
[0041] 针对栅线线宽不均匀的技术问题，本发明提供W下解决方案：电锻槽体加高 2-4畑1，阳极（铁篮）上提1-1. 5畑1，阳极（铁篮）底部用塑料条遮挡；铁篮脱焊处用捆扎带 捆绑。
[0042] 本发明提供的一种异质结电池的制备方法具体的工艺条件如下表：
[0043]
[0044]
[0045] 本发明提供的一种铜电极异质结电池外观良好，最高效率21. 29%，小批次平均效 率20. 65%，测试数据如下表下：
[0046]
[0047] 本发明提供的铜电极异质结电池平均转换效率已达20. 65%，通过对工艺流程的 优化，电池效率还有进一步提升的潜能。电池正面拉脱力平均值为5. 28N/mm，背面拉脱力平 均值为5N/mm，按照晶娃电池标准拉脱力> 2. 5N/mm的标准，拉脱力测试全部合格。
[0048] 本发明具有W下有益技术效果：
[0049] 1.既解决了银储量有限和未来银价格上涨的问题，又满足了光伏产业未来发展的 需求；
[0050] 2.铜异质结电池相对目前的传统晶娃电池具有成本更低，而效率更高的优势，尤 其是可提高单位面积发电量，更适宜分布式发电；
[0051] 3.铜电极技术研发的成功将突破我国光伏产业低水平重复投资和技术创新性不 够的困境。
【附图说明】
[0052] 图1为一种异质结电池制备方法的工艺流程示意图。
[0053] 图2为现有技术的电解槽体。
[0054] 图3为本发明的电解槽体。
[00巧]图4为娃晶片的结构示意图。
[0056] 图中，1为阳极，2为阴极，3为塑料条。
【具体实施方式】
[0057] 现将参考附图来介绍实施例。
[0058] 实施例1
[0059] -种异质结电池的制备方法，包括如下步骤：
[0060] a)在娃晶片上沉积铜，形成电极层；
[006^ b)光刻；
[00的]C)湿法及电锻。
[006引所述a)步骤中，所述娃晶片的结构依次包括口0层、P-Si层、i-Si层、Si衬底、N-Si层、i-Si层和ITO层（如图4所不）。在娃晶片双面沉积铜，形成电极层；义用射频方 式进行沉淀，射频频率为1