一種晶體硅異質結太陽電池進光面用的金屬電極及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明為一種晶體硅異質結太陽電池進光面用的金屬電極及其制備方法，屬于太陽電池領域。涉及太陽電池的結構設計及制備技術。
【背景技術】
[0002]晶體硅異質結太陽電池的基本結構為摻雜非晶硅薄膜(或微晶硅、納米硅薄膜)與摻雜晶體硅片構成的異質結結構，一般會在兩層結構之間沉積一層非常薄的鈍化層以提高器件的性能。然后在表面上沉積透明導電氧化物薄膜，最后在透明導電氧化物薄膜上做上金屬電極。此金屬電極目前所用最典型的，也是廣為大家所接受的是與常規晶體硅太陽電池正面電極相同的主-副柵線結構并采用絲網印刷的方法制備，但選用的是低溫銀漿材料。
[0003]低溫銀漿結構中的有機物會部分保留在最終電極中，影響了導電性且與基底的結合強度并不理想。這種結構所制備的柵線的電導率僅為純銀材料的1°/『10%，造成最終太陽電池的串聯電阻和短路電流過低，限制了太陽電池轉換效率的提升，并浪費了大量的銀材料。
[0004]目前，晶硅異質結太陽電池技術的發展已到達大規模生產的臨界節點，如能提升器件金屬電極的性能并減少部分貴金屬銀材料的耗量將有助于太陽電池轉換效率的提升并大大降低太陽電池的成本，加速該技術的普及應用。

【發明內容】

[0005]通過創新柵線結構、材料構成和制備方法，減少晶體硅異質結太陽電池金屬電極的銀耗量，減小晶體硅異質結太陽電池的串聯電阻，降低其生產成本并提高其光電轉換效率。
[0006]—種晶體硅異質結太陽電池進光面用的金屬電極及其制備方法。進光面是指需要光入射的面。如果是單面電池僅指太陽電池的正面，如果是雙面電池則指的是太陽電池的前后兩個面。該金屬電極的材料構成為銀或者過渡層/銀的復合結構；該金屬電極的結構中細柵線線寬不大于20微米，厚度不大于10微米，條數不少于120且相鄰細柵線之間的間距相等；該金屬電極由物理氣相沉積或化學鍍膜的方法制備。
[0007]上述
【發明內容】
中所提及的金屬電極的結構中細柵線的線寬(d)與相鄰兩條細柵線之間的間距(s )成正比，d=A*s。其中A為一個常數，取值為0.1%~2.0%之間。細柵線的線寬與厚度的乘積與相鄰兩條細柵線之間的間距成正比。
[0008]上述
【發明內容】
中過渡層/銀的復合結構中的過渡層是指在晶體硅異質結太陽電池的TCO層與金屬銀之間的一層非銀金屬層，其材料構成為鉻、鈦、鎳或者鎢，該層的厚度不超過I微米。
[0009]上述
【發明內容】
中所提及的金屬電極的結構中可以有與細柵線垂直的主柵線，也可以沒有主柵線。主柵線的材料可以為與細柵線相同的材料，此時主柵線和細柵線可在同樣的工藝流程中同時做出；主柵線的材料也可以為與細柵線不同的材料，例如低溫漿料等，此時主柵線與細柵線在不同的工藝流程中完成。
[0010]上述
【發明內容】
中所提及的相鄰主柵線之間的間隔與細柵線的線寬和厚度的乘積成反比，主柵線的條數與相鄰主柵線的間隔成反比。
[0011]上述
【發明內容】
中所提及的金屬電極，主柵線和細柵線由相同材料構成的可由以下工藝方法制備:第一步，在沉積好TCO層的晶體硅異質結太陽電池表面覆蓋一層掩膜，掩膜的漏空與所需的金屬電極相同；第二步，通過物理氣相沉積或者化學鍍膜的方法在第一步所得結構的表面覆蓋一層所需厚度的金屬電極；第三步，去掉在晶體硅異質結太陽電池表面所覆蓋的掩膜及多余的金屬材料，多余的金屬材料可回收再利用。
[0012]上述
【發明內容】
中所提及的物理氣相沉積法包括磁控濺射、熱蒸發、離子束蒸發等；所提及的化學鍍膜的方法包括常規的化學鍍膜法和電化學鍍膜法。
[0013]上述
【發明內容】
中所提及的金屬電極，主柵線和細柵線由不同材料構成的可由以下工藝方法制備:第一步:采用上述
【發明內容】
中所述的工藝流程制備細柵線:(I)在沉積好TCO層的晶體硅異質結太陽電池表面覆蓋一層掩膜，掩膜的漏空與所需的金屬電極相同；
(2)，通過物理氣相沉積或者化學鍍膜的方法在第一步所得結構的表面覆蓋一層所需厚度的金屬電極；(3)，去掉在晶體硅異質結太陽電池表面所覆蓋的掩膜及多余的金屬材料。第二步，上述
【發明內容】
中所述的細柵線工藝流程制備主柵線或者采用絲網印刷并進行熱處理的方法獲得由低溫漿料構成的主柵線，如采用類似于細柵線的工藝需換用與細柵線不同的，滿足主柵線結構的漏空的掩膜。
[0014]采用本發明所提及的柵線結構和制備方法，晶體硅異質結太陽電池中由金屬電極所耗費的銀材料的總量將縮減為現行基于絲網印刷低溫銀漿料技術所耗費的銀材料總量的20%以下，最優效果為10%以下；由金屬柵線所導致的串聯電阻將縮減為基于現行絲網印刷低溫銀漿料技術的串聯電阻的10%以下，最優效果為0.1% ;可提高晶體硅異質結太陽電池轉換效率0.5%以上，最優效果約2.0%。
【具體實施方式】
[0015]實施例1:
以156mm*156mm的η型單晶娃為基片的雙面異質結晶體娃太陽電池為例，結合本發明的內容表述具體實施案例，對本發明做進一步的說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。
[0016]所設計金屬電極的構成為:細柵線的寬度為10微米，厚度為2微米，相鄰細柵線間隔為500微米，條數為156根；主柵線的寬度為0.5毫米，厚度為2微米，條數為6條，在硅片表面等間距排布。基片的兩面采用對稱的金屬電極結構。
[0017]單晶硅基片在雙面分別沉積好相應的TCO膜后，按照如下工藝流程制備正面及反面的金屬電極:
第一步:在基片的兩面均涂覆一層正性光刻膠，采用模板曝光后顯影，露出所需沉積柵線的位置。
[0018]第二步:采用磁控濺射的方法在基片的兩面分別沉積一層2微米厚的銀薄膜。
[0019]第三步:采用合適的洗液洗掉殘留的模板及模板上的銀，烘干。
[0020]將多片該金屬電極結構的晶體硅異質結太陽電池采用0.5毫米寬的焊帶進行連接，然后進行組串并聯，封裝后獲得最終的太陽電池組件。
[0021]該結構金屬電極結構將減少金屬電極和TCO所造成的串聯電阻到常規基于絲網印刷低溫銀漿的，結構為100根細柵線、3根主柵線的串聯電阻的阻值的50%和66%，提高太陽電池的轉換效率1% ;所耗費的銀材料縮減為對比結構的15%左右。
[0022]
實施例2:
以156mm*156mm的η型單晶娃為基片的雙面異質結晶體娃太陽電池為例，結合本發明的內容表述具體實施案例，對本發明做進一步的說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。
[0023]所設計金屬電極的構成為:細柵線的寬度為20微米，厚度為10微米，相鄰細柵線間隔為1.5毫米，條數為100根；主柵線的寬度為1.2毫米，厚度為10微米，條數為3條，在硅片表面等間距排布。基片的兩面采用對稱的金屬電極結構。
[0024]在單晶硅基片在雙面分別沉積好相應的TCO膜后，按照如下工藝流程制備正面及反面的金屬電極:
第一步:在基片的兩面均覆蓋一層金屬掩膜板，掩膜版的鏤空式樣及在基片上的位置與所需的柵線結構完全一致。
[0025]第二步:采用磁控濺射的方法在基片的兩面分別沉積一層10微米厚的銀薄膜。
[0026]第三步:拿開兩面覆蓋的金屬掩膜版。
[0027]將多片該金屬電極結構的晶體硅異質結太陽電池采用1.2毫米寬的焊帶進行連接，然后進行組串并聯，封裝后獲得最終的太陽電池組件。
[0028]該結構金屬電極結構將減少金屬電極串聯電阻到常規基于絲網印刷低溫銀漿的，結構為100根細柵線、3根主柵線的串聯電阻的阻值的10%，提高太陽電池的轉換效率0.8% ;所耗費的銀材料縮減為對比結構的80%左右。
[0029]
實施例3: