一种复合金属电极太阳能电池的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能电池领域，尤其涉及一种复合金属电极太阳能电池的制备方法。
【背景技术】
[0002]太阳能电池为了输出电能，必须在电池p-n结两端形成具有紧密欧姆接触的导电材料。这种导电材料一般为金属材质，且习惯上称电池上表面的导电材料为正电极，下表面导电材料为背电极。丝网印刷是一项传统的工业化工艺技术，自从20世纪70年代就得到了广泛的应用。由于其在生产成本的降低中有着明显的优势，可进行大规模生产和降低生产周期，因此该技术也广泛地应用于太阳电池的生产中。目前产业化的太阳能电池电极制备就是借助丝网印刷技术，将金属的导电浆料透过丝网网孔在硅片上形成电极图案，然后通过高温烧结形成紧密欧姆接触的电极。产业化的正电极采用Ag电极，背电极采用Al背场和Ag背电极。
[0003]由于丝网印刷的局限性:(1)印刷中正电极不可避免会出现断栅和虚印现象；(2)丝网印刷的电极致密性不好，比电镀、磁控溅射技术制备的金属电极致密性差很多，导致电极的电阻值较大；(3)—次丝网印刷出来的金属电极高度不高，需要多次印刷。另外，Ag电极中Ag浆价格昂贵，不利于降低生产成本。因此，如何在丝网印刷的基础上，开发一种电池转换效率高，成本低的太阳能电池的正电极成为研宄者关注的焦点。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种复合金属电极太阳能电池的制备方法，可使电极的致密性提高和电阻值降低，从而提高电池的转换效率，降低生产成本。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合金属电极太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
(1)利用湿法或干法制绒，在硅片表面形成绒面；
(2)硅片在扩散炉中扩散，形成P-n结；
(3)去除热扩散在硅片表面形成的磷硅玻璃；
(4)在硅片正面形成减反膜；
(5)通过丝网印刷在硅片背面制备背电极和Al背电场；
(6)通过丝网印刷Ag楽料在娃片正面形成Ag电极；
(7)高温烧结；
(8)将第一掩膜覆盖在硅片正面使除Ag电极以外的区域实行遮盖；
(9)采用磁控派射Cu革E材的方法在Ag电极上沉积Cu电极；
(10)将第二掩膜覆盖在硅片正面使除Cu电极以外的区域实行遮盖；
(11)采用磁控溅射Sn靶材的方法在Cu电极上沉积Sn电极，最终得到复合正电极的太阳能电池。
[0006]作为上述方案的改进，所述Ag电极的高度hi为7-12微米，宽度dl为20_30微米。
[0007]作为上述方案的改进，所述Cu电极覆盖在Ag电极上，且所述Cu电极的高度h2为5-10微米，宽度d2为30-50微米。
[0008]作为上述方案的改进，所述Sn电极覆盖在Cu电极上，且所述Sn电极的高度h3为0.1-1微米，宽度d3为32-52微米。
[0009]作为上述方案的改进，所述第一掩膜和第二掩膜为石墨或者金属材质。
[0010]作为上述方案的改进，所述第一掩膜与Ag电极的图案相配合遮盖硅片正面除Ag电极外的区域；所述第二掩膜与Cu电极的图案相配合遮盖硅片正面除Cu电极外的区域。
[0011]作为上述方案的改进，所述步骤(2)中扩散时控制目标方块电阻在100-150欧
/ 口。
[0012]作为上述方案的改进，所述步骤(4)利用PECVD方法或者磁控溅射方法，在所述硅片正面镀单层氮化硅、多层氮化硅或氮化硅/ 二氧化硅叠层减反膜。
[0013]作为上述方案的改进，所述步骤(5)中通过丝网印刷Ag浆料，在硅片背面形成背电极，通过丝网印刷Al浆料，在硅片背面形成Al背电场，然后在200-280°C下进行烘干，去除浆料中的有机成分。
[0014]实施本发明实施例，具有如下有益效果:
本发明改进现有单纯采用丝网印刷在硅片正面制备正电极的方法，而是先用丝网印刷制得较小和较窄的Ag电极，再采用磁控溅射的方式此次沉积Cu电极和Sn电极，形成复合金属电极。由于采用磁控溅射的方式，形成致密性很好的Ag/Cu合金，从而降低电极的电阻值，增加电流的收集效率。而且在Cu电极外沉积一层Sn电极作为保护膜，防止Cu电极在使用过程中的氧化，同时确保电极的焊接性能。另外，减少Ag浆用量而增加成本低的Cu原料，使得该复合电极的成本大大降低。整个复合正电极的高度明显提升，降低电池的串联电阻，使本发明所得的太阳能电池的转换效率比产业化的单一正面Ag电极太阳能电池的转换效率高0.2%-0.3%ο
【附图说明】
[0015]图1是本发明一种复合金属电极太阳能电池的制备方法的流程图；
图2是本发明制备方法制得太阳能电池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0017]结合图1，本发明一种复合金属电极太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:
S100，利用湿法或干法制绒，在硅片表面形成绒面。
[0018]本发明所述制备方法可选用湿法或者干法刻蚀技术，进行制绒。
[0019]需要说明的是，本发明所采用的硅片是通过P型硅原料晶体成长的方法，形成晶棒后，切片成156mm x 156mm的尺寸，但不限于该尺寸。
[0020]S101，硅片在扩散炉中扩散，形成p-n结。
[0021]通过扩散在所述硅片正面形成N型发射极，并在硅片和N型发射极之间形成p-n结。
[0022]需要说明的是，将P型硅片放入扩散炉中进行磷扩散，扩散时需控制温度在800°C?820°C范围内，目标方块电阻为100-150欧/ 口。
[0023]S102，去除热扩散在硅片表面形成的磷硅玻璃。
[0024]S103，在硅片正面形成减反膜。
[0025]本发明制备减反膜可利用PECVD方法或者磁控溅射方法，在所述硅片正面镀单层氮化硅、多层氮化硅或氮化硅/二氧化硅叠层减反膜。减反膜的作用一方面降低反射率，另一方面可以钝化硅片表面，减少载流子的复合。
[0026]S104，通过丝网印刷在硅片背面制备背电极和Al背电场。
[0027]本发明通过丝网印刷Ag浆料，在硅片背面形成背电极，通过丝网印刷Al浆料，在硅片背面形成Al背电场，然后在200-280°C下进行烘干，去除浆料中的有机成分。
[0028]现有在硅片正面形成的正电极一般是根据设计好的正电极图案、线宽、线高等参数，采用丝网印刷Ag浆方式涂覆在硅片正面，待高温烧结后，形成Ag电极。
[0029]丝网印刷工艺由于在生产成本的降低中有着明显的优势，可进行大规模生产和降低生产周期等特点，成为制备电极的主要手段。然而，丝网印刷工艺在印刷过程中正电极不可避免会出现断栅和虚印现象，而且丝网印刷的电极致密性较差，导致电极的电阻值较大。此外，一次丝网印刷出来的金属电极高度不高，需要多次印刷。
[0030]另一方面，现有正电极为Ag电极，但Ag浆价格昂贵，导致电池的造价一直不能大幅下降，缺乏价格竞争力。
[0031]为此，本发明从步骤S105~S109对电极的制备方法进行改进来解决上述问题。
[0032]S105，通过丝网印刷Ag楽料在娃片正面形成Ag电极。
[0033]S106，高温烧结。
[0034]首先采用丝网印刷方式在硅片正面涂上Ag浆，然后经过高温烧结后形成Ag电极，由于正面Ag电极中含有玻璃料等腐蚀成分，Ag电极可以烧穿减反膜，和p