一种太阳能电池片金属栅线制备方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池片制备技术领域，具体为一种太阳能电池片金属栅线制备方法。


背景技术：

2.由于传统能源资源有限，使用时总是伴随温室效应等环境污染问题。随着经济发展与环境污染矛盾日趋严重，光伏发电技术越来越受到大家的青睐，并且公认为未来的主要清洁能源。因此，提高光伏电池片的光电转换效率，降低其生产成本，使大家可以用上清洁廉价的电能，造福全人类就成为光伏产业的目标。
3.传统的太阳能电池片，是通过在hit太阳电池晶硅片前后表面沉积无掺杂的非晶硅薄膜，之后在前后表面分别沉积p型和n型非晶硅薄膜，最后在前后表面沉积透明导电tco层产生电荷分离场，从而产生电流。为了将太能电池片能持续产生的电流，需要及时将tco层产生的电荷及时并且快速的转移出去，以形成源源不断的电流通路。由于tco层的表面电阻值较大，会导致太阳能电池内阻增大，极大的降低太阳能电池的光电转换效率，因此需要一层低阻值，低能好的导电层，将tco层电荷快速转移出去。
4.传统的导电层是通过丝印机根据钢网模具，将导电银浆印刷在光伏电池片上，形成导电栅线，以达到将太阳能电池片上电荷转移出去，起到通电作用，如图1所示。采用该工艺制备的光伏电池片存在以下问题点：
5.1)由于导线银浆是通过印刷方法，印制在电池片上，银线与光伏电池片结合力较弱，仅仅是物理连接，其接触电阻较大，影响导电效率，从而影响光伏电池片能效转换率；
6.2)银浆的成本高昂，由银浆制作的导电栅线占到光伏电池板成本的40％，为了降低整体成本必须降低次工艺生产成本。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种太阳能电池片金属栅线制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能电池片金属栅线制备方法，包括如下步骤：
9.步骤一、在太阳能电池晶硅底hit基材上制备高透明导电薄膜ito层；
10.步骤二、在透明导电薄膜ito层上制备高透明隔离层；
11.步骤三、在高透明隔离层上制备金属种子层；
12.步骤四、对金属种子层的厚度进行加厚，形成金属加厚层；
13.步骤五、在金属加厚层上覆盖金属保护层；
14.步骤六、去除多余的金属保护层，形成栅格保护层；
15.步骤七、去除多余的金属种子层，完成金属栅格线的制备；
16.步骤八、对步骤七制备的具有金属栅格线的太阳能电池晶硅底hit基材进行激光
退火或热退火处理；
17.步骤九、对步骤八处理后的具有金属栅格线的太阳能电池晶硅底hit基材进行光注入，完成太阳能电池片栅线的制备。
18.进一步优选，所述高透明导电薄膜ito层的制备方法为真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种，该高透明导电薄膜ito层的制备方法多，不局限于单一制备方法，选择性广，实现在太阳能电池晶硅底hit基材上形成透明的导电薄膜。
19.进一步优选，所述高透明隔离层的制备方法为真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种，制备方法多，不单一，选择性广。
20.进一步优选，所述金属种子层采用的金属为cu、ti、w、cr、ni、co、mo、sn、pb、pd、in和ta中的任意一种或多种的化合物，金属或金属化合物的种类多，不局限于单一金属或金属化合物，不受材料的限制，选择性广。
21.进一步优选，所述金属种子层的制备方法为真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种，制备方法多，不单一，选择性广，能够实现整版或掩膜遮盖区域的沉积。
22.进一步优选，所述步骤四中加厚的金属种子层的厚度为0.5-20um，以达到制造接触界面化学键、降低接触电阻、增加金属层与隔离层结合力、提高载流能力、提高太阳能电池片效率等目的；所述金属种子层的加厚方法为真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种，金属种子层的加厚方法多，不单一，选择性广。
23.进一步优选，所述金属保护层的材料为惰性金属材料，保证金属保护层的稳定，能够防止金属保护层发生化学反应。
24.进一步优选，所述金属保护层的制备方法为真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种，制备方法多，选择性广。
25.进一步优选，所述步骤六中金属保护层的去除方法为溶液的溶解、湿法腐蚀、等离子体蚀刻、加热和激光蚀刻中的任意一种，去除方法多，选择性广。
26.进一步优选，所述步骤七中金属种子层的去除方法为干法蚀刻、化学腐蚀、阳极氧化和化学氧化中的任意一种，去除方法多，选择性广。
27.有益效果：本发明公开的太阳能电池片金属栅线制备方法，改善了导电栅线与光伏电池片的结合结构，由原来的物理接触，转变成离子键结合，增加了高透明导电薄膜ito层和高透明隔离层，通过高透明导电薄膜ito层和高透明隔离层的结合力，显著降低了结合电阻，提高1-3％的光伏电池板能量转换率；且不使用银浆制作导电栅线，大幅降低了太阳能电池片金属栅线的制造成本，能够降低光伏电池片20-50％的生产成本，能够杜绝贵金属的大规模使用。
附图说明
28.图1为本发明背景技术所公开的现有技术中采用印刷导电银浆在光伏电池片上制备导电栅线的制备工艺示意图；
29.图2为本发明实施例所公开的太阳能电池片金属栅线制备方法的步骤一至步骤五所制备的太阳能电池晶硅底hit基材的结构示意图；
30.图3为本发明实施例所公开的太阳能电池片金属栅线制备方法的步骤六所制备的太阳能电池晶硅底hit基材的结构示意图；
31.图4为本发明实施例所公开的太阳能电池片金属栅线制备方法的制备完成的太阳能电池片金属栅线的结构示意图。
具体实施方式
32.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
33.如图2-4所示，一种太阳能电池片金属栅线制备方法，包括如下步骤：
34.步骤一、采用真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种方法在太阳能电池晶硅底hit基材上制备高透明导电薄膜ito层；
35.步骤二、采用真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种方法在透明导电薄膜ito层上制备高透明隔离层，用于保护透明导电薄膜ito层；
36.步骤三、采用真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种方法透过图形化掩膜的开口区域进行整版或掩膜遮盖区域沉积，在高透明隔离层上制备金属种子层；
37.步骤四、采用真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种方法对金属种子层的厚度进行加厚，并加厚至0.5-20um，形成金属加厚层；
38.步骤五、采用真空溅射、电化学沉积、化学沉积、真空蒸镀、涂布、印刷、打印和pecvd中的任意一种方法在金属加厚层上覆盖金属保护层，金属保护层的材料为惰性金属材料；
39.步骤六、采用溶液的溶解、湿法腐蚀、等离子体蚀刻、加热和激光蚀刻中的任意一种方法去除多余的金属保护层，形成栅格保护层；
40.步骤七、采用干法蚀刻、化学腐蚀、阳极氧化和化学氧化中的任意一种方法去除多余的金属种子层的金属，完成金属栅格线的制备；
41.步骤八、对步骤七具有金属栅格线的太阳能电池晶硅底hit基材进行激光退火或热退火处理，使得注入硅材料的杂质离子重新分布并激活杂质以改善对应的电学特性；
42.步骤九、对步骤八处理后的具有金属栅格线的太阳能电池晶硅底hit基材进行光注入，提升硅异质结太阳电池光电转换效率，完成太阳能电池片栅线的制备。
43.本技术中，金属种子层采用的金属为cu、ti、w、cr、ni、co、mo、sn、pb、pd、in和ta中的任意一种或多种的化合物，通过金属种子层的制备，为电化学沉积准备导电层，便于对金属种子层进行加厚，以达到制造接触界面化学键、降低接触电阻、增加金属层与隔离层结合力、提高载流能力、提高太阳能电池片效率等目的。
44.本技术中，高透明导电薄膜ito层、高透明隔离层和金属保护层的制备优选真空溅射方法，能够将所有金属或金属化合物制成靶材，适用性广，制备的膜厚精度高，膜层致密，付着性好，溅射镀膜速度快，可适合大批量、高效率生产。
45.本技术中，金属种子层的加厚优选电化学沉积方法，能够获得致密结晶的镀层，提
高金属种子层的加厚的沉积镀层质量。
46.本技术中，金属保护层的去除方法优选激光蚀刻的方法，保证栅格保护层的尺寸精度，实现高精度和高速度的刻蚀，提高栅格保护层的制备效率。
47.本技术中，金属种子层的去除方法优选化学腐蚀的方法，能够实现金属种子层的快速去除，且在高透明隔离层的表面能够形成一层极薄的氧化膜，起到保护效果。
48.本技术的太阳能电池片金属栅线的制备方法，改善了导电栅线与光伏电池片的结合结构，由原来的物理接触，转变成离子键结合，增加了高透明导电薄膜ito层和高透明隔离层，通过高透明导电薄膜ito层和高透明隔离层的结合力，显著降低了结合电阻，提高了光伏电池板能量转换率，该能量转环率能够提高1-3％；且不使用银浆制作导电栅线，大幅降低了太阳能电池片金属栅线的制造成本，能够降低光伏电池片20-50％的生产成本，能够杜绝贵金属的大规模使用。
49.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明性的保护范围之内的发明内容。