[發明專利]太陽能電池表面電極的制備工藝

無效

• 申請號: 201110330897.0
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102364701A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 邢政;王榮新;張寶順;楊輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池的制備工藝，尤其涉及一種太陽能電池表面電極的制備工藝，屬于太陽能電池光伏技術領域。

背景技術

1839年法國Becqueral第一次在化學電池中觀察到光伏效應。1876年，依據固態硒(Se)系統中的光伏效應，人們開發出Se/CuO光電池，這些早期器件沒有足夠效率，只能用于光電探測，直至1954年美國貝爾實驗室研制出第一片實用的硅太陽電池，并于1958年將之首先應用在航天器上，其后工藝不斷改進，電池設計逐步定型，但由于其價格昂貴，只能用于空間航天器的電源。

同時，隨著人們意識到石化能源是不可再生的、有限的，并且伴隨著全球性環境污染與生態破環，世界各國開始加強清潔能源的開發，從而推動了太陽能電池的發展，效率不斷提高，單晶體硅電池的效率已經從20世紀50年代的6%提高到目前的24.7%，多晶體硅電池的效率達到了20.3%，在薄膜電池的研究工作中，非晶硅薄膜電池效率達到了13%，碲化鎘(CdTe)?效率達到了16.4%，銅銦硒(CIS)的效率達到19.5%。而多結疊層光電池的研究更是取得了長足的進步，聚光條件下GaInP/Ga(In)As/Ge多結光電池的轉化效率已經突破了40%。

在制約太陽電池效率提升因素中，采光面電極設計一直是一個倍受關注的問題。合理的設計直接影響電池各項性能指標，主要由采光量和串聯電阻這兩個矛盾方面的影響。當表面金屬電極間距減小時，表面金屬電極面積增大，也就是遮光區域的面積增大，進入電池的總的光能量是必減少了，此時橫向電流流動距離較短，串聯電阻將降低。反之，當表面金屬電極間距加大，表面金屬電極面積減小時，也就是遮光區域的面積減小，進入電池的總的光能量是必增加，而橫向電流要經過較長距離進入電極導出，串聯電阻增大。長期以來，人們均是通過計算優化來設計柵電極的布局，其需要兼顧進光量與串聯電阻，因此一直沒有使兩者同時做到最優。

發明內容

本發明的目的在于提出一種太陽能電池表面電極的制備工藝，其利用具有優良光電性能的石墨烯薄膜替代傳統的柵線電極，可實現進光量與串聯電阻的同步優化，從而克服了現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種太陽能電池表面電極的制備工藝，其特征在于，該工藝為：在太陽能電池采光面上覆蓋石墨烯薄膜，并在靠近太陽能電池邊緣的選定區域上形成外引線黏附材料層，而后在該選定區域引出外引線。

作為一種可選的方式，所述石墨烯薄膜是直接覆蓋于太陽能電池采光面上。

作為一種優選方式，所述石墨烯薄膜是由生長形成或外部轉移至太陽能電池采光面上的石墨烯材料制成的。

具體而言，所述石墨烯材料的轉移方法可為直接轉移或間接轉移。轉移方式可選通過將太陽能電池襯底浸潤到石墨烯懸濁液中，使用浸潤黏附的方式或采用超聲輔助的方式來加強太陽電池表面覆蓋石墨烯膜層的效果，取出后烘干；也可選擇將石墨烯利用黏附轉移的方法制備在太陽電池采光面上。

所述石墨烯材料的制備工藝為：首先在強氧化劑與強酸形成的膠體體系中加入天然石墨或人造石墨反應后得到氧化石墨，利用溶劑熱還原法或熱膨脹還原得到石墨烯材料；所述強氧化劑可選用氯酸鉀和高錳酸鉀，所述強酸可選用濃硫酸、濃硝酸和濃鹽酸等；

所述溶劑熱還原法中采用乙醇作為溶劑，反應溫度為20℃-900℃；

所述熱膨脹還原法是在溫度為100℃-1200℃的條件下進行，且其中快速熱膨脹剝離石墨的操作是在1-30min內完成。

所述太陽能電池是由Si、Ge、Cu、In、Ti、III族、V族、II族、VI族中的一種或一種以上元素的組合構成。

所述太陽能電池的結構形式選自一個或一個以上的PN結、PIN單結、PIN結疊層多端連接結構以及雙結級聯和多結級聯的復合結構。

所述外引線黏附材料層是所述外引線黏附材料層由1nm~5mm厚的無機導電材料和/或有機導電材料形成，采用物理或化學沉積方法制備的，所述物理或化學沉積的方法可選自蒸發、濺射、激光沉積、旋涂、印刷、噴涂、CVD、PVD、VPD、化學水熱、化學微乳膠、化學溶膠凝膠、化學液相沉積中的任意一種或兩種以上的組合。