[發明專利]一種打印式制備太陽能電池正面電極的方法

有效

• 申請號: 201210012625.0
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102544218A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 杜強華;王煥平;王補林;徐時清
• 申請（專利權）人: 浙江搏路尚新能源有限公司;中國計量學院
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;B41M3/00
• 代理公司: 浙江英普律師事務所 33238
• 代理人: 陳小良

技術領域

本發明涉及一種電極的制備方法，具體是指一種打印式制備太陽能電池正面電極的方法。

技術背景

太陽能電池是一種將太陽能轉換成電能的半導體器件，其工作原理是：當太陽光照射在太陽能電池表面時，將在太陽能電池半導體器件的p-n結上形成新的空穴-電子對，在p-n結電場的作用下，空穴由n區流向p區，電子由p區流向n區，接通電路后就形成電流。為了將太陽能電池產生的光生電流引出，必須在太陽能電池的表面制作出正反電極，其中決定太陽能電池光電轉換效率的電極在于將電子引出的正面電極。

目前，太陽能電池正面電極的制作工藝主要有磁控濺射、電鍍、真空蒸鍍和絲網印刷燒結等方法。其中磁控濺射、電鍍和真空蒸鍍法制備的電極質量高，但其成本過高，且制備過程復雜、周期長、速度慢；此外在電鍍過程中還會使用一些有毒有害物質，存在一定的安全和健康隱患。相對于磁控濺射、電鍍和真空蒸鍍等方法，絲網印刷燒結技術具有設備簡單、操作方便、成本低廉、安全無毒、易于形成電極，以及能夠得到良好的金屬和半導體的歐姆接觸，并且表面狀態良好等優點，已經成為當前太陽能電池正面電極制備的主流方法。

目前采用絲網印刷燒結技術制備獲得太陽能電池正面電極的細柵電極高度一般在10-30μm、寬度在60-120μm之間。為了進一步提高太陽能電池的光電轉換效率，必須獲得寬度窄、高寬比大的正面電極，這是因為：較寬的電極柵線導致較大的電極遮光面積，較小的金屬電極高寬比導致較大的電極電阻損耗。因此，要獲得具有高光電轉換效率的太陽能電池，就必須減小柵極線寬并提高柵電極的高寬比。最新的絲網印刷工藝通過增加柵線條數的網版設計來進行電極印刷以降低串聯電阻，但增加了柵線的條數后需要將柵線的寬度相應減小才不會產生較大的電極遮光面積；然而要將柵線寬度進一步變小，同時還要保證柵電極的高度，傳統的絲網印刷工藝很難達到；這主要是由于絲網印刷工藝本質所決定的，當前所使用絲網的線徑一般在25μm左右，如果要繼續降低絲網印刷的寬度必須減少絲網的線徑，而絲網線徑的降低會影響到絲網的強度和張力。

在傳統絲網印刷燒結工藝基礎上，一些研究者公開了中國專利CN?101447531?A(公開日20090603)與中國專利CN?101807627?A(公開日20100818)，通過在絲網印刷過程中引入電鍍和濺射等工藝，能制備獲得較細和較大高寬比的柵線，但由于引入了電鍍和濺射等工藝，其生產成本也大幅度提升。還有一些研究者公開了中國專利CN?201868440?U(公開日20110615)，通過設置細柵線在寬度上40-90μm的漸變結構，來實現減小遮光面積和降低串聯電阻，從而提高太陽能電池的光電轉換效率，但由于仍然沒有改變柵極的制備方法，其作用有限。

發明內容

針對現有技術中的不足，提出一種全新的制備方法。

本發明是通過下述技術方案得以實現的：

(1)將太陽能電池片放置在打印平臺上，并通過氣體吸附進行固定；

(2)打印平臺向打印頭方向移動，使太陽能電池片移動到打印頭下方；

(3)打印頭上的CCD圖像傳感器對太陽能電池片上的標志進行識別，從而確定并調整打印頭與電池片的相對位置；

(4)打印平臺與打印頭做相向運動，使太陽能電池片與打印頭噴嘴的距離在1-1000μm之間；

(5)對打印頭內的高黏度電極漿料施加壓力，使電極漿料從打印頭噴嘴內流出，并接觸到太陽能電池片的上表面；

(6)打印平臺與打印頭做相反方向運動，當其相對移動距離為0-50μm時，停止對打印頭內高黏度電極漿料施加的壓力，使電極漿料不再從打印頭的噴嘴內流出，從而在太陽能電池片上打印出與打印頭噴嘴形狀相一致的、不連續的、高寬比大的電極柵線；

(7)打印平臺與打印頭做相對的平行移動；

(8)然后重復(4)至(7)的步驟，從而在太陽能電池片上打印出連續的、高寬比大的電極柵線。

本發明中，所述的太陽能電池片為單晶硅片、多晶硅片、準單晶硅片中的至少一種；所述的打印頭噴嘴形狀為圓形、正方形或長方形，整個打印頭為單個或眾多形狀一致的噴嘴的線性陣列；所述的電極漿料為銀漿、銅漿、鎳漿、或鈀-銀漿中的至少一種。

作為優選，上述步驟(6)中所述的相對移動距離為5-40μm時，停止對打印頭內高黏度電極漿料施加的壓力；作為更佳選擇，相對移動距離為15-30μm時，停止對打印頭內高黏度電極漿料施加的壓力。