[發明專利]一種晶體硅太陽能電池二維電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201610210732.2
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105870212B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 鐘寶申;李華;趙科雄
• 申請（專利權）人: 隆基樂葉光伏科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/068;H01L31/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，特別涉及一種晶體硅太陽能電池二維電極及其制備方法。

背景技術

自1954年第一塊太陽能電池在貝爾實驗室誕生以來，晶體硅太陽能電池得到了廣泛的應用，轉換效率不斷提升，生產成本持續下降。目前，晶體硅太陽能電池占太陽能電池全球市場總額的80％以上，晶體硅電池片的產線轉換效率目前已突破20％，全球年新增裝機容量約50GW且增速明顯，與火力發電的度電成本不斷縮小，在未來幾年有望與之持平。晶體硅太陽能電池作為一種清潔能源在改變能源結構、緩解環境壓力等方面的重要作用日益凸顯。

晶體硅太陽能電池要想繼續保持競爭力、獲得更大的發展與應用，必須進一步提高轉換效率，同時降低生產成本。目前晶體硅電池的受光面電極采用銀漿絲網印刷的方式形成近百條細柵和若干條主柵，此工序使用的物料成本昂貴，且銀電極會造成電池片表面5％--7％的面積形成對光的遮擋，大大降低了電池片的轉換效率。

如何在減少遮光面積與保持良好的導電性之間進行平衡，是近幾年晶體硅電池技術研究的一個重點。由于漿料技術與印刷技術的進步，晶體硅電池的受光面電極細柵寬度不斷減小，根據SEMI預測，到2020年細柵的寬度將減小至35微米以下，同時主柵采用多主柵及無主柵。在這個柵線細化技術過程中，電極的遮光面積有所下降，導電性有所提升，同時獲得了效率的提升與成本的下降。但隨著柵線寬度的不斷減小，電極制備的工藝難度不斷加大，進一步提高效率、降低生產成本的空間縮小。

為了徹底解決金屬電極的光遮擋及成本問題，透明導電膜在晶體硅電池中的應用日益受到重視。有人提出采用透明導電膜取代金屬細柵，但該方法由于仍保留了主柵，電極的光遮面積減少幅度有限，且細柵的取消會造成導電性變差，影響轉換效率。還有人采用不同導電率的透明導電膜完全替代受光面金屬電極與減反射膜，但該方法自提出至今十余年無法實現量產。還有人將透明導電膜應用于MWT技術，但實現工藝復雜，不易于控制與降低成本。

發明內容

本發明的目的是提供了一種晶體硅太陽能電池二維電極及其制備方法，該電極顯著減少了金屬電極的遮光面積與漿料的使用量，同時保證了電極良好的導電性，很好的平衡了晶硅電極光遮擋與導電性之間的兩難問題，使電池的轉換效率提升、生產成本降低。

為實現上述目的，本發明采用以下技術手段：

一種晶體硅太陽能電池二維電極，所述的二維電極設置在晶硅電池正面和/或背面，包括：透明導電膜、局部接觸金屬電極和金屬電極；局部接觸金屬電極以規則圖案方式排布在晶體硅太陽能電池的減反射膜/鈍化膜上，且局部接觸金屬電極穿透減反射膜/鈍化膜與晶體硅片形成局部歐姆接觸；所述金屬電極設置于透明導電膜之上；所述的透明導電膜設置在減反射膜/鈍化膜及局部接觸金屬電極之上，并將形成局部歐姆接觸的局部接觸金屬電極及金屬電極連接成為晶體硅太陽能電池電極的導電組合體。

所述的透明導電膜為ITO薄膜、AZO薄膜、GZO薄膜、FTO薄膜、IWO薄膜和石墨烯薄膜中的一種或多種疊層構成，透明導電膜的厚度為50～500nm。

穿透減反射膜/鈍化膜的局部接觸金屬電極采用陣列圖案排布，其圖案為一維、二維幾何圖形或一維與二維幾何圖形的組合；一維幾何圖形選自：線段、虛線段或弧線；二維幾何圖形選自：圓形、橢圓形、紡錘形、環形、多邊形、多角形或扇形。

所述一維幾何圖形的線寬為30～100um，長度為0.05～1.5mm；同一行中相鄰兩個線形的間距為0.5～2mm，同一列中相鄰兩個線形的間距為0.5～2mm。

所述二維幾何圖形的尺寸為30～200um，相鄰兩個圖形中心距為0.8～2mm。

金屬電極的排布圖案為一組平行線段或多組平行線段的組合，線段的寬度為20～2000um，數量為5～100根，線長為2～156mm，相鄰線段之間的距離為0.5～50mm。

所述的局部接觸金屬電極與金屬電極為銀電極、鋁電極、鎳電極、銅電極、合金電極或金屬復合電極。

一種晶體硅太陽能電池二維電極的制備方法，包括以下步驟：

1)先將晶體硅片依次經過制絨、擴散、刻蝕及沉積減反射膜/鈍化膜；

2)在減反射膜/鈍化膜上制作與晶體硅片形成局部歐姆接觸的局部接觸金屬電極，制作的方法為：將金屬漿料按陣列圖案涂敷在晶體硅片的表面，再通過300～900℃熱處理得到；或按規則圖案對晶體硅片表面的減反射膜/鈍化膜進行開孔，再在開孔處制備局部接觸金屬電極，然后經過200～500℃退火處理得到；