一種晶體硅太陽能電池金屬電極的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種晶體硅太陽能電池金屬電極的制備方法，包括如下步驟：(1)采用光誘導(dǎo)電鍍法進(jìn)行電鍍，在硅片表面需要設(shè)置金屬電極的位置形成金屬預(yù)制層；(2)采用激光正面燒灼金屬預(yù)制層，促進(jìn)硅向金屬預(yù)制層內(nèi)擴(kuò)散，形成含硅的金屬種子層；(3)采用直接電鍍法，在含硅的金屬種子層上生長金屬，即可形成金屬電極。實(shí)驗(yàn)證明，與現(xiàn)有的直接電鍍法相比，本發(fā)明得到的金屬電極與硅片的結(jié)合力提高了3倍左右，取得了意想不到的技術(shù)效果；成功解決了本領(lǐng)域長期以來亟待解決卻始終無法得到良好解決的難題，取得了顯著的效果。
【專利說明】-種晶體硅太陽能電池金屬電極的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種晶體硅太陽能電池金屬電極的制備方法，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 常規(guī)的化石燃料日益消耗殆盡，在現(xiàn)有的可持續(xù)能源中，太陽能無疑是一種最清 潔、最普遍和最有潛力的替代能源。太陽能發(fā)電裝置又稱為太陽能電池或光伏電池，可以將 太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，其發(fā)電原理是基于半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。當(dāng)前，晶體硅太 陽能電池的制造面臨的挑戰(zhàn)是提高太陽能電池的效率以增加單位面積的發(fā)電量以及進(jìn)一 步降低制造成本，使其能夠廣泛應(yīng)用。在晶體硅太陽能電池中，硅片上金屬電極的制備是非 常關(guān)鍵的技術(shù)，金屬電極是收集太陽能電池發(fā)出電流的必要部件，其性能的好壞直接影響 電池的能量轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，金屬電極在整個(gè)太陽電池的制造成本中占了較大比重，尤其是 正面的銀電極。因此，如何有效地降低金屬電極的制造成本，一直是光伏業(yè)界努力解決的問 題。
[0003] 針對(duì)上述問題，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了采用電鍍技術(shù)來替代傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷金屬電極的方法； 即利用電鍍廉價(jià)的銅鎳鋅等金屬或合金，以替代傳統(tǒng)的金屬銀電極，達(dá)到降低成本的目的； 目前取得了良好的效果。現(xiàn)有技術(shù)中，常用的電鍍方式有兩種：（1)直接電鍍：首先沉積金 屬預(yù)制層（又稱種子層），種子層可以用傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷、噴涂打印或者真空鍍膜的方式來 制備，然后通過恒電位或者恒電流，使電鍍液中的金屬離子還原，并沉積在金屬預(yù)制層上， 最終可以得到金屬電極；（2)光誘導(dǎo)電鍍：利用具有p-n結(jié)的半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)，于外光源 照射下在半導(dǎo)體的p-n結(jié)兩側(cè)的p區(qū)域產(chǎn)生空穴和η區(qū)域產(chǎn)生電子，并用來還原金屬離子； 光誘導(dǎo)沉積過程與直接電鍍相似，只不過前者是靠外部光源照射到基體上貢獻(xiàn)出電子，基 體本身產(chǎn)生提供化學(xué)反應(yīng)的電位，而直接電鍍是靠外電源提供。
[0004] 然而，對(duì)于第一種直接電鍍方法而言，其盡管有種子層的存在，但整個(gè)電極與硅片 的結(jié)合力（附著力）還是較弱，電極易脫落。對(duì)于第二種光誘導(dǎo)電鍍方法而言，其金屬電極 與硅片的結(jié)合力（附著力）比直接電鍍法還要差，電極極易脫落。而上述通過電鍍方法制 備的金屬電極與硅片的結(jié)合力差的問題也是本領(lǐng)域長期以來亟待解決卻始終無法得到良 好解決的難題之一。
[0005] 針對(duì)上述問題，中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN102916077A公開了一種用于提高金屬電極 與晶體硅附著力的激光摻雜工藝，其激光摻雜采用聚焦線性光斑光學(xué)系統(tǒng)及結(jié)合整形脈沖 波完成，實(shí)現(xiàn)了激光摻雜后既能維持硅表面的絨面形貌又能形成均勻的摻雜濃度分布，從 而有效提高電鍍后高金屬電極與晶體硅的附著力。也就是說，上述方法是通過維持硅表面 的絨面形貌來改善金屬電極和硅的摩擦力和接觸，從而提高電鍍后高金屬電極與晶體硅的 附著力。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上述方法雖然在一定程度上提高了金屬電極與硅 片的結(jié)合力，但其效果非常有限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種晶體硅太陽能電池金屬電極的制備方法。
[0007] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種晶體硅太陽能電池金屬電 極的制備方法，包括如下步驟： (1) 采用光誘導(dǎo)電鍍法進(jìn)行電鍍，在硅片表面需要設(shè)置金屬電極的位置形成金屬預(yù)制 層； 所述金屬預(yù)制層的厚度為5~20微米； (2) 采用激光正面燒灼金屬預(yù)制層，促進(jìn)硅向金屬預(yù)制層內(nèi)擴(kuò)散，形成含硅的金屬種 子層； 所述激光的波長為30(T400 nm，脈沖頻率為100k?8000k赫茲，功率為1. 5?5焦耳/平 方厘米； (3) 采用直接電鍍法，在上述含硅的金屬種子層上生長金屬，即可形成金屬電極。
[0008] 上文中，所述步驟（1)中，硅片表面需要設(shè)置金屬電極的位置對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人 員來說是清楚的。所述的金屬預(yù)制層可以是金屬銅、鎳、鋅層，或其合金層，這些金屬都是常 規(guī)的電鍍用金屬。
[0009] 步驟（1)中的金屬預(yù)制層采用的金屬和步驟（3)中直接電鍍法生長的金屬可以相 同或不同。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟（2)中，所述激光為方形光斑，其尺寸為15~60微米。
[0011] 上述技術(shù)方案中，所述步驟（3)中，所述金屬電極的厚度為2(Γ30微米。
[0012] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1、 本發(fā)明開發(fā)了一種晶體硅太陽能電池金屬電極的制備方法，采用現(xiàn)有的電鍍方法制 備得到了金屬電極，實(shí)驗(yàn)證明，與現(xiàn)有的直接電鍍法相比，本發(fā)明得到的金屬電極與硅片的 結(jié)合力提高了 3倍左右，取得了意想不到的技術(shù)效果；成功解決了本領(lǐng)域長期以來亟待解 決卻始終無法得到良好解決的難題，取得了顯著的效果； 2、 本發(fā)明的方法簡單易行，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低，適于推廣應(yīng)用。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。
[0014] 實(shí)施例一： 一種晶體硅太陽能電池金屬電極的制備方法，包括如下步驟： (1) 先利用光誘導(dǎo)電鍍的方式，在硅片表面鍍上厚度為10微米的金屬鎳； (2) 利用波長為355的激光正面燒灼金屬鎳，形成含硅的鎳種子層；其中激光為脈沖 頻率200k赫茲，功率為2. 0焦耳/平方厘米，方形光斑，尺寸為25微米； (3) 利用直接電鍍的方式，在含硅的鎳種子層上依次電鍍金屬銅和鈀，形成厚度為25 微米，寬度為30微米的金屬電極。
[0015] 對(duì)比例一至三： 對(duì)比例一采用現(xiàn)有的直接電鍍法制備金屬電極； 對(duì)比例二采用現(xiàn)有的光誘導(dǎo)電鍍法制備金屬電極； 對(duì)比例三采用【背景技術(shù)】中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN102916077A的方法制備金屬電極。
[0016] 對(duì)比例所用的金屬電極的材料和實(shí)施例相同。
[0017] 然后測(cè)試實(shí)施例和對(duì)比例的金屬電極與硅片的結(jié)合力，結(jié)果如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種晶體硅太陽能電池金屬電極的制備方法，其特征在于：包括如下步驟： (1) 采用光誘導(dǎo)電鍍法進(jìn)行電鍍，在硅片表面需要設(shè)置金屬電極的位置形成金屬預(yù)制 層； 所述金屬預(yù)制層的厚度為5~20微米； (2) 采用激光正面燒灼金屬預(yù)制層，促進(jìn)硅向金屬預(yù)制層內(nèi)擴(kuò)散，形成含硅的金屬種 子層； 所述激光的波長為30(T400 nm，脈沖頻率為100k?8000k赫茲，功率為1. 5飛焦耳/平 方厘米； (3) 采用直接電鍍法，在上述含硅的金屬種子層上生長金屬，即可形成金屬電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（2)中，所述激光為方形光 斑，其尺寸為15~60微米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（3)中，所述金屬電極的厚 度為20?30微米。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104393117SQ201410673922
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】吳堅(jiān), 王栩生 申請(qǐng)人:蘇州阿特斯陽光電力科技有限公司, 鹽城阿特斯協(xié)鑫陽光電力科技有限公司