一种太阳能电池的制备方法

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种太阳能电池的制备方法。

背景技术

目前，铜互连太阳能电池片是依靠电镀铜栅线实现电流收集，依靠电镀锡栅线实现焊接。在电镀过程中，先采用感光胶曝光显影形成带有凹槽的胶膜，再在凹槽位置电镀形成铜栅线，但是铜栅线只能在凹槽底部向上生长，由于胶膜侧边无导电层也就无法长铜，这就导致形成的铜栅线和胶膜侧边之间存在微小缝隙。

在电镀锡栅线时镀锡药水会顺着该缝隙流到胶膜底部，由于镀锡药水是甲基磺酸亚锡体系，属于有机酸体系，而感光胶也属于有机物，根据相似相溶原理，镀锡药水对胶膜底部攻击较强，导致镀锡药水钻进胶膜底部电镀出锡层，最终影响电池片的遮光面积，导致光电转换效率降低。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种太阳能电池的制备方法，使感光胶产生轻微膨胀至胶膜侧边紧贴栅线，保护栅线不受其他电镀液攻击而影响遮光面积，提升光电转换效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：

采用感光胶曝光显影技术在黄膜片的表面形成带有凹槽的胶膜，再在所述凹槽位置形成栅线，得到电池片；

采用膨胀剂处理所述电池片，使所述胶膜产生膨胀至所述胶膜的凹槽侧面贴住所述栅线；

采用电镀液在所述栅线上电镀金属层。

在上述技术方案中，在形成栅线后增加胶膨胀工序，该工序的作用是使感光胶形成的胶膜产生轻微膨胀，让其侧边紧贴着栅线，保护栅线不受其他电镀液攻击，特别是进行后续的电镀锡时镀锡药水便无法顺着缝隙流到并攻击胶膜底部而影响遮光面积，提升光电转换效率。

在一种可能的实现方式中，膨胀剂按质量百分数计包括：5％～8％硅酸钠、2％～4％氢氧化钠、3％～5％丙烯酸、1％～2％丁烯酸和81％～89％水。

在上述技术方案中，膨胀剂能够使含有酚醛树脂或丙烯酸树脂等成分的感光胶产生轻微膨胀至胶膜侧边紧贴栅线，保护栅线不受其他电镀液攻击，特别是进行电镀锡时镀锡药水便无法顺着缝隙流到并攻击胶膜底部。

在一种可能的实现方式中，所述膨胀剂还包括质量百分数不大于1％的表面活性添加剂，所述表面活性剂包括硬脂酸。

在一种可能的实现方式中，将所述电池片放置于所述膨胀剂中浸泡，处理温度为25～45℃，时间为1～3min。

在一种可能的实现方式中，所述栅线为铜栅线，采用电镀的方式形成所述栅线。

在一种可能的实现方式中，所述电镀金属层包括电镀锡层，电镀锡层所采用的电镀液为甲基磺酸锡电镀溶液。

在一种可能的实现方式中，所述电镀金属层还包括电镀镍层，电镀镍层在电镀锡层之前，电镀镍层所采用的电镀液包括：氨基磺酸镍350～400g/L，氯化镍5～10g/L，硼酸30～40g/L。

在上述技术方案中，栅线组合为铜栅线+镍层+锡层，由于镍层在中间形成了阻挡层，且镍Ni的熔点为1453℃，远高于光注入和焊接温度，在光注入制程和焊接过程中，铜栅线和锡层不会再形成ICM合金层，铜栅线与镍层亦不会形成IMC合金层，因此保护了铜栅线不会被侵蚀而造成线电阻升高，进而提高电池片的发电效率。

在一种可能的实现方式中，所述黄膜片的表面具有导电的种子层，形成所述胶膜后，凹槽位置露出所述种子层。

在上述技术方案中，导电的种子层以便于电镀栅线。

在一种可能的实现方式中，胶膜的厚度为10～15μm。

在一种可能的实现方式中，所述感光胶曝光显影技术包括以下步骤：

在所述黄膜片的表面涂布感光胶，形成感光胶膜；

将栅线图形通过激光打印在所述感光胶膜上，对应形成感光的感光胶膜区域；

将感光的感光胶膜区域清洗去除，露出所述黄膜片，以在所述黄膜片的表面形成带有凹槽的胶膜。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种太阳能电池的结构示意图；

图2为实施例1的栅线截面的扫描电镜图；

图3为对比例1的栅线截面的扫描电镜图。

图标：100-太阳能电池；110-N型硅片；120-第一本征非晶硅层；130-N型掺杂层；140-第一TCO导电层；150-第一栅线；151-第一铜种子层；152-第一铜栅线；153-第一镍层；154-第一锡层；160-第二本征非晶硅层；170-P型掺杂层；180-第二TCO导电层；190-第二栅线；191-第二铜种子层；192-第二铜栅线；193-第二镍层；194-第二锡层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本申请实施例的太阳能电池的制备方法进行具体说明。

本申请实施例提供了一种太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：

采用感光胶曝光显影技术在黄膜片的表面形成带有凹槽的胶膜，再在凹槽位置形成栅线，得到电池片；

采用膨胀剂处理电池片，使胶膜产生膨胀至胶膜的凹槽侧面贴住栅线。

在一种可能的实现方式中，膨胀剂按质量百分数计包括：5％～8％硅酸钠、2％～4％氢氧化钠、3％～5％丙烯酸、1％～2％丁烯酸和81％～89％水。

在一种可能的实现方式中，膨胀剂还包括质量百分数不大于1％的表面活性添加剂，表面活性剂包括硬脂酸。

在一种可能的实现方式中，将电池片放置于膨胀剂中浸泡，处理温度为25～45℃，时间为1～3min。

在一种可能的实现方式中，栅线为铜栅线，采用电镀的方式形成栅线。

在一种可能的实现方式中，电镀金属层包括电镀锡层，电镀锡层所采用的电镀液为甲基磺酸锡电镀溶液。

在一种可能的实现方式中，电镀金属层还包括电镀镍层，电镀镍层在电镀锡层之前，电镀镍层所采用的电镀液包括：氨基磺酸镍350～400g/L，氯化镍5～10g/L，硼酸30～40g/L。

在一种可能的实现方式中，黄膜片的表面具有导电的种子层，形成胶膜后，凹槽位置露出种子层。种子层可以为铜种子层或者镍种子层。

在一种可能的实现方式中，胶膜的厚度为10～15μm。

作为一种实施方式，太阳能电池的生产过程包括以下步骤：

第一步、包边：将黄膜片的四个棱角边以及棱角位置用包边胶进行包裹，包边胶的宽度小于等于50μm，包边胶的厚度为10～15μm。

黄膜片是指完成种子层沉积的半成品，其结构包括N型硅片，依次层叠位于N型硅片正面的第一本征非晶硅层、N型掺杂层和第一TCO导电层，以及依次层叠位于N型硅片背面的第二本征非晶硅层、P型掺杂层和第二TCO导电层，第一TCO导电层的正面设置有铜种子层，第二TCO导电层的背面设置有铜种子层。

第二步、涂布：在黄膜片的表面(具体包括正面和背面)涂布感光胶，形成感光胶膜将黄膜片全部覆盖，感光胶膜的厚度控制在10～15μm；

第三步、激光打印：按照设计的栅线图形将既定的栅线图形通过就激光打印在感光胶膜上，感光胶膜感光就会发生变性，对应形成感光的感光胶膜区域，可以区别于未被感光的区域；

第四步、显影：利用碱性溶液将感光的感光胶膜区域清洗去除，露出底层的铜种子层，从而在黄膜片的表面形成带有凹槽的胶膜；

第五步、电镀：在硫酸铜电镀溶液中进行电镀，在凹槽位置形成铜栅线，铜栅线高度控制在8～10μm；接着在膨胀剂浸泡，目的是使感光胶发生膨胀，让凹槽侧面紧贴着铜栅线，膨胀剂的组分为5％～8％硅酸钠、2％～4％氢氧化钠、3％～5％丙烯酸、1％～2％丁烯酸、≤1％表面活性添加剂和81％～89％水组成，温度25～45℃，时间1～3min，在镀铜水洗后直接放入膨胀剂槽静置浸泡即可；

再在氨基磺酸镍中进行电镀镍层，镍层高度控制在0.5～2μm，氨基磺酸镍的配方为氨基磺酸镍350～400g/L，氯化镍5～10g/L，硼酸30～40g/L，添加剂若干，温度50～60℃，时间80～100s；最后在甲基磺酸锡电镀溶液中进行电镀锡层，锡层高度控制在0.5～2μm。

此步骤的电镀流程具体为：除油→水洗→水洗→硫酸活化→电镀铜形成铜栅线→水洗→水洗→膨胀剂浸泡→水洗→水洗→电镀镍形成镍层→水洗→水洗→电镀锡形成锡层→水洗→水洗→热水洗→烘干。

第六步、去膜回刻：首先在碱性(NaOH、KOH等)溶液中去除全部的感光胶和掩膜材料，其次在稀硫酸溶液中去除非栅线区域的铜种子层和栅线处的氧化锡层，最后在ITO导电层的表面只留下栅线；

第七步、将去膜回刻后的电池片进行光注入处理，光注入温度200～220℃，时间60s～120s；

第八步、完成电池片制作，进行电池栅线焊接结合力测试。

请参看图1，本申请实施例提供了一种太阳能电池100，其采用过上述的制备方法制得，太阳能电池100包括电池片和位于电池片表面的栅线，栅线包括由靠近至远离表面的方向依次层叠设置的铜栅线、镍层和锡层。

在一种可能的实现方式中，铜栅线的厚度为8～10μm，镍层的厚度为0.5～2μm，锡层的厚度为0.5～2μm。

电池经过光注入制程和焊接过程，镍层和锡层在高温下发生互熔形成镍锡合金层，栅线还包括位于镍层和锡层之间的镍锡合金层，镍锡合金层包含Ni

在一种可能的实现方式中，栅线还包括位于铜栅线靠近表面一侧的种子层，种子层包含铜。

在一种可能的实现方式中，电池片包括N型硅片110，依次层叠位于N型硅片110正面的第一本征非晶硅层120、N型掺杂层130和第一TCO导电层140，以及依次层叠位于N型硅片110背面的第二本征非晶硅层160、P型掺杂层170和第二TCO导电层180。

本申请实施例中的“正面”和“背面”并不局限于某个面，而是指相对的两个面，对于每个功能层来看，其中一相同侧的面为正面，另一相同侧的面则为背面。

在一种可能的实现方式中，电池片的正面和背面均设置有栅线。具体的，第一TCO导电层140的正面设置有第一栅线150，第一栅线150包括由正面向外的方向依次层叠设置的第一铜种子层151、第一铜栅线152、第一镍层153和第一锡层154；第二TCO导电层180的正面设置有第二栅线190，第二栅线190包括由背面向外的方向依次层叠设置的第二铜种子层191、第二铜栅线192、第二镍层193和第二锡层194。

改进前的栅线结构(铜栅线+锡层)的线电阻为120～140mΩ，本申请改进后的栅线结构(铜栅线+镍层+锡层)的线电阻为50～60mΩ。与改进前的太阳能电池100相比，本申请实施例的太阳能电池100的效率BL提升了约0.05％。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种太阳能电池，其生产过程如下：

第一步、包边：将黄膜片的四个棱角边以及棱角位置用包边胶进行包裹，包边胶的宽度为30μm，包边胶的厚度为10μm。

黄膜片是指完成种子层沉积的半成品，其结构包括N型硅片，依次层叠位于N型硅片正面的第一本征非晶硅层、N型掺杂层和第一TCO导电层，以及依次层叠位于N型硅片背面的第二本征非晶硅层、P型掺杂层和第二TCO导电层，第一TCO导电层的正面对应栅线的位置设置有第一铜种子层，第二TCO导电层的背面对应栅线的位置设置有第二铜种子层。

第二步、涂布：在黄膜片的正面和背面涂布感光胶，将黄膜片全部覆盖，感光胶厚度控制在10μm；

第三步、激光打印：按照设计的栅线图形将既定图形通过就激光打印在感光胶膜上，感光胶膜感光就会发生变性，可以区别于未被感光的区域；

第四步、显影：利用碱性溶液将感光的感光胶区域清洗去除，露出底层的铜种子层；

第五步、电镀：在硫酸铜电镀溶液中进行电镀铜栅线，铜栅线高度控制在8μm；接着在膨胀剂浸泡，目的是使胶发生膨胀，让其侧边紧贴着铜栅线，膨胀剂的组分为6％硅酸钠、3％氢氧化钠、4％丙烯酸、1％丁烯酸、0.5％表面活性添加剂和85.5％水组成，在镀铜水洗后直接放入膨胀剂槽静置浸泡即可，温度35℃，时间2min；

再在氨基磺酸镍中进行电镀镍层，镍层高度控制在1μm，氨基磺酸镍的配方为氨基磺酸镍350g/L，氯化镍5g/L，硼酸30g/L，添加剂若干，温度50℃，时间80s；最后在甲基磺酸锡电镀溶液中进行电镀锡层，锡层高度控制在1μm。

此步骤的电镀流程为：除油→水洗→水洗→硫酸活化→电镀铜→水洗→水洗→膨胀剂浸泡→水洗→水洗→电镀镍→水洗→水洗→电镀锡→水洗→水洗→热水洗→烘干。

第六步、去膜回刻：首先在NaOH溶液中去除全部的感光胶和掩膜材料，其次在稀硫酸溶液中去除非栅线区域的铜种子层和栅线处的氧化锡层，最后在ITO导电层的表面只留下栅线；

第七步、将去膜回刻后的电池片进行光注入处理，光注入温度200℃，时间60s；

第八步、完成电池片制作，进行电池栅线焊接结合力测试。

所得到的太阳能电池的栅线截面的扫描电镜图如图2所示。

对比例1

本对比例提供一种太阳能电池，其与对比例1的区别在于：未采用膨胀剂进行处理。

所得到的太阳能电池的栅线截面的扫描电镜图如图3所示。

对比图2和图3可以发现：未处理的胶膜底部被镀锡药水攻击，而采用膨胀剂处理的胶膜底部未被镀锡药水攻击，而且经过实验测试，实施例1的太阳能电池比对比例1的太阳能电池的Isc提高了20mA。

综上所述，本申请实施例的太阳能电池的制备方法，使感光胶产生轻微膨胀至胶膜侧边紧贴栅线，保护栅线不受其他电镀液攻击而影响遮光面积，提升光电转换效率。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。