专利名称：太阳电池正面电极的形成方法
技术领域：
本发明涉及光伏电池制造领域，特别涉及太阳电池电极的形成方法。
技术背景
近年来，在发展可替代能源方面，太阳电池技术获得巨大突破，应用也愈加广泛。 在目前的光伏行业中，由于丝网印刷工艺技术成熟、工艺简单且精度容易控制，被广泛用于形成太阳电池的正面电极，但在目前追求高效率低成本的太阳电池的趋势下，丝网印刷技术已逐渐显示出它的局限性。
太阳电池制造工艺中，太阳电池的副栅线的高度越高，副栅线的电阻就会越低；而副栅线的宽度越宽，虽然同样可以降低电阻，但是会降低有效受光面积，反而会得不偿失， 反之，则可以增加受光面积，提高太阳电池的转换效率；所以优选是将太阳电池的副栅线做的又细又高，即副栅线的高宽比越高越好。目前的传统的丝网印刷，由于受到所使用的浆料的流变性的影响，当浆料的印刷高度变高后，其宽度就会变大；另外，由于使用的丝网网版膜厚的影响，透过丝网网版的印刷浆料的下墨量也是有限制的，所以印刷的浆料的高度也是有限制的。另外，在太阳电池的栅线中，其副栅线和主栅线的作用并不完全一致，副栅线主要对太阳电池中产生的光生电流进行收集，主栅线与副栅线电性连接，将副栅线收集的电流进行汇集输出，所以副栅线需要与太阳电池形成欧姆接触，而主栅线却无需与太阳电池形成欧姆接触。但是在传统的丝网印刷工艺中是使用一种浆料对主栅线及副栅线同时印刷，为了尽量提高副栅线的高度，主栅线高度势必也会随之增加，而主栅线的高度增加不但对电性能没有明显帮助，反而会增加浆料的单耗，增加成本，同时主栅线高度过高也会造成组件焊接碎片增加，容易导致太阳电池报废。因此按照目前的丝网印刷技术，太阳电池副栅线的高宽比已经难以进一步提高；而且由于传统丝网印刷工艺中，主栅线与副栅线采用相同浆料，在金属化的烧结过程中都会穿透减反(钝化)膜，这样在主栅线位置处会产生多余的复合，从而降低太阳电池的电性能。
传统丝网印刷工艺使用一种浆料对主栅线及副栅线同时印刷，因此太阳电池的正面电极，尤其是副栅线无法实现功能分层，例如栅线的下层与太阳电池形成欧姆接触进行电流收集，栅线的上层仅起导电作用；
传统丝网印刷工艺只印刷一次，即使用一种浆料对主栅线及副栅线同时印刷同时进行，因为需要兼顾正面电极与硅的欧姆接触的影响，硅片扩散的方块电阻只能控制在一个较低的水平，这势必会造成电流的损失；而如果采用掩膜或腐蚀开窗等方式来实现局部重掺，则需要增加很多额外的工序，生产流程较繁琐，增加了生产成本。发明内容
本发明的一方面在于提供一种太阳电池正面电极的形成方法，使得在主栅线高度保持不变情况下提高副栅线的高宽比。
本发明的另一方面在于提供一种太阳电池正面电极的形成方法，使得主栅线位置不会产生多余的复合，从而提高太阳电池的电性能；本发明的另一方面在于提供一种太阳电池正面电极的形成方法，使得太阳电池的正面电极，尤其是副栅线可以实现功能分层。本发明的又一方面在于提供一种太阳电池正面电极的形成方法，在烧结过程中能够实现电极位置的重掺，改善电极位置的欧姆接触，同时配合整个硅片方块电阻的提高，有效提高电流。为此本发明提供一种太阳电池正面电极的形成方法，包括在太阳电池上形成副栅线和主栅线的步骤，该方法包括以下步骤通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分；对形成有所述副栅线的底层部分的太阳电池进行烘干；通过第二丝网，使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线；对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结。作为优选，在所述通过第二丝网，使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线的步骤之后还包括通过所述第一丝网，使用所述上层浆料在所述太阳电池上需要设置副栅线的位置进行至少一次印刷。作为优选，在所述对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结的步骤中， 所述底层浆料经烧结穿透所述太阳电池的钝化膜，与所述太阳电池的基体硅层形成欧姆接触。作为优选，在所述对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结的步骤中， 所述上层浆料不穿透所述太阳电池的钝化膜。作为优选，所述上层浆料具有加强的导电性能。作为优选，所述底层浆料中添加有第五族元素。作为优选，所述对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结还包括通过烧结使所述第五族元素和所述太阳电池中的硅进行结合。作为优选，所述副栅线的宽度是由其底层部分向上逐层递减的。本发明的另一方面还提供一种太阳电池正面电极的形成方法，包括在太阳电池上形成副栅线和主栅线的步骤，该方法包括以下步骤通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分；对形成有所述副栅线的底层部分的太阳电池进行第一次烧结，使所述底层浆料穿透所述太阳电池的钝化膜，与所述太阳电池的基体硅层形成欧姆接触；通过第二丝网，使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线；对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行第二次烧结，其中在主栅线位置处主栅线与太阳电池的基体硅层不形成欧姆接触。本发明的又一方面在于提供一种太阳电池的制造方法，包括采用上述的方法在太阳电池上形成正面电极的步骤。本发明的又一方面在于提供一种太阳电池，其包括采用上述的方法形成的太阳电池的正面电极。
通过本发明，由于太阳电池的主栅线与副栅线可以分开形成，因此，在保证主栅线高度不变的情况下，可以多次印刷副栅线，从而提高副栅线的高宽比，在同样的遮光面积下，达到更好的填充因子，进而提高太阳电池组件的光电转换效率，提高太阳电池组件的输出电性能；
而且，可以实现仅副栅线与硅形成欧姆接触，从而在主栅线位置不会产生多余的复合，在不影响电性能的情况下，有效降低浆料成本，同时降低组件生产焊接时在电极部位产生的内部应力，使太阳电池可靠性增强；
由于底层浆料和上层浆料的成分不同，烧结后底层浆料穿透太阳电池的钝化膜， 与太阳电池的硅层形成欧姆接触，上层浆料导电性能好但不穿透钝化膜，从而使太阳电池的正面电极，尤其是副栅线位置的电极可以形成两个功能不同的层，实行功能分化；而主栅线由于与太阳电池不形成欧姆接触，避免了传统工艺中主栅线位置处的复合问题，提高太阳电池的电性能。
由于底层浆料加入了第五族的元素，因此在烧结过程中实现了电极位置的重掺， 改善了电极位置的欧姆接触，同时配合整个硅片方块电阻的提高，可以有效提高太阳电池的输出电性能。
图1为本发明提供的太阳电池正面电极的形成方法的一个实施例的流程图2为本发明提供的太阳电池正面电极的形成方法的另一个实施例的流程图3为本发明提供的太阳电池正面电极的形成方法的又一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的太阳电池正面电极的形成方法的一个实施例的流程图，如图 1所示，本实施例的太阳电池正面电极的形成方法包括
SOl 通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分；
S02 对形成有所述副栅线的底层部分的太阳电池进行烘干；
S03:通过第二丝网，使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线；
S04 对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结。
该实施例中，首先通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分，第一丝网可以是预先根据需要设定的，仅具有副栅线图案，用以仅印刷副栅线位置，因此步骤SOl仅印刷副栅线的底层部分，而不印刷主栅线位置，然后对太阳电池进行烘干，再利用第二丝网，其上具有副栅线及主栅线的图案，使用上层浆料在太阳电池上同6时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线，然后进行烧结，烧结后，仅副栅线的底层部分穿透太阳电池表面的钝化膜在副栅线位置处与硅基体形成欧姆接触。这样，由于副栅线的电极印刷了两次，而主栅线位置的电极仅印刷了一次，比较现有技术主栅线与副栅线一起印刷一次的方案，有效地提高了副栅线的高宽比，而主栅线的高度保持不变；另外，烧结后，仅副栅线的底层部分穿透太阳电池表面的钝化膜与硅基体形成欧姆接触，主栅线位置不形成欧姆接触，从而避免了主栅线位置处的复合问题，进而提高了太阳电池组件的输出电性能；另外在不影响太阳电池输出电性能的情况下，有效地降低了浆料的成本，同时降低了组件生产焊接时在电极部位产生的内部应力，使太阳电池可靠性增强。图2为本发明提供的太阳电池正面电极的形成方法的另一个实施例的流程图，如图2所示，该实施例的太阳电池正面电极的形成方法包括Sll 通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分；S12 对形成有所述副栅线的底层部分的太阳电池进行烘干；S13:通过第二丝网，使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线；S130 对形成有所述副栅线的上层部分和所述主栅线的太阳电池进行烘干；S131 通过所述第一丝网，使用所述上层浆料在所述太阳电池上需要设置副栅线的位置进行至少一次印刷；S14 对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结。该实施例中，首先通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分，第一丝网可以是预先根据需要设定的，仅具有副栅线图案，用以仅印刷副栅线位置，而不印刷主栅线位置，然后对太阳电池进行烘干，再利用第二丝网，其上具有副栅线及主栅线的图案，使用上层浆料在太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线，然后再通过所述第一丝网，使用上层浆料在太阳电池上需要设置副栅线的位置多次印刷，然后进行烧结，烧结后，仅副栅线的底层部分穿透太阳电池表面的钝化膜在副栅线位置处与硅基体形成欧姆接触。由于第一丝网是预先设定的，用以仅对副栅线位置进行印刷，因此，在步骤S13之后，可以通过第一丝网多次印刷副栅线位置，大大的增加副栅线电极的高宽比，而主栅线电极的高度不会改变且在主栅线位置处不与硅基体形成欧姆接触，从而有效地提高了副栅线的高宽比，避免了主栅线位置处的复合问题，进而提高了太阳电池组件的输出电性能，同时降低组件生产焊接时在电极部位产生的内部应力，使太阳电池可靠性增强。图3为本发明提供的太阳电池正面电极的形成方法的另一个实施例的流程图，如图3所示，该实施例的太阳电池正面电极的形成方法包括S21 通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分；S22:对形成有所述副栅线的底层部分的太阳电池进行第一次烧结，使所述底层浆料穿透所述太阳电池的钝化膜，与所述太阳电池的基体硅层形成欧姆接触；S23:通过第二丝网，使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层
7部分和所述主栅线；
S230 对形成有所述副栅线的上层部分和所述主栅线的太阳电池进行烘干；
S231 通过所述第一丝网，使用所述上层浆料在所述太阳电池上需要设置副栅线的位置进行至少一次印刷；
S24 对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行第二次烧结。
该实施例中，首先通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分，第一丝网可以是预先根据需要设定的，用以仅印刷副栅线位置，而不印刷主栅线位置，烧结后底层浆料穿透太阳电池的钝化膜，与太阳电池的硅层形成欧姆接触，然后利用第二丝网，使用上层浆料在太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线，烘干后再通过所述第一丝网，使用上层浆料在太阳电池上需要设置副栅线的位置多次印刷，然后进行烧结。
其中优选的，上述方法中的底层浆料与上层浆料的成分不同，底层浆料选用可以穿透减反(钝化)膜，与太阳电池的硅层欧姆接触性能较好的浆料，实现较低的接触电阻; 而上层浆料选用不需要穿透减反(钝化)膜但导电性能更好的浆料，例如减少玻璃料等主要针对穿透减反膜和一些帮助形成欧姆接触的添加剂，增加有助于导电功能力添加剂的比重，这样对太阳电池的正面电极，特别是副栅线位置的电极可以进行功能划分，而且主栅线位置不会产生多余的复合。例如，在步骤S01、S11和S21中，印刷在副栅线位置底层部分的底层浆料烧结后穿透减反(钝化)膜，与太阳电池的硅层欧姆接触，形成较低的接触电阻， 因此副栅线位置的底层部分形成硅欧姆接触层，主要功能就是与太阳电池的硅层良好的欧姆接触，形成较低的接触电阻；然后在步骤S03、S13、S23、S131及步骤S231中，采用上层浆料对副栅线位置进行多次印刷，不仅提高了副栅线位置的高宽比，而且上层浆料可以选用不需要穿透减反(钝化)膜但导电性能更好的浆料，这样，副栅线位置的上层就形成性能良好的电流传输层，从而对太阳电池的正面电极尤其是副栅线位置的电极实现功能分层；并且由于在步骤S01、S11和S21中仅印刷副栅线位置，而步骤S03、S13、S23、S131及步骤S231 中的上层浆料的成分主要利于导电，而且不会穿透减反(钝化)膜，因此主栅线位置不会与太阳电池的硅层接触从而不会产生多余的复合，进而提高太阳电池的电性能。
在图3所示的实施例中，也可对底层浆料和上层浆料采用不同的烧结温度，如第一次烧结使用比第二次烧结较高的温度，同样可以达到仅使副栅线的底层浆料与太阳电池的基体硅形成欧姆接触，而副栅线的上层浆料及主栅线不与太阳电池的基体硅形成欧姆接触，从而达到上述的目的。
优选的，上述方法中所述的副栅线的上层部分的宽度比其下层部分的宽度小，即副栅线的宽度是由其底层部分向上逐层递减的。
优选的，上述方法的底层浆料中可以添加入第五族的元素，在步骤S04、S14及S22 中，即烧结过程中实现对副栅线位置处电极区域的局部重掺，在烧结过程中，利用高温在副栅线电极位置实现第五族元素与硅的结合，实现类似P扩散的效果。因为在烧结过程中实现重掺是最简便快捷的方式，不需要额外增加设备的成本，配合方阻提高，可以有效提高太阳电池组件的输出电性能。
本发明还提出一种太阳电池的制造方法，包括使用上述实施例的方法来形成太阳电池的正面电极的步骤。
本发明还提出一种太阳电池，其包括使用上述实施例的方法形成的正面电极。总之，以上所述仅为本发明的实施例，并非用于限定本发明的保护范围，而是用于说明本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种太阳电池正面电极的形成方法，包括在太阳电池上形成副栅线和主栅线的步骤，其特征在于，该方法包括以下步骤通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分；对形成有所述副栅线的底层部分的太阳电池进行烘干；通过第二丝网，使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线；对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结。
2.如权利要求1所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，在所述通过第二丝网使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线的步骤之后还包括通过所述第一丝网，使用所述上层浆料在所述太阳电池上需要设置副栅线的位置再进行至少一次印刷。
3.如权利要求1或2所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，在所述对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结的步骤中，所述底层浆料穿透所述太阳电池的钝化膜，与所述太阳电池的基体硅层形成欧姆接触。
4.如权利要求1或2所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，在所述对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结的步骤中，所述上层浆料不穿透所述太阳电池的钝化膜。
5.如权利要求1或2所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，所述上层浆料具有加强的导电性能。
6.如权利要求1或2所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，所述底层浆料中添加有第五族元素。
7.如权利要求1或2所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，所述副栅线的宽度是由其底层部分向上逐层递减的。
8.一种太阳电池正面电极的形成方法，包括在太阳电池上形成副栅线和主栅线的步骤，其特征在于，该方法包括以下步骤通过第一丝网，使用底层浆料在所述太阳电池上形成所述副栅线的底层部分；对形成有所述副栅线的底层部分的太阳电池进行第一次烧结，使所述底层浆料穿透所述太阳电池的钝化膜，与所述太阳电池的基体硅层形成欧姆接触；通过第二丝网，使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线；对形成有所述副栅线和主栅线的太阳电池进行第二次烧结，在该第二次烧结的过程中，所述上层浆料不穿透所述太阳电池的钝化膜。
9.如权利要求8所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，在所述通过第二丝网使用上层浆料在所述太阳电池上同时形成所述副栅线的上层部分和所述主栅线的步骤之后还包括通过所述第一丝网，使用所述上层浆料在所述太阳电池上需要设置副栅线的位置进行至少一次印刷。
10.如权利要求8或9所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，所述第一次烧结的温度比第二次烧结的温度高。
11.如权利要求8或9所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，所述上层浆料具有加强的导电性能。
12.如权利要求8或9所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，所述底层浆料中添加有第五族元素。
13.如权利要求8或9所述的太阳电池正面电极的印刷方法，其特征在于，所述副栅线的宽度是由其底层部分向上逐层递减的。
14.一种太阳电池的制造方法，其特征在于，包括使用如权利要求1至13中的任一项所述的方法在太阳电池上形成正面电极的步骤。
15.一种太阳电池，其特征在于，包括使用如权利要求1至13中的任一项所述的方法形成的正面电极。
全文摘要
本发明公开一种太阳电池正面电极的形成方法，包括在太阳电池上形成副栅线和主栅线的步骤，该方法包括以下步骤通过第一丝网，使用底层浆料在太阳电池上形成副栅线的底层部分；对形成有副栅线的底层部分的太阳电池进行烘干；通过第二丝网，使用上层浆料在太阳电池上同时形成副栅线的上层部分和主栅线；对形成有副栅线和主栅线的太阳电池进行烧结。通过本发明，可以提高副栅线的高宽比，在主栅线位置不会产生多余的复合，有效降低浆料成本，降低组件生产焊接时在电极部位产生的内部应力，使太阳电池的正面电极尤其是副栅线位置的电极实现功能分化。本发明还提出了一种采用上述方法来制造太阳电池的方法以及使用上述方法生产的太阳电池。
文档编号H01L31/05GK102479883SQ20091024622
公开日2012年5月30日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者周杰, 张光春, 杨健, 汪义川, 王义华, 王寅, 王韬, 班晓磊, 葛剑, 薛小兴, 陈如龙, 黄治国 申请人:无锡尚德太阳能电力有限公司