一种可靠的低耗银太阳能电池片的制作方法

1.本发明涉及太阳能电池及制造领域，尤其涉及一种可靠的低耗银太阳能电池片及其制造方法。


背景技术：

2.目前高效太阳能电池片的栅线均采用银浆印刷的方式制作，而银浆中的主要成份银作为贵金属之一，使得栅线成本较高。以166尺寸的太阳能电池片为例，其银浆耗量＞200mg/片，占太阳能电池片非硅成本60％以上。为了减少银浆单耗，现市面上有采用mbb、smartwire等技术进行提效和降本的技术，但是银浆成本占比还是最大。因此，如何减少银浆的用量是高效太阳能电池片降低制作成本的主要研发方向之一。
3.现有技术中为降低银浆用量，一般采用较廉价的金属如铜或铜合金等制备栅线替代或部分替代现有的银栅技术。但铜等金属易扩散，会渗透到太阳能电池的pn结结构内部，破坏电池结构，影响低耗银太阳能电池的可靠性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种可靠的低耗银太阳能电池片及其制造方法。其在不降低电池片转换效率的情况下，降低电池片电极制作成本，且保证电池片可靠性，即可用于单面发电，也可用于双面发电的电池片结构，又可以大幅降低单片银耗量，以166尺寸电池片为例，该电池预计可获得＜100mg/片的银浆耗量。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术：
6.一种可靠的低耗银太阳能电池片，所述可靠的低耗银太阳能电池片包括硅片、硅片正面的受光面pn结层、硅片背面的背光面pn结层、覆盖在受光面pn结层和背光面pn结层表面的减反射膜层、覆盖在太阳能电池片背面的减反射膜层表面的阻挡层、依次设在阻挡层表面的金属导电膜层及金属保护层、及覆盖在以上未形成栅线的电池叠层结构的表面的栅线。
7.一种可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其包含如下步骤：
8.步骤一：制造完成pn结层结构的太阳能电池片；
9.步骤二：分别在受光面pn结层和背光面pn结层表面制备减反射膜层；
10.步骤三：在电池片背面的减反射膜层上制备阻挡层；
11.步骤四：在阻挡层上依次制备金属导电膜层及金属保护层；
12.步骤五：依设计需要在上述电池叠层结构的正反面制备栅线形成单面发电的太阳能电池片或双面发电的太阳能电池片。
13.和现有技术相比，本发明具有如下优点：
14.1、在太阳能电池片背面的减反射膜层表面设置阻挡层，可以有效阻挡金属的扩散，有效提升低耗银太阳能电池片的可靠性。
15.2、在太阳能电池片背面的减反射膜层表面设置阻挡层，可以增加减反射膜层成份
的选择性。
16.3、该可靠的低耗银太阳能电池片适用于单面发电的电池片，也适用于双面发电的电池片结构，满足电池片设计需求。
附图说明
17.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1为本发明可靠的低耗银太阳能电池片一种实施例的制造工艺流程图。
19.图2为本发明可靠的低耗银太阳能电池片在未形成栅线的电池叠层结构示意图。
20.图3为本发明可靠的低耗银太阳能电池片一种实施例的结构剖示图，图中受光面的主栅结构省略未画出。
21.图4为本发明可靠的低耗银太阳能电池片另一种实施例的结构剖示图，图中受光面和背光面的主栅结构省略未画出。
22.标号说明：1硅片、2受光面pn结层、3背光面pn结层、4减反射膜层、5阻挡层、6金属导电层、7金属保护层、8正面细栅线、9背面细栅线
具体实施方式
23.为了使本发的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.如图2-4所示，本发明提供一种可靠的低耗银太阳能电池片，其包括硅片1、硅片正面的受光面pn结层2、硅片背面的背光面pn结层3、覆盖在受光面pn结层2和背光面pn结层3表面的减反射膜层4、覆盖在太阳能电池片背面的减反射膜层4表面的阻挡层5、依次设在阻挡层5表面的金属导电膜层6及金属保护层7、及覆盖在以上未形成栅线的电池叠层结构的表面的栅线。
25.所述可靠的低耗银太阳能电池片为单面发电太阳能电池片或双面发电太阳能电池片；所述单面发电太阳能电池片为在太阳能电池片正面的减反射膜层表面形成正面主栅线(图2示意图未画图)和正面细栅线8；及在太阳能电池片背面的金属保护层7表面形成背面主栅线(图2示意图未画图)；所述双面发电太阳能电池片为在太阳能电池片正面的减反射膜层形成正面主栅线(图2示意图未画图)和正面细栅线8；及在太阳能电池片背面的金属保护层7表面形成的背面主栅线(图2示意图未画图)及背面细栅线9。
26.所述硅片1为制绒后表面形成金字塔结构的硅片。
27.所述受光面pn结层2和背光面pn结层3分别包含受光面的非晶硅本征层及掺杂层和背光面的的非晶硅本征层及掺杂层。
28.所述减反射膜层4为透明导电减反射膜层。透明导电减反射层为具有透明导电性能的tco，可以是ito、iwo、ixo、ico等，减反射膜层厚度为50-150nm。
29.如图1所示，所述可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其包含如下步骤：
30.s01，制造完成pn结层结构的太阳能电池片；
31.s02，分别在受光面pn结层和背光面pn结层表面制备减反射膜层4；
32.s03，在电池片背面的减反射膜层上制备阻挡层5；
33.s04，在阻挡层上依次制备金属导电膜层6及金属保护层7；
34.s05，依设计需要在上述电池叠层结构的正反面制备栅线形成单面发电的电池片或双面发电的电池片。
35.所述s01步骤过程为在硅片正反表面进行制绒，使硅片表面形成金字塔形状的绒面，获得制绒后表面形成金字塔结构的硅片1；在制绒后的硅片 1受光面表面沉积非晶硅本征膜层和掺杂层形成受光面pn结层2，背面面沉积非晶硅本征层和掺杂层形成背光面pn结层3。
36.所述s02步骤的减反射膜层为透明导电减反射膜层；所述透明导电减反射层为具有透明导电性能的tco、ito、iwo、ixo、ico中的一种或多种，所述减反射膜层受光面厚度为50-150nm，背光面厚度为50-200nm。
37.所述s03步骤采用物理气相沉积方式制备阻挡层5，所述阻挡层5可以是钛、氮化钛、钛钨合金膜层中的一种，阻挡层的厚度在3～30nm之间。
38.所述s04步骤采用物理气相沉积方式制备金属导电层6和金属保护层 7；所述金属导电层6可以是金属铜及铜合金、镍及镍合金、铝等物质中的一种或两种，总厚度在150～500nm之间；所述金属保护层7为ito、iwo、 ico、azo、al2o3、镍铜合金等中的一种或两种，主要是为了保护金属导电层不被氧化，总厚度控制在10～50nm。
39.所述s05上述电池叠层结构的正反面制备栅线形成单面发电的太阳能电池片步骤包括：首先，在电池片背光面先进行印刷银浆主栅线图形，并进行表干；主栅线未在示意图中表示出；再在电池片受光面利用印刷方式印刷出银浆电极栅线图形，包括主栅线和细栅线8，两者可以一起印刷成型，但为了保护线型及栅线高度等也可以分开印刷，同时需要进行银浆栅线表干和固化作业，完成背光面主栅线和受光面主栅线及细栅线8的制造，得到图3所示的单面电池片的制造。
40.所述s05所述电池叠层结构的正反面制备栅线形成双面发电的太阳能电池片步骤包括：在电池片背光面先进行印刷背面细栅图型，经表干后再印银浆主栅线图形和表干；背面细栅图形可以采用银浆浆料，也可采用导电浆料；主栅线示在示意图中未表示出；其次，在电池片受光面利用印刷方式印刷出银浆电极栅线图形，包括主栅线和细栅线8，两者可以一起印刷成型，但为了保护线型及栅线高度等也可以分开印刷，同时需要进行银浆栅线表干和固化作业；最后，对电池片背面进行蚀刻，将背面无细栅图形位置的金属保护层、金属导电层去除掉；蚀刻方法可以采用水平传送蚀刻和水上漂中的一种；完成受光面主栅线及细栅线8和背光面主栅线及细栅线9的制造，得到图4所示的双面电池片的制造，电池片获得双面率在 30％～60％之间。
41.下面结合说明书附图和实施例对本发明的制造方法进行详细说明：
42.实施例一：
43.s01，制造完成pn结层结构的太阳能电池片：在硅片正反表面进行制绒，使硅片表面形成金字塔形状的绒面，获得制绒后的硅片1；在制绒后的硅片1受光面表面沉积非晶硅本征膜层和掺杂层形成受光面pn结层2，背面面沉积非晶硅本征层和掺杂层形成背光面pn结层3。
44.s02，分别在受光面pn结层和背光面pn结层表面制备减反射膜层4；其中，减反射膜
层4为透明导电减反射膜层。透明导电减反射层为具有透明导电性能的tco，可以是ito、iwo、ixo、ico等，减反射膜层受光面厚度为50-150nm，背光面厚度为50-200nm。
45.s03，在电池片背面的减反射膜层上制备阻挡层5：采用物理气相沉积方式制备阻挡层5，所述阻挡层5可以是钛、氮化钛、钛钨合金膜层中的一种，阻挡层的厚度在3～30nm之间。
46.s04，采用物理气相沉积方式在阻挡层5上依次制备金属导电层6和金属保护层7；所述金属导电层6可以是金属铜及铜合金、镍及镍合金、铝等物质中的一种或两种，总厚度在150～500nm之间；所述金属保护层7为ito、 iwo、ico、azo、al2o3、镍铜合金等中的一种或两种，主要是为了保护金属导电层不被氧化，总厚度控制在10～50nm。此时完成图2示意图所示的电池叠层结构；
47.s05，在上述电池叠层结构的正反面制备栅线形成单面发电的电池片：首先，在电池片背光面先进行印刷银浆主栅线图形，并进行表干；主栅线未在示意图中表示出；再在电池片受光面利用印刷方式印刷出银浆电极栅线图形，包括主栅线和细栅线8，两者可以一起印刷成型，但为了保护线型及栅线高度等也可以分开印刷，同时需要进行银浆栅线表干和固化作业，完成背光面主栅线和受光面主栅线及细栅线8的制造，得到图3所示的单面电池片的制造。
48.实施例二：
49.本实施例与实施例一的区别仅在于：s05步骤为在上述电池叠层结构的正反面制备栅线形成双面发电的电池片，具体过程为：首先，在电池片背光面先进行印刷背面细栅图型，经表干后再印银浆主栅线图形和表干；背面细栅图形可以采用银浆浆料，也可采用导电浆料；主栅线示在示意图中未表示出；其次，在电池片受光面利用印刷方式印刷出银浆电极栅线图形，包括主栅线和细栅线8，两者可以一起印刷成型，但为了保护线型及栅线高度等也可以分开印刷，同时需要进行银浆栅线表干和固化作业；最后，对电池片背面进行蚀刻，将背面无细栅图形位置的金属保护层、金属导电层去除掉；蚀刻方法可以采用水平传送蚀刻和水上漂中的一种；完成受光面主栅线及细栅线8和背光面主栅线及细栅线9的制造，得到图4所示的双面电池片的制造，电池片获得的双面率在30％～60％之间。
50.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可靠的低耗银太阳能电池片，其特征在于：其包括硅片、硅片正面的受光面pn结层、硅片背面的背光面pn结层、覆盖在受光面pn结层和背光面pn结层表面的减反射膜层、覆盖在太阳能电池片背面的减反射膜层表面的阻挡层、依次设在阻挡层表面的金属导电膜层及金属保护层、及覆盖在以上未形成栅线的电池叠层结构的表面的栅线。2.根据权利要求1所述可靠的低耗银太阳能电池片，其特征在于，所述太阳能电池片为单面发电太阳能电池片或双面发电太阳能电池片；所述单面发电太阳能电池片为在太阳能电池片正面的减反射膜层表面形成正面主栅线和正面细栅线；及在太阳能电池片背面的金属保护层表面形成背面主栅线；所述双面发电太阳能电池片为在太阳能电池片正面的减反射膜层形成正面主栅线和正面细栅线；及在太阳能电池片背面的金属保护层表面形成的背面主栅线及背面细栅线。3.根据权利要求1或2所述可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其特征在于：其包含如下步骤：步骤一：制造完成pn结层结构的太阳能电池片；步骤二：分别在受光面pn结层和背光面pn结层表面制备减反射膜层；步骤三：在电池片背面的减反射膜层上制备阻挡层；步骤四：在阻挡层上依次制备金属导电膜层及金属保护层；步骤五：依设计需要在上述电池叠层结构的正反面制备栅线形成单面发电的太阳能电池片或双面发电的太阳能电池片。4.根据权利要求3所述可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其特征在于：所述步骤一为在硅片正反表面进行制绒，使硅片表面形成金字塔形状的绒面，获得制绒后表面形成金字塔结构的硅片；在制绒后的硅片受光面表面沉积非晶硅本征膜层和掺杂层形成受光面pn结层，背光面沉积非晶硅本征层和掺杂层形成背光面pn结层。5.根据权利要求3所述可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其特征在于：所述步骤二的减反射膜层为透明导电减反射膜层；所述透明导电减反射层为具有透明导电性能的tco、ito、iwo、ixo、ico中的一种或多种，所述减反射膜层受光面厚度为50-150nm，背光面厚度为50-200nm。6.根据权利要求3所述可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其特征在于：所述步骤三为采用物理气相沉积方式制备阻挡层，所述阻挡层可以是钛、氮化钛、钛钨合金膜层中的一种，阻挡层的厚度在3～30nm之间。7.根据权利要求3所述可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其特征在于：所述步骤四为采用物理气相沉积方式制备金属导电层和金属保护层；所述金属导电层可以是金属铜及铜合金、镍及镍合金、铝等物质中的一种或两种，总厚度在150～500nm之间；所述金属保护层为ito、iwo、ico、azo、al2o3、镍铜合金等中的一种或两种，总厚度控制在10～50nm。8.根据权利要求3所述可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其特征在于：所述步骤五单面发电的太阳能电池片制备过程包括：首先，在电池片背光面先进行印刷银浆主栅线图形，并进行表干；再在电池片受光面利用印刷方式印刷出银浆电极栅线图形，包括主栅线和细栅线，两者可以一起印刷成型，但为了保护线型及栅线高度等也可以分开印刷，同时需要进行银浆栅线表干和固化作业，完成背光面主栅线和受光面主栅线及细栅的制造。9.根据权利要求3所述可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其特征在于：所述步骤
五双面发电的太阳能电池片制备过程包括：首先，在电池片背光面先进行印刷背面细栅图型，经表干后再印银浆主栅线图形和表干；背面细栅图形可以采用银浆浆料，也可采用导电浆料；其次，在电池片受光面利用印刷方式印刷出银浆电极栅线图形，包括主栅线和细栅线，两者可以一起印刷成型，但为了保护线型及栅线高度等也可以分开印刷，同时需要进行银浆栅线表干和固化作业；最后，对电池片背面进行蚀刻，将背面无细栅图形位置的金属保护层、金属导电层去除掉；蚀刻方法可以采用水平传送蚀刻和水上漂中的一种；完成受光面主栅线及细栅线和背光面主栅线及细栅线的制造。10.根据权利要求9所述可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其特征在于：所述双面发电太阳能电池片的双面率在30％～60％之间。

技术总结
本发明提供了一种可靠的低耗银太阳能电池片的制造方法，其包含如下步骤：制造完成PN结层结构的太阳能电池片；分别在受光面PN结层和背光面PN结层表面制备减反射膜层；在电池片背面的减反射膜层上制备阻挡层；在阻挡层上依次制备金属导电膜层及金属保护层；依设计需要在上述电池叠层结构的正反面制备栅线形成单面发电的太阳能电池片或双面发电的太阳能电池片。通过在太阳能电池片背面的减反射膜层表面设置阻挡层，可以有效阻挡金属的扩散，有效提升低耗银太阳能电池片的可靠性，又可以增加减反射膜层成份的选择性。同时，该可靠的低耗银太阳能电池片适用于单面发电的电池片，也适用于双面发电的电池片结构，满足电池片设计需求。求。求。


技术研发人员：陈伟文 杨与胜 庄辉虎 张津燕
受保护的技术使用者：福建金石能源有限公司
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2023/7/21