CN114709278A - 一种激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶硅太阳能电池技术领域,具体地说,涉及一种激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法。其包括如下步骤:在硅片上下表面分别制备透明导电层,在透明导电层表面涂抹胶层,制作电极图形模板,压制在胶层表面,并贯穿胶层与导电层贴合;将胶层静置后凝固,然后取出电极图形模板,使胶层表面形成凹槽;将凹槽内导入电极浆料,进行第一步高温加热后,静置;静置后去除胶层,再通过激光辐照电极浆料,即可完成电池电极的制备;通过两次高温加热方式,将胶层提前剥离硅片表面,第一次加热后电极浆料与导电层之间完成初步粘合,当去除胶层后,在第二次的激光熔融步骤中,可避免胶层成分融入至导电层中,减少胶层成分对导电性的影响。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池技术领域,具体地说,涉及一种激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法。
背景技术
太阳能电池电极主要起到收集电流的作用,电极材料本身的电阻率等性质对太阳能电池的光生电的引出有很大的影响。同时,由于电极印刷在受光面上,会减少太阳能电池受光面;因此,太阳能电池电极是决定太阳能电池转换效率的重要因素之一。
现有的电极材料多是银电极浆料,其经过激光辐照后得到太阳能电池电极,因激光的工艺稳定便于调节,常被用来制备精细金属电极,采用激光烧结的方法形成金属电极,这种方式有可能因结合力不强造成金属电极某处断开,影响导电性,通过胶层制造沟槽后填充导电浆料,进行激光辐照与硅片连接,这种方式可能导致胶层熔融分散,从而出现分散物对硅片表层导电性造成影响的问题;因此需要一种新型的激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供一种激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,包括如下步骤:
S1、制备电极浆料,备用,将经过制绒、扩散及PECVD工序后制成PN结的硅片备用;
S2、在硅片上下表面分别制备透明导电层,在透明导电层表面涂抹胶层,制作电极图形模板,压制在胶层表面,并贯穿胶层与导电层贴合;
S3、将胶层静置后凝固,然后取出电极图形模板,使胶层表面形成凹槽;
S4、将凹槽内导入电极浆料,进行第一步高温加热后,静置;
S5、静置后去除胶层,再通过激光辐照电极浆料,即可完成电池电极的制备;
所述胶层包括铋-银直径为6-10um的纳米颗粒、聚丙烯酸酯交联聚合物、脂环族(甲基)丙烯酸酯,脱敏芦荟凝胶汁和热引发剂。
通过两次高温加热方式,将胶层提前剥离硅片表面,第一次加热后电极浆料与导电层之间完成初步粘合,当去除胶层后,在第二次的激光熔融步骤中,可避免胶层成分融入至导电层中,减少胶层成分对导电性的影响。
所述胶层可在280摄氏度下2分钟内可剥离,直径为6-10um的纳米铋-银颗粒可以使得胶层具有一定导电性,脂环族(甲基)丙烯酸酯在高温下的重构性能更好,粘合强度变低,可剥离性显著增加,聚丙烯酸酯交联聚合物和脱敏芦荟凝胶汁可以保持胶层的流动黏性。
作为本技术方案的进一步改进,所述S1中,电极浆料至少包括以下重量份的原料:有机载体15-20份、无铅低熔玻璃粉料1-5份和纳米银粉30-40份,采用低熔的无铅玻璃粉体,在第一步加热时,无需采用较高的温度,减少胶层熔融后的分散率,进一步提升导电层的导电效率。
作为本技术方案的进一步改进,所述有机载体包括至少以下重量份的原料:乙基纤维素3-7份和丙烯酸树脂1-3份,其余为松油醇和丁基卡必醇醋酸酯溶液,通过加入的丙烯酸树脂,可在非超高温加热下,与导电层之间初步粘合,以便于第二次激光辐照的步骤正常进行。
作为本技术方案的进一步改进,所述有机载体的制备方法为:将丙烯酸树脂加热熔融,并加入乙基纤维素搅拌混合,然后将混合物加入至松油醇和丁基卡必醇醋酸酯溶液中共混,即可制得有机载体。
作为本技术方案的进一步改进,所述电极浆料的制备方法为:将无铅低熔玻璃粉料和纳米银粉加入有机载体中分散搅拌,干燥后通过研磨机研磨至小粒径,即可制得电极浆料。
作为本技术方案的进一步改进,所述S4中,第一步高温加热温度为260-330℃,静置时间为5-10min。
作为本技术方案的进一步改进,所述电极浆料制备后粒径为10-12um,提供较小粒径的粉体,可优化电极的导电性。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1、该激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法中,通过两次高温加热方式,将胶层提前剥离硅片表面,第一次加热后电极浆料与导电层之间完成初步粘合,当去除胶层后,在第二次的激光熔融步骤中,可避免胶层成分融入至导电层中,减少胶层成分对导电性的影响。
2、该激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法中,通过加入的丙烯酸树脂,可在非超高温加热下,与导电层之间初步粘合,以便于第二次激光辐照的步骤正常进行。
3、所述胶层可在280摄氏度下2分钟内可剥离,直径为6-10um的纳米铋-银颗粒可以使得胶层具有一定导电性,脂环族(甲基)丙烯酸酯在高温下的重构性能更好,粘合强度变低,可剥离性显著增加,聚丙烯酸酯交联聚合物和脱敏芦荟凝胶汁可以保持胶层的流动黏性。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
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、完整地描述,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,本领技术领域人员在没有做出创造性劳动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。
实施例1 一种激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,包括:
一、电极浆料制备
1、将丙烯酸树脂1份加热熔融,并加入乙基纤维素3份搅拌混合,然后将混合物加入至松油醇和丁基卡必醇醋酸酯溶液中共混,制得有机载体;
2、将无铅低熔玻璃粉料1份和纳米银粉30份加入有机载体15份中分散搅拌,干燥后通过研磨机研磨至小粒径,即可制得电极浆料,其粒径为10-12um,提供较小粒径的粉体,可优化电极的导电性;
二、太阳能电池电极制备
1、制备电极浆料,备用,将经过制绒、扩散及PECVD工序后制成PN结的硅片备用;
2、在硅片上下表面分别制备透明导电层,在透明导电层表面涂抹胶层,制作电极图形模板,压制在胶层表面,并贯穿胶层与导电层贴合;
3、将胶层静置后凝固,然后取出电极图形模板,使胶层表面形成凹槽;
4、将凹槽内导入电极浆料,加热260℃,进行第一步加热处理后,静置5-10min;
5、静置后去除胶层,再通过激光辐照电极浆料,即可完成电池电极的制备;
所述胶层包括铋-银直径为6-10um的纳米颗粒、聚丙烯酸酯交联聚合物、脂环族(甲基)丙烯酸酯,脱敏芦荟凝胶汁和热引发剂。
实施例2 一种激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,包括:
一、电极浆料制备
1、将丙烯酸树脂2份加热熔融,并加入乙基纤维素5份搅拌混合,然后将混合物加入至松油醇和丁基卡必醇醋酸酯溶液中共混,制得有机载体;
2、将无铅低熔玻璃粉料3份和纳米银粉35份加入有机载体17份中分散搅拌,干燥后通过研磨机研磨至小粒径,即可制得电极浆料,其粒径为10-12um,提供较小粒径的粉体,可优化电极的导电性;
二、太阳能电池电极制备
1、制备电极浆料,备用,将经过制绒、扩散及PECVD工序后制成PN结的硅片备用;
2、在硅片上下表面分别制备透明导电层,在透明导电层表面涂抹胶层,制作电极图形模板,压制在胶层表面,并贯穿胶层与导电层贴合;
3、将胶层静置后凝固,然后取出电极图形模板,使胶层表面形成凹槽;
4、将凹槽内导入电极浆料,加热300℃,进行第一步加热处理后,静置5-10min;
5、静置后去除胶层,再通过激光辐照电极浆料,即可完成电池电极的制备。
实施例3 一种激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,包括:
一、电极浆料制备
1、将丙烯酸树脂3份加热熔融,并加入乙基纤维素7份搅拌混合,然后将混合物加入至松油醇和丁基卡必醇醋酸酯溶液中共混,制得有机载体;
2、将无铅低熔玻璃粉料5份和纳米银粉40份加入有机载体20份中分散搅拌,干燥后通过研磨机研磨至小粒径,即可制得电极浆料,其粒径为10-12um,提供较小粒径的粉体,可优化电极的导电性;
二、太阳能电池电极制备
1、制备电极浆料,备用,将经过制绒、扩散及PECVD工序后制成PN结的硅片备用;
2、在硅片上下表面分别制备透明导电层,在透明导电层表面涂抹胶层,制作电极图形模板,压制在胶层表面,并贯穿胶层与导电层贴合;
3、将胶层静置后凝固,然后取出电极图形模板,使胶层表面形成凹槽;
4、将凹槽内导入电极浆料,加热330℃,进行第一步加热处理后,静置5-10min;
5、静置后去除胶层,再通过激光辐照电极浆料,即可完成电池电极的制备。
上述实施例1-3中,通过两次高温加热方式,将胶层提前剥离硅片表面,第一次加热后电极浆料与导电层之间完成初步粘合,当去除胶层后,在第二次的激光熔融步骤中,可避免胶层成分融入至导电层中,减少胶层成分对导电性的影响;
采用低熔的无铅玻璃粉体,在第一步加热时,无需采用较高的温度,减少胶层熔融后的分散率,进一步提升导电层的导电效率;
通过加入的丙烯酸树脂,可在非超高温加热下,与导电层之间初步粘合,以便于第二次激光辐照的步骤正常进行。
本发明激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法中制备的电池具有较好的电池效率,为了验证相关的技术方案,申请人进行实施例1-3与传统方案的对比测试,传统方案除电极的方法与本实施例1-3不同外,其余电池制备步骤相同,具体测试结果见表1:
表1
根据表1所示,本发明实施例1-3相较于传统例,电池效率最少提高了0.36%,最高提升了0.7%,因此可以说明本发明激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法中,太阳能电池的转换效果更好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本技术领域人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、制备电极浆料,备用,将经过制绒、扩散及PECVD工序后制成PN结的硅片备用;
S2、在硅片上下表面分别制备透明导电层,在透明导电层表面涂抹胶层,制作电极图形模板,压制在胶层表面,并贯穿胶层与导电层贴合;
S3、将胶层静置后凝固,然后取出电极图形模板,使胶层表面形成凹槽;
S4、将凹槽内导入电极浆料,进行第一步高温加热后,静置;
S5、静置后去除胶层,再通过激光辐照电极浆料,即可完成电池电极的制备;
所述胶层包括铋-银直径为6-10um的纳米颗粒、聚丙烯酸酯交联聚合物、脂环族(甲基)丙烯酸酯,脱敏芦荟凝胶汁和热引发剂。
2.根据权利要求1所述的激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,其特征在于:所述S1中,电极浆料至少包括以下重量份的原料:有机载体15-20份、无铅低熔玻璃粉料1-5份和纳米银粉30-40份。
3.根据权利要求2所述的激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,其特征在于:所述有机载体包括至少以下重量份的原料:乙基纤维素3-7份和丙烯酸树脂1-3份,其余为松油醇和丁基卡必醇醋酸酯溶液。
4.根据权利要求3所述的激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,其特征在于:所述有机载体的制备方法为:将丙烯酸树脂加热熔融,并加入乙基纤维素搅拌混合,然后将混合物加入至松油醇和丁基卡必醇醋酸酯溶液中共混,即可制得有机载体。
5.根据权利要求1所述的激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,其特征在于:所述电极浆料的制备方法为:将无铅低熔玻璃粉料和纳米银粉加入有机载体中分散搅拌,干燥后通过研磨机研磨至小粒径,即可制得电极浆料。
6.根据权利要求1所述的激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,其特征在于:所述S4中,第一步高温加热温度为260-330℃,静置时间为5-10min。
7.根据权利要求5所述的激光熔融制备晶硅太阳能电池电极的方法,其特征在于:所述电极浆料制备后粒径为10-12um。
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