《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》是通威太陽能（成都）有限公司於2017年1月22日申請的專利，該專利申請號為2017100541792，公布號為CN106784164A，公布日為2017年5月31日，發明人是張冠綸、曹韻國、常青、孫纖。
《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》以單晶矽片為原料，在依次通過鹼腐蝕致絨、清洗烘乾、三氯氧磷擴散、磷玻璃去除與絕緣、熱退火後對單晶矽片依次採用如下步驟的處理：（1）在單晶矽材的背面鍍一層氧化鋁薄膜，薄膜厚度為50‑100微米；（2）在氧化鋁薄膜的基礎上進一步鍍一層氮化矽薄膜，薄膜厚度為50‑100微米；（3）再在單晶矽片的正面鍍一層120‑150微米藍色抗反射薄膜後，接著對單晶矽片背面的氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜雷射開槽，槽深為氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜的厚度之和；（4）在單晶矽材背面氮化矽薄膜的表面上進行背電極印刷，印刷烘乾後進行背電場印刷、烘乾；（5）在藍色抗反射薄膜的基礎上依次進行正電極印刷、烘乾、燒結後即得到太陽能電池。
2021年11月，《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》獲得2020年度四川專利獎三等獎。
（概述圖為《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝
- 公布號：CN106784164A
- 公布日：2017年5月31日
- 申請號：2017100541792
- 申請日：2017年1月22日
- 申請人：通威太陽能（成都）有限公司
- 地址：四川省成都市雙流縣西南航空港經濟開發區工業集中發展區六期內
- 發明人：張冠綸、曹韻國、常青、孫纖
- 專利代理機構：成都弘毅天承智慧財產權代理有限公司
- 代理人：徐金瓊
- Int.Cl.：H01L31/18(2006.01)I、H01L31/0224(2006.01)I、H01L31/0216(2014.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
太陽能電池又稱為“太陽能晶片”或“光電池”，是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片，它只要被滿足一定照度條件的光照到，瞬間就可輸出電壓及在有迴路的情況下產生電流，在物理學上稱為太陽能光伏（Photovoltaic，縮寫為PV），簡稱光伏，其工作原理為利用光生伏打效應把光能轉換成電能，當太陽光照在半導體P-N結（P-NJunction）上，形成新的空穴-電子對（V-Epair），在P-N結電場的作用下，空穴由N區流向P區，電子由P區流向N區，接通電路後就形成電流。由於是利用各種勢壘的光生伏特效應將太陽光能轉換成電能的固體半導體器件，故又稱太陽能電池或光伏電池，是太陽能電池陣電源系統的重要組件。太陽能電池主要有晶矽（Si）電池，三五族半導體電池（GaAs，Cds/Cu2S，Cds/CdTe，Cds/InP，CdTe/Cu2Te），無機電池，有機電池等，其中晶矽太陽能電池居市場主流主導地位。晶矽太陽能電池的基本材料為純度達0.999999、電阻率在10歐·厘米以上的P型單晶矽，包括正面絨面、正面p-n結、正面減反射膜、正背面電極等部分。
電池片背表面複合速率也是影響電池效率的重要因素，現有技術中電池片背表面僅有一層背面鋁金屬電場層，背面鋁金屬電場層與單晶矽片完全接觸，較大的接觸面積使得電池片背表面複合速率高，在一定程度上拉低了電池效率。
發明內容
專利目的
該發明提供一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝，以解決2017年1月之前的技術電池片背表面複合速率高的問題。
技術方案
《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》以單晶矽片為原料，在依次通過鹼腐蝕致絨、酸清洗去除雜質、純水再清洗、烘乾水分、三氯氧磷擴散、磷玻璃去除與絕緣、熱退火後對單晶矽片依次採用如下步驟的處理：
（1）在單晶矽片的背面鍍一層氧化鋁薄膜，薄膜厚度為50-100納米；
（2）在氧化鋁薄膜的基礎上進一步鍍一層氮化矽薄膜，薄膜厚度為50-100納米；
（3）再在單晶矽片的正面鍍一層120-150納米藍色抗反射薄膜後，接著對單晶矽片背面的氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜進行雷射開槽，槽深為氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜的厚度之和；（4）在單晶矽片背面氮化矽薄膜的表面上進行背電極印刷，印刷烘乾後進行背電場印刷，再烘乾；
（5）在藍色抗反射薄膜的基礎上依次進行正電極印刷、烘乾、燒結後即得到太陽能電池產品，進行電池測試分選後包裝入庫。
更優的，步驟（5）中正電極一次印刷分兩次進行，先印刷正電極主柵，烘乾後在印刷副柵。
更優的，步驟（5）中正電極採用無網結印刷方式印刷，具體印刷步驟如下：
a.製漿：按以下重量百分比的原料置於85℃的攪拌裝置中攪拌10-12小時製得：銀粉70-75%、石墨烯粉10-15%、玻璃粉2-4%、有機載體12-15%；
b.製版：採用3D列印一體成型的平面網路結構，在需要印刷線條的位置預留曬版對位空間即可得到印刷網版；
c.印刷：將步驟b製得的印刷網版置於相對於承印台平行移動的移動機構上，網版所在的平面與承印台所在平面之間相互平行，並使用步驟a製得的銀漿進行印刷。
更優的，步驟a中所述有機載體由4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑構成，表面活性劑為有機矽樹脂、檸檬酸三丁酯、油酸、司班85中的一種或兩種，觸變劑為乙基纖維素、羥乙基纖維素、蓖麻油、三甘油酸脂或牛油脂肪酸酯、硬酸脂等或包含羥基或羧基官能團的高分子聚合物中的一種或兩種，增塑劑為檸檬酸三丁酯或鄰苯二甲酸二丁酯，4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑四者之間的重量比例為：8:0.2:0.2:1.6。
更優的，步驟c中所用的移動機構在承印台上方上下移動或水平移動。
改善效果
《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》的有益效果是：
（1）該發明在背面鋁金屬電場層與單晶矽片之間設定氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜進行間隔，減少了背面鋁金屬電場層與單晶矽片接觸面積，降低了電池片背表面複合速率，解決了現有技術電池片背表面複合速率高的問題；
（2）該發明製備的太陽能電池結構穩定、電池效率高達20%以上。
附圖說明
圖1是《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》製得的太陽能電池的結構示意圖；
圖中標號分別為：1、正面銀金屬電極；2、藍色抗反射薄膜；3、單晶矽片；4、背面鈍化膜；5、背面鋁金屬電場層；6、背面雷射槽。
權利要求
1.《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》以單晶矽片為原料，其特徵在於，在依次通過鹼腐蝕致絨、酸清洗去除雜質、純水再清洗、烘乾水分、三氯氧磷擴散、磷玻璃去除與絕緣、熱退火後對單晶矽片依次採用如下步驟的處理：
（1） 在單晶矽片的背面鍍一層氧化鋁薄膜，薄膜厚度為50-100納米；
（2） 在氧化鋁薄膜的基礎上進一步鍍一層氮化矽薄膜，薄膜厚度為50-100納米；
（3） 再在單晶矽片的正面鍍一層120-150納米藍色抗反射薄膜後，接著對單晶矽片背面的氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜進行雷射開槽，槽深為氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜的厚度之和；
（4） 在單晶矽片背面氮化矽薄膜的表面上進行背電極印刷，印刷烘乾後進行背電場印刷，再烘乾；
（5） 在藍色抗反射薄膜的基礎上依次進行正電極印刷、烘乾、燒結後即得到太陽能電池產品，進行電池測試分選後包裝入庫；
其中，步驟（5）中的正電極印刷採用無網結印刷方式印刷，具體印刷步驟如下：
a.製漿：按以下重量百分比的原料置於85℃的攪拌裝置中攪拌10-12小時製得：銀粉70-75%、石墨烯粉10-15%、玻璃粉2-4%、有機載體12-15%，所述有機載體由4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑構成，表面活性劑為有機矽樹脂、檸檬酸三丁酯、油酸、司班85中的一種或兩種，觸變劑為乙基纖維素、羥乙基纖維素、蓖麻油、三甘油酸脂或牛油脂肪酸酯、硬酸脂等或包含羥基或羧基官能團的高分子聚合物中的一種或兩種，增塑劑為檸檬酸三丁酯或鄰苯二甲酸二丁酯，4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑四者之間的重量比例為：8:0.2:0.2:1.6；
b.製版：採用3D列印一體成型的平面網路結構，在需要印刷線條的位置預留曬版對位空間即可得到印刷網版；
c.印刷：將步驟b製得的印刷網版置於相對於承印台平行移動的移動機構上，網版所在的平面與承印台所在平面之間相互平行，並使用步驟a製得的銀漿進行印刷。
2.如權利要求1所述的一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝，其特徵在於，步驟c中所用的移動機構在承印台上方上下移動或水平移動。
實施方式
- 實施例1
《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》以單晶矽片為原料，其特徵在於，在依次通過鹼腐蝕致絨、酸清洗去除雜質、純水再清洗、烘乾水分、三氯氧磷擴散、磷玻璃去除與絕緣、熱退火後對單晶矽片依次採用如下步驟的處理： （1）在單晶矽片的背面鍍一層氧化鋁薄膜，薄膜厚度為75納米； （2）在氧化鋁薄膜的基礎上進一步鍍一層氮化矽薄膜，薄膜厚度為75納米； （3）再在單晶矽片的正面鍍一層140納米藍色抗反射薄膜後，接著對單晶矽片背面的氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜進行雷射開槽，槽深為150納米；
（4）在單晶矽片背面氮化矽薄膜的表面上進行背電極印刷，印刷烘乾後進行背電場印刷，再烘乾；
（5）在藍色抗反射薄膜的基礎上依次進行正電極印刷，正電極印刷使用的銀漿的組分為：銀粉71%、石墨烯粉12%、玻璃粉2%、有機載體15%，所述有機載體由4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑構成，表面活性劑為有機矽樹脂、檸檬酸三丁酯兩種，觸變劑為乙基纖維素，增塑劑為檸檬酸三丁酯，4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑四者之間的重量比例為：8:0.2:0.2:1.6，具體印刷步驟如下：
a.製漿：按銀漿原料置於85℃的攪拌裝置中攪拌12小時製得；
b.製版：採用3D列印一體成型的平面網路結構，在需要印刷線條的位置預留曬版對位空間即可得到印刷網版；
c.印刷：將步驟b製得的印刷網版置於移動機構上，移動機構在承印台上方上下移動，網版所在的平面與承印台所在平面之間相互平行，並使用步驟a製得的銀漿進行印刷。正電極印刷後再依次進行正電極烘乾、燒結、電池測試分選即得到太陽能電池產品。
該實施例製得的太陽能電池結構如圖1所示，從上到下依次為正面銀金屬電極1、藍色抗反射薄膜2、單晶矽片3、背面鈍化膜4、背面鋁金屬電場5，所述背面鈍化膜4上開有背面雷射槽6，所述背面鋁金屬電場5部分嵌入背面雷射槽6中，所述背面鈍化膜4由氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜組成，電池效率平均為23.6%。
- 實施例2
該發明以單晶矽片為原料，其特徵在於，在依次通過鹼腐蝕致絨、酸清洗去除雜質、純水再清洗、烘乾水分、三氯氧磷擴散、磷玻璃去除與絕緣、熱退火後對單晶矽片依次採用如下步驟的處理：
（1）在單晶矽片的背面鍍一層氧化鋁薄膜，薄膜厚度為75納米；
（2）在氧化鋁薄膜的基礎上進一步鍍一層氮化矽薄膜，薄膜厚度為75納米；
（3）再在單晶矽片的正面鍍一層140納米藍色抗反射薄膜後，接著對單晶矽片背面的氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜進行雷射開槽，槽深為150納米；
（4）在單晶矽片背面氮化矽薄膜的表面上進行背電極印刷，印刷烘乾後進行背電場印刷，再烘乾；
（5）在藍色抗反射薄膜的基礎上依次進行正電極印刷，正電極一次印刷分兩次進行，先印刷正電極主柵，烘乾後在印刷副柵。
正電極印刷後再依次進行正電極烘乾、燒結、電池測試分選即得到太陽能電池產品。
該實施例製得的太陽能電池，電池效率平均為21.4%。
- 實施例3
該發明以單晶矽片為原料，其特徵在於，在依次通過鹼腐蝕致絨、酸清洗去除雜質、純水再清洗、烘乾水分、三氯氧磷擴散、磷玻璃去除與絕緣、熱退火後對單晶矽片依次採用如下步驟的處理：
（1）在單晶矽片的背面鍍一層氧化鋁薄膜，薄膜厚度為50納米；
（2）在氧化鋁薄膜的基礎上進一步鍍一層氮化矽薄膜，薄膜厚度為150納米；
（3）再在單晶矽片的正面鍍一層150納米藍色抗反射薄膜後，接著對單晶矽片背面的氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜進行雷射開槽，槽深為200納米；
（4）在單晶矽片背面氮化矽薄膜的表面上進行背電極印刷，印刷烘乾後進行背電場印刷，再烘乾；
（5）在藍色抗反射薄膜的基礎上依次進行正電極印刷，正電極印刷使用的銀漿的組分為：銀粉71%、石墨烯粉12%、玻璃粉2%、有機載體15%，所述有機載體由4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑構成，表面活性劑為有機矽樹脂、檸檬酸三丁酯兩種，觸變劑為乙基纖維素，增塑劑為檸檬酸三丁酯，4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑四者之間的重量比例為：8:0.2:0.2:1.6，具體印刷步驟如下：
a.製漿：按銀漿原料置於85℃的攪拌裝置中攪拌12小時製得；
b.製版：採用3D列印一體成型的平面網路結構，在需要印刷線條的位置預留曬版對位空間即可得到印刷網版；
c.印刷：將步驟b製得的印刷網版置於移動機構上，移動機構在承印台上方上下移動，網版所在的平面與承印台所在平面之間相互平行，並使用步驟a製得的銀漿進行印刷。正電極印刷後再依次進行正電極烘乾、燒結、電池測試分選即得到太陽能電池產品。
該實施例製得的太陽能電池，電池效率平均為22.9%。
- 實施例4
該發明以單晶矽片為原料，其特徵在於，在依次通過鹼腐蝕致絨、酸清洗去除雜質、純水再清洗、烘乾水分、三氯氧磷擴散、磷玻璃去除與絕緣、熱退火後對單晶矽片依次採用如下步驟的處理：
（1）在單晶矽片的背面鍍一層氧化鋁薄膜，薄膜厚度為150納米；
（2）在氧化鋁薄膜的基礎上進一步鍍一層氮化矽薄膜，薄膜厚度為50納米；
（3）再在單晶矽片的正面鍍一層120納米藍色抗反射薄膜後，接著對單晶矽片背面的氧化鋁薄膜、氮化矽薄膜進行雷射開槽，槽深為200納米；
（4）在單晶矽片背面氮化矽薄膜的表面上進行背電極印刷，印刷烘乾後進行背電場印刷，再烘乾；
（5）在藍色抗反射薄膜的基礎上依次進行正電極印刷，正電極印刷使用的銀漿的組分為：銀粉71%、石墨烯粉12%、玻璃粉2%、有機載體15%，所述有機載體由4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑構成，表面活性劑為有機矽樹脂、檸檬酸三丁酯兩種，觸變劑為乙基纖維素，增塑劑為檸檬酸三丁酯，4，4’-二氯二苯碸、表面活性劑、觸變劑、增塑劑四者之間的重量比例為：8:0.2:0.2:1.6，具體印刷步驟如下：
a.製漿：按銀漿原料置於85℃的攪拌裝置中攪拌12小時製得；
b.製版：採用3D列印一體成型的平面網路結構，在需要印刷線條的位置預留曬版對位空間即可得到印刷網版；
c.印刷：將步驟b製得的印刷網版置於移動機構上，移動機構在承印台上方上下移動，網版所在的平面與承印台所在平面之間相互平行，並使用步驟a製得的銀漿進行印刷。正電極印刷後再依次進行正電極烘乾、燒結、電池測試分選即得到太陽能電池產品。
該實施例製得的太陽能電池，電池效率平均為22.7%。
榮譽表彰
2021年11月，《一種背面鍍膜處理的太陽能電池製備工藝》獲得2020年度四川專利獎三等獎。
