异质结电池的制备方法及异质结电池与流程

1.本技术属于太阳能电池制造技术领域，具体涉及一种异质结电池的制备方法及异质结电池。


背景技术：

2.异质结电池综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势，是目前高转换效率硅基太阳能电池的重要发展方向之一。异质结电池中利用光伏效应产生电流，通过栅线电极收集汇总电流。
3.目前，制备异质结电池栅线的方法是表面印刷低温导电银浆方式，低温导电银浆直接印刷到异质结电池表面的透明导电金属氧化物膜层(简称透明导电层)。在印刷过程中，存在因低温导电银浆中溶剂的挥发而导致银浆与透明导电层间接触变差，进而导致在固化时银浆与透明导电层的作用力变差。
4.通常情况下，单片太阳能电池片的电流有限、且转换效率衰减很快，同时为了能更好地保护晶体硅材料，通常会将异质结电池制成电池组件。即在栅线银浆固化后，经过串焊的方式将异质结电池串联在一起，完成组件的制作。在电池串焊的时候容易出现银浆与透明导电层脱开的现象，从而影响电池组件的环境可靠性。
5.如何增强异质结电池中栅线与透明导电层的附着能力，是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本技术的目的是提供一种异质结电池的制备方法及异质结电池，通过改善银浆与透明导电层间的浸润性，提升栅线与透明导电层间的附着力，提升硅异质结电池焊接拉力，进而提升电池组件的环境可靠性。
7.为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
8.一种异质结电池的制备方法，包括形成电极的步骤，形成电极的步骤包括：
9.在待形成栅线表面，设置一层液体微珠，所述液体微珠为包括表面活性剂的水溶液；
10.在所述待形成栅线表面，按照预设栅线布局图形，丝网印刷栅线构成材料，所述栅线构成材料包括低温银浆，以形成栅线电极。
11.上述异质结电池的制备方法，作为一种可选方式，所述表面活性剂为异丙醇和/或二乙二醇。
12.上述异质结电池的制备方法，作为一种可选方式，按质量百分比，所述液体微珠的成分为：溶剂包括水：90％～99.9％；溶质包括表面活性剂：0.1％～10％。
13.上述异质结电池的制备方法，作为一种可选方式，所述液体微珠直径为1～100μm。
14.上述异质结电池的制备方法，作为一种可选方式，所述液体微珠通过超声波雾化的方式形成，或者，采用高压雾化的方式形成。
15.上述异质结电池的制备方法，作为一种可选方式，所述液体微珠是通过超声波高频震荡方式将水溶液雾化形成的超微粒子，超声波高频震荡的频率为1.7mhz～2.4mhz，所述超微粒子的粒径为1～5μm。
16.上述异质结电池的制备方法，作为一种可选方式，在形成栅线电极的步骤之后，还包括：进行烘干处理，以去除所述液体微珠中的溶剂和所述低温银浆中的有机溶剂。
17.上述异质结电池的制备方法，作为一种可选方式，烘干处理的温度为150～200℃。
18.上述异质结电池的制备方法，作为一种可选方式，在形成电极的步骤之前，还包括：
19.以硅片为衬底，在所述衬底的两侧分别对称地形成非晶硅层、透明导电层；
20.所述透明导电层的表面为所述待形成栅线表面。
21.一种异质结电池，采用上述异质结电池的制备方法形成。
22.相比现有技术，本技术的有益效果包括但不限于：
23.1)本技术提供的一种异质结电池的制备方法中，异质结电池丝网印刷前，在透明导电层表面附着一层液体微珠，然后在透明导电层表面印刷上特定图形的低温银浆，使得低温银浆与透明导电层表面的液体微珠形成良好的接触。在高温下烘烤时，液体微珠中的溶剂与低温银浆中的有机溶剂挥发，留下的高分子和银颗粒固化形成电极栅线；改善银浆与透明导电层间的浸润性，提升栅线与透明导电层间的附着力，在电池串焊的时候不容易出现银浆与透明导电层脱开的现象，提升电池组件的环境可靠性。
24.2)采用本技术提供的方法制备的异质结电池，因在制作时透明导电层表面引入表面活性剂的水溶液提升低温银浆与透明导电层间的浸润性，增加了电池片的栅线与透明导电层的粘附性，提升栅线与透明导电层间的附着力，从而提高了电池片的质量，提升了电池组件整体的环境可靠性。
附图说明
25.图1为现有异质结电池的结构示意图；
26.图2为本技术提供的异质结电池的制备方法的流程示意图。
27.图3为本技术优选实施例提供的异质结电池的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
28.以异质结电池为例，结构通常如图1所示，主要包含以下几部分：n型硅片(n wafer)；依次镀附于n型硅片一侧的i层(本征非晶硅薄膜层)、n层(n型非晶硅薄膜层)、透明导电层(tco)；依次镀附于n型硅片另一侧的i层(本征非晶硅薄膜层)、p层(p型非晶硅薄膜层)、透明导电层(tco)；以及位于透明导电层上的电极(ag)。
29.其制作顺序为：1)n型硅片清洗制绒；2)非晶硅沉积：pecvd法沉积i层与n层；3)非晶硅沉积：pecvd法沉积i层与p层；4)n面沉积透明导电膜(也即透明导电层)；5)p面沉积透明导电膜(也即透明导电层)；6)丝网印刷银浆电极。
30.丝网印刷电极一般是在透明导电膜透明导电层沉积后，在透明导电层表面按照预先设计好的电极布局图形丝印银浆形成银栅线。在印刷过程中，存在因银浆中溶剂的挥发而产生银浆与透明导电层间接触变差，从而导致在固化银浆与透明导电层的作用力变差，
进而在后续的电池串焊的时候就容易出现银栅线与透明导电层脱开的现象，从而影响电池组件的环境可靠性。
31.为此，本技术提供一种异质结电池的制备方法以及采用该方法制作的太异质结电池。
32.以下结合附图和实施例，来说明本技术的具体实施方式，目的在于更好地理解本技术，但并不限定本技术。
33.一种异质结电池的制备方法，参见图2，包括形成电极的步骤，其形成电极的步骤包括：在待形成栅线表面，设置一层液体微珠，所述液体微珠为包括表面活性剂的水溶液；在所述待形成栅线表面，按照预设栅线布局图形，丝网印刷栅线构成材料，所述栅线构成材料包括低温银浆，以形成栅线电极。
34.换言之，相对传统异质结电池的制备电极流程基础上做了如下的改进：在丝网印刷前，在透明导电层表面附着一层液体微珠，所述液体微珠为表面活性剂的水溶液；在透明导电层表面按照预先设计好的电极布局图形印刷低温银浆。
35.上述异质结电池的制备方法中，在丝网印刷前先在透明导电层表面附着一层液体微珠，然后在透明导电层表面印刷上特定图形的低温银浆，这样低温银浆与透明导电层表面的液体微珠形成良好的接触，然后在高温(150℃到200℃之间)下烘烤，液体微珠中的溶剂与低温银浆中的有机溶剂挥发，留下的高分子和银颗粒固化形成电极栅线。
36.上述异质结电池的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述液体微珠为表面活性剂的水溶液。
37.上述异质结电池的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述在透明导电层表面附着一层液体微珠，是采用喷涂方式完成。只需要在丝网印刷前一个工位完成，喷涂量可以通过喷头大小和压力控制，不影响后续丝网印刷的进行，也不影响设备性能。
38.上述异质结电池的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述表面活性剂为异丙醇和/或二乙二醇。其中，异丙醇是一种有机化合物，分子式是c3h8o，是正丙醇的同分异构体，别名二甲基甲醇、2
‑
丙醇。外观为无色透明液体，溶于水，也溶于醇、醚、苯、氯仿等多数有机溶剂。二乙二醇是一种有机物，分子式为c4h
10
o3，外观为无色透明的液体。
39.上述异质结电池的制备方法中，作为一种优选实施方式，按质量百分比，所述液体微珠的成分为：水90％～99.9％(比如90.5％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％等)；表面活性剂0.1％～10％(比如0.2％、0.5％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、9.8％等)。
40.上述异质结电池的制备方法中，作为一种优选实施方式，按质量百分比，所述液体微珠的成分为：水95％～99％(比如95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％等)，表面活性剂1％～5％(比如1.2％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％等)。
41.上述异质结电池的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述液体微珠直径为1～100μm(比如2μm、8μm、12μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm等)；更优选为1～10μm(比如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、9.5μm等)；进一步优选为1～5μm(比如1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm等)。液体微珠直径越小越有利于与银浆结合，发挥其活性剂作用，降低银浆中有机载体和固体颗粒张力，有利于固体颗粒的均匀分散和浆料流平性。
42.上述异质结电池的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述液体微珠可以通过超声波雾化的方式形成，也可以采用高压雾化的方式形成。
43.上述异质结电池的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述液体微珠可以是通过超声波高频震荡，将水溶液雾化形成的超微粒子，频率为1.7mhz～2.4mhz(比如1.8mhz、1.9mhz、2.0mhz、2.1mhz、2.2mhz、2.3mhz等)，所述超微粒子的粒径为1～5μm(比如1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm等)。
44.本技术还提供一种采用上述异质结电池的制备方法制作的异质结电池。
45.该异质结电池通过对待形成栅线表面的透明导电层表面进行预处理，形成栅线时改善银浆与透明导电层间的浸润性，从而提升栅线与透明导电层间的附着力。
46.以下的实施例便于更好地理解本技术，但并不限定本技术。
47.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
48.下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市场购买得到的。
49.实施例
50.本优选实施例提供异质结电池的制备流程，参见图3，包括：
51.1)n型硅片清洗制绒；
52.2)非晶硅沉积：采用等离子体增强化学的气相沉积法(pecvd)在n型硅片的一面依次沉积i层(即本征非晶硅薄膜层)与n层(即n型非晶硅薄膜层)；
53.3)硅片翻片；
54.4)非晶硅沉积：采用等离子体增强化学的气相沉积法(pecvd)在n型硅片的另一面依次沉积i层(即本征非晶硅薄膜层)与p层(即p型非晶硅薄膜层)；
55.5)n面(正面)沉积透明导电膜(也即透明导电层)；
56.6)p面(背面)沉积透明导电膜(也即透明导电层)；
57.7)n面(正面)：在透明导电层表面形成一层液体微珠(为通过超声波高频1.7mhz震荡将表面活性剂水溶液雾化得到的粒子)，再丝网印刷银浆电极；
58.8)p面(背面)：在透明导电层表面形成一层液体微珠(为通过超声波高频1.7mhz震荡将表面活性剂水溶液雾化得到的粒子)，再丝网印刷银浆电极；
59.9)烘烤固化。
60.通过上述制备方法制得的异质结电池，以串焊的方式构成电池组件，串焊的主要方式有红外加热和电磁加热。对比现有制备方法制得的异质结电池，对不同液体微珠成分和粒径进行了实验，统计结果如下表1：
61.表1液体微珠成分和粒径以及栅线与透明导电层脱开率
[0062][0063]
据统计，传统方案中电池串焊时银浆与透明导电层脱开几率与工艺有关，范围大致为0.1％
‑
5％；从表1可以看出，通过该制备方法制得的异质结电池，表面活性剂的水溶液经过雾化处理形成液体微粒，改善低温银浆与透明导电层间的浸润性，提升银浆与透明导电层粘附性，提升硅异质结电池焊接拉力，在电池串焊的时候不容易出现栅线与透明导电层脱开的现象，进而提升电池组件的环境可靠性。
[0064]
最后，还需要说明的是，在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0065]
尽管上面已经通过本技术的具体实施例的描述对本技术进行了披露，但是，应该理解，本领域技术人员可在所附方案的精神和范围内设计对本技术的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本技术所要求保护的范围内。