利用電荷轉移法製備光伏電池的方法及光伏電池的製作方法
2023-07-08 14:22:51 1
專利名稱：利用電荷轉移法製備光伏電池的方法及光伏電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及光伏技術領域，更具體地說，涉及一種利用電荷轉移法製備光伏電池 的方法及光伏電池。
背景技術：
現階段隨著常規能源的有限性及環保壓力的增加，諸多國家掀起了開發和利用新 能源的熱潮，其中，太陽能作為一種可再生清潔能源在全球範圍內得到快速的發展，特別是 利用光伏效應提供綠色新能源的光伏電池具有廣闊的應用前景。目前普遍使用的光伏電池的主要原料為矽原料，即單晶矽或多晶矽。傳統光伏電 池的製備方法為(1)切片；(2)清洗用常規的矽片清洗方法清洗，然後用酸(或鹼)溶液 將矽片表面切割損傷層；(3)製備絨面用鹼溶液對矽片進行各向異性腐蝕在矽片表面制 備絨面；(4)磷擴散採用塗布源(或液態源，或固態氮化磷片狀源)進行擴散，製成PN結； (5)周邊刻蝕；(6)去除背面PN結；(7)製作上下電極。(8)層壓，組裝電池組件等。現有技術中，首先在晶體矽材料上設置刪線、主刪線和匯流帶，然後將設置有刪 線、主刪線和匯流帶的晶體矽材料在玻璃襯底與背板之間進行層壓，製備得到光伏電池。現 有技術中光伏電池的製備方法工藝複雜，且製備的光伏電池厚度較大，光伏電池的成本較 尚ο
發明內容
有鑑於此，本發明要解決的技術問題在於提供一種利用電荷轉移法製備光伏電池 的方法及光伏電池，本發明提供的方法無需層壓工藝，製備工藝簡單，製備的光伏電池厚度 較小，成本低。本發明提供一種利用電荷轉移法製備光伏電池的方法，包括步驟A 在透明襯底上用銀漿印刷負極刪線、主刪線和匯流帶；步驟B 將步驟A中印刷有負極刪線、主刪線和匯流帶的透明襯底加熱；步驟C 在所述加熱的透明襯底上印刷有負極柵線、主柵線和匯流帶的一面沉積
矽層；步驟D 對步驟C中矽層進行處理，在所述處理後的矽層上形成電池正極；步驟E 在所述電池正極所在的一面噴塗反光塑料塗料。優選的，所述步驟D)中對矽層進行處理具體為Dl)對所述透明襯底上的矽層進行制絨處理；D2)對所述制絨處理後的矽層進行擴散處理；D3)對所述擴散處理後的矽層進行刻蝕處理；D4)對所述刻蝕處理後的矽層進行沉積處理；D5)在所述沉積處理後的矽層上印刷電池正極，然後烘乾燒結。優選的，所述步驟E中反光塑料塗料為白色反光塑料塗料。
優選的，所述步驟A中印刷為絲網印刷。優選的，所述步驟C中沉積矽層的時間為20 50分鐘。優選的，所述步驟C中矽層厚度為10 20μπι。優選的，所述步驟B中加熱的溫度為520 600°C。本發明還提供一種光伏電池，包括透明襯底；在所述透明襯底下方的電池層；在所述電池層下方的反光塑料層。優選的，所述反光塑料層為白色反光塑料層。優選的，所述電池層的厚度為10 20μπι。從上述的技術方案可以看出，本發明提供一種利用電荷轉移法製備光伏電池的方 法及光伏電池。本發明提供的方法在透明襯底上用銀漿印刷負極刪線、主刪線和匯流帶，加 熱後在所述加熱的透明襯底上印刷有負極柵線、主柵線和匯流帶的一面沉積矽層，對矽層 處理後在所述矽層上形成電池正極，並在所述電池正極所在的一面噴塗反光塑料塗料，得 到光伏電池。本發明採用銀漿印刷工藝，在透明襯底上印刷負極刪線、主刪線和匯流帶，然 後利將矽材料通過電荷的轉移原理轉移到低成本的透明襯底材料上，使刪線、主刪線和匯 流帶與透明襯底合為一體，無需將設置有刪線、主刪線和匯流帶的晶體矽材料在透明襯底 與背板之間進行層壓，製備工藝簡單，同時，利用本發明提供的方法可以在不影響發電效率 的基礎上減小矽層的厚度，從而製備的光伏電池厚度小，成本低。本發明提供的光伏電池包括透明襯底、電池層和反光塗料層。負極刪線、主刪線和 匯流帶與透明襯底合為一體，利用電荷轉移法將矽材料轉移到低成本的透明襯底材料上， 用晶體矽層作為太陽能電池的激活層，並通過在電池層上噴塗的反光塑料層代替了傳統平 板狀塑料背板，減小了厚度並降低了成本。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例公開的光伏電池示意圖1 ；圖2為本發明實施例公開的光伏電池示意圖2。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本 領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明 保護的範圍。本發明公開了一種利用電荷轉移法製備光伏電池的方法，包括步驟A 在透明襯底上用銀漿印刷負極刪線、主刪線和匯流帶；
步驟B 將步驟A中印刷有負極刪線、主刪線和匯流帶的透明襯底加熱；步驟C 在所述加熱的透明襯底上印刷有負極柵線、主柵線和匯流帶的一面沉積
矽層；步驟D 對步驟C中矽層進行處理，在所述處理後的矽層上形成電池正極；步驟E 在所述電池正極所在的一面噴塗反光塑料塗料。所述用銀漿印刷負極刪線、主刪線和匯流帶優選採用絲網印刷方法印刷。所述步 驟B中加熱的溫度優選為520 600°C，更優選為540 580°C，最優選為560°C。通過將透 明襯底加熱，使銀漿塗料中的純銀附著在襯底表面，從而形成刪線和匯流帶。在所述加熱的透明襯底上印刷有負極柵線、主柵線和匯流帶的一面沉積矽層，其 中，以負極刪線、主刪線和匯流帶的工作面為陰極，以多晶矽為陽極。利用電化學原理，高純 度的多晶矽分子不斷地從陽極向陰極轉移，從而製備得到帶有載體的矽片。所述矽料沉積 時間優選為20 50分鐘，更優選為25 45分鐘，最優選為35分鐘。矽料沉積時間與矽 層的厚度相聯繫，所述矽層厚度優選為10 20 μ m,更優選為14 18 μ m,最優選為16 μ m。 本發明將刪線、主刪線和匯流帶與透明襯底合為一體，無需將設置有刪線、主刪線和匯流帶 的晶體矽材料在透明襯底與背板之間進行層壓，製備工藝簡單，同時，利用本發明提供的方 法可以在不影響發電效率的基礎上減小矽層的厚度。步驟D優選包括Dl)對所述透明襯底上的矽層進行制絨處理；D2)對所述制絨處理後的矽層進行擴散處理；D3)對所述擴散處理後的矽層進行刻蝕處理；D4)對所述刻蝕處理後的矽層進行沉積處理；D5)在所述沉積處理後的矽層上印刷電池正極，然後烘乾燒結。步驟Dl中可以採用傳統制絨工藝對所述透明襯底上的矽層進行制絨處理，可以 採用酸制絨或鹼制絨的方法，通過在矽表面制絨增加光伏電池的受光面。步驟D2中，通過 對所述制絨處理後的矽層進行擴散處理，使光伏電池形成P-N結在使用P型矽片製備太陽 能電池的情況下，可以在矽表面進行磷擴散形成N層而最終形成P-N結。在使用N型矽片 的製備太陽能電池的情況下，在矽片表面進行硼擴散形成P結，最終形成P-N結。擴散時在 矽片周邊表面形成的擴散層，會使電池上下電極短路，優選採用D3對所述擴散處理後的矽 層進行刻蝕處理，可以採用掩蔽溼法腐蝕或等離子幹法腐蝕去除周邊擴散層。D4中，對所述 刻蝕處理後的矽層進行沉積處理，優選採用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)。步驟D5 中，在所述沉積處理後的矽層上印刷電池正極，然後烘乾燒結。所述印刷電池正極優選採用 絲網印刷的方法。對於所述制絨處理、擴散處理、刻蝕處理和沉積處理，均為製備光伏電池 的常用方法。所述步驟E中在所述電池正極所在的一面噴塗反光塑料塗料，優選將步驟D得到 的電池片放入靜電轉移條件下靜電噴塗反光塑料塗料。所述反光塑料塗料優選為白色反光 塑料塗料。本發明採用噴塗塗料的方法對製備的光伏電池起到保護作用，而無需利用傳統 的平板狀背板，例如PST背板，因此，減小了光伏電池的厚度，並降低了成本。本發明採用銀漿印刷工藝，在透明襯底上印刷負極刪線、主刪線和匯流帶，然後利 將矽材料通過電荷的轉移原理轉移到低成本的透明襯底材料上，使刪線、主刪線和匯流帶與透明襯底合為一體，無需將設置有刪線、主刪線和匯流帶的晶體矽材料在透明襯底與背 板之間進行層壓，製備工藝簡單，同時，利用本發明提供的方法可以在不影響發電效率的基 礎上減小矽層的厚度，從而，製備的光伏電池厚度小，成本低。本發明還提供一種光伏電池，如圖1、圖2所示，包括透明襯底1 ；在透明襯底1下方的電池層2 ；在電池層2下方的反光塑料層3。透明襯底1優選為透明板，更優選為玻璃板。在透明襯底1上採用銀漿印刷負極 刪線、主刪線和匯流帶，使透明襯底1與負極刪線、主刪線、匯流帶合為一體。電池層2優選為晶體矽層，利用電化學原理將電池層2沉積在透明襯底1上，而無 需如現有技術中預先將電池層製備完成後放於玻璃與背板之間進行層壓，因此，製備工藝 簡單。電池層2厚度優選為10 20 μ m,因此，本發明提供的光伏電池可以在不影響發電效 率的基礎上減小矽層的厚度，因此，節約了成本。本發明採用反光塑料層3優選為白色反光塑料層。白色反光塑料層3為保護層， 優選採用靜電噴塗製備。本發明在電池層背面噴塗的反光塑料層代替了傳統平板狀塑料背板，在不影響發 電效率的基礎上，減小了晶體矽電池的厚度，簡化了結構並降低了成本。為了進一步說明本發明的技術方案，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行 描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權 利要求的限制。實施例以普通平板玻璃作為襯底，在襯底玻璃表面利用絲網印刷方法用銀漿印刷出負極 刪線、主刪線、匯流帶；將上述印刷有負極刪線、主刪線和匯流帶的平板玻璃加溫至560°C使銀漿塗料中 的純銀附著在襯底玻璃表面，從而形成刪線和匯流帶；將上述印刷好刪線、匯流帶的玻璃放在電解槽內，以負極刪線、主刪線和匯流帶的 工作面為陰極，以高純度的多晶矽塊作為陽極，在電解槽內加入導電液，高純度的多晶矽分 子不斷地向陰極轉移，經過35分鐘後當矽層厚度達到均勻的16 μ m時形成帶有載體的矽 片，再對玻璃上的矽層進行制絨處理，在經擴散處理形成P-N結、溼法刻蝕處理、PECVD處 理，然後再利用絲網印刷方法印刷電池正極，再次加溫進行烘乾燒結，製造成為電池片成
P
m ；將上述製得的電池片放入靜電轉移條件下，利用靜電噴塗在背面噴塗上白色反光 塑料塗料，裝框製備得到光伏電池。從上述實施例可以看出，本發明提供的光伏電池包括透明襯底、電池層和反光塗 料層。負極刪線、主刪線和匯流帶與透明襯底合為一體，用相對薄的晶體矽層作為太陽能電 池的激活層，不僅保持了光伏電池的高性能和穩定性，而且製備工藝簡單，並通過在電池層 上噴塗的反光塑料層代替了傳統平板狀背板，從而簡化了結構、減小了厚度並降低了成本。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明 將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的範圍。
權利要求
一種利用電荷轉移法製備光伏電池的方法，其特徵在於，包括步驟A在透明襯底上用銀漿印刷負極刪線、主刪線和匯流帶；步驟B將步驟A中印刷有負極刪線、主刪線和匯流帶的透明襯底加熱；步驟C在所述加熱的透明襯底上印刷有負極柵線、主柵線和匯流帶的一面沉積矽層；步驟D對步驟C中矽層進行處理，在所述處理後的矽層上形成電池正極；步驟E在所述電池正極所在的一面噴塗反光塑料塗料。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟D)中對矽層進行處理具體為 Dl)對所述透明襯底上的矽層進行制絨處理；D2)對所述制絨處理後的矽層進行擴散處理； D3)對所述擴散處理後的矽層進行刻蝕處理； D4)對所述刻蝕處理後的矽層進行沉積處理； D5)在所述沉積處理後的矽層上印刷電池正極，然後烘乾燒結。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟E中反光塑料塗料為白色反光塑 料塗料。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟A中印刷為絲網印刷。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟C中沉積矽層的時間為20 50 分鐘。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟C中矽層厚度為10 20μ m。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中加熱的溫度為520 600°C。
8.一種光伏電池，其特徵在於，包括 透明襯底；在所述透明襯底下方的電池層； 在所述電池層下方的反光塑料層。
9.根據權利要求8所述的光伏電池，其特徵在於，所述反光塑料層為白色反光塑料層。
10.根據權利要求8所述的光伏電池，其特徵在於，所述電池層的厚度為10 20μπι。
全文摘要
本發明實施例公開了一種利用電荷轉移法製備光伏電池的方法及光伏電池。本發明採用銀漿印刷工藝，在透明襯底上印刷負極刪線、主刪線和匯流帶，然後利將矽材料通過電荷的轉移原理轉移到低成本的透明襯底材料上，使刪線、主刪線和匯流帶與透明襯底合為一體，無需將設置有刪線、主刪線和匯流帶的晶體矽材料在透明襯底與背板之間進行層壓，製備工藝簡單，同時，利用本發明提供的方法可以在不影響發電效率的基礎上減小矽層的厚度，從而製備的光伏電池厚度小，成本低。
文檔編號H01L31/048GK101931032SQ201010254579
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月13日 優先權日2010年8月13日
發明者王士元 申請人:英利能源(中國)有限公司