一種太陽能電池金屬柵線製備過程中去除掩膜層的方法與流程

2023-05-26 13:49:52 1

本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及一種太陽能電池金屬柵線製備過程中去除掩膜層的方法。

背景技術：

異質結太陽能電池是矽襯底上生長非晶矽薄層的太陽能電池，具有結構簡單、工藝溫度低、轉換效率高，溫度特性好的特點，是適合於大規模推廣應用的高效電池之一，具有很好的發展前景。

以n型矽襯底為例，如圖1所示異質結太陽能電池的主要結構為：在n型矽襯底受光面上先後沉積薄膜本徵非晶矽層及P型非晶矽發射極層，形成帶有薄膜本徵非晶矽夾層的異質PN結；在倆面摻雜的非晶矽薄層上用濺射法沉積透明導電氧化物薄膜，最後在透明導電氧化物薄膜形成柵狀金屬電極。

當前製作柵狀金屬電極，常規方法是：藉助工裝進行電鍍，將電池片從工裝上取出，轉移到水平設備上進行去除光阻膜，再轉移到「電池片花籃」進行腐蝕去除金屬疊層。此過程，由於電池片需多次轉移，電池片薄且脆，因此生產過程中常發生電池片破裂。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供了一種太陽能電池金屬柵線製備過程中去除掩膜層的方法，解決了生產過程中，因電池片多次轉移而造成的電池片破裂。

為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：一種太陽能電池金屬柵線製備過程中去除掩膜層的方法，包括步驟如下：在n型矽襯底一面沉積本徵非晶矽層及n型非晶矽層，另一面沉積本徵非晶矽層及p型非晶矽層，並在n型非晶矽層和p型非晶矽層上沉積透明導電氧化物薄膜，在所述透明導電氧化物層上沉積阻擋層；在所述阻擋層上沉積種子層；在種子層上覆一層掩膜層，將掩膜層經過曝光顯影后形成金屬柵線圖案；其中所述方法還包括去除掩膜層步驟：將太陽能電池裝入工裝中，在金屬柵線圖案中暴露出種子層，在種子層表面電鍍柵線疊層，完成電鍍柵線疊層後將工裝移至去除感光幹膜室，將掩膜層去除，再移至蝕刻室，用化學腐蝕液去除其覆蓋位置的種子層和阻擋層，暴露出電池表面。

優選的，所述將掩膜層去除採用對太陽能電池表面噴淋氫氧化鈉或氫氧化鉀鹼性溶液。

優選的，所述掩膜層為光阻材料的感光幹膜。

優選的，所述阻擋層為Ti類金屬層、Ta類金屬層，所述Ti類金屬層為Ti、TiNx金屬層、TiW金屬層，所述Ta類金屬層為Ta、TaNx金屬層，其厚度在1-50nm之間。

優選的，所述種子層為銅種子層、鎳種子層、銀種子層、鋁種子層中的一種，採用PVD濺射法、蒸鍍法或化學電鍍法生成，其厚度在10-1000nm之間。

優選的，所述柵線疊層由第一柵線疊層、第二柵線疊層組成；所述第一柵線疊層為電鍍銅層，作為金屬柵線主體導電層，其厚度在5-40um之間；第二柵線疊層為電鍍錫層，作為金屬柵線的助焊層和銅疊層的保護層，其 厚度在1-20um之間。

優選的，所述將掩膜層經過曝光顯影后形成金屬柵線圖案包括採用貼幹膜、曝光、顯影製作柵線圖案或絲網印刷製作柵線圖案。

由上述對本發明的描述可知，和現有技術相比，本發明具有如下優點：過程連續進行，去除掩膜層無需將電池片從工裝中取出，減少了電池片的取放次數，大大降低了電池片破片。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為n型矽襯底異質結太陽能電池的結構示意圖；

圖2為本發明的製作柵狀金屬電極的流程示意圖；

圖3為本發明沉積本徵層、非晶矽薄膜層、導電氧化物層、阻擋層後的結構示意圖；

圖4為本發明掩膜層經過曝光、顯影后形成金屬柵線圖案後的結構示意圖；

圖5為本發明在種子層表面電鍍柵線疊層後的結構域示意圖；

圖6為本發明去除掩膜層後的結構示意圖；

圖7為本發明腐蝕去除金屬疊層後的金屬柵線結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖 及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明一種太陽能電池金屬柵線製備過程中去除掩膜層的方法，包括步驟如下：在n型矽襯底一面沉積本徵非晶矽層及n型非晶矽層，另一面沉積本徵非晶矽層及p型非晶矽層，並在n型非晶矽層和p型非晶矽層上沉積透明導電氧化物薄膜，在所述透明導電氧化物層上沉積阻擋層；在所述阻擋層上沉積種子層；在種子層上覆一層掩膜層，將掩膜層經過曝光顯影后形成金屬柵線圖案；採用電鍍方式，對圖案區域進行電鍍銅、電鍍錫，形成金屬柵線；通過工裝攜帶電池片，進入去膜室，去除柵線外的掩膜層，接著進入蝕刻室，腐蝕去除其覆蓋位置的種子層和阻擋層，暴露出電池表面。

如圖2所示為本發明的製作柵狀金屬電極的流程示意圖，電池片12裝入工裝13中，工裝13攜帶電池片12進入噴淋去膜室14進行去膜，去除完掩膜層後工裝13攜帶電池片12進入漂洗室15進行衝洗，衝洗後將工裝13攜帶電池片12進入蝕刻室16，用化學腐蝕液去除其覆蓋位置的種子層和阻擋層，暴露出電池表面，最後將工裝13攜帶電池片12進入再次進入漂洗室15進行衝洗。本發明通過工裝夾帶著太陽能電池片進入電鍍室進行電鍍銅和電鍍錫加工，再進入去膜室，去膜室裝有噴淋去膜溶液裝置，通過對電池片表面噴灑去膜溶液，使光阻膜脫離電池表面，完成移除掩膜層；加工後衝洗乾淨；進入蝕刻室，蝕刻室裝有蝕刻溶液，工裝夾帶電池片浸入蝕刻溶液中，蝕刻去除金屬疊層後，用清水衝洗乾淨並吹乾。

具體實施例中，包括以下步驟：

步驟1、通過在經過鹼性或酸性溶液腐蝕在n型矽襯底1一面沉積本徵非晶矽層2及採用CVD法製作n型非晶矽層3，另一面沉積本徵非晶矽層2及p型非晶矽層4，其中n型矽襯底1的表面反射率在300-1100nm波長範圍內小於5％，再採用PVD濺射法，在n型非晶矽層3和p型非晶矽層4上沉積透明導電氧化物薄膜5，其中透明導電氧化物薄膜5採用ITO(氧化銦錫)層，或者其他元素摻雜的氧化銦層，其特性是光通過100納米厚度的材料，其透過率至少要大於90％，透明導電氧化物薄膜5的電阻率通常要小於3.5×10-4ohm-cm，其厚度50-120nm之間，通過PVD濺射法在透明導電氧化物層5上沉積阻擋層6；阻擋層6採用Ti類金屬層，其厚度在1-50nm之間；再通過化學電鍍或者PVD濺射法在阻擋層6上同時沉積種子層7，種子層7為銅種子層，其厚度在10-1000nm之間，如圖3所示。

步驟2、在種子層7上覆一層掩膜層8，所述掩膜層8為光阻材料感光幹膜，然後將掩膜層8經過曝光顯影后形成金屬柵線圖案9，如圖4所示。所述將掩膜層8經過曝光顯影后形成金屬柵線圖案9包括採用貼幹膜、曝光、顯影製作柵線圖案或絲網印刷製作柵線圖案。

步驟3、將太陽能電池裝入工裝中，在金屬柵線圖案9中暴露出種子層7，然後在種子層7表面電鍍柵線疊層。其中柵線疊層由第一柵線疊層10和第二柵線疊層11組成，所述第一柵線疊層10為電鍍銅層，作為金屬柵線主體導電層，其厚度在5-40um之間；第二柵線疊層11為電鍍錫層，作為金屬柵線的助焊層和電鍍銅層的保護層，其厚度在1-20um之間，如圖5所示。

步驟4、電完成電鍍柵線疊層後將工裝移至去除感光幹膜室，將掩膜層 8去除，如圖6所示。所述將掩膜層8去除採用對太陽能電池表面噴淋氫氧化鈉或氫氧化鉀鹼性溶液。

步驟5、再將去除掩膜層8後的太陽能電池移至蝕刻室，用化學腐蝕液去除其覆蓋位置的種子層7和阻擋層6，暴露出電池表面。至此，整個柵線的製作完成，最後電池片表面金屬柵線，如圖7所示。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。