[发明专利]一种晶硅太阳能电池栅线的仿生制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种晶硅太阳能电池栅线的仿生制备方法。

背景技术

严重的能源危机与日益恶化的环境问题，使得大力发展新能源成为全球研究的热点。其中，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的绿色环保能源，而以此为基础的太阳能电池作为一种清洁高效的绿色可持续能源，有望成为世界能源的主体。因此，获得低成本、高效率的太阳能电池成为新能源发展的重要目标。为达到这一目标，电池表面的栅线的遮光面积要减小，同时又要具备高效的电荷收集能力，因此太阳能电池栅线的制备尤为重要。

目前制备太阳能电池栅线的方法有丝网印刷、无电沉积法、电沉积法等，其中，应用最为广泛的是丝网印刷，该法制备的栅线宽度在80微米以上，高度为5～30微米，较宽的栅线遮光面积大，影响光的吸收；但是栅线变细后，栅线的高度会降低，电池的欧姆接触电阻变大，会限制电流的收集能力，进而降低电池的转化效率。所以，要获得高转化效率的电池，必须减小栅线宽度，提高栅线的高宽比，传统的丝网印刷工艺已经很难做到。

另外银浆主要由银粉颗粒、无机相和有机载体组成，经过丝网印刷后的硅片，需要经过烧结炉快速烧结才能形成银电极。当银电极与硅达到共晶温度时，晶体硅原子就会以一定的比例融入到银电极中，形成欧姆接触。浆料中的银粉颗粒大小、成分配比以及烧结工艺都会对欧姆电阻有较大影响，因此质量差的银浆或者不合适的烧结工艺都会增加电极的串联电阻，降低太阳能电池的转换效率。

对于无电沉积技术，2011年，Stanley Wang[1]等人采用此法在SiN_x钝化的P型硅太阳能电池上制备铜电极，获得了较高的电池效率，但这种方法在制备过程中容易出现过沉积问题，过沉积现象会产生遮光损失、分流等，影响电池的短路电流、开路电压、填充因子等因素，进而降低整个电池性能。

发明内容

为了解决现有太阳能电池栅线制备方法存在电池的转换效率低、电池性能低、生产成本高的问题，本发明提供了一种生产成本低、提高了电池转换效率的晶硅太阳能电池栅线的仿生制备方法。

为达到发明目的本发明采用的技术方案是：

一种晶硅太阳能电池栅线的仿生制备方法，其步骤如下：

（1）配制仿生液相沉积镍膜所需的镍溶液和液相沉积铜栅线所需的铜溶液，所述镍溶液中NiSO₄·6H₂O的含量为10~25 g/L，NaH₂PO₂·2H₂O的含量为10 ~25 g/L，柠檬酸钠的含量为5~20 g/L，丙酸钠的含量为5~20 g/L，光亮剂含量0.5~2.5mg/L,稳定剂的含量为0.5~2.5mg/L；所述CuSO₄·5H₂O的含量25~80 g/L，H₂SO₄的含量160~200 g/L，Cl^-的含量30~60 ppm，光亮剂的含量1~5ppm, 整平剂的含量2~6ppm；

（2）将PN结电池片整片涂胶形成光刻胶膜，并将根据栅线的结构制定的掩模板覆盖在光刻胶膜上进行掩模，用紫外线光进行曝光，并显影得到光刻窗口；

（3）将光刻好的电池片浸没入步骤（1）中配制的镍溶液中，保持溶液温度20～75℃，光照0.5～6小时，光照强度为0.5～3个太阳，在所述光刻好的电池片上生成镍栅线；

（4）将步骤（3）中仿生液相沉积完成的镍膜电池片浸没入步骤（1）中配制的铜溶液中，保持溶液温度25~80℃，开始加电源，进行电沉积铜栅线。

进一步，步骤（4）中的电沉积铜栅线的工艺是将PN结电池片连接稳压稳流可控电源的阴极端，铂片连接稳压稳流电源的阳极端，配制的铜溶液置于磁力搅拌系统中，阴极片、阳极片放入铜溶液中与铜溶液构成循环回路，磁力转子调节铜溶液的流速，磁力搅拌系统设置铜溶液的温度，开启电源，铜溶液的离子间发生反应，形成铜栅线。

进一步，步骤（2）中的光刻胶膜厚度为300~600nm，紫外线曝光时间为5s~1min。

进一步，配制步骤（1）中所需溶液前均需清洗配槽，配槽的清洗步骤是槽体先用3%~5%的碱液浸泡数小时，然后，清水冲洗数次，最后，用8%~12%的酸液浸泡数小时，清水再次冲洗数次。