[发明专利]一种具有纳米级线宽网格电极的太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有纳米级线宽网格电极的太阳能电池，包括衬底，所述衬底的受光面上方设置有透明增透层，所述透明增透层表面通过纳米压印技术制备纳米级线宽的网格电极沟道和电极窗口区，所述网格电极沟道包括按照一定间距呈经纬分布并互联的电极沟道，所述网格电极沟道和电极窗口区贯穿透明增透层并互联，所述网格电极沟道和电极窗口区内填充有金属材料的电极。利用纳米压印技术在透明增透层的表面纳米压印制备纳米级线宽的网格电极沟道和电极窗口区，制作工艺简单，大大降低了制造成本，提高了生产效率。还可以有效的降低太阳能电池的正银浆料使用量，并且还提高了太阳能电池电流密度的均匀性，大大提高了太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体地涉及一种具有纳米级线宽网格电极的太阳能电池及其制备方法。

背景技术

如何提高太阳能电池组件的光电转换效率，如何减少制备电极所用银浆的使用量来降低电池片的制备成本，如何提高太阳能电池的寿命，已成为业界普遍遇到的技术瓶颈，业内许多研发人员为之付出不少努力。

在传统晶体硅太阳能电池中，银浆栅线电极被大量使用。通过丝网印刷和后续的高温（～800℃）退火得到银浆栅线电极。传统晶硅太阳能电池所用到的银浆栅电极是通过丝网印刷工艺制备的，丝网印刷所制备的银浆栅电极目前的工艺极限分辨率线宽尺寸在20um以上，再细就容易造成银浆栅电极印刷断线，这种20um以上线宽的大尺寸栅线电极对电池受光面造成了明显的阴影效应，增加了受光面因电极覆盖带来的受光面损耗；而且这些栅线间距很大，为了获得较好的导电性，电池表面发射极都采用了n++重掺杂，而造成表面发射极载流子复合概率明显增加，降低电池的短波吸收率，从而降低整个发射极的性能和电池的效率。单晶硅太阳能电池的理论效率上限值达～33%，而现有产业化电池效率约为16～25%，对电极的结构设计及其电极制备工艺的改进是现有产业化电池效率差别来源的主要原因。电极的结构设计还会影响到电池的功率密度和电性能，从而影响电池片的寿命。另外，银浆的过度使用也大幅地提高了电池制备成本。

公告号为CN 103367541 A的中国专利公开了一种基于光刻掩膜法和液相法制备太阳能电池银线网格电极的方法，包括：(1)制作光刻胶模板旋涂法将光刻胶均匀旋涂在硅衬底表面，经曝光，显影，坚膜等步骤后将掩膜板上设计好的特定图形复制到硅衬底上；(2)化学方法沉积Ag颗粒通过电化学反应的方法在光刻胶模板上沉积Ag颗粒；(3)去除光刻胶模板用光刻胶去膜剂去除光刻胶；(4)退火烧结排列紧密的Ag颗粒经过高温加热，互相连通形成Ag电极。该方法采用的是传统半导体芯片光刻工艺制程，采用常规涂胶-前烘-曝光-显影-漂洗-坚膜-沉积-去胶剥离工艺步骤，会用到光刻机设备，制造成本较高。制备的电极尺寸还停留在微米级的8um，光刻胶掩膜条纹线宽尺寸也停留在10um-20um的微米级，只是沉积用的银颗粒度尺寸达到1nm-10um之间，这个颗粒度尺寸和电极线宽尺寸没有关系，所以整个工艺制程线宽还是停留在微米级。

纳米压印技术业已相当成熟，但是，该技术主要应用于LED行业的纳米图形化蓝宝石衬底的制备上。而对于太阳能电池的纳米结构减反层的制备和纳米级线宽电极的制备，尚无任何技术提及采用纳米压印技术进行处理，尤其是纳米压印技术对于太阳能电池效率的提高和电极使用浆料的节省没有任何预见。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供一种具有纳米级线宽网格电极的太阳能电池及其制备方法，利用纳米压印技术在透明增透层的表面纳米压印制备纳米级线宽的网格电极沟道和正电极窗口区，制作工艺简单，纳米级线宽尺寸能够有效的降低太阳能电池的正银浆料使用量，大大降低了制造成本，提高了生产效率。通过纳米压印所制备的纳米级线宽网格电极还可以有效的提高太阳能电池电流密度的均匀性，从而提高电池片的可靠性和寿命。纳米级图形化减反结构提高了光量子吸收效率，纳米级线宽网格电极减少了受光面的电极覆盖损耗，两者都大大提高了太阳能电池的光电转换效率。

本发明的技术方案是：