一种异质结电池制备方法及异质结电池
阅读说明：本技术 一种异质结电池制备方法及异质结电池 (Heterojunction battery and preparation method thereof ) 是由 不公告发明人 于 2021-01-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种异质结电池制备方法,包括配置制绒剂,制绒剂包括50±10％碱溶液、水、制绒添加剂；将单晶硅片置于制绒剂内,在单晶片表面生成若干个并列且依次连接的金字塔结构,若干个金字塔结构形成小绒面；在小绒面上依次形成非晶硅层、形成透明导电层；使用银浆原料在透明导电层表面形成主栅线和副栅线。50±10％碱溶液、水、制绒添加剂三者之间的体积比范围为150：10：1～450：30：1；其中,金字塔结构的直径小于银浆原料中50～90％的银颗粒直径。本发明还提供了一种异质结电池。本发明的异质结电池制备方法能够使副栅线的线宽平均窄2.2μm,可以带来约15mA电流的提升。(The invention provides a preparation method of a heterojunction battery, which comprises the steps of preparing a texturing agent, wherein the texturing agent comprises 50 +/-10% of alkaline solution, water and a texturing additive; placing a monocrystalline silicon wafer in a texturing agent, generating a plurality of pyramid structures which are parallel and sequentially connected on the surface of the monocrystalline silicon wafer, and forming a small textured surface by the plurality of pyramid structures; sequentially forming an amorphous silicon layer and a transparent conductive layer on the small suede; and forming a main grid line and an auxiliary grid line on the surface of the transparent conducting layer by using silver paste raw materials. The volume ratio range of 50 +/-10% of alkali solution, water and the wool making additive is 150: 10: 1-450: 30: 1; the diameter of the pyramid structure is smaller than the diameter of 50-90% of silver particles in the silver paste raw material. The invention also provides a heterojunction battery. The heterojunction battery preparation method can enable the line width of the auxiliary grid line to be average narrow by 2.2 mu m, and can improve the current of about 15 mA.)
技术领域
本发明涉及太阳能电池制备技术领域，具体为一种异质结电池制备方法及异质结电池。
背景技术
异质结电池生产过程中，为了提高光转化率，需要在硅片表面制作小绒面，然后在小绒面上制作栅线，小绒面用于吸收太阳光能，栅线用于收集并输送电流。栅线包括副栅线和主栅线，副栅线用来收集电流，主栅线用来输送电流，因此副栅线的数量远远大于主栅线的数量。
由于栅线的宽度对异质结电池的性能有较大的影响，线宽越窄，对于小绒面的遮光面积也就越少，电池吸收的光也就越多，光生电流就会增加。因此，栅线宽度越小，越有利于太阳光能的吸收。因此，需要对现有的栅线线宽优化方法进行改进。
发明内容
为了在不增加成本的情况下，确保制备印刷丝网的栅线不会过细而断裂，本发明提供了一种异质结电池制备方法，本发明的方法能够确保栅线的处于合适的宽度，经过本发明制备的异质结电池成本低且性能优异。
实现发明目的的技术方案如下：
本发明提供了一种异质结电池制备方法，包括以下步骤：
配置制绒剂，制绒剂包括50±10％碱溶液、水、制绒添加剂；
将单晶硅片置于制绒剂内，在单晶片表面生成若干个并列且依次连接的金字塔结构，若干个所述金字塔结构形成小绒面；
在小绒面上依次形成非晶硅层、形成透明导电层；
使用银浆原料在透明导电层表面形成主栅线和副栅线。
其中，50±10％碱溶液、水、制绒添加剂三者之间的体积比范围为150：10：1～450：30：1。
其中，金字塔结构的直径小于银浆原料中50～90％的银颗粒直径。
一般的，通常采用600：40：1的50±10％碱溶液、水、制绒添加剂制备制绒剂，制绒剂在单晶硅片表面产生的绒面的金字塔结构的直径为1μm-7μm。银浆原料内，包括约50％的1～10微米的银颗粒、约20％的10～50微米的银颗粒、约10％的纳米级的银颗粒。此时，印刷丝网印刷后的银颗粒会扩散开同时陷进相邻金字塔结构之间的谷底内，导致副栅线的线宽较宽，在退火后已经扩散的银颗粒也很难再向中间聚集，导致电池的吸光面积减小，光生电流减小。
本发明异质结电池制备方法的原理是：本发明通过对现有的制绒剂进行改进，配置新的制绒剂(50±10％碱溶液、水、制绒添加剂)，并对制绒剂的三种成分进行改进，使得单晶硅片形成的绒面为小绒面。同时，由于小绒面的金字塔结构是微米级别的,而且非晶硅层与透明导电层都是由原子组成的,其厚度均为纳米级别的，且其总厚度约90～120纳米。当非晶硅层与透明导电层覆盖到金字塔结构上面时，其对金字塔结构的直径的影响可以忽略不计,因此，在印刷丝网之前单晶硅片表面的形貌还是原有金字塔结构及大小。
当将银浆原料印制到透明导电层表面时，由于小绒面的比正常绒面小，使得金字塔结构的直径减小，使得金字塔结构的直径比银浆原料中50～90％的银颗粒直径都小，因此银浆原料内银颗粒落入相邻金字塔结构间谷底的量大大减小，避免了银颗粒的大量分散。在退火过程中，确保了银颗粒的聚拢，从而减小了印刷丝网的线宽，避免电池的吸光面积减小而降低光生电流。
通过对制绒剂进行优化改进，使在单晶硅片表面生成小绒面，小绒面含有若干个并列且依次排列的金字塔结构。使得在印刷丝网印制的过程中，使得掉落相邻金字塔结构之间的谷底中银颗粒量大大减少，保证了银颗粒的聚拢，进而减小了副栅线的宽度，避免电池的吸光面积减小而降低光生电流。
进一步的，50±10％碱溶液、水、制绒添加剂三者之间的体积比为300：20：1。
进一步的，50±10％碱溶液为50±10％氢氧化钠溶液或50±10％氢氧化钾溶液。
进一步的，在将单晶硅片置于制绒剂内，在单晶片表面生成若干个并列且依次连接的金字塔结构的步骤中：对制绒剂进行加热，加热温度范围为85℃-95℃。
进一步的，在小绒面上依次形成非晶硅层、形成透明导电层的步骤中：采用等离子体增强化学气相沉积法形成非晶硅层，采用物理气相沉积法形成透明导电层。
进一步的，使用银浆原料在透明导电层表面形成主栅线和副栅线的步骤中：采用丝网印刷法形成主栅线和副栅线，多条主栅线互相平行，多条副栅线互相平行，主栅线与副栅线垂直设置。
进一步的，金字塔结构的直径a为1～4μm。
进一步的，副栅线的宽度范围为44.6～50.3μm。
本发明还提供了一种异质结电池，异质结电池包括小绒面，小绒面位于单晶硅片表面，小绒面上依次加工有非晶硅层、透明导电层，且透明导电层上加工有主栅线和副栅线。小绒面的金字塔结构直径a为1～4μm。
进一步的，副栅线的宽度范围为44.6～50.3μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过对制绒剂的改进，在单晶硅表面制备出小绒面，使得金字塔结构的直径比银浆原料中50～90％的银颗粒直径都小，使得银颗粒扩散并掉落到相邻金字塔结构的谷底的量大大减少，使得退火后银颗粒产生明显的团聚现象，增加异质结电池的吸光面积，提升异质结电池的性能。
2.经统计，依照本发明异质结电池制备方法制备的异质结电池，产生的小绒面的金字塔结构的直径a为1～4μm，相比常规工艺(50±10％碱溶液：水：制绒添加剂体积比600：40：1)制备的绒面的金字塔结构的直径3～7μm小；同时，本发明印刷的副栅线的宽度比安装常规工艺(50±10％碱溶液：水：制绒添加剂体积比600：40：1)制备的副栅线的线宽平均窄2.2μm，其可以带来约15mA电流的提升。
3.异质结电池制备方法制备的异质结电池，副栅线的变窄是由银浆自然收缩导致的，所以副栅线的质量更好，断栅的可能性更低，这会增加丝印工段的良率，降低制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的异质结电池制备方法的流程图；
图2为本发明实施例中小绒面与现有方法制成的正常绒面，在绒面上印制印刷丝网的线宽示意图；
图3为本发明实施例中异质结电池的印刷丝网与现有异质结电池印刷丝网的对比示意图；
其中，1.单晶硅片；2.金字塔结构；3.副栅线；31.银颗粒。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1：
对于栅线线宽的优化，可以通过采用银纳米浆料或者更先进的设备降低栅线线宽，但是其成本高，且制备出来的栅线过细也容易导致栅线断裂的风险。本发明通过使用小绒面工艺，来达到形成栅线的银浆原料内直径比金字塔结构尺寸大的银颗粒数量大大增加，从而减少了银颗粒落入相邻金字塔结构的谷底的数量，实现退火后银颗粒产生明显的团聚现象，最终增加异质结电池的吸光面积，提升异质结电池的性能。
本实施例提供了一种异质结电池制备方法，在本实施方式中，如图1所示，图1为异质结电池制备方法的流程图。
一种异质结电池制备方法，包括以下步骤：
S1、配置制绒剂，制绒剂包括50±10％碱溶液、水、制绒添加剂。
在本实施例中，选用50±10％碱溶液、水、制绒添加剂三者配置制绒剂，50±10％碱溶液：水：制绒添加剂的体积比范围为150：10：1～450：30：1，优选的，50±10％碱溶液：水：制绒添加剂的体积比为300:20:1。
具体的，50±10％碱溶液可以选用为50±10％氢氧化钠溶液或50±10％氢氧化钾溶液。
S2、将单晶硅片置于制绒剂内，在单晶片表面生成若干个并列且依次连接的金字塔结构，若干个金字塔结构形成小绒面。
在本实施例中，将制绒剂加热至85℃-95℃，并在85℃-95℃的条件下，使制绒剂内碱液与单晶硅表面发生化学反应，在单晶硅表面腐蚀制备出具有减反效果的金字塔结构的小绒面。
具体的，本实施例的小绒面的金字塔结构的直径a为1～4μm，相对于依照现有制绒剂(50±10％碱溶液：水：制绒添加剂的体积比为600:40:1)产生的绒面的金字塔的直径(约1～7μm)小。通过优化得到的制绒剂对单晶硅片表面进行制绒，一方面降低了制绒剂的成本，另一方面使得金字塔结构的直径减小，在不改变银浆原料的情况下，大大减少了银颗粒掉落到相邻金字塔结构的谷底，保证了印刷丝网在印刷的过程中银颗粒更容易聚拢，以降低印刷丝网的线宽。
S3、在小绒面上依次形成非晶硅层、形成透明导电层。
具体的，在本步骤中，非晶硅层采用等离子体增强化学气相沉积法形成形成，透明导电层通过物理气相沉积法形成。
S4、使用银浆原料在透明导电层表面形成主栅线和副栅线。
具体的，主栅线和副栅线是采用丝网印刷法形成的，多条主栅线互相平行，多条副栅线互相平行，主栅线与副栅线垂直设置。
具体的，如图2所示，图2为本实施例的小绒面与现有方法制成的正常绒面，在绒面上印制印刷丝网的线宽示意图。本实施例的副栅线的宽度范围为44.6～50.3μm，其相对于依照现有的制绒剂(50±10％碱溶液：水：制绒添加剂的体积比为600:40:1)及印刷方法产生的副线宽(约47.8～54.6μm之间)平均窄2.2μm，可以带来约15mA电流的提升。
一般的，通常采用600：40：1的50±10％碱溶液、水、制绒添加剂制备制绒剂，制绒剂在单晶硅片表面产生的绒面的金字塔结构的直径为1～7μm。银浆原料内，包括约50％的1～10微米的银颗粒、约20％的10～50微米的银颗粒、约10％的纳米级的银颗粒。此时，印刷丝网印刷后的银颗粒会扩散开同时陷进相邻金字塔结构之间的谷底内，导致副栅线的线宽较宽，在退火后已经扩散的银颗粒也很难再向中间聚集，导致电池的吸光面积减小，光生电流减小。
本发明异质结电池制备方法的原理是：通过制绒剂进行改进，配置新的制绒剂(50±10％碱溶液、水、制绒添加剂)，并对制绒剂的三种成分进行改进，使得单晶硅片形成的绒面为小绒面。同时，由于小绒面的金字塔结构是微米级别的,而且非晶硅层与透明导电层都是由原子组成的,其厚度均为纳米级别的，且其总厚度约90～120纳米。当非晶硅层与透明导电层覆盖到金字塔结构上面时，其对金字塔结构的直径的影响可以忽略不计,因此，在印刷丝网之前单晶硅片表面的形貌还是原有金字塔结构及大小。
在本实施例中，金字塔结构的直径小于银浆原料中50～90％的银颗粒直径。当将银浆原料印制到透明导电层表面时，由于小绒面的比正常绒面小，使得金字塔结构的直径减小，因此银浆原料内银颗粒落入相邻金字塔结构间谷底的量大大减小，避免了银颗粒的大量分散。在退火过程中，确保了银颗粒的聚拢，从而减小了印刷丝网的线宽，避免电池的吸光面积减小而降低光生电流。
实施例2：
本实施例提供了一种异质结电池，采用上述实施例1的异质结电池制备方法制备异质结电池，如图3所示，图3为本实施例异质结电池的印刷丝网与现有异质结电池印刷丝网的对比示意图。
在本实施例中，异质结电池包括小绒面，小绒面位于单晶硅片1表面，且小绒面上依次加工有非晶硅层(附图未显示)、透明导电层(附图未显示)，在透明导电层上加工有主栅线(附图未显示)和副栅线3。
在本实施例中，非晶硅层是通过等离子体增强化学气相沉积法形成的，透明导电层是通过物理气相沉积法形成的。
其中，小绒面的金字塔结构2直径a为1～4μm。
进一步的，小绒面的副栅线3的宽度范围为44.6～50.3μm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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