專利名稱：一種改進(jìn)型太陽電池前電極及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽電池前電極及其制作方法。
技術(shù)背景太陽電池是一種基于光生伏特效應(yīng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器 件。如圖l所示， 一般的太陽電池主要由pn結(jié)l、鈍化介質(zhì)膜2、前電極3、鋁 背電場和背電極幾部分組成(圖1未畫出鋁背電場和背電極)。光線照射太陽電 池時(shí)，太陽電池內(nèi)部將產(chǎn)生電子空穴對。電子和空穴在pn結(jié)內(nèi)建電場的作用下 分別向n區(qū)(發(fā)射區(qū))4和p區(qū)(基區(qū))5遷移，從而在發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間產(chǎn)生 一定的電勢差。前電極3和背電極分別與發(fā)射區(qū)4和基區(qū)5連接，在前電極3 和背電極之間接上負(fù)載，太陽電池便可以為負(fù)載提供電能。前電極3的作用是收集太陽電池發(fā)射區(qū)4的電子。前電極3性能的好壞對太 陽電池的整體性能有很大影響。工業(yè)生產(chǎn)的傳統(tǒng)太陽電池其前電極3的結(jié)構(gòu)如圖 l所示，前電極3穿透絕緣的鈍化介質(zhì)膜2，其整個(gè)底部沿長度方向與發(fā)射區(qū)4 形成金屬-半導(dǎo)體接觸。這種結(jié)構(gòu)的不足之處是金屬-半導(dǎo)體界面8的接觸面積較 大，金屬-半導(dǎo)體界面8存在大量的界面能態(tài)，電子和空穴很容易通過這些界面 能態(tài)進(jìn)行復(fù)合，使得太陽電池短路電流減小、光電轉(zhuǎn)換效率降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)型太陽電池前電極，該太陽電池前電極使得金 屬-半導(dǎo)體接觸的面積減少，從而提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種工藝簡單的改進(jìn)型太陽電池前電極的制作 方法。本發(fā)明提供的一種改進(jìn)型太陽電池前電極，其特征是該結(jié)構(gòu)類似梁橋，由兩 部分電極組成 一部分是橋墩部分，該部分電極穿透鈍化介質(zhì)膜，底部與太陽電 池的發(fā)射區(qū)形成點(diǎn)接觸；另一部分是橋梁部分，該部分電極覆蓋在橋墩部分以及 太陽電池的鈍化介質(zhì)膜的上面，底部不與太陽電池的發(fā)射區(qū)直接接觸。作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述梁橋電極的橋墩部分等距分布在太陽電池前表面。作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述梁橋電極的橋梁部分聯(lián)接分布在太陽電池 前表面的各個(gè)橋墩部分。本發(fā)明提供的改進(jìn)型太陽電池前電極的制作方法，其特征是首先用高溫?zé)Y(jié) 漿料在太陽電池表面印刷分布點(diǎn)作為梁橋電極的橋墩部分，隨后進(jìn)行燒結(jié)，熔融 的漿料把太陽電池的局部鈍化介質(zhì)膜腐蝕掉，使橋墩部分的底部直接與太陽電池 的發(fā)射區(qū)形成點(diǎn)接觸；然后用低溫?zé)Y(jié)漿料印刷聯(lián)接各橋墩部分的柵線作為梁橋 電極的橋梁部分，由于印刷橋梁部分的漿料與印刷橋墩部分的漿料組分不同，在 燒結(jié)過程中，作為橋梁部分的漿料難以燒穿鈍化介質(zhì)膜，僅覆蓋在橋墩部分以及 鈍化介質(zhì)膜的表面，從而形成梁橋電極。本發(fā)明所述的印刷方法可采用網(wǎng)版印刷、孔版印刷或噴墨印刷等印刷技術(shù)。 本發(fā)明所述的高溫?zé)Y(jié)漿料是目前印刷傳統(tǒng)太陽電池前電極所用的銀漿。 本發(fā)明所述的低溫?zé)Y(jié)漿料是目前修補(bǔ)破損太陽電池前電極所常用的導(dǎo)電 銀漿。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的技術(shù)效果是由于本發(fā)明梁橋電極的結(jié)構(gòu)分為兩部分直接與太陽電池反射區(qū)接觸的橋墩 部分以及只與橋墩部分和鈍化介質(zhì)膜接觸的橋梁部分。梁橋電極只是在局部位置 與太陽電池發(fā)射區(qū)接觸，相對一般太陽電池具有更小的金屬-半導(dǎo)體接觸面積， 所以由金屬-半導(dǎo)體界面能態(tài)所引起的電子、空穴復(fù)合更少，電池的短波光譜響 應(yīng)較好，有利于提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。具有梁橋電極結(jié)構(gòu)的太陽電池的 光電轉(zhuǎn)換效率可以比具有圖1所示的前電極結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)太陽電池高O. 3%。


圖1為傳統(tǒng)太陽電池前電極的立體結(jié)構(gòu)示意圖(未畫出鋁背電場和背電極)；圖2為本發(fā)明的太陽電池前電極的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是傳統(tǒng)太陽電池和本發(fā)明梁橋電極太陽電池的制作工藝流程圖；圖4為本發(fā)明的制作方法中印刷橋墩部分的工序示意圖；圖5為本發(fā)明的制作方法中印刷橋梁部分的工序示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本發(fā)明梁橋電極由兩部分電極組成 一部分是橋墩部分6，該部分電極穿透鈍化介質(zhì)膜2，底部與太陽電池的發(fā)射區(qū)4形成點(diǎn)接觸；另一部分是橋梁部分7，該部分電極覆蓋在橋墩部分6以及太陽電池的鈍化介質(zhì)膜2的上 面，底部不與太陽電池的發(fā)射區(qū)4直接接觸，其只起到聯(lián)接橋墩部分6及傳導(dǎo)電 流的作用。本發(fā)明實(shí)施例中梁橋電極的橋墩部分6等距分布在太陽電池前表面， 梁橋電極的橋梁部分7聯(lián)接分布在太陽電池前表面的各個(gè)橋墩部分6。梁橋電極 只是在局部位置與太陽電池的發(fā)射區(qū)4接觸，相對一般太陽電池具有更小的金屬 -半導(dǎo)體接觸面積8，所以由金屬-半導(dǎo)體界面能態(tài)所引起的電子、空穴復(fù)合更少， 電池的短波光譜響應(yīng)較好，有利于提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。圖3是傳統(tǒng)太陽電池和本發(fā)明梁橋電極太陽電池的制作工藝流程圖。從圖3 可以看出，制作梁橋電極太陽電池的工藝、設(shè)備與現(xiàn)有生產(chǎn)工藝、設(shè)備完全匹配， 不同的是梁橋電極太陽電池的制作需要把絲網(wǎng)印刷前電極的工序拆分為兩步進(jìn) 行1、首先用高溫?zé)Y(jié)漿料在電池表面印刷等距分布的點(diǎn)(如圖4所示)，作 為梁橋電極的橋墩部分6，在隨后的燒結(jié)工藝中，熔融的高溫?zé)Y(jié)漿料可以把局 部的鈍化介質(zhì)膜2腐蝕掉，這使得橋墩6底部可以直接與電池發(fā)射區(qū)4接觸；2、 然后用低溫?zé)Y(jié)漿料印刷聯(lián)接各橋墩部分的柵線(如圖5所示)，作為梁橋電極 的橋梁部分7，由于印刷橋梁部分7的漿料與印刷橋墩部分6的漿料組分不同， 在燒結(jié)過程中，作為橋梁部分7的漿料難以燒穿鈍化介質(zhì)膜2，只能覆蓋在橋墩 6以及鈍化介質(zhì)膜2的表面，從而形成梁橋電極。上述制作方法中，印刷方法可 采用網(wǎng)版印刷、孔版印刷或噴墨印刷等印刷技術(shù)；高溫?zé)Y(jié)槳料是目前印刷傳統(tǒng) 太陽電池前電極所用的銀槳；低溫?zé)Y(jié)漿料是目前修補(bǔ)破損太陽電池前電極所常 用的導(dǎo)電銀漿。根據(jù)圖3所示的工藝步驟分別制作一組傳統(tǒng)太陽電池(結(jié)構(gòu)如圖1所示)以 及一組梁橋電極太陽電池(結(jié)構(gòu)如圖2所示)。兩組電池均采用上海九晶電子材 茅4Wm^司^的p型^^^t，制作成的電池尺寸為20X20mm2，厚度為200um ， 電阻率為1.2Q.cm。使用德國Opto Solar太陽電池測試儀對上述兩組太陽電池 的I-V特性進(jìn)行測量。測量結(jié)果顯示具有梁橋電極結(jié)構(gòu)的太陽電池其平均光電轉(zhuǎn) 換效率比具有圖1所示的前電極結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)太陽電池高O. 3%。
權(quán)利要求
1、一種改進(jìn)型太陽電池前電極，其特征是該結(jié)構(gòu)類似梁橋，由兩部分電極組成一部分是橋墩部分(6)，該部分電極穿透鈍化介質(zhì)膜(2)，底部與太陽電池的發(fā)射區(qū)(4)形成點(diǎn)接觸；另一部分是橋梁部分(7)，該部分電極覆蓋在橋墩部分(6)以及太陽電池的鈍化介質(zhì)膜(2)的上面，底部不與太陽電池的發(fā)射區(qū)(4)直接接觸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的改進(jìn)型太陽電池前電極，其特征是所述梁橋電極 的橋墩部分(6)等距分布在太陽電池前表面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)型太陽電池前電極，其特征是所述梁橋電極 的橋梁部分(7)聯(lián)接分布在太陽電池前表面的各個(gè)橋墩部分(6)。
4、 權(quán)利要求l所述的改進(jìn)型太陽電池前電極的制作方法，其特征是首先用 高溫?zé)Y(jié)漿料在太陽電池表面印刷分布點(diǎn)作為梁橋電極的橋墩部分(6)，隨后 進(jìn)行燒結(jié)，熔融的漿料把太陽電池的局部鈍化介質(zhì)膜(2)腐蝕掉，使橋墩部分(6)的底部直接與太陽電池的發(fā)射區(qū)(4)形成點(diǎn)接觸；然后用低溫?zé)Y(jié)漿料印 刷聯(lián)接各橋墩部分(6)的柵線作為梁橋電極的橋梁部分(7)，在燒結(jié)過程中， 作為橋梁部分(7)的漿料難以燒穿鈍化介質(zhì)膜(2)，僅覆蓋在橋墩部分(6) 以及鈍化介質(zhì)膜(2)的表面，從而形成梁橋電極。
5、 權(quán)利要求4所述的改進(jìn)型太陽電池前電極的制作方法，其特征是所述的 印刷方法為網(wǎng)版印刷、孔版印刷或噴墨印刷。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)型太陽電池前電極的制作方法，其特征是所 述的高溫?zé)Y(jié)漿料是目前印刷傳統(tǒng)太陽電池前電極所用的銀漿。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)型太陽電池前電極的制作方法，其特征是所 述的低溫?zé)Y(jié)漿料是目前修補(bǔ)破損太陽電池前電極所常用的導(dǎo)電銀漿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)型太陽電池前電極，其結(jié)構(gòu)類似梁橋，由兩部分電極組成一部分是橋墩部分，該部分電極穿透鈍化介質(zhì)膜，底部與太陽電池的發(fā)射區(qū)形成點(diǎn)接觸；另一部分是橋梁部分，該部分電極覆蓋在橋墩部分以及太陽電池的鈍化介質(zhì)膜的上面，底部不與太陽電池的發(fā)射區(qū)直接接觸。本發(fā)明梁橋電極只是在局部位置與太陽電池發(fā)射區(qū)接觸，相對一般太陽電池具有更小的金屬-半導(dǎo)體接觸面積，所以由金屬-半導(dǎo)體界面能態(tài)所引起的電子、空穴復(fù)合更少，電池的短波光譜響應(yīng)較好，有利于提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/0224GK101404296SQ20081021909
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者張陸成, 楊灼堅(jiān), 梁宗存, 輝 沈 申請人:中山大學(xué)