專利名稱：一種采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法。
背景技術(shù)：
電鍍電極是太陽能電池表面電極的新技術(shù)，有利于提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。該技術(shù)包括在硅片表面局部沉積金屬，并形成一定的圖形。然而，在特定區(qū)域沉積金屬對技術(shù)要求高，給工業(yè)上批量生產(chǎn)帶來一定困難，比如容易在非沉積區(qū)沉積金屬，解決這個問題的辦法很多，其中工藝最可行的辦法就是實施表面掩膜。表面掩膜就是在不需要沉積金屬的區(qū)域用惰性材料封閉，這類辦法在工業(yè)上常見，例如半導(dǎo)體工業(yè)常見的光學(xué)掩膜法，在太陽能電池行業(yè)使用掩膜雖然不多，但也有如氧化硅掩膜，以及申請?zhí)枮?0101(^98904的專利中提及的氮化硅膜。但是現(xiàn)有技術(shù)中的掩膜技術(shù)，工序復(fù)雜、成本高，不利于工業(yè)推廣，特別是隨著太陽能電池的價格降低，迫切需要有成本低、簡便可行的技術(shù)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，該方法成本低，工藝簡單，易于工業(yè)推廣。本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，含以下工序選取晶體硅片，將有機硅烷吸附在晶體硅片表面形成硅烷薄膜，接著采用激光燒蝕局部去除晶體硅片表面的硅烷薄膜，并在激光燒蝕后的區(qū)域進行金屬電極沉積，最后除去非電極部位的硅烷薄膜，制出太陽能電池的金屬電極。采用本發(fā)明方法可以使金屬在指定區(qū)域進行金屬沉積和生長，而在非沉積區(qū)具有高的電絕緣性和高憎水性，這種特性高效地阻止了金屬在非沉積區(qū)域的沉積生長。本發(fā)明所述晶體硅片，包含單晶片、多晶片、微晶片等太陽能電池生產(chǎn)用的硅片， 可以是不同摻雜類型的如η型硅片和ρ型硅片。本發(fā)明所述晶體硅片在進行有機硅烷吸附前可以先絲網(wǎng)印刷背場和背電極。本發(fā)明所述晶體硅片在進行有機硅烷吸附前后經(jīng)清洗處理。該清洗處理主要是對預(yù)做硅烷掩膜的晶體硅片進行清洗處理；如果已經(jīng)是潔凈的晶體硅片表面，也可以不用經(jīng)該清洗處理。同時對鍍完硅烷薄膜的晶體硅片也需要清洗處理，清洗后再適當(dāng)干燥處理。其中清洗采用有機溶劑、酸性物質(zhì)、堿性物質(zhì)、水等，即根據(jù)晶體硅片表面的清潔程度，可以采用只用水清洗，或者只用有機溶劑清洗，或者只用酸性物質(zhì)清洗，或者只用堿性物質(zhì)清洗，這些試劑有乙醇、丙酮、三氯乙烯、松油醇、甲醇、己烷、辛烷、氫氟酸、硝酸、硫酸、鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉等；也可以采用這幾種清洗方法的組合，然后再將晶體硅片進行干燥即可。
本發(fā)明所述有機硅烷吸附采用浸漬方式或噴涂方式。有機硅烷主要是指含有硅烷末端基團的含硅有機物，如十二烷基三氯硅烷(以下簡稱DTCQ等，本發(fā)明采用有機硅烷溶液進行有機硅烷吸附，所述有機硅烷溶液指將DTCS溶于己烷或辛烷中制成的有機硅烷溶液，所述DTCS與己烷或辛烷體積比為(0.廣5):100。即本發(fā)明中所述有機硅烷包括DTCS， 或其它硅烷，使用時將DTCS等有機硅烷溶解于有機溶劑中，所述有機溶劑為己烷、辛烷等不含羥基、羧基等活性基團的溶劑。其中，有機硅烷吸附采用浸漬方式時，是將晶體硅片浸入有機硅烷溶液中，在常溫和密閉條件下浸泡0. 5 10小時，有機硅烷會自主吸附在硅基體的表面形成硅烷薄膜。也可以采用噴淋方式，該方式將硅烷溶液噴淋在硅片表面，使之形成一層液體膜，多余的液體會流走，待溶劑揮發(fā)后，形成硅烷吸附膜。本發(fā)明中所述的有機硅烷，其憎水性強，對硅基體表面有較大的親和力和吸附能力，可以吸附在硅片上，且具有一定的吸附穩(wěn)定性。本發(fā)明中采用激光局部燒蝕吸附在硅基體表面的硅烷，主要是利用激光的高溫， 局部燒蝕吸附在硅基體表面的硅烷，使之分解或揮發(fā)，露出需要沉積金屬的表面，采用這種手段就可以燒蝕出需要的圖形。本發(fā)明中金屬電極沉積時采用的電鍍液為金屬電鍍液，具體包括銀電鍍液、金電鍍液、鋁電鍍液、鎳電鍍液和銅電鍍液中的一種或幾種。本發(fā)明除去非電極部位硅烷薄膜時采用溶劑清除，所述溶劑包括己烷、辛烷、丙酮和三氯乙烯中的一種幾種，主要是指使用有機溶劑如己烷或其它極性溶劑把吸附在硅片上的硅烷溶解，還原晶體硅片的表面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1)采用本發(fā)明方法可以實現(xiàn)金屬在指定區(qū)域沉積，利用激光燒蝕的辦法，在已制掩膜的表面刻蝕成各種圖形，這些圖形就是一種裸露面，作為金屬沉積的活性表面；
(2)本發(fā)明利用分子技術(shù)來制掩膜，吸附單層或少數(shù)幾層分子，材料消耗很少，成本低，吸附層具有憎水性和電絕緣性，能夠起到絕緣電流作用和隔離物質(zhì)作用；
(3)硅烷掩膜可以采用有機溶劑的辦法去除，該方法容易實現(xiàn)，具有不破壞基體表面的特性，應(yīng)用成本低。
具體實施例方式實施例1
本實施例提供的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，含以下工序選取P 型單晶硅片，采用己烷清洗后，采用如下方式將有機硅烷吸附在晶體硅片表面形成硅烷薄膜將清潔后的硅片浸入DTCS的己烷溶液中，DTCS與己烷體積比為0. 5 100，在常溫和密閉條件下浸泡2小時后取出，用少量的已烷淋洗，干燥，形成憎水表面，接著激光制圖，即采用激光局部燒蝕并除去晶體硅片表面的硅烷薄膜，在激光燒蝕后的非電極部位區(qū)域進行金屬電極沉積。金屬電極沉積時采用的金屬電鍍液為含金電鍍液，沉積辦法使用常規(guī)的金屬電極沉積技術(shù)即可。最后，把硅片放在已烷中，采用超聲波輔助的辦法去除硅片表面剩余的硅烷薄膜，制備出太陽能電池的金屬電極。其中本實施例中的DTCS溶液，具體配制方法是，在通風(fēng)柜中，按照DTCS與己烷體積比為0. 5:100計，取5mL DTCS溶解于IOOOmL已烷中，搖均即可。實施例2
本實施例提供的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，含以下工序選取已經(jīng)制備好背場和背電極的η型多晶硅片，分別用水和乙醇清潔正表面，干燥后，浸入DTCS的辛烷溶液中，在常溫和密閉條件下浸泡30分鐘，其中DTCS與辛烷的體積比是1:100，取出， 采用己烷清洗后干燥，DTCS吸附在晶體硅片表面形成憎水表面，接著采用激光局部燒蝕并除去晶體硅片表面的硅烷薄膜，并在激光燒蝕后的區(qū)域進行金屬電極沉積。金屬電極沉積時采用的金屬電鍍液含有鎳電鍍液和銀電鍍液，沉積辦法使用常規(guī)的金屬電極沉積技術(shù)即可。最后在丙酮中，輔助超聲波的辦法去除硅片表面剩余的DTCS，除去硅烷薄膜，制備出太陽能電池的金屬電極。其中本實施例中的DTCS溶液，具體配制方法見實施例1。實施例3
本實施例提供的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，含以下工序選取多晶硅片，采用有機硅烷溶液通過噴淋方式將有機硅烷吸附在晶體硅片表面形成硅烷薄膜， 其中有機硅烷溶液為DTCS的己烷溶液，DTCS與己烷的體積比是5:100，接著采用激光局部燒蝕晶體硅片表面的硅烷薄膜，并在激光燒蝕后的區(qū)域進行金屬電極沉積，金屬電極沉積時采用的金屬電鍍液為銀電鍍液和鋁電鍍液，沉積辦法使用常規(guī)的金屬電極沉積技術(shù)即可，最后在已烷和辛烷中，輔助超聲波的辦法去除硅片表面剩余的DTCS，除去硅烷薄膜，制備出太陽能電池的金屬電極。以上列舉具體實施例對本發(fā)明進行說明。需要指出的是，上述實施例只用于對本發(fā)明作進一步說明，不代表本發(fā)明的保護范圍，其他人根據(jù)本發(fā)明的提示做出的非本質(zhì)的修改和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，其特征是含以下工序選取晶體硅片，進行有機硅烷吸附在晶體硅片表面形成硅烷薄膜，接著采用激光局部燒蝕并去除晶體硅片表面的硅烷薄膜，并在激光燒蝕后的區(qū)域進行金屬電極沉積，最后除去非電極部位的硅烷薄膜，制備獲得太陽能電池的金屬電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，其特征是 所述晶體硅片為單晶硅片或多晶硅片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，其特征是所述晶體硅片進行有機硅烷吸附前后經(jīng)清洗處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，其特征是 清洗時采用的試劑包括乙醇、丙酮、三氯乙烯、松油醇、甲醇、己烷、辛烷、氫氟酸、硝酸、硫酸、鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉和碳酸鈉中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，其特征是 所述有機硅烷吸附采用浸漬方式或噴涂方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，其特征是采用有機硅烷溶液進行有機硅烷吸附，所述有機硅烷溶液指將十二烷基三氯硅烷溶于己烷或辛烷中制成的有機硅烷溶液，所述十二烷基三氯硅烷與己烷或辛烷的體積比為 (0. Γ5) :100。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，其特征是 所述有機硅烷吸附采用浸漬方式時，將晶體硅片浸入有機硅烷溶液中，在常溫和密閉條件下浸泡0. 5 10小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，其特征是 金屬電極沉積時采用的電鍍液包括銀電鍍液、金電鍍液、鋁電鍍液、鎳電鍍液和銅電鍍液中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，其特征是 采用有機溶劑除去非電極部位的硅烷薄膜，所述有機溶劑包括己烷、辛烷、丙酮和三氯乙烯中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用硅烷掩膜制備太陽能電池金屬電極的方法，含以下工序選取晶體硅片，進行有機硅烷吸附在晶體硅片表面形成硅烷薄膜，接著采用激光局部燒蝕并去除晶體硅片表面的硅烷薄膜，并在激光燒蝕后的區(qū)域進行金屬電極沉積，最后除去非電極部位的硅烷薄膜，制備獲得太陽能電池的金屬電極。該方法成本低，工藝簡單，易于工業(yè)推廣。
文檔編號H01L31/18GK102569506SQ20111045039
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者夏建漢, 康凱, 班群, 陳剛 申請人:廣東愛康太陽能科技有限公司