在硅光伏打電池上光誘導鍍敷金屬制造技術

本發明專利技術描述了一種在光伏打太陽能電池上鍍敷金屬觸點的方法及組合物。該電池被浸入到水性鍍浴中，該水性鍍浴含有可鍍金屬離子及使從太陽能電池背面溶出的鋁或鋁合金離子增溶的增溶劑。接著將該電池曝露在光線中，使電池兩側成為帶有相反的電荷。不需要外部的電觸點即可鍍敷金屬離子。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】在硅光伏打電池上光誘導鍍敷金屬本申請為2009年8月28日提交的目前仍在申請中的美國第12/549，547號申請案的部分繼續申請案。
本專利技術一般地涉及一種在光伏打電池上光誘導鍍敷金屬接觸的方法，該電池包括硅太陽能電池。
技術介紹
太陽能電池是光伏打電池或模塊，可直接將太陽光轉換成電。光伏打(PV)電池由半導體材料制成，最常見的材料是硅。當光線(紫外、可見或紅外輻射)照到電池時，某一部分的光線被此半導體材料吸收，由此該吸收的光的能量被轉移到半導體內而產生電流。通過在PV電池頂部與底部放置金屬接觸，可引出這些電流以供外部使用。將此電流乘上電池的電壓值，即為該電池所能產生的瓦特數。典型的半導體光伏打電池含有一個大面積的p-n結，被吸收的光在此處產生許多電子-空穴對，這些電子與空穴分別朝結的相反側遷移，從而在n-摻雜側累積過量的負電荷并在P-摻雜側累積過量的正電荷。為了收集這些電流以產生電力，該P-n結的兩側就必須與外部電路形成電觸點。典型的觸點由兩個金屬圖案所構成，每一側各有一個，其與半導體裝置歐姆接觸。理想的觸點圖案應具有高的導電率以使得電阻損失降到最低、對基材要有好的電觸點以有效地收集電流，同時也要有高附著性以確保機械穩定性。在電池的正面(也就是入射光能照到的電池側)的觸點圖案是設計成提供低電阻路徑以能收集在電池表面上任何位置所產生的電流，同時設計成將金屬對入射輻射的截取并由此造成電流的產生損失降到最小。硅，特別是結晶形式的硅，是制作太陽能電池的常見材料。大多數的太陽能電池是由已摻雜硼與磷以形成P型/n型結的結晶硅所制成的。為降低制造成本，可用多晶硅來制作太陽能電池，雖然所得的電池的效率不如單晶硅電池。也可使用無結晶結構的非結晶硅，再次以試圖使成本下降。其它用來制作太陽能電池的材料包括砷化鎵、二硒化銅銦及銻化鋪。典型的硅太陽能電池的配置方式包括如下組成:(a)背面觸點，通常包含一層鋁或鋁合金以及由銀或銀-鋁合金構成的主柵線；(b) p 型硅；(c) n 型硅；(d)在電池正面的抗反射涂層；(e)正面觸點，通常包含細柵線(finger)和主柵線(busbar)的金屬柵格；以及(f)玻璃蓋片。因硅易于反光，一般會在電池的頂部加上抗反射涂層以降低反射損失。然后通常會在該抗反射層上覆蓋一玻璃蓋片板以在自然環境中保護電池。傳統的太陽能電池可用結晶態的硅晶圓制成。起初硅晶圓因摻有硼而屬于P型半導體。為了更好地捕獲光線，可用氫氧化合物或硝酸/氫氟酸使晶圓表面紋理化，如此光線會傾斜地反射進入硅中。使用氣相沉積或擴散法把η型的摻雜物(常是磷)擴散到晶圓中來形成ρ-η結。在正面加上絕緣層，通常是氮化硅或氧化硅；這一層可同時做為表面鈍化層與抗反射涂層(ARC)。在硅太陽能電池的一種標準制作流程中，硅晶圓的正面會涂布抗反射鈍化層，通常包含氮化硅，此氮化硅層一方面可使電池的光線吸收(不是反射)的百分率最大化，另一方面能鈍化晶圓表面以防止電子-空穴在表面發生再結合，故可提高電池的效率。在電池背面通常利用不同的效應來使得電子-空穴的再結合減至最低。“背部表面電場” (BSF)是在靠近晶圓背面的硅中做出所謂的P+摻雜層，其中P+摻雜層中含有比P型摻雜基材主體更高的P型摻雜物濃度。于是在靠近界面處形成電場，可對于流向晶圓背面的少數載流子(電子)產生屏障?？梢允褂萌魏我环NP型摻雜物，如鋁或硼。通常是把鋁或鋁合金沉積在背面上再施以高溫燒結，使P型摻雜物能擴散到硅內。該鋁或鋁合金可用網版印刷或氣相沉積法來沉積。一般而言，在硅太陽能電池的標準制作流程中，含有銀或銀-鋁漿料的可焊接主柵線是利用網版印刷印在晶圓背面的，接著在除了被主柵線覆蓋的區域之外，將鋁漿料印在整個背面，然后進行燒結以移除溶劑黏結劑，使漿料層硬化，并使得鋁P型摻雜物擴散到硅中。必須形成太陽能電池觸點，因而在包含上述P+摻雜的BSF與可焊接的主柵線的背面上制成整面的金屬觸點，而在正面則是由許多細小“細柵線”與較粗的“主柵線”組成柵格樣金屬觸點，這通常是通過網版印刷把漿料印成所述細柵線和主柵線的圖案，然后在高溫中進行燒結以去除溶劑黏結劑，使圖案硬化，并形成與電池的歐姆觸點。在形成太陽能電池導體之后，再用扁平電線或金屬帶將多個太陽能電池串聯(和/或并聯)起來成為模塊或“太陽能板”。最終的太陽能板產品在其正面通常會有一片回火玻璃，并在背面用高分子密封以隔離外界環境的傷害。硅是最常用于制作太陽能電池板的材料。圖1顯示典型的硅太陽能電池，其正面10具有正面金屬主柵線12與金屬線14以及背面20有背面金屬主柵線22。在太陽能電池正面的金屬主柵線12與金屬線14優選地包含印刷的銀漿料，其是使用鍍敷組合物與本專利技術方法鍍敷上去的。背面金屬主柵線22優選地包含與硅接觸的銀漿料或鋁-銀漿料。電池背面其余的表面優選為燒結后的鋁層38所覆蓋。圖2顯示典型的硅太陽能電池的剖視圖，該硅太陽能電池具有抗反射涂層32、n摻雜硅層34及P摻雜硅層36。硅可以是單晶硅或多晶硅，其為舉例但非限制。在正面10上的金屬線14收集光誘導電流。該正面主柵線12收集來自眾多金屬線14或“細柵線”的電流。該電池的背面20通常具有一組類似于正面的主柵線22 ;然而，該背面20并不需要可讓光線透射。該正面的主柵線12與該背面的主柵線22能允許電池以串聯的連接以做成模塊。該背面的主柵線22接觸到硅基材。背面其余的表面則被鋁或鋁合金層38覆蓋。該鋁或鋁合金層38 —般是把鋁或鋁合金漿料印在該太陽能電池的背面，然后加以焙烤所制作成。在設計電池正面的金屬圖案時需考慮到競爭因素。裝置的正面必須能讓光線透射，故被金屬跡線覆蓋的區域面積要盡可能減少以使陰影造成的損失能降至最低。在另一方面，金屬線的覆蓋率卻要盡量放大以能有效地收集電流，因為正面的片電阻相對是較高的(大約50到100Q/單位面積)，若覆蓋率太低將導致過多的電阻損耗。有許多不同的方法可用來制作正面的金屬圖案，包括使用導電漿料的網版印刷法、噴墨法和在晶種層上電鍍。一種常見的方法是網版印刷含有玻璃料的銀漿料，再在大約800°C環境中燒結，此時漿料會燒熔穿過抗反射涂布層(如果存在)，而形成格柵狀的金屬漿料的線與主柵線。雖然此法所制成的導電圖案具有相當不錯的電觸點、導電性與附著性，但是將額外的金屬加到該格柵表面上就可進一步改善其性能，因為燒結后的漿料必然地含空洞與非金屬的填充物。[0021 ] 在另一種用來制作正面導電圖案的方法中，金屬從可溶性金屬離子的溶液中沉積在抗反射涂布層中形成的線與主柵線的圖案上。許多方法可用來制作此圖案，例如照相微影技術搭配蝕刻、機械劃線法或激光成像法。例如在國際【專利技術者】已發現含有用來促使光伏打電池背面上的金屬溶解的特定試劑可以在更中性的PH下得到穩定且可控制的溶解。本專利技術的一個目的在于提供一種通過不需接觸、光誘導的自催化或置換過程而在光伏打裝置上鍍敷金屬導體的方法與組合物。本專利技術的另一目的在于提供一種通過由光線活化的自催化或置換過程而在光伏打裝置上鍍敷金屬導體的方法與組合物。為此，在一個實施方式中，本專利技術一般地涉及一種用于將金屬觸點鍍敷于光伏打太陽能電池上的組合物，該組合物包含:a)可溶解的銀離子源；和b)用來促使光伏打太陽能電池背面上的金屬本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金屬化光伏打太陽能電池以在其上沉積一層金屬的方法，該光伏打太陽能電池具有正面與背面，其中該背面包含一金屬層，所述金屬選自由鋁及鋁合金所構成的群組，并且該正面上包含含有金屬的圖案，該方法包括步驟：a)將光伏打太陽能電池與光誘導鍍敷組合物接觸，該組合物包含：i)可溶解的銀離子源，和ii)用來增溶從背面上的金屬層溶解下來的鋁金屬離子的試劑；以及之后b)用來自光源的輻射能量照射該光伏打太陽能電池，其中，光誘導鍍敷溶液中的金屬離子被鍍敷在太陽能電池正面的金屬圖案上，并且在鍍敷期間，太陽能電池未與外部電源電連接，并且背面上的金屬層的離子被溶解至光誘導鍍敷組合物中。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.07.22 US 13/188,6151.一種金屬化光伏打太陽能電池以在其上沉積一層金屬的方法，該光伏打太陽能電池具有正面與背面，其中該背面包含一金屬層，所述金屬選自由鋁及鋁合金所構成的群組，并且該正面上包含含有金屬的圖案，該方法包括步驟: a)將光伏打太陽能電池與光誘導鍍敷組合物接觸，該組合物包含: i)可溶解的銀離子源，和 ?)用來增溶從背面上的金屬層溶解下來的鋁金屬離子的試劑；以及之后 b)用來自光源的輻射能量照射該光伏打太陽能電池， 其中，光誘導鍍敷溶液中的金屬離子被鍍敷在太陽能電池正面的金屬圖案上，并且在鍍敷期間，太陽能電池未與外部電源電連接，并且背面上的金屬層的離子被溶解至光誘導鍍敷組合物中。2.如權利要求1所述的方法，其中光誘導鍍敷組合物包括用于銀離子的絡合劑。3.如權利要求1所述的方法，其中可溶解的銀離子源選自由氧化銀、硝酸銀、甲磺酸銀、醋酸銀、檸檬酸銀、硫酸銀及一種或多種前述物質的組合所構成的群組。4.如權利要求3所述的方法，其中可溶解的銀離子源是醋酸銀。5.如權利要求3所述的方法，其中可溶解的銀離子源是甲磺酸銀。6.如權利要求3所述的方法，其中可溶解的銀離子源是硫酸銀。7.如權利要求1所述的方法，其中可溶解...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·W·明瑟克，L·泰特薩斯，
申請(專利權)人：麥克德米德尖端有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US