[发明专利]硅异质结太阳电池的铜合金电极的制备方法

说明书

本发明提出了一种硅异质结太阳电池的铜合金电极的制备方法。该方法包括沉积形成介质薄膜层，在介质薄膜层开设电极窗口，以及在电极窗口中依次形成金属种子层、金属铜导电层和锡保护层，并热处理最终形成铜合金电极。该方法避免了昂贵的光刻胶的使用和光刻设备的投入，简化了铜合金电极的掩膜制备工艺，有利于硅异质结电池成本的降低；同时介质薄膜层与TCO薄膜相匹配，进一步降低了电池表面的光反射率，提高了电池光利用。

技术领域

本发明涉及硅异质结太阳电池领域，具体地，本发明涉及硅异质结太阳电池的铜合金电极的制备方法，更具体地，本发明涉及硅异质结太阳电池的铜合金电极的制备方法以及硅异质结太阳电池。

背景技术

与常规晶体硅电池不同，非晶硅/晶体硅异质结太阳电池是在晶体硅片衬底上沉积氢化非晶硅发射极形成pn异质结的。由于氢化非晶硅薄膜在温度高于约400℃时会有氢溢出，影响薄膜质量，导致钝化效果显著下降，因此，非晶硅薄膜的形成温度决定了电池的最高制备工艺温度，通常在200℃左右为宜。为了满足这种低温制备的要求，硅异质结太阳电池在金属电极的制备方面，也需要用到低温工艺和低温浆料。

目前满足低温制备要求的硅异质结太阳电池的金属电极主要有两种：一种是丝网印刷低温银浆形成的银电极，由于金属银价格较高，而且与TCO薄膜间的接触性能也有待提高，这种电极不利于电池向高效低成本的方向发展。另一种是铜电极，通常是通过电镀等方式形成，金属铜电导率与银性能相当但价格便宜，是目前业内积极广泛开发的电极技术。

然而，工艺简便、成本低的硅异质结太阳电池的铜合金电极的制备方法还需进一步开发。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的认识作出的：

现有技术中，在硅异质结太阳电池表面电镀铜电极一般是在沉积TCO薄膜后，先利用光刻技术形成电极图案，然后采用电镀等方式沉积铜。光刻部分包括涂覆光刻胶、曝光、显影等工序步骤。虽然光刻技术成熟，图案质量高，但整个工艺步骤非常复杂，设备和核心材料光刻胶较为昂贵，并且后续还需进行光刻掩膜层的去除，这大大增加了前期投入和工艺时间，提高了硅异质结太阳电池的成本，降低了电池的生产效率。基于上述问题，本发明提出一种硅异质结太阳电池的铜合金电极的制备方法，该方法避免了昂贵的光刻胶的使用和光刻设备的投入，简化了铜合金电极的掩膜制备工艺，有利于硅异质结电池成本的降低；同时介质薄膜层与TCO薄膜相匹配，进一步降低了电池表面的光反射率，提高了电池光利用。

为此，在本发明的第一方面，本发明提出了一种硅异质结太阳电池的铜合金电极的制备方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)在第一透明导电氧化物层的上表面沉积形成第一介质薄膜层，在第二透明导电氧化物层的下表面沉积形成第二介质薄膜层；

(2)通过激光刻蚀或者丝网印刷腐蚀性浆料在所述第一介质薄膜层开孔形成至少一个第一电极窗口，在所述第二介质薄膜层开孔形成至少一个第二电极窗口；

(3)在所述第一电极窗口中形成第一金属种子层，在所述第二电极窗口中形成第二金属种子层；

(4)在所述第一金属种子层的上表面依次形成第一金属铜层和第一金属锡层，在所述第二金属种子层的下表面依次形成第二金属铜层和第二金属锡层；

(5)将步骤(4)所得样品进行热处理，以便制备获得第一铜合金电极和第二铜合金电极；

其中，所述第一透明导电氧化物层形成在硅异质结结构的上表面，所述第二透明导电氧化物层形成在硅异质结结构的下表面。