一种新型太阳电池超细电极的制备方法

摘要

本发明涉及一种电极的制备方法，具体涉及的是一种新型太阳电池超细电极的制备方法。本发明包括以下步骤：（1）将导电纳米金属材料与有机溶剂混合形成导电浆液；（2）将导电浆液装入带喷头的装置中，并在太阳能电池表面放置掩膜（；3）喷射导电浆液前，在喷头与太阳能电池表面之间加高压静电，然后再将导电浆液喷射到掩膜上；（4）将掩膜从太阳能电池表面取下后，将太阳能电池表面上附着的导电浆液进行烧结，即制成太阳电池超细电极。本发明具有操作过程简单，电极形状及分布可控，生产成本降低，光电转换效率提高等优点。

权利要求

1.一种新型太阳电池超细电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将导电纳米金属材料与有机溶剂混合形成导电浆液；

（2）将导电浆液装入带喷头的装置中，并在太阳能电池表面放置掩膜；

（3）喷射导电浆液前，在喷头与太阳能电池表面之间加高压静电，然后再将导电浆液喷射到掩膜上；

（4）将掩膜从太阳能电池表面取下后，将太阳能电池表面上附着的导电浆液进行烧结，即制成太阳电池超细电极；

步骤（1）中还包括导电高分子材料；步骤（1）中所述的导电纳米金属材料选自纳米金、纳米银、纳米铜和纳米铝。

2.根据权利要求1所述的一种新型太阳电池超细电极的制备方法，其特征在于：所述的导电高分子材料为聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩或石墨烯。

3.根据权利要求1所述的一种新型太阳电池超细电极的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的导电高分子材料为石墨烯。

4.根据权利要求1所述的一种新型太阳电池超细电极的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述掩膜为PET、PMMA或PDMS。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种新型太阳电池超细电极的制备方法，其特征在于：所述导电纳米金属材料为粉末状。

6.根据权利要求5所述的一种新型太阳电池超细电极的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中掩膜取下后，先将掩膜上残留的导电浆液回收后，再将掩膜回收利用。

说明书

一种新型太阳电池超细电极的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及到一种电极的制备方法，具体是指一种新型太阳电池超细电极的制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，多晶硅太阳电池市场竞争日趋激烈，提高太阳电池光电转换效率、降低太阳电池生产成本成为目前光伏行业关注的重点之一。

[0003] 现有技术中，常规多晶硅太阳电池电极制备采用丝网印刷方法，再经烧结工艺与电池形成良好的欧姆接触，从而形成太阳电池正面电极。该方法制备出的太阳电池正面电极的成本占总体生产成本的15%以上，且由于丝网印刷银浆用量受网版参数、浆料粘稠度影响较大，银浆用量很难得到有效的控制，限制了多晶硅太阳电池生产的进一步发展，降低多晶硅太阳电池生产企业在光伏行业中的市场竞争力。

[0004] 为了进一步提高太阳电池的光电转化效率，同时提升太阳电池的美观性，提供一种降低生产成本的太阳电池正面电极势在必行。因此，超细太阳电池正面电极的研究引起了人们广泛的关注。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于解决超细太阳电池正面电极制备的技术难题，提供一种实现超细电极形状及分布可控性，同时降低太阳电池生产成本，提高多晶硅太阳电池的光电转换效率的新型太阳电池超细电极的制备方法。

[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现的：

[0007] 一种新型太阳电池超细电极的制备方法，包括以下步骤：

[0008] （1）将导电纳米金属材料与有机溶剂混合形成导电浆液；

[0009] （2）将导电浆液装入带喷头的装置中，并在太阳能电池表面放置掩膜；

[0010] （3）喷射导电浆液前，在喷头与太阳能电池表面之间加高压静电，然后再将导电浆液喷射到掩膜上；

[0011] （4）将掩膜从太阳能电池表面取下后，将太阳能电池表面上附着的导电浆液进行烧结，即制成太阳电池超细电极。

[0012] 本发明中，该掩膜上具有与电路一致的镂空图案，将掩膜覆盖在太阳能电池表面上，再通过高压静电的作用，有效将导电浆液喷涂到太阳能电池表面上掩膜的镂空图案处，该掩膜镂空图案处的导电浆液经烧结后即可制成太阳电池超细电极；本发明的方法不受导电浆液粘度的限制，操作更加简便。

[0013] 本发明可通过调整掩膜上镂空图案处的大小和图案，进而形成不同大小、形状的太阳电池超细电极，实现超细电极形状及分布的可控性。且由于掩膜的亲水性很高，因而导电浆液几乎不会粘接在掩膜上，因而残留在掩膜上的导电浆液可回收再利用，节约生产成本。

[0014] 通过本发明的方法，生产出电极的宽度最细可达到纳米级，甚至可达到10nm，效果十分显著。

[0015] 进一步，步骤（1）中还包括导电高分子材料，所述的导电高分子材料为聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩或石墨烯。导电高分子材料是指一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）且电导率在10-6S/m以上的聚合物材料。作为最优的设置方式，本发明中步骤（1）中所述的导电高分子材料为石墨烯。

[0016] 作为一种优选，步骤（2）中所述掩膜的材质为PET、PMMA或PDMS。其中，PET是指聚对苯二甲酸乙二醇酯，PMMA是指聚甲基丙烯酸甲酯，PDMS是指聚二甲基硅氧烷。

[0017] 作为另一种优选，步骤（1）中所述的导电纳米金属材料选自纳米金、纳米银、纳米铜和纳米铝。所述导电纳米金属材料为粉末状。

[0018] 为了进一步节约成本，所述步骤（4）中掩膜取下后，不仅仅掩膜上残留的导电浆液可回收利用，回收导电浆液后的掩膜也可再回收利用。

[0019] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

[0020] 1、通过本发明的方法可有效生产出超细太阳电池正面电极，该超细电极可有效减低电极对太阳光的遮蔽，提高太阳电池对太阳光的吸收，从而提高光电转换效率；与此同时，太阳电池超细正面电极增加太阳电池的美观性，适应光伏行业未来的发展需要。

[0021] 2、本发明提供了一种新型太阳电池超细电极的制备方法，不仅操作十分简单，生产合格率高；而且还减少了太阳电池生产过程中导电浆液的损耗，降低生产成本。

具体实施方式

[0022] 下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0023] 实施例1

[0024] （1）导电浆液的配置

[0025] 将粉状纳米银与有机溶剂混合均匀后，形成导电浆液。

[0026] （2）将导电浆液装入带喷头的装置中，并在太阳能电池表面放置掩膜，该掩膜上具有与电路一致的镂空图案。

[0027] （3）在喷头与太阳能电池表面之间加一高压静电，导电浆液从喷头喷出，在静电作用下，导电浆液收集在太阳电池表面的掩膜上镂空图案处。

[0028] （4）喷涂完成后，将掩膜从太阳能电池表面取下，再将太阳能电池表面上附着的导电浆液进行烧结后制成太阳电池超细电极。

[0029] 本实施例中太阳能电池表面放置的是PDMS掩膜，掩膜为网格形状，制成的太阳电池超细电极宽度为20um。

[0030] 实施例2

[0031] （1）导电浆液的配置

[0032] 将粉状纳米银与有机溶剂混合均匀后，形成导电浆液。

[0033] （2）将导电浆液装入带喷头的装置中，并在太阳能电池表面放置掩膜，该掩膜上具有与电路一致的镂空图案。

[0034] （3）在喷头与太阳能电池表面之间加一高压静电，导电浆液从喷头喷出，在静电作用下，导电浆液收集在太阳电池表面的掩膜上镂空图案处。

[0035] （4）喷涂完成后，将掩膜从太阳能电池表面取下，再将太阳能电池表面上附着的导电浆液进行烧结后制成太阳电池超细电极。

[0036] 本实施例中太阳能电池表面放置的是PMMA掩膜，掩膜为网格形状，制成的太阳电池超细电极宽度为20um。

[0037] 实施例3

[0038] （1）导电浆液的配置

[0039] 将粉状纳米金与有机溶剂和石墨烯混合均匀后，形成导电浆液。

[0040] （2）将导电浆液装入带喷头的装置中，并在太阳能电池表面放置掩膜，该掩膜上具有与电路一致的镂空图案。

[0041] （3）在喷头与太阳能电池表面之间加一高压静电，导电浆液从喷头喷出，在静电作用下，导电浆液收集在太阳电池表面的掩膜上镂空图案处。

[0042] （4）喷涂完成后，将掩膜从太阳能电池表面取下，再将太阳能电池表面上附着的导电浆液进行烧结后制成太阳电池超细电极。

[0043] 本实施例中太阳能电池表面放置的是PET掩膜，掩膜为网格形状，制成的太阳电池超细电极宽度为50nm。

[0044] 实施例4

[0045] （1）导电浆液的配置

[0046] 将粉状纳米铜与有机溶剂和聚吡咯混合均匀后，形成导电浆液。

[0047] （2）将导电浆液装入带喷头的装置中，并在太阳能电池表面放置掩膜，该掩膜上具有与电路一致的镂空图案。

[0048] （3）在喷头与太阳能电池表面之间加一高压静电，导电浆液从喷头喷出，在静电作用下，导电浆液收集在太阳电池表面的掩膜上镂空图案处。

[0049] （4）喷涂完成后，将掩膜从太阳能电池表面取下，再将太阳能电池表面上附着的导电浆液进行烧结后制成太阳电池超细电极。

[0050] 本实施例中太阳能电池表面放置的是PET掩膜，掩膜形状为网格形状，制成的太阳电池超细电极宽度为40um。

[0051] 实施例5

[0052] （1）导电浆液的配置

[0053] 将粉状纳米银与有机溶剂和石墨烯混合均匀后，形成导电浆液。

[0054] （2）将导电浆液装入带喷头的装置中，并在太阳能电池表面放置掩膜，该掩膜上具有与电路一致的镂空图案。

[0055] （3）在喷头与太阳能电池表面之间加一高压静电，导电浆液从喷头喷出，在静电作用下，导电浆液收集在太阳电池表面的掩膜上镂空图案处。

[0056] （4）喷涂完成后，将掩膜从太阳能电池表面取下，再将太阳能电池表面上附着的导电浆液进行烧结后制成太阳电池超细电极。

[0057] 本实施例中太阳能电池表面放置的是PDMS掩膜，掩膜形状为网格形状，制成的太阳电池超细电极宽度为50um。

[0058] 实施例6

[0059] （1）导电浆液的配置

[0060] 将粉状纳米银和纳米铝与有机溶剂和石墨烯混合均匀后，形成导电浆液。

[0061] （2）将导电浆液装入带喷头的装置中，并在太阳能电池表面放置掩膜，该掩膜上具有与电路一致的镂空图案。

[0062] （3）在喷头与太阳能电池表面之间加一高压静电，导电浆液从喷头喷出，在静电作用下，导电浆液收集在太阳电池表面的掩膜上镂空图案处。

[0063] （4）喷涂完成后，将掩膜从太阳能电池表面取下，再将太阳能电池表面上附着的导电浆液进行烧结后制成太阳电池超细电极。

[0064] 本实施例中太阳能电池表面放置的是PMMA掩膜，掩膜形状为网格形状，制成的太阳电池超细电极宽度为5um。

[0065] 上述实施例仅为本发明的优选实施例,并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。