一种无铟电池片及其制备方法与流程

本发明涉及光伏制造领域，具体涉及一种无铟电池片及其制备方法。

背景技术：

1、目前，如何提高太阳能模块的发电效率，业界分成两大产业环节持续改善中。一是在电池片本体生产上，引入电镀铜工艺上，搭配黄光图形化工艺，使得整体的细栅线宽低于20um或及更细。如此，可以降低遮光率、降低接触电阻等，使得整体的电池片本体转换效率平均提高0.3％～0.5％。

2、在电池片本体制备完清洗制绒后，就开始以pecvd进行电池片本体基底层的制备。即备镀5-10nm的本征非晶硅层作为钝化层，同时在本征非晶硅层外侧，分别在背表面备镀硼掺杂p型微晶硅层及在前表面备镀磷掺杂n型微晶硅层。此时，电池片本体的侧边也同样会被依序沉积包覆。紧接着，进行以pvd或rpd等真空沉积工艺制备复合传输层，包括但不限于透明导电氧化物层(tco层)及底导电层。然而，之中的tco层由于考虑到横向导电传输、透光度及抗化性，目前都是以ito材料为制备材料。虽然ito具有上述许多优点，但其致命的缺点是铟价高昂与毒性。由于近年显示器产业与光伏产业等需求放大，2024年6月铟的平均价格为3150元/kg，对比2023年以来上扬了50％。而可见的未来，铟价势必持续随着显示屏、光伏等行业的发展，将随着银价一路突破。所以，光伏产业在去银化后的降本下一步，就是去铟化。而在众多tco中，以azo的导电与透光性最能与ito媲美，并且，azo为无毒性。但azo的抗化性不如ito。所以，在将铜电镀引入光伏电池片本体生产中，azo始终被排除在外。

3、幸而，我们在持续开发复合tco层取代铟材料时，发现恰可利用其抗化性能力低的特性，搭配另一抗化性佳的tco层，譬如snox、sio2等。两者可以弥补单以ito薄膜制备传导性与透光性的表现值。但其工艺特点就是以真空工艺制备时，不仅仅会对电池片本体的两表面沉积，也同时对其侧边沉积覆盖，使得整体电池片本体是形成一导通的状态，即通称的绕镀现象。这会导致在后续的电镀沉积工艺时，造成了电池片本体两表面的导通形成漏电，使得电池片本体的开路电压voc下降，最终降低电池片本体的光电转换效率。并且，由于绕镀式沉积是非均匀或连续性的存在电池片本体的侧边。若是不对其进行彻底的移除，可能存在后续工艺进行时，这些积附在侧边的微结构会脱落，可能会对电池片本体或是组件存在信赖性上的风险。所以，行业内无不想方设法要对电池片本体进行侧边绝缘结构的制备。

4、目前通行的就是在进行显影后、电镀前，以绝缘膜涂覆的方式，在电池片本体的四周先行包覆底导电层与ito层。如此可以避免后续电镀时侧边易发生电镀。但是其施作工艺不与显影及电镀工艺为连续的施作。而是必须在曝光后，再将电池片本体以单片工艺方式进行包边施作、烘干、电池片本体收片，再以自动化将电池片本体进行多片式的工序施作。多趟的收片、放片与自动化运转，使得电池片本体生产无法为连贯式的进行也容易造成转运中电池片本体发生隐裂或是破损。

5、因此如何去铟化和侧边绝缘化仍是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为克服上述缺点，本发明的目的之一在于提供一种无铟电池片，能去除价格昂贵的铟，降本电池的原料成本，并且解决电池片侧边绕镀现象，侧边能绝缘化。

2、为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种无铟电池片，包括电池片本体，还包括：

3、复合传输层，所述复合传输层设置在所述电池片本体的正面和背面；

4、所述复合传输层包括第一传输层和第二传输层，所述第一传输层靠近所述电池片本体设置，所述第二传输层设置在所述第一传输层远离所述电池片本体的一侧，所述第二传输层的抗化性能优于所述第一传输层的抗化性能。

5、第一传输层导电性和透光性好，但抗化性能差，通过在第一传输层上设置抗化性能好的第二传输层，除了作为传输外，也形成一硬膜层。通过第一传输层搭配第二传输层的设置，使复合传输层弥补了第一传输层抗化性能差的缺陷，又使复合传输层具有良好的导电性和透光性，并且不使用价格昂贵的铟材料作为复合传输层的材料，降低了电池制作的原料成本。

6、进一步地，所述第一传输层为单一层或多层的复合层，所述第一传输层的厚度为5nm～120nm，所述第一传输层的材料选自铝掺杂氧化锌(azo)材料、镓掺杂氧化锌(gzo)材料、铝镓共掺杂氧化锌(agzo)中任一种或多种。示例性地，第一传输层的厚度为5nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm或其中的任意两者组成的范围。

7、azo材料包括zno和al2o3，zno和al2o3的重量比为90:10～99:1。azo的导电与透光性最能与ito媲美，并且，azo为无毒性。但azo的抗化性不若ito(ito材料包括in2o3和sno2，in2o3和sno2的重量比为90:10～99:1)。所以，在将铜电镀引入光伏电池片本体生产中，azo始终被排除在外。本技术通过将抗化性能不佳的第一传输层搭配抗化性能佳的第二传输层，将低价、无毒且导电与透光性好的azo材料取代ito材料作为复合传输层的材料，降低生产电池的原料成本。

8、进一步地，所述第二传输层为单一层或多层的复合层，所述第二传输层的厚度为5nm～120nm，所述第二传输层的材料选自snox氧化錫、氧化硅siox、fto氟掺杂氧化锡、硼掺杂的氧化锌(bzo)中任一种或多种。示例性地，第二传输层的厚度为5nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm或其中的任意两者组成的范围。

9、进一步地，所述复合传输层还包括底导电层，所述底导电层设置于所述第二传输层远离所述电池片本体的一侧，所述底导电层的厚度为30nm～120nm，所述底导电层的材料选自金、银、铂、铜、钯、钛、镍、钨、铋、钒、镓、铑中任一种或多种。示例性地，底导电层的厚度为30nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm或其中的任意两者组成的范围。

10、进一步地，所述复合传输层的侧面和所述电池片本体的侧面齐平设置。通过复合传输层的侧面和电池片本体的侧面齐平设置，在电池片本体的背面没有设置绝缘区，可以提升电池片本体背面的收电面积，提高电池片本体的光电转换效率。

11、进一步地，还包括基底层，所述基底层包括设置在电池片本体正面的正面基底层，和设置在电池片本体背面的背面基底层，以及设置在电池片本体侧面的侧面基底层，所述侧面基底层设置有两个，分别和正面基底层、侧面基底层一体连接，两个所述侧面基底层之间的距离te满足如下关系：0.1tt<te<0.95tt，tt为电池片本体的厚度。通过保留侧面基底层，使电池片本体的侧面处于微导电状态。

12、进一步地，所述基底层包括本征钝化层和微晶硅层，所述本证钝化层贴合所述电池片本体设置，所述微晶硅层贴合所述本征钝化层设置，所述本征钝化层厚度为5nm～10nm，所述微晶硅层的厚度为10～30nm。示例性地，所述本征钝化层厚度为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm或其中的任意两者组成的范围，所述微晶硅层的厚度为10nm、15nm、20nm、25nm、30nm或其中的任意两者组成的范围。

13、一种如上所述的无铟电池片的制备方法，包括以下步骤：

14、s1、在电池片本体的正面和背面制备复合传输层，复合传输层包括依次设置的第一传输层、第二传输层和底导电层；

15、s2、在电池片本体的正面和背面设置掩膜层，所述掩膜层设置于所述底导电层远离所述电池片本体的一侧，所述掩膜层能对电池片本体正面和背面的复合传输层进行覆盖；

16、s3、通过湿法刻蚀工艺，将所述掩膜层未覆盖到的复合传输层去除，即将位于电池片侧边的复合传输层去除；

17、s4、通过黄光图形转移工艺、铜电镀工艺及去膜底铜回蚀工艺，制得一侧边绝缘的无铟tco电池片本体。

18、进一步地，s1中，沉积复合传输层过程中，为双面同时在电池片本体的正面和背面沉积复合传输层，在电池片本体一面全覆满制备复合传输层，在电池片本体另外一面，在载盘承托接触电池片本体的区域形成绝缘区。

19、进一步地，s1中，沉积复合传输层过程中，首先制备完其中一单面的复合传输层，该单面为不与载盘接触的面；然后将电池片本体翻转，再在另外一单面上制备复合传输层，在电池片本体的正面和背面全覆满复合传输层。

20、进一步地，s3中，用酸性溶液对未被掩膜层覆盖的复合传输层进行刻蚀，酸性溶液为有机酸溶液或无机酸溶液或有机酸、无机酸的混合溶液。

21、进一步地，s3中，酸性溶液选自甲酸、盐酸、硫酸、硝酸中任一种或多种。

22、进一步地，s3中，刻蚀温度为20℃～55℃，操作时间1min～5min，喷压为1.5kg/cm2～5kg/cm2。

23、进一步地，通过湿法刻蚀工艺，将所述掩膜层(4)未覆盖到的部分或全部基底层(2)去除。即通过酸性溶液，对位于电池片侧边的基底层进行刻蚀，使位于电池侧边的基底层全部脱落，位于电池片本体正面或背面的基底层和电池片本体齐平设置。或者对位于电池片侧边的基底层进行部分刻蚀，电池片侧边保留有基底层，但基底层不导通，位于电池片侧边的两个基底层之间的距离te满足如下条件：0.1tt<te<0.95tt，tt为电池片本体的厚度。

24、本发明的有益效果是：以导电性佳但抗化性差得的azo或是gzo或是agzo薄膜材料沉积在电池片本体的基底上，以第一传输层表示。再以抗化性佳的sno2、fto及sio2等薄膜层覆盖在第一传输层其上，以第二传输层表示。第二传输层除了作为传输外，也形成一硬膜层(hard mask)。此时，就可以以无机酸或是有酸酸或是搭配混合的酸液，对底导电层及第一传输层一并进行刻蚀移除。此时，因为sno2、fto及sio2等硬膜层下方的抗化性差的第一传输层已经被刻蚀移除了，连带也使得抗化性佳的第二传输层被剥离移除，使电池侧边绝缘化。如此，多功效的达到去铟降本、生产容易、匹配电池片本体整体连贯生产、去除铟毒操作环境、隔绝漏电以搭配铜电镀工艺生产具备侧边绝缘结构的电池片，达到整体的提效降本。

技术特征：

1.一种无铟电池片，包括电池片本体(1)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的无铟电池片，其特征在于，所述第一传输层(31)的材料选自铝掺杂氧化锌材料、镓掺杂氧化锌材料、铝镓共掺杂氧化锌材料中任一种或多种；所述第一传输层(31)为单一层或多层的复合层，所述第一传输层(31)的厚度为5nm～120nm。

3.根据权利要求1所述的无铟电池片，其特征在于，所述第二传输层(32)的材料选自氧化錫、氧化硅、氟掺杂氧化锡、硼掺杂的氧化锌中任一种或多种，所述第二传输层(32)为单一层或多层的复合层，所述第二传输层(32)的厚度为5nm～120nm。

4.根据权利要求1所述的无铟电池片，其特征在于，所述复合传输层(3)还包括底导电层(32)，所述底导电层(32)设置于所述第二传输层(32)远离所述电池片本体(1)的一侧，所述底导电层(32)的厚度为30nm～120nm，所述底导电层(32)的材料选自金、银、铂、铜、钯、钛、镍、钨、铋、钒、镓、铑中任一种或多种。

5.根据权利要求1所述的无铟电池片，其特征在于，所述复合传输层(3)的侧面和所述电池片本体(1)的侧面齐平设置。

6.根据权利要求1所述的无铟电池片，其特征在于，还包括基底层(2)，所述基底层(2)包括位于在电池片本体(1)正面的正面基底层、位于在电池片本体(1)背面的背面基底层，以及位于电池片本体(1)侧面的侧面基底层，所述侧面基底层(2)有两个，分别和正面基底层(2)、侧面基底层(2)一体连接，两个所述侧面基底层(2)之间的距离te满足如下关系：0.1tt<te<0.95tt，tt为电池片本体(1)的厚度。

7.根据权利要求6所述的无铟电池片，其特征在于，所述基底层(2)包括本征钝化层(21)和微晶硅层(22)，所述本征钝化层(21)贴合所述电池片本体(1)设置，所述微晶硅层(22)贴合所述本征钝化层(21)设置，所述本征钝化层(21)厚度为5nm～10nm，所述微晶硅层(22)的厚度为10～30nm。

8.权利要求1-7任一项所述的无铟电池片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的无铟电池片的制备方法，其特征在于，s1中，沉积复合传输层(3)过程中，为双面同时在电池片本体(1)的正面和背面沉积复合传输层(3)，在电池片本体(1)一面全覆满制备的复合传输层(3)，在电池片本体(1)另外一面，在载盘承托接触电池片本体(1)的区域形成绝缘区(5)。

10.根据权利要求8所述的无铟电池片的制备方法，其特征在于，s1中，沉积复合传输层(3)过程中，首先制备完其中一单面的复合传输层(3)，该单面为不与载盘接触的面；然后将电池片本体(1)翻转，再在另外一单面上制备复合传输层(3)，在电池片本体(1)的正面和背面全覆满制备的复合传输层(3)。

11.根据权利要求8所述的无铟电池片的制备方法，其特征在于，s3中，用酸性溶液对未被掩膜层(4)覆盖的复合传输层(3)进行刻蚀，酸性溶液为有机酸溶液或无机酸溶液或有机酸、无机酸的混合溶液。

12.根据权利要求11所述的无铟电池片的制备方法，其特征在于，s3中，酸性溶液选自甲酸、盐酸、硫酸、硝酸中任一种或多种。

13.根据权利要求8所述的无铟电池片的制备方法，其特征在于，s3中，刻蚀温度为20℃～55℃，操作时间1min～5min，喷压为1.5kg/cm2～5kg/cm2。

14.根据权利要求8所述的无铟电池片的制备方法，其特征在于，s3中，通过湿法刻蚀工艺，将所述掩膜层(4)未覆盖到的部分或全部基底层(2)去除。

技术总结
本发明公开了一种无铟电池片及其制备方法，无铟电池片包括电池片本体和复合传输层，复合传输层设置在电池片本体的正面和背面；复合传输层包括第一传输层和第二传输层，第一传输层靠近电池片本体设置，第二传输层设置在第一传输层远离电池片本体的一侧，第二传输层的抗化性能优于第一传输层的抗化性能。通过第一传输层搭配第二传输层的设置，使复合传输层弥补了第一传输层抗化性能差的缺陷，又使复合传输层具有良好的导电性和透光性，并且不使用价格昂贵的铟材料作为复合传输层的材料，降低了电池制作的原料成本。

技术研发人员：单伶宝,吴芋萍
受保护的技术使用者：苏州捷得宝机电设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5