CN101150148A - 新型铝背发射结n型单晶硅太阳电池 - Google Patents

新型铝背发射结n型单晶硅太阳电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新型铝背发射结N型单晶硅太阳电池;本发明的太阳电池结构是,自上层至下层,依次是:(1)Ag银金属栅线正电极;(2)SiNx减反射层,厚度约为80nm;(3)正面N+磷扩散层,厚度为0.3~0.5um;(4)N型单晶硅片,电阻率0.2~15Ω.cm;(5)P+Al-Si合金层;(6)背面Al电极;(7)背面银铝主栅线电极。通过两次丝网印刷铝浆,两次烧结,把铝硅合金的烧结与背电极的烧结分开进行,成功解决了背面全覆盖铝,使电极可焊性、牢固度问题无法解决的问题,使铝背发射结N型单晶硅太阳电池规模化生产可以实现。

Description

新型铝背发射结N型单晶硅太阳电池
技术领域
本发明涉及一种新型铝背发射结N型单晶硅太阳电池结构及生产工艺。
背景技术
N型硅太阳电池的成熟工艺主要是采用硼扩散来制备背面P型发射结。为了进一步简化工艺,降低成本,一般采用一种新工艺,丝网印刷铝浆一次烧结,铝背发射结和铝背电极一次完成。但遇到了一个难以解决的问题,即如果背面全覆盖铝,电极可焊性、牢固度问题无法解决;如果背面印刷铝浆时空出主栅位置来印刷银铝浆,将导致背面主栅线位置铝发射结缺失,银铝浆里的银扩散进去,造成大的短路通道,严重破坏铝背发射结,导致电池性能非常差。这一个难关使铝背发射结N型单晶硅太阳电池规模化生产难以实现。
发明内容:
为解前述工艺存在的问题,本发明提供一种新型铝背发射结N型单晶硅太阳电池;通过两次丝网印刷铝浆,两次烧结,把铝硅合金的烧结与背电极的烧结分开进行,成功解决了这一难题;本发明的太阳电池结构是,自上层至下层,依次是:
(1)Ag银金属栅线正电极;
(2)SiNx减反射层,厚度约为80nm;
(3)正面N+磷扩散层,厚度为0.3~0.5um;
(4)N型单晶硅片,电阻率0.2~15Ω.cm;
(5)P+Al-Si合金层;
(6)背面Al电极;
(7)背面银铝主栅线电极。
本发明的生产工艺是:
(1)将电阻率0.2~15Ω.cm的N型单晶硅片,进行前道化学预清洗和绒面腐蚀;
(2)在N型单晶硅片的正面,磷扩散N+层;
(3)等离子刻蚀;
(4)去除磷硅玻璃;
(5)PECVD等离子体增强化学气相沉积氮化硅膜;
(6)去除硅片背面磷扩散层;
(7)去除正面氮化硅薄膜;
(8)烧结P+Al-Si合金层;
(9)PECVD等离子体增强化学气相沉积氮化硅减反射膜;
(10)丝网印刷背面和正面电极。
本发明的主要发明点是,在N型单晶硅片的背面全覆盖丝网印刷铝浆上,先烧结P+Al-Si硅铝合金层,后在N型单晶硅片背面的硅铝合金层上烧结银铝主栅线和背面铝层,正面的氮化硅薄层上印刷铝线,烧结同时完成正、背面电极。
本发明的优点是,成功解决了背面全覆盖铝,使电极可焊性、牢固度问题无法解决的问题,使铝背发射结N型单晶硅太阳电池规模化生产可以实现。
附图说明
附图是本发明的结构层图。
图中标号说明:
1-是Ag金属栅线正电极;
2-是SiNx减反射层,厚度约为80nm;
3-是正面N+磷扩散层,厚度为0.3~0.5um;
4-是N型单晶硅片,电阻率0.2~15Ω.cm;
5-是P+ Al-Si合金层;
6-是背面Al电极;
7-是背面银铝主栅线电极。
具体实施方式
(1)将电阻率0.2~15Ω.cm的N型单晶硅片,进行前道化学预清洗和绒面腐蚀;
电阻率0.2~15Ω.cm的N型单晶硅片置于0.5%-2%的Na2SiO3溶液中超声预清洗5~10min,用去离子水漂洗后用加热的20%的NaOH或KOH溶液去除表面损伤层,再用1%~2%的NaOH或KOH溶液加入少量酒精或异丙醇进行绒面腐蚀,经稀盐酸和稀氢氟酸浸泡,用去离子水漂洗、烘干。
(2)在N型单晶硅片的正面,进行磷扩散N+层:N+层采用常规的气相携带POCl3热扩散,扩散时硅片背对背在石英舟里放置,温度850~920℃,薄层电阻控制在20~60Ω/cm2
(3)等离子刻蚀:
在等离子刻蚀机里利用氟离子刻蚀掉扩散片的边缘扩散层,边缘电阻≥30kΩ。
(4)去除磷硅玻璃:
用2%的氢氟酸溶液浸泡5min,去除磷硅玻璃,漂洗,烘干。
(5)PECVD沉积氮化硅膜:
PECVD(等离子体增强化学气相沉积)工艺在扩散面(正面)上沉积氮化硅薄膜,这层膜具有耐碱性。
(6)去除硅片背面磷扩散层:
在20%的NaOH或KOH溶液中浸泡10~60s,去除背面的磷扩散层,防止背面烧结铝硅合金层时磷杂质的掺入破坏发射结,正面有氮化硅薄膜保护了N+磷扩散层。
(7)去除正面氮化硅薄膜:
用2%的氢氟酸溶液浸泡5min,去除正面氮化硅薄膜,漂洗,烘干。浸碱后的氮化硅薄膜膜质变差,且后道要过王水或者强酸,可能导致染色,所以要求去除掉。
(8)烧结P+ Al-Si合金层:
用丝网印刷机全覆盖印刷铝浆,厚度为20~30um,然后在烧结炉中热处理(700~950℃)形成铝硅合金层。P+层和基体N型硅形成背发射结。
(10)PECVD沉积氮化硅减反射膜:
PECVD(等离子体增强化学气相沉积)工艺在扩散面(正面)上沉积氮化硅薄膜,膜厚80nm,折射率约为2.0,此时这层膜起到钝化表面,减少表面载流子复合和减反射的作用。
(11)丝网印刷背面和正面电极:
完全按照P型单晶硅电池工艺印刷电极,先印刷背面银铝主栅线,烘干,再印刷背面铝层,烘干,而后印刷正面银栅线,烧结时网带速度为400~500cm/min,温度700~950℃,同时完成正背两面的电极。
此次背面银铝主栅线是在铝硅合金上烧结,可焊性和牢固度经拉力试验测试后完全达标。而背面银铝浆中的银往铝硅合金结的少量掺入对电池性能的影响也十分的小。

Claims (3)

1.一种新型铝背发射结N型单晶硅太阳电池,其特征在于:该电池的层结构,自上层至下层,依次是:
(1)Ag银金属栅线正电极;
(2)SiNx减反射层,厚度约为80nm;
(3)正面N+磷扩散层,厚度为0.3~0.5um;
(4)N型单晶硅片,电阻率0.2~15Ω.cm;
(5)P+Al-Si合金层;
(6)背面Al电极;
(7)背面银铝主栅线电极。
2.一种新型铝背发射结N型单晶硅太阳电池的生产工艺,其特征在于,该工艺步骤是:
(1)将电阻率0.2~15Ω.cm的N型单晶硅片,进行前道化学预清洗和绒面腐蚀;
(2)在N型单晶硅片的正面,磷扩散N+层;
(3)等离子刻蚀;
(4)去除磷硅玻璃;
(5)PECVD等离子体增强化学气相沉积氮化硅膜;
(6)去除硅片背面磷扩散层;
(7)去除正面氮化硅薄膜;
(8)烧结P+Al-Si合金层;
(9)PECVD等离子体增强化学气相沉积氮化硅减反射膜;
(10)丝网印刷背面和正面电极。
3.按权利要求2所述的新型铝背发射结N型单晶硅太阳电池生产工艺,其特征在于:在N型单晶硅片的背面全覆盖丝网印刷铝浆上,先烧结P+Al-Si硅铝合金层,后在N型单晶硅片背面的硅铝合金层上烧结银铝主栅线和背面铝层,正面的氮化硅薄层上印刷铝线,烧结同时完成正、背面电极。
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Patentee before: NINGBO ULICA SOLAR TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd.