CN101383390B - 利用烧结炉通过二次烧结规模化生产晶硅太阳电池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用烧结炉通过二次烧结规模化生产晶硅太阳电池的方法，包括制绒、扩散、去磷硅玻璃、等离子增强型化学气相淀积法淀积氮化硅薄膜、背电极印刷、烘干、背电场印刷、烘干、正电极印刷步骤，在背电场印刷、烘干后先在烧结炉中进行第一次高温烧结处理，然后进行正电极印刷，并在正电极印刷后在烧结炉中进行第二次高温烧结处理，然后经测试分选得产品。本发明的实质，在规模化生产方面，在背电极，铝背场印刷之后，增加一个高温烧结工艺，改变以前的共烧工艺为二次烧结炉的烧结工艺。二次烧结炉高温烧结后，P⁺层的厚度为5-10μm。经过二次高温烧结工艺烧结的电池效率分别比共烧工艺制造的提高0.25-0.6％，本发明适合于规模化生产。

Description

利用烧结炉通过二次烧结规模化生产晶硅太阳电池的方法

技术领域：

本发明涉及一种规模化生产晶硅太阳电池的方法。

背景技术：

人类的发展将面临着常规能源的短缺和温室效应严重挑战，二次能源，太阳能发电将有可能成为重要的替代能源。目前晶硅太阳电池推广应用的主要障碍是效率偏低，成本高。提高效率降低成本，是广大科技工作者的神圣职责。

目前国内外晶硅太阳电池在丝网印刷烧结工艺中都采用一次共烧工艺，在一次烧结中要圆满完成多种任务：正面电极、背面电极形成良好的欧姆接触；氮化硅薄膜对晶体缺陷和衬底重金属粒子形成良好的钝化；铝背场在电池的背面形成P⁺层的最佳厚度，对衬底具有良好的吸杂作用。(随着硅片越来越薄，吸杂效果也越来越明显，效率提高的幅度也越大)为完成多种任务，选择烧结工艺为最佳折衷方案。实践中发现，一次烧结工艺还存在着一些不足。原因在于：

1、在电池的正面，有细栅线和汇流条，在电池的背面有背电极和铝背场。在烧结炉中烧结时，采用红外加热。在烧结过程中，在电池背面不同区域放置8支热电耦温度计，在汇流条的下面的温度与电池其他区域的温度相比较，温度低30℃。由于温度的差异，必然会导致电池性能上的变化。

2、电池正面栅线是由银浆印刷形成的。不同制造商的银浆具有不同的组成成分，同时具有不同的最佳烧结温度。银浆由三种主要成分组成：(1)银粉，其尺寸为0.1-0.3μm；(2)玻璃粉，由大量的金属氧化物如铅硼硅酸盐玻璃；(3)有机熔剂。正面栅线的银浆，在高温烧结工艺过程中，其中银粉颗粒与其下面的硅发生化学反应，形成一个富银区和一个富硅区，只有形成非常浅薄的富银区才能形成良好的欧姆接触，使电池具有高的填充因子。当然富银区越大，富硅区越小越好。通常富银区的形成主要取决于银粉的颗粒度、工艺条件和银浆的组分。

3、电池的正面栅线其实是印刷在电池的N型层上。在高温烧结过程中，不仅银硅反应生成富银区，同时也引起N型层上的磷浓度的严重下降，结深变浅。在栅线下面的N型区，电阻率升高，开路电压下降。尤其是在结深较浅，表面浓度较低的情况下，开路电压下降很明显。

4、氮化硅薄膜为晶硅电池的效率提高做出了卓越的贡献。主要作用：(1)减反射作用；(2)钝化作用。下面就简单分析钝化效果与哪几个因素有关。使用PECVD方法制备的无定形态的氮化硅薄膜内含有一定量的氢离子，在烧结温度条件，氢离子可以向两个方向扩散，一个方向为电池的内部，另一个为逸出电池。氢离子在晶粒间界的扩散系数和起始扩散温度远比在晶粒中的扩散系数和扩散温度低。电池的铝背场对氢离子起到限制和阻挡作用，在烧结温度条件，氢离子的扩散速度非常快。

5、关于铝背场的形成：铝浆丝网印刷在电池背面，有机熔剂经过烘干彻底挥发，在高温烧结过程中，硅熔解于铝层中，在降温过程中，硅从铝层中析出，并带走了大量的铝，由于铝是三价金属，相当于受主杂质，所以这部分析出的硅就形成了P⁺层。铝在硅中的熔解度非常小，经共熔冷却后约熔解5×10¹⁸cm^-3铝原子。即100ppm。从铝硅二元相图的熔解曲线可以看出，硅在铝中的熔解度是温度的函数。硅在铝层中的扩散系数随温度上升很快。经验数据表明，在典型的共烧工艺条件下，P⁺层的厚度为3-4μm。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种电池效率高的利用烧结炉通过二次烧结规模化生产晶硅太阳电池的方法。

本发明的技术解决方案是：

一种利用烧结炉通过二次烧结规模化生产晶硅太阳电池的方法，包括制绒、扩散、去磷硅玻璃、等离子增强型化学气相淀积法淀积氮化硅薄膜(PECVD)、背电极印刷、烘干、背电场印刷、烘干、正电极印刷步骤，其特征是：在背电场印刷、烘干后先在烧结炉中进行第一次高温烧结处理，然后进行正电极印刷，并在正电极印刷后在烧结炉中进行第二次高温烧结处理，然后经测试分选得产品。

第一次高温烧结处理的温度为900～960℃，处理时间为3.5分钟。

第二次高温烧结处理的温度为900～960℃，处理时间为3.5分钟。

本发明的实质，在规模化生产方面，在背电极，铝背场印刷之后，增加一个高温烧结工艺，改变以前的共烧工艺为二次烧结炉的烧结工艺。二次烧结炉高温烧结后，P⁺层的厚度为5-10μm。经过二次高温烧结工艺烧结的电池效率分别比共烧工艺制造的提高0.25-0.6％，本发明适合于规模化生产。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明作进一步说明。

具体实施方式：

一种利用烧结炉通过二次烧结规模化生产晶硅太阳电池的方法，包括制绒(即将硅片表面制成绒面)、扩散(即扩磷)、去磷硅玻璃(即将扩磷后硅片表面的P₂O₅等去除)、等离子增强型化学气相淀积法淀积氮化硅薄膜、背电极印刷、烘干、背电场印刷、烘干、正电极印刷步骤，在背电场印刷、烘干后先在烧结炉中进行第一次高温烧结处理，然后进行正电极印刷，并在正电极印刷后在烧结炉中进行第二次高温烧结处理，然后经测试分选得产品。第一次高温烧结处理的温度为900～960℃，处理时间为3.5分钟。第二次高温烧结处理的温度为900～960℃，处理时间为3.5分钟。

制得的产品结构包括正面栅线1、氮化硅薄膜2、绒面N型层3、PN结4、P型衬底5、P⁺层6、铝浆层7、背电极8。

Claims (3)

1.一种利用烧结炉通过二次烧结规模化生产晶硅太阳电池的方法，包括制绒、扩散、去磷硅玻璃、等离子增强型化学气相淀积法淀积氮化硅薄膜、背电极印刷、烘干、背电场印刷、烘干、正电极印刷步骤，其特征是：背电极印刷及烘干在第一次高温烧结处理之前进行，在背电场印刷、烘干后先在烧结炉中进行第一次高温烧结处理，然后进行正电极印刷，并在正电极印刷后在烧结炉中进行第二次高温烧结处理，然后经测试分选得产品，产品为P型衬底形式，发射结在电池正面、氮化硅薄膜之下。

2.根据权利要求1所述的利用烧结炉通过二次烧结规模化生产晶硅太阳电池的方法，其特征是：第一次高温烧结处理的温度为900～960℃，处理时间为3.5分钟。

3.根据权利要求1或2所述的利用烧结炉通过二次烧结规模化生产晶硅太阳电池的方法，其特征是：第二次高温烧结处理的温度为900～960℃，处理时间为3.5分钟。

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