CN101447532A - 一种双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法，该方法是在太阳电池的正面和背面制备叠层钝化层，利用丝网印刷在背面叠层钝化层上印制腐蚀性浆料的方法，在背面叠层钝化层开电极窗口，然后在其上丝网印刷或溅射法形成背电极。本发明利用丝网印刷腐蚀性浆料的方法，实现了双面钝化太阳电池结构。双面钝化结构，大大提高太阳电池长波响应，提高了太阳电池的转换效率，同时因为取消了全铝背场结构，采用局部铝背场，减小了太阳电池的弯曲，更适应太阳电池薄片化的趋势。使用丝网印刷技术代替了光刻、激光烧结的办法，节约了生产成本，更适合大规模生产。

Description

一种双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能光电利用领域，具体涉及一种晶体硅太阳电池的制备方法。
背景技术
目前的商业化太阳能电池生产工艺流程简单、制造成本相对低廉。其生产工艺流程如图1所示：去除硅片表面损伤层、制绒面→在POCl3气氛中进行P扩散，形成n+扩散层→利用等离子刻蚀或者湿法刻蚀，去掉硅片周边的PN结→利用PECVD技术在正面沉积SiNx减反射膜→丝网印刷背电极、背电场、正电极→在烧结炉内烧结形成欧姆接触→测试分选。这种商业化太阳能电池制造技术相对简单、成本较低，适合工业化、自动化生产，因而得到广泛应用。但是这种工艺也具有一定的缺点，主要是技术相对简单，太阳电池转换效率比较低。
目前的太阳电池，正面沉积SiNx作为减反射、钝化膜，背面直接丝网印刷铝浆，通过烧结形成背电场。SiNx具有较好的钝化效果，但是不如热氧化SiO2、a-Si薄膜。背面没有钝化措施，所以复合严重，造成电池的长波响应比较差。并且随着硅片的进一步减薄，背面的复合对太阳电池的不利影响将变得尤为突出。目前的全铝背场结构，容易造成应力不均匀，使得电池片弯曲，对制作组件不利。
实验室研制的高效太阳电池，背面通常采用热氧化SiO2、a-Si钝化，然后利用光刻技术在钝化层上开孔，再在开孔处形成欧姆接触。或者利用LFC(激光烧结)技术，在钝化层上直接形成欧姆接触。因为用到光刻、激光等设备，所以价格昂贵，不适用于太阳电池大规模、低成本的工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法，该方法适用于太阳电池的大规模、低成本的工业化生产，并且可提高太阳电池的转换效率。
本发明的目的通过采取以下技术措施予以实现：
一种双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法，包括制备晶体硅太阳电池的必需工艺，其特征在于，还包括在太阳电池的正面和背面制备叠层钝化层，利用丝网印刷在背面叠层钝化层上印制腐蚀性浆料的方法，在背面叠层钝化层开电极窗口，然后在其上丝网印刷或溅射法形成背电极。
图2所示的是本发明实施的具体工艺过程之一：
a.去除硅片表面损伤层、制绒面；
b.在POCl3气氛中进行P扩散，形成n+扩散层；
c.利用湿法刻蚀，去掉硅片背面和周边的PN结；
d.利用热氧化、PECVD或磁控溅射工艺，在硅片正、背面制备SiO2钝化层；
e.利用PECVD工艺在正面和背面沉积SiNx薄膜；
g.利用丝网印刷印制腐蚀性浆料的方法，在背面叠层钝化层上开电极窗口；
h.丝网印刷背电极、背电场、正电极；
i.在烧结炉内烧结形成欧姆接触；
j.测试分选。
本发明所述的正面和背面制备叠层钝化层的方法可以是热氧化、PECVD或者磁控溅射。
本发明所述的叠层钝化层为SiO2/SiNx、a-Si/SiNx、SiC/SiNx、a-Si/SiO2或a-Si/SiC，并且正、背面的叠层钝化层结构可以不同。
本发明所述的利用丝网印刷在背面钝化层上印制腐蚀性浆料开电极窗口的制作过程为：a.将腐蚀性浆料印刷到太阳电池背面需要实现欧姆接触的部位；b.当腐蚀性浆料将背面钝化层充分腐蚀后，对硅片进行清洗，去掉腐蚀性浆料。
本发明所述的腐蚀性浆料，其腐蚀成分为氟化氢氨。
本发明所述的背面电极窗口为均匀分布的接触孔、均匀分布的接触线或者经纬分布的接触线构成的交叉接触结构，如图3-5所示。
本发明利用丝网印刷腐蚀性浆料的方法，实现了双面钝化太阳电池结构。双面钝化结构，大大提高太阳电池长波响应，提高了太阳电池的转换效率，同时因为取消了全铝背场结构，采用局部铝背场，减小了太阳电池的弯曲，更适应太阳电池薄片化的趋势。使用丝网印刷技术代替了光刻、激光烧结的办法，节约了生产成本，更适合大规模生产。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为已商业化的太阳电池生产工艺流程图；
图2为本发明的Sio2/SiN双面钝化晶体硅太阳电池的生产工艺流程图；
图3为本发明的太阳电池背面电极窗口的代表性图案(均匀分布的接触孔)；
图4为本发明的太阳电池背面电极窗口的代表性图案(均匀分布的接触线)；
图5为本发明的太阳电池背面电极窗口的代表性图案(经纬分布的接触线构成的交叉接触结构)。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。图2所示为本发明实施例之双面钝化晶体硅太阳电池的具体制备工艺过程：
(1)去除硅片表面损伤层、制绒面；
(2)在POCl3气氛中进行P扩散，形成n+扩散层；
(3)利用湿法刻蚀，去掉硅片背面和周边的PN结(传统工艺只需要将扩散后硅片周边的PN结去掉即可，背面的PN结会在制作背电场的过程中，被A1所补偿掉，但是在制备双面钝化太阳电池过程中，由于背面印刷的铝浆会被叠层钝化层隔开，因此无法补偿扩散过程中背面进入的P，因此必须在扩散后将背面的PN结去尽)；
(4)在硅片两面制备SiO2钝化层，该钝化层的制备方法可以是热氧化、也可以是PECVD或者磁控溅射；
(5)利用PECVD或者磁控溅射在正面和背面沉积SiNx薄膜，形成SiO2/SiNx叠层钝化层(叠层钝化层还可以是a-Si/SiNx、SiC/SiNx、a-Si/SiO2或a-Si/SiC等等)；
(6)利用丝网印刷印制腐蚀性浆料的方法，在背面叠层钝化层上开电极窗口，在太阳电池背面叠层钝化层表面开电极窗口的工艺过程是：在背面钝化层上按照图3-5所示的图案印刷腐蚀性浆料；当腐蚀性浆料充分腐蚀SiO2层后，清洗硅片，去除腐蚀性浆料(所述腐蚀性浆料腐蚀成分为氟化氢氨)；
(7)丝网印刷背电极、背电场、正电极；
(8)在烧结炉内烧结形成欧姆接触；
(9)测试分选。
总之，本发明例举了上述优选实施方式，但是应该说明，本领域的技术人员可以进行各种变化和改型。因此，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法，包括制备晶体硅太阳电池的必需工艺，其特征在于，还包括在太阳电池的正面和背面制备叠层钝化层，利用丝网印刷在背面叠层钝化层上印制腐蚀性浆料的方法，在背面叠层钝化层开电极窗口，然后在其上用丝网印刷或溅射法形成背电极。
2.根据权利要求1所述的双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于，正面和背面制备叠层钝化层的方法是热氧化、PECVD或者磁控溅射。
3.根据权利要求2所述的双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于，叠层钝化层为SiO2/SiNx、a-Si/SiNx、SiC/SiNx、a-Si/SiO2或a-Si/SiC，并且正、背面的叠层钝化层结构可以不同。
4.根据权利要求1所述的双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于，利用丝网印刷在背面钝化层上印制腐蚀性浆料开电极窗口的制作过程为：a.将腐蚀性浆料印刷到太阳电池背面需要实现欧姆接触的部位；b.当腐蚀性浆料将背面钝化层充分腐蚀后，对硅片进行清洗，去掉腐蚀性浆料。
5.根据权利要求4所述的双面钝化晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于，所采用的腐蚀性浆料，其腐蚀成分为氟化氢氨。
6.根据权利要求1所述的双面钝化晶体硅太阳电池，其特征在于，背面电极窗口为均匀分布的接触孔、均匀分布的接触线或者经纬分布的接触线构成的交叉接触结构。
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