CN101499503B - 非均匀铝背场太阳电池的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体技术领域的非均匀铝背场太阳电池的制作方法。本发明采用的基底为P型硅片，三氯氧磷扩散形成PN结，正表面氮化硅钝化层及减反膜，正背表面银电极，硅片背表面钝化为非均匀铝背场，所述非均匀铝背场是利用非均匀丝网印刷网版印刷形成的。本发明采用非均匀铝背场设计进行电池工艺，减少了铝浆的用量，并保持铝背场应有的特性，在薄型硅片上的使用可以减少传统铝背场所带来的翘曲程度，避免再进一步电池加工和组件封装中可能造成的电池破损。本发明的非均匀铝背场可方便的在现有的太阳电池生产线实现，大大减小铝背场造成的硅片翘曲，并保持铝背场的基本作用不受影响。同时，减少铝浆使用量，降低太阳电池生产成本。

Description

非均匀铝背场太阳电池的制作方法

技术领域

本发明涉及的是一种半导体技术领域的电池的制作方法，特别是一种非均匀铝背场太阳电池的制作方法。

背景技术

自从第一块实用的硅太阳电池在美国贝尔实验室诞生，晶体硅(包括单晶硅和多晶硅)太阳电池经过长达半个多世纪的发展，也开始逐渐显示出它的一些局限和基础缺陷。尤其在现在硅材料价格居高不下，供应不足的现状，晶体硅电池的生产收到了极大的限制。为了突破这一禁锢，越来越多的新技术开始涌现，其中最主要的就是不断的提高电池的效率和减薄硅片的厚度。但是不断减少硅片的厚度，又出现了新的问题。比较薄的硅片在做完铝背场处理后会产生不同情况的翘曲，更有甚者会造成硅片的折断。所以为了配合太阳电池的薄片化，新的铝背场工艺处理就显得尤为的重要。

目前，太阳电池硅片厚度约200um。当硅片减薄至200um以下时，全背面铝背场导致的硅片弯曲问题就不容忽视了。由于铝与硅的热膨胀系数不同，在高温烧结铝背场，并冷却后，硅片会出现翘曲。一般电池片面积为125mm×125mm，翘曲可高达10mm，这将严重影响电池片的后续封装工序，甚至将整片电池片报废。可见现有的铝背场制作方法将有待提高。

经检索发现，杜邦和Ferro有很多新型的不同型号的铝浆料专利(如：Ferro的Al53-120系列和Al53-110)，面对硅片的翘曲问题作了很多的改进。但是它们主要的方向是在对浆料里的添加材料进行改变来达到目的，在硅材料参差不齐的状况下产生的效果也不一，对于太阳电池厂家而言无法确定了解材料改变的类型，进而在生产过程中出现的问题不易于及时地分析和改进，容易出现问题处理滞后的情况。所以应该有一种厂家可以自我控制，而又不局限于浆料选取的方式。减少铝背场厚度是一种有效减少硅片翘曲的方法。现有丝网印刷工艺形成的铝背场的厚度在15um左右。

发明内容

本发明目的在于克服铝背场现有技术的不足，提出一种非均匀铝背场太阳电池的制作方法，非均匀铝背场可方便的在现有的太阳电池生产线实现，本发明大大减小铝背场造成的硅片翘曲，并保持铝背场的基本作用不受影响，同时，减少铝浆使用量，降低太阳电池生产成本。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用的基底为P型硅片，三氯氧磷扩散形成PN结，正表面氮化硅钝化层及减反膜，正背表面银电极，硅片背表面钝化为非均匀铝背场，所述非均匀铝背场是利用非均匀丝网印刷网版印刷形成的。

所述非均匀铝背场，其制作步骤如下：

第一步，制作非均匀丝网印刷版。网版的材料选取以及网线的力度和弹性与常规太阳电池丝网印刷网版没有太大的不同，主要的区别之处在于，铝背场网版是非连续的图案设计，即非均匀丝网印刷版，同时非掩膜间隔距离很小，相隔距离为1mm，从而可以节省铝浆的用量，并控制铝背场可能对硅片产生的不良影响。

第二步，印刷非均匀铝背场。利用非均匀丝网印刷版印刷铝背场时，网版中镂空部分为硅片上印有铝浆的部分。

在非均匀铝背场网版网版上预留涂有掩膜的部分不镂空，尺寸为宽1mm的长方形状，长度覆盖网版左右的最大距离，每个长方形状之间间隔为5mm。镂空部分是沉积铝浆料的区域。对应网版中有掩膜覆盖的部分铝浆厚度较对应网版中无掩膜覆盖的部分铝浆厚度较小。

第三步，烧结铝背场，可用常规链式烧结炉。非均匀铝背场的铝浆用量少于全铝背场，由于硅铝热膨胀系数的不同引起的硅片翘曲也将随之减少。同时非连续铝背场避免了实现局部铝背场所使用的昂贵的光刻设备，大大降低了生产成本。

铝浆具有粘性，其烧结后，铝浆边缘将出现塌陷，因此烧结前原本是非连续的铝背场，在烧结后，铝浆边缘因塌陷而使得铝浆边界出现连接，形成了整体铝背场。

本发明采用非均匀铝背场设计进行电池工艺，减少了铝浆的用量，并保持铝背场应有的特性，在薄型硅片上的使用可以减少传统铝背场所带来的翘曲程度，避免再进一步电池加工和组件封装中可能造成的电池破损。本发明可方便的在现有的太阳电池生产线实现，大大减小铝背场造成的硅片翘曲，并保持铝背场的基本作用不受影响。同时，减少铝浆使用量，降低太阳电池生产成本。

附图说明

图1发明非均匀铝背场丝网印刷版示意图；

其中：a、b为本发明实施例非均匀铝背场丝网印刷版两种图样。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例涉及一个非均匀铝背场太阳电池的制作方法，具体实施如下：

1)单晶硅或多晶硅片材料选取，P型，体电阻率0.5-10欧姆厘米，厚度180-240nm；

2)NaOH:乙丙醇清洗，单晶用NaOH:NaSiO₂:乙丙醇20分钟制作绒面；多晶用HNO₃:HF20分钟制作绒面。

3)POCl₃在扩散炉内860℃30分钟扩散形成pn结；

4)等离子刻边；

5)正表面PECVD200℃单晶2分钟，多晶5分钟沉积氮化硅减反射膜；

6)背表面丝网印刷银电极；

7)200℃烘干后，制作丝网印刷的非连续铝背场，具体为：

铝背场网版是非连续的图案设计，同时非掩膜间隔距离很小，相隔距离为1mm，非均匀丝网印刷版印刷铝背场时，网版中镂空部分为硅片上印有铝浆的部分。在网版上预留涂有掩膜的阴影部分不镂空，尺寸为宽1mm的长方形状，长度覆盖网版左右的最大距离，每个阴影部分之间间隔为5mm。非阴影部分为镂空部分，是沉积铝浆料的区域。

非均匀铝背场丝网印刷网版中除了背表面银电极位置处为掩膜外，与硅片相对应的其他部分也有被掩膜所掩蔽的部分。

非均匀铝背场网版，由于网版中被掩膜覆盖的部分，因此在印刷铝背场时，被掩膜掩蔽的部分不能被铝背场覆盖。

8)200℃烘干后，正表面印银电极；

9)链式烧结炉800℃烧结正背表面电极及非均匀铝背场。

如图1所示，a、b为本实施例非均匀铝背场丝网印刷版两种图样，图中阴影部分为丝网印刷版中涂有掩膜的部分，空白部分为镂空。阴影部分为虚线连接，每一根虚线尺寸为宽1mm，长度覆盖网版左右最大距离，虚线之间间隔为5mm。印刷网版并按照工艺设计不同留出所需的背电极位置。由图1可见，硅片背表面并非完全被铝浆覆盖，阴影部分没有覆盖铝浆，因此节约了铝浆的用量。

选用p型、电阻率为1Ωcm的直拉单晶硅片，硅片为(100)取向，厚度为180μm，所得太阳电池有效面积是12.5×12.5cm²，经过非均匀铝背场工艺实施后电池的性能测试结果是：AM1.5，100mW/cm²标准光强的照射下，该工艺程序制备的太阳电池的效率达15.03％，开路电压达615mV，短路电流达4.96A，填充因子达77％，电池的翘曲在3mm以内。

本实施例由于铝浆边界塌陷而连接的铝背场的厚度将小于直接印刷形成的铝背场，因此铝背场的平均厚度将减小，从而减少了铝浆用量，降低了烧结后硅片的翘曲程度。

Claims (2)

1.一种非均匀铝背场太阳电池的制作方法，采用基底为P型硅片，三氯氧磷扩散形成PN结，正表面氮化硅钝化层及减反膜，正背表面银电极，其特征在于：硅片背表面钝化为丝网印刷的非均匀铝背场，非均匀铝背场是利用非均匀丝网印刷网版印刷形成的，制作步骤如下：

第一步，制作非均匀丝网印刷版：铝背场网版是非连续的图案设计，同时非掩膜间隔距离为1mm；

第二步，印刷非均匀铝背场：利用非均匀丝网印刷版印刷铝背场时，网版中镂空部分为硅片上印有铝浆的部分，其中有掩膜覆盖的部分铝浆厚度较对应网版中无掩膜覆盖的部分铝浆厚度小；

第三步，用链式烧结炉烧结铝背场，烧结后，铝浆边缘因塌陷而使得铝浆边界出现连接，形成了整体铝背场。

2.根据权利要求1所述的非均匀铝背场太阳电池的制作方法，其特征是，所述印刷非均匀铝背场，在非均匀铝背场网版上预留涂有掩膜的部分不镂空、尺寸为宽1mm的长方形状，长度覆盖网版左右的最大距离，每个长方形状之间间隔为5mm，镂空部分为沉积铝浆料的区域。