CN101504960B - 一种多晶硅太阳能电池制作方法 - Google Patents

一种多晶硅太阳能电池制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多晶硅太阳能电池制作方法，其工艺步骤包括:(1)有选用以空穴为导电载体的P型多晶硅片为基片;(2)采用球磨或者气流粉碎的破碎工艺，制备N型多晶硅微米粉末；(3)将N型多晶硅微米粉末与含有ZnO或TiO2的纳米晶胶体溶液进行混合，得到复合硅浆料，该复合硅浆料中硅的质量百分比为50％-90％；(4)在P型多晶硅衬底上使用步骤(3)所得到复合硅浆料，沉积一层掺杂ZnO或TiO2的N型硅复合薄膜；(5)制作银栅电极和铝背电极。本发明提供的多晶硅太阳能电池制作方法选择廉价P型硅片作为衬底，同时避免了制绒、扩散掺杂等工艺，成本低廉，工艺简单，且光电转换效率高，具有非常广泛的产业化价值。

Description

一种多晶硅太阳能电池制作方法
技术领域
本发明涉及一种制备多晶硅太阳能电池的方法，属于新能源、半导体光电子学等技术领域，
背景技术
在所有太阳能电池种类中，硅基太阳能电池技术最为成熟，已经获得广泛的应用，这类太阳能电池主要分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，在实验室里最高的光电转换效率为24.7％，大规模生产时的光电效率为16％-17％，但由于单晶硅成本高，大幅度降低单晶硅太阳能电池的成本变的很困难。为了节省成本，采用不需要拉晶步骤的多晶硅材料制作太阳能电池势在必行。实际上，最近几年太阳能电池产业界的重心已由单晶转向多晶方向发展。主要原有：1)可供应单晶硅太阳能电池的头尾料愈来愈少；2)对太阳电池来讲，方形基片更合算，通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料；3)多晶硅的生产工艺不断取得进展，全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭，晶粒的尺寸达到厘米级。
一般认为，制作太阳能电池的硅其纯度需要超过99.9999％，一般只有西门子法或者改良西门子法能做到纯度超过99.9999％的多晶硅。但是这种方式制备的多晶硅成本相对较高，难以大规模应用推广。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种利用物理冶金法生产的5N纯度的P型多晶硅片作为衬底，制作一种高效、低成本多晶硅太阳能电池。
为实现上述目的，本发明的技术方案是，包括以下步骤：
(1)、选用纯度不小于99.999％的P型多晶硅片为基片，其电阻率不小于0.5Ω·cm，厚度范围为100-300微米；
(2)、选用纯度为99.9999％的N型多晶硅为原料，采用球磨或者气流粉碎的破碎工艺，制备纯度为99.9999％且平均颗粒度在2-20微米范围的N型多晶硅微米粉末；
(3)、将所述N型多晶硅微米粉末与含有ZnO或TiO2的纳米晶胶体溶液进行混合，得到复合硅浆料，该复合硅浆料中硅的质量百分比为50％-90％；
(4)、采用喷涂或印刷成膜工艺结合退火处理在P型多晶硅基片上使用步骤(3)所得到的复合硅浆料，沉积一层掺杂ZnO或TiO2的N型硅复合薄膜；
(5)、采用磁控溅射工艺或丝网印刷工艺制作银栅电极和铝背电极。
进一步设置是所述的P型多晶硅基片为物理冶金法制备的纯度为5N的P型多晶硅硅片。
本发明的优点在于：
1)衬底硅片选用物理冶金法生产的5N纯度的P型多晶硅为原料铸锭、切片得到，材料来源广，价格优势明显，有助于降低生产成本；
2)PN结的形成不是采用成规的高温扩散工艺，而是浆料喷涂、印刷退火工艺，该工艺为低温工艺，具有简单快速的优点；
3)省去了高温扩散炉、等离子体化学气相沉积和干法刻蚀机等设备。故而该工艺简单、成本低廉。采用该专利技术制备的多晶硅太阳能电池光电转换效率大于14％，而且不存在明显的效率衰减问题。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。
附图说明
图1本发明所制的多晶硅太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
1)购买物理冶金法生产的纯度大约为5N，电阻率为0.5Ω·cm的P型多晶硅作为原料，采用常规铸锭、切片方法获得厚度大约为180微米厚的多晶硅片。采用气流粉碎技术制备纯度大于6N，平均颗粒度为5微米的高纯N型硅微粉。按硅质量百分比为50％的比例，混合高纯N型硅粉、ZnO纳米晶胶体或者前驱体溶液，作为后续N型层原料。采用喷涂成膜工艺结合退火处理在P型硅衬底上沉积一层厚度大约为5微米的N型多晶硅颗粒复合膜层。采用丝网印刷、烧结工艺制作铝栅状前电极和Al背电极，完成复合多晶硅太阳能电池制作，其结构图如图1所示。
实施例2
购买物理冶金法生产的纯度大约为5N，电阻率为0.2Ω·cm的P型多晶硅作为原料，采用常规铸锭、切片方法获得厚度大约为200微米厚的多晶硅片。采用气流粉碎技术制备纯度大于6N，平均颗粒度为10微米的高纯N型硅微粉。按硅质量百分比为80％的比例，混合高纯N型硅粉、ZnO纳米晶胶体或者前驱体溶液，作为后续N型层原料。采用印刷成膜工艺结合退火处理在P型硅衬底上沉积一层厚度大约为20微米的N型多晶硅颗粒复合膜层。采用丝网印刷、烧结工艺制作Ag栅状前电极和Al背电极，完成复合多晶硅太阳能电池制作，其结构图如图1所示。
实施例3
购买物理冶金法生产的纯度大约为5N，电阻率为1.0Ω·cm的P型多晶硅作为原料，采用常规铸锭、切片方法获得厚度大约为200微米厚的多晶硅片。采用气流粉碎技术制备纯度大于6N，平均颗粒度为10微米的高纯N型硅微粉。按硅质量百分比为60％的比例，混合高纯N型硅粉和TiO2纳米晶胶体溶液，作为后续N型层原料。采用印刷成膜工艺结合退火处理在P型硅衬底上沉积一层厚度大约为10微米的N型多晶硅颗粒复合膜层。采用真空磁控溅射工艺制作Ag栅状前电极和Al背电极，完成复合多晶硅太阳能电池制作，其结构图如图1所示。

Claims (2)

1.一种多晶硅太阳能电池制作方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)、选用纯度不小于99.999％的P型多晶硅片为基片，其电阻率不小于0.5Ω·cm，厚度范围为100-300微米；
(2)、选用纯度为99.9999％的N型多晶硅为原料，采用球磨或者气流粉碎的破碎工艺，制备纯度为99.9999％且平均颗粒度在2-20微米范围的N型多晶硅微米粉末；
(3)、将所述N型多晶硅微米粉末与含有ZnO或TiO2的纳米晶胶体溶液进行混合，得到复合硅浆料，该复合硅浆料中硅的质量百分比为50％-90％；
(4)、采用喷涂或印刷成膜工艺结合退火处理在P型多晶硅基片上使用步骤(3)所得到的复合硅浆料，沉积一层掺杂ZnO或TiO2的N型硅复合薄膜；
(5)、采用磁控溅射工艺或丝网印刷工艺制作银栅电极和铝背电极。
2.根据权利要求1所述的多晶硅太阳能电池制作方法，其特征在于：所述的P型多晶硅基片为物理冶金法制备的纯度为99.999％的P型多晶硅硅片。
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