CN101916795A - 一种晶体硅太阳电池背面钝化的方法 - Google Patents

一种晶体硅太阳电池背面钝化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种晶体硅太阳电池背面钝化的方法，该方法是首先在太阳电池的正面沉积SiN×减反射薄膜，利用SiN×减反射薄膜作为掩膜，在加热的碱液中腐蚀太阳电池的背面，得到钝化所需要的抛光面，然后在该抛光面上沉积双层薄膜钝化层形成背面钝化层，接着采用激光刻蚀或者丝网印刷腐蚀性浆料在背面钝化层上开电极窗口，最后在其上采用丝网印刷或溅射法形成局部接触背电极。本发明方法大大提高了太阳电池的长波响应，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，从而减小了太阳电池的弯曲，更适应太阳电池薄片化的趋势。

Description

一种晶体硅太阳电池背面钝化的方法
技术领域
本发明涉及太阳能光电利用技术领域，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：去除硅片表面损伤层、制绒→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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶体硅太阳电池背面钝化的方法，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：
一种晶体硅太阳电池背面钝化的方法，其特征在于，首先在太阳电池的正面沉积SiNx减反射薄膜，利用SiNx减反射薄膜作为掩膜，在加热的碱液中腐蚀太阳电池的背面，得到钝化所需要的抛光面，然后在该抛光面上沉积双层薄膜钝化层形成背面钝化层，接着采用激光刻蚀或者丝网印刷腐蚀性浆料在背面钝化层上开电极窗口，最后在其上采用丝网印刷或溅射法形成局部接触背电极。
采用本发明方法在太阳电池的背面制备钝化层，可降低电池背表面复合速率，并增强电池的背反射，提高长波长光谱响应。
本发明所述的碱液为无机碱液或有机碱液，其中无机碱液为氢氧化钾或氢氧化钠的去离子水溶液，其重量百分含量为10～40％；有机碱液为四甲基氢氧化铵或乙二胺的去离子水溶液，其重量百分含量为10～30％。
本发明所述的碱液温度为45℃～90℃，所述的碱液腐蚀时间为2～20min。
本发明所述的双层薄膜钝化层为SiO2/SiNx、SiC/SiNx、a-Si/SiO2或a-Si/Sic，分别对应图3中的钝化层1/钝化层2。
选择SiO2/SiNx结构，在Si和SiNx插入一层SiO2可以消除SiNx作为背表面钝化层的不利影响(高固定正电荷密度)，如漏电造成低并联电阻，同时发挥SiNx氢钝化的特性。
选择SiC/SiNx结构，SiC带负电荷，用于P型表面产生场钝化作用，C原子进入到掺硼的硅基体内，降低电池的光致衰减现象。
选择a-Si/SiO2结构，a-Si具有良好的钝化特性，SiO2介于a-Si和金属电极之间，对a-Si起保护作用。
选择a-Si/Sic结构，结合a-Si表面钝化、氢钝化和SiC场钝化作用，极大降低电池背表面复合。
本发明实现太阳电池背面钝化，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，减小了太阳电池的弯曲，更适应太阳电池薄片化的趋势。
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PECVD工艺后的示意图；
图2为本发明的太阳电池背面抛光后的示意图；
图3为本发明的太阳电池沉积双层薄膜后的示意图。
图中1、硅片；2、SiNx减反膜；3、发射极；4、粗糙面；5、抛光面；6背面钝化层
具体实施方式
本发明提供的一种晶体硅太阳电池背面钝化的方法是，首先在太阳电池的正面沉积SiNx减反射薄膜，利用SiNx减反射薄膜作为掩膜，在加热的碱液中腐蚀太阳电池的背面，得到钝化所需要的抛光面，然后在该抛光面上沉积双层薄膜钝化层形成背面钝化层，接着采用激光刻蚀或者丝网印刷腐蚀性浆料在背面钝化层上开电极窗口，最后在其上采用丝网印刷或溅射法形成局部接触背电极。下面列举具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
图2、3所示为本发明实施例的具体制备工艺过程：
(1)去除硅片1的表面损伤层后制绒面；
(2)在POCl3气氛中进行P扩散形成n+扩散层；
(3)在硅片1正面用PECVD沉积SiNx减反膜2；
(4)在70℃的20％的氢氧化钠溶液中腐蚀太阳电池的背面15min，得到抛光面5；
(5)在抛光面5上沉积SiO2/SiNx(钝化层61/钝化层62)形成背面钝化层6；
(6)利用激光刻蚀或者丝网印刷腐蚀性浆料在背面钝化层6上开电极窗口；
(7)丝网印刷背电极和正电极；
(8)在烧结炉内烧结形成欧姆接触；
(9)测试分选。
实施例2
图2、3所示为本发明实施例的具体制备工艺过程：
(1)去除硅片1的表面损伤层后制绒面；
(2)在POCl3气氛中进行P扩散形成n+扩散层；
(3)在硅片1正面用PECVD沉积SiNx减反膜2；
(4)在80℃的30％的氢氧化钾溶液中腐蚀太阳电池的背面12min，得到抛光面5；
(5)在抛光面5上沉积SiC/SiNx(钝化层61/钝化层62)形成背面钝化层6；
(6)利用激光刻蚀或者丝网印刷腐蚀性浆料在背面钝化层6上开电极窗口；
(7)丝网印刷背电极和正电极；
(8)在烧结炉内烧结形成欧姆接触；
(9)测试分选。
实施例3
图2、3所示为本发明实施例的具体制备工艺过程：
(1)去除硅片1的表面损伤层后制绒面；
(2)在POCl3气氛中进行P扩散形成n+扩散层；
(3)在硅片1正面用PECVD沉积SiNx减反膜2；
(4)在80℃的20％的四甲基氢氧化铵溶液中腐蚀太阳电池的背面10min，得到抛光面5；
(5)在抛光面5上沉积a-Si/SiO2(钝化层61/钝化层62)形成背面钝化层6；
(6)利用激光刻蚀或者丝网印刷腐蚀性浆料在背面钝化层6上开电极窗口；
(7)丝网印刷背电极和正电极；
(8)在烧结炉内烧结形成欧姆接触；
(9)测试分选。
实施例4
图2、3所示为本发明实施例的具体制备工艺过程：
(1)去除硅片1的表面损伤层后制绒面；
(2)在POCl3气氛中进行P扩散形成n+扩散层；
(3)在硅片1正面用PECVD沉积SiNx减反膜2；
(4)在60℃的20％的乙二胺溶液中腐蚀太阳电池的背面20min，得到抛光面5；
(5)在抛光面5上沉积a-Si/SiC(钝化层61/钝化层62)形成背面钝化层6；
(6)利用激光刻蚀或者丝网印刷腐蚀性浆料在背面钝化层6上开电极窗口；
(7)丝网印刷背电极和正电极；
(8)在烧结炉内烧结形成欧姆接触；
(9)测试分选。
以上实施例1-4中，本发明流程去除中间(4)、(5)、(6)三个步骤后与目前商业化生产流程完全一致，跟现有生产线有很好的兼容性。钝化层的类型也可以根据不同的设备条件、工艺水准来选择，具有较强的适应性。

Claims (7)

1.一种晶体硅太阳电池背面钝化的方法，其特征在于，首先在太阳电池的正面沉积SiNx减反射薄膜，利用SiNx减反射薄膜作为掩膜，在加热的碱液中腐蚀太阳电池的背面，得到钝化所需要的抛光面，然后在该抛光面上沉积双层薄膜钝化层形成背面钝化层，接着采用激光刻蚀或者丝网印刷腐蚀性浆料在背面钝化层上开电极窗口，最后在其上采用丝网印刷或溅射法形成局部接触背电极。
2.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池背面钝化的方法，其特征在于，所述的碱液为无机碱液或有机碱液。
3.根据权利要求2所述的晶体硅太阳电池背面钝化的方法，其特征在于，所述的无机碱液为氢氧化钾或氢氧化钠的去离子水溶液，其重量百分含量为10～40％。
4.根据权利要求2所述的晶体硅太阳电池背面钝化的方法，其特征在于，所述的有机碱液为四甲基氢氧化铵或乙二胺的去离子水溶液，其重量百分含量为10～30％。
5.根据权利要求3或4所述的晶体硅太阳电池背面钝化的方法，其特征在于，所述的碱液温度为45℃～90℃。
6.根据权利要求5所述的晶体硅太阳电池背面钝化的方法，其特征在于，所述的碱液腐蚀时间为2～20min。
7.根据权利要求1所述的晶体硅太阳电池背面钝化的方法，其特征在于，所述的双层薄膜钝化层为SiO2/SiNx、SiC/SiNx、a-Si/SiO2或a-Si/SiC。
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