CN101969082A - 一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺 - Google Patents

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Abstract

一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺，用于制造一种两次印刷电极的太阳能电池，包含有刻槽工艺和两次印刷工艺，刻槽工艺为：在硅片表面的电极栅线区域刻槽，使电极栅线区域形成蚀槽；两次印刷工艺为：a、第一次印刷电极：将印刷的电极浆料填入蚀槽并进行烘干，在蚀槽中形成第一层电极；b、第二次印刷电极：在第一层电极外表面印刷电极，使硅片表面电极栅线区域形成第二层电极。采用本发明所制造的太阳能电池的串联电阻较低，电极浆料在烧结过程中不易铺张，能够减少遮光损失，而且还具有选择性发射极，太阳能电池的转换效率较高。

Description

一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池制造工艺，尤其涉及一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺。
背景技术
丝网印刷技术是产业化晶体硅太阳能电池制造工艺中普遍使用的电极制作工艺，现有的采用丝网印刷的晶体硅太阳能电池制造工艺具体步骤如下，常规采用一次印刷的方式：a)硅片去除表面损伤层及硅片表面制绒；b)三氯氧磷(POCL3)液态源N+扩散；c)氟化氢(HF)去磷硅玻璃(PSG)及边缘刻蚀；d)热生长高质量氧化硅；e)表面沉积减反SiNx；f)印刷背面电极、背面铝背场；g)印刷正面银电极；h)电极电场金属化烧结。这种工艺采用一次印刷电极的方式，存在串联电阻偏高影响电池效率的缺点。
为减少栅线导电电阻，降低串联电阻，也有采用两次丝网印刷的工艺，在硅片表面丝网印刷两次银电极，虽然降低了串联电阻，但是这种工艺仍然存在缺陷，因为银电极的印刷高度太高后电极栅线的银电极浆料在烧结过程中容易铺张，导致短路电流降低，影响了电池的遮光面积。
现有的刻槽工艺与丝网印刷工艺相比，能减少遮光损失，具有选择性发射极、电极与发射极接触面积大。但是其电极工艺一般使用电镀来完成，生产成本大大增加，不适合产业化，只能用于高效电池的研发。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺，使生产出的太阳能电池的串联电阻较低，而且印刷的电极浆料在烧结过程中不易铺张，能够减少遮光损失，还具有选择性发射极，电极与发射极的接触面积大，电池的性能更加良好，电池的转换效率较高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺，用于制造一种两次印刷电极的太阳能电池，所述的太阳能电池具有硅片，硅片表面分为电极栅线区域和电极非栅线区域，所述的太阳能电池制造工艺包含有刻槽工艺和两次印刷工艺。
所述的刻槽工艺为：在硅片表面的电极栅线区域刻槽，使电极栅线区域形成蚀槽；
所述的两次印刷工艺在刻槽工艺之后，具体为：a、第一次印刷电极：将印刷的电极浆料填入蚀槽并进行烘干，在蚀槽中形成第一层电极；b、第二次印刷电极：在第一层电极外表面印刷电极，使硅片表面电极栅线区域形成第二层电极。
进一步地，所述的刻槽工艺为：在硅片表面正面电极的电极栅线区域刻槽，使正面电极的电极栅线区域形成蚀槽，所述的两次印刷工艺为：a、第一次丝网印刷正面电极：将印刷的银电极浆料填入蚀槽并进行烘干，使蚀槽中形成正面第一层电极；b、第二次丝网印刷正面电极：在第一层电极外表面丝网印刷银电极形成正面第二层电极。
进一步地，所述的刻槽工艺为：在硅片背表面背面电极的电极区域刻槽，使背面电极的区域形成蚀槽，所述的两次印刷工艺为：a、第一次丝网印刷背面银电极：将印刷的银电极浆料填入蚀槽并进行烘干，使蚀槽中形成背面第一层电极；b、第二次丝网印刷电极：在第一层电极外表面丝网印刷银电极形成背面第二层电极。
进一步地，所述的太阳能电池制造工艺还包含有生长氧化掩膜层工艺、清洗工艺和形成选择性发射极工艺。
具体地，所述的生长氧化掩膜层工艺为：在TCA(三氯乙烷)条件下在硅片表面生长一层氧化掩膜层，这样可以尽量避免硅片受沾污，保证硅片少子寿命。
所述的刻槽工艺在生长氧化掩膜层工艺之后，经刻槽后蚀槽区域的氧化掩膜层被去除，所述的清洗工艺在刻槽工艺之后。
具体地，所述的形成选择性发射极工艺在清洗工艺之后，具体为：a、将硅片进行POCL3液态源N++重扩散，使电极栅线区域的蚀槽下方及两侧边形成N++重扩散区；b、用HF去除氧化掩膜层；c、将硅片进行POCL3液态源N+浅扩散，电极非栅线区域形成N+浅扩散区，硅片形成选择性发射极。
进一步地，所述的刻槽工艺为：在硅片表面的电极栅线区域采用激光刻槽，使电极栅线区域形成蚀槽；所述的清洗工艺包括NaOH清洗、HCL清洗、DI水(超纯水)清洗并干燥。
用NaOH清洗在刻槽过程中形成的刻蚀表面损伤层，用HCL来对硅片表面去金属沾污清洗，以及将残留的NaOH清洗干净。
在硅片表面的电极栅线区域刻槽也可采用化学刻蚀的方式，若采用化学刻蚀，则不需要用NaOH清洗。
所述的氧化掩膜层工艺之前还具有：硅片去除表面损伤层及硅片表面制绒等工艺，所述的形成选择性发射极工艺之后还具有：HF去PSG(硅磷玻璃)及边缘刻蚀、热生长高质量氧化硅，表面沉积减反SiNx等工艺。
本发明的有益效果是：本发明采用两次丝网印刷与刻槽相结合的方式，太阳能电池上印刷有两层电极，增加了电极的导电截面积，减小了栅线电阻，降低了串联电阻，通过增加刻槽工艺，第一次印刷的电极浆料进入蚀槽，第一层电极即在蚀槽内，在第一层电极上印刷第二层电极，硅片表面电极的高度只有第二层电极的高度，电极浆料在烧结过程中不易铺张，也就不易导致短路电流降低，而且刻槽后，电极与发射极的接触面积较大，也降低了太阳能电池的串联电阻。
太阳能电池的电极栅线区域形成N++重扩散区，电极非栅线区域形成N+浅扩散区，使太阳能电池具有选择性发射极，制成的太阳能电池的光电转换的效率较高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是根据本发明的工艺所制造的太阳能电池的结构示意图；
其中：1.第一层电极，2.第二层电极，3.N++重扩散区，4.N+浅扩散区，6.P型衬底。
具体实施方式
一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺，用于制造如图1所示的一种两次印刷电极的太阳能电池，太阳能电池具有硅片，硅片采用P型衬底6，硅片表面分为电极栅线区域和电极非栅线区域，太阳能电池制造工艺具有如下步骤：
i)硅片去除表面损伤层及硅片表面制绒；
ii)氧化掩膜层工艺：TCA条件下生长氧化掩膜层；
iii)刻槽工艺：在硅片表面正面电极的电极栅线区域激光刻槽，使正面电极的电极栅线区域形成蚀槽，蚀槽上方的氧化掩膜层被去除；
iv)清洗工艺：NaOH清洗、HCL清洗、D工水清洗并干燥；
v)形成选择性发射极工艺：
a、将硅片进行POCL3液态源N++重扩散，使电极栅线区域的蚀槽下方及两侧边形成N++重扩散区3；
b、用HF去除氧化掩膜层；
c、将硅片进行POCL3液态源N+浅扩散，电极非栅线区域形成N+浅扩散区4，硅片形成选择性发射极；
vi)HF去PSG及边缘刻蚀、热生长高质量氧化硅，表面沉积减反SiNx；
vii)背面电极，背面铝背场印刷；
viii)两次印刷工艺：
a、第一次丝网印刷正面电极：将印刷的银电极浆料填入蚀槽并进行烘干，使蚀槽中形成正面第一层电极1；
b、第二次丝网印刷正面电极：在第一层电极1外表面丝网印刷银电极形成正面第二层电极2；
ix)将硅片进行电极电场金属化烧结。
根据本发明的工艺所制造的太阳能电池，具有第一层电极1以及第二层电极2，电池的串联电阻较低，第一层电极1位于蚀槽内，所以硅片表面正面电极的高度只有第二层电极2的高度，电极浆料在烧结过程中不易铺张，能够减少遮光损失，而且还具有N++重扩散区3和N+浅扩散区4，形成选择性发射极，太阳能电池的转换效率较高。

Claims (4)

1.一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺，用于制造一种两次印刷电极的太阳能电池，所述的太阳能电池具有硅片，硅片表面分为电极栅线区域和电极非栅线区域，其特征在于：所述的太阳能电池制造工艺包含有刻槽工艺和两次印刷工艺，
所述的刻槽工艺为：在硅片表面的电极栅线区域刻槽，使电极栅线区域形成蚀槽；
所述的两次印刷工艺在刻槽工艺之后，具体为：a、第一次印刷电极：将印刷的电极浆料填入蚀槽并进行烘干，在蚀槽中形成第一层电极；b、第二次印刷电极：在第一层电极外表面印刷电极，使硅片表面电极栅线区域形成第二层电极。
2.根据权利要求1所述的一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺，其特征在于：
所述的刻槽工艺为：在硅片表面正面电极的电极栅线区域刻槽，使正面电极的电极栅线区域形成蚀槽，
所述的两次印刷工艺为：a、第一次丝网印刷正面电极：将印刷的银电极浆料填入蚀槽并进行烘干，使蚀槽中形成正面第一层电极；b、第二次丝网印刷正面电极：在第一层电极外表面丝网印刷银电极形成正面第二层电极。
3.根据权利要求1所述的一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺，其特征在于：
所述的刻槽工艺为：在硅片背表面表面背面电极的电极区域刻槽，使背面电极的电极栅线区域形成蚀槽，
所述的两次印刷工艺为：a、第一次丝网印刷背面电极：将印刷的银电极浆料填入蚀槽并进行烘干，使蚀槽中形成背面第一层电极；b、第二次丝网印刷背面电极：在第一层电极外表面丝网印刷银电极形成背面第二层电极。
4.根据权利要求1所述的一种两次丝网印刷与刻槽结合的太阳能电池制造工艺，其特征在于：所述的太阳能电池制造工艺还包含有生长氧化掩膜层工艺、清洗工艺和形成选择性发射极工艺，
所述的生长氧化掩膜层工艺为：在TCA条件下在硅片表面生长一层氧化掩膜层，所述的刻槽工艺在生长氧化掩膜层工艺之后，经刻槽后蚀槽区域的氧化掩膜层被去除，所述的清洗工艺在刻槽工艺之后，
所述的形成选择性发射极工艺在清洗工艺之后，具体为：a、将硅片进行POCL3液态源N++重扩散，使电极栅线区域的蚀槽下方及两侧边形成N++重扩散区；b、用HF去除氧化掩膜层；c、将硅片进行POCL3液态源N+浅扩散，电极非栅线区域形成N+浅扩散区，硅片形成选择性发射极。
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