CN102208493A

CN102208493A - 一种全背电极太阳能电池的制作方法

Info

Publication number: CN102208493A
Application number: CN2011101333412A
Authority: CN
Inventors: 杨华
Original assignee: G-E SOLAR TECHNOLOGY(SHANGHAI) Co Ltd
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: CN102208493B

Abstract

一种全背电极太阳能电池的制作方法，其对硅片进行损伤层去除和正面制绒之后进行磷扩散，同时形成正面场和背面场；然后在所述硅片的正面和背面形成一层氧化膜；之后，在所述硅片背面需要形成发射极电极的地方去除氧化膜和背面场，在需要制作基极电极的地方保留氧化膜和背面场；最后，以保留的氧化膜为掩膜，对所述硅片背面去除了所述氧化膜和所述背面场的地方进行扩散形成发射极。通过本发明所提供的方法最后形成的全背电极太阳能电池，其工艺简单，电池效率高，并可方便的进行组件的焊接。另外，由于所采用的工艺无需专门设计的设备，成本低廉，生产的产品均一化好，适于大规模工业化生产和应用。

Description

一种全背电极太阳能电池的制作方法

技术领域

本发明是有关于一种太阳能电池的制作方法，尤其是一种全背电极太阳能电池的制作方法，属于太阳能电池制造领域。

背景技术

太阳能电池为一半导体组件，它能够将太阳光转为电能，因此太阳能电池的效率将与太阳能表面的吸光情形息息相关。

在晶体硅太阳能电池的制作工艺中，常规的制作流程中得到的太阳能电池的受光面往往存在很多金属栅线，目的是用于收集电流和做组件的焊接点。一方面，金属栅线的存在阻挡了太阳光的吸收，降低了电池的转换效率，另一方面在组件生产过程中，因为正负极的焊盘是在电池片的两边，担心焊接过程中电池片的破裂，更大和更薄的电池片的使用受到了限制。

US 7820475B2中公开了一种全背电极太阳能电池的制作方法，该专利文献中所公开的太阳能电池一方面由于所有金属栅线都在电池片的非受光面，可以充分吸收太阳光，极大的提高了电池的转换效率，另一方面，由于正负极的焊接都在同一个平面，使组件的焊接变的更加方便，也利于更大和更薄电池片的使用，可进一步降低原料成本和提高组件输出功率。

上述现有技术中，为了在太阳能电池背面既能形成发射极又能形成基极，采用了喷墨印刷或丝网印刷的方式形成相邻的选择性沉积的掺杂剂源，以制成全背电极的扩散区。也就是说，对于不同类型的扩散区，采用不同的印刷头或相同印刷头上不同组的喷嘴分别释放不同的掺杂剂源。然而，在随后对印刷到太阳能电池背面的掺杂剂源进行高温扩散的过程中，加热炉中的富磷气体不仅会扩散到太阳能电池的正面，也会对印刷在太阳能电池背面的掺杂剂源造成影响，导致背面的掺杂扩散很难精确掌控，从而影响最后制成的太阳能电池的质量参差不齐，对于大规模的工业化生产和应用十分不利，这也是现有全背电极太阳能电池制造成本和价格居高不下的原因之一。

另外，喷墨印刷或丝网印刷的精度不高，图形较难对准；而若要形成相邻的选择性沉积的掺杂剂源区域，现有的喷墨印刷或丝网印刷设备均难以胜任，需要重新开发专有设备，成本和效率不佳。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种全背电极太阳能电池的制作方法，以减少或避免前面所提到的问题。

具体来说，本发明提出了一种全背电极太阳能电池的制作方法，所述太阳能电池包括硅片，所述硅片具有正面和背面，所述正面为所述硅片正常使用时的受光面，所述背面为所述正面相对的一面，所述太阳能电池的全部电极均形成于所述硅片的背面，所述制作方法包括如下步骤：

A、对用于制作所述太阳能电池的硅片进行损伤层去除和正面制绒，并制得抛光的硅片背面；

B、对所述硅片进行磷扩散，同时在所述硅片的正面形成正面场、在所述硅片的背面形成背面场；然后在所述硅片的正面和背面形成一层氧化膜；

C、在所述硅片背面需要形成发射极电极的地方去除顶部的所述氧化膜和磷扩散后形成的所述背面场，在需要制作基极电极的地方保留所述氧化膜和所述背面场；

D、以所述保留的氧化膜为掩膜，对所述硅片背面去除了所述氧化膜和所述背面场的地方进行扩散形成发射极；

E、去除所述硅片背面保留的氧化膜，露出其下的基极；然后分别在所述发射极和基极位置形成金属电极。

优选地，所述步骤B中进一步包括：对所述硅片进行磷扩散之后去除形成于所述硅片表面的磷硅玻璃。

优选地，所述步骤E中进一步包括：去除所述硅片背面保留的氧化膜之后，重新在所述硅片背面形成一层氧化膜。

优选地，所述步骤E中进一步包括：形成所述金属电极之后对所述硅片进行边缘绝缘刻蚀。

优选地，所述步骤C中，使用激光刻蚀法一步完成去除所述氧化膜和所述背面场的步骤。

优选地，所述激光刻蚀法中的开槽宽度为1000-5000微米，深度大于2微米。

优选地，所述步骤C中，去除所述氧化膜和所述背面场的步骤包括：对需要去除所述氧化膜和所述背面场的位置使用喷墨法涂覆光刻胶后，利用等离子刻蚀的方法一步完成。

优选地，所述步骤B中，所述磷扩散的扩散深度为0.5-2微米。

优选地，所述步骤D中，所述扩散形成发射极的步骤中的扩散深度为0.5-2微米。

优选地，进一步包括在所述硅片正面形成厚度为500-1500

的抗反射氮化膜。

通过本发明所提供的方法最后形成的全背电极太阳能电池，其工艺简单，电池效率高，并可方便的进行组件的焊接。另外，由于所采用的工艺无需专门设计的设备，成本低廉，生产的产品均一化好，适于大规模工业化生产和应用。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的太阳能电池硅片单面制绒后的横截面示意图；

图2显示的是在图1所示硅片上进行磷扩散之后形成氧化膜以及正面形成抗反射氮化膜后的情形；

图3显示的是在图2基础上形成发射极的情形；

图4显示的是在图3基础上形成氧化膜的情形；

图5显示的是在图4基础上形成金属电极的情形。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

基于背景技术中的相关现有技术的描述，在本发明的下述实施例中，对于全背电极太阳能电池的结构和原理不再详细说明，以节约篇幅。

根据本发明的一个具体实施例的一种全背电极太阳能电池的制作方法可以参照图1-5的流程进行详细描述，如图所示，本发明的全背电极太阳能电池的制作方法中，所述太阳能电池包括硅片1，在本实施例中，所述硅片1为N型硅片，所述硅片具有正面10和背面20，所述正面10为所述硅片1正常使用时的受光面，所述背面20为所述正面10相对的一面，所述太阳能电池的全部电极均形成于所述硅片1的背面20，所述制作方法包括如下步骤：

A、对用于制作所述太阳能电池的硅片1进行损伤层去除和正面制绒，并制得抛光的硅片背面20，如图1所示，在硅片的正面10表面形成了一层绒面层11。

关于损伤层去除和正面制绒的方法可以但不限于1.在使用氢氧化钾和异丙醇混合物进行损伤层去除和双面制绒完成后，再使用等离子法抛光硅片的背面；2.在使用氢氧化钾和异丙醇混合物进行损伤层去除和双面制绒完成后，使用硝酸氢氟酸混合物抛光硅片的背面；3.在使用硝酸和氢氟酸混合物进行损伤层去除之后，在硅片背面形成氧化膜保护层，再使用氢氧化钾和异丙醇混合物进行正面的制绒，随后去除背面的氧化膜保护层。

B、对所述硅片进行磷扩散，同时在所述硅片的正面10形成正面场12、在所述硅片的背面20形成背面场22；然后在所述硅片的正面10和背面20形成一层氧化膜30，如图2所示。本步骤相对现有技术而言相当关键，在本步骤中，通过一次磷扩散就在硅片的正面10和背面20形成了正面场12和背面场22，这样就在背面20整个形成了可供后续选择使用的基极，也就是后续步骤中只要剔除掉部分背面场22，剩下的部分就可以直接形成基极，而剔除掉背面场22的地方只要重新进行硼扩散就可以形成发射极，后面将对此详细描述。

在本步骤中，进行磷扩散后的硅片1的方块电阻的范围在30-200Ω/每方块，扩散深度0.5-2微米。另外，对所述硅片1进行磷扩散之后还可以进一步包含去除形成于所述硅片1表面的磷硅玻璃的步骤，磷硅玻璃的去除可以使用氢氟酸或者BOE(缓冲氧化膜刻蚀剂)。

在本步骤中所形成的氧化膜30，在正面10起钝化的作用，在背面20起到图形形成和掺杂时的牺牲氧化层作用(下面将对此详细描述)，氧化膜30的形成方式是热扩散方式，所形成的氧化膜30的厚度为200-2000

另外，在本步骤中，还可以进一步包括在所述硅片1的正面10形成厚度为500-1500

的抗反射氮化膜13，形成方式可以是等离子增强化学气相沉淀法。当然，本领域技术人员应当理解，由于抗反射氮化膜13形成于硅片1的正面10，并不会对硅片1的背面20造成影响，因此，形成抗反射氮化膜13的步骤也可以安排在后续的任何步骤之后，或者安排在最后完成。

C、在所述硅片背面20需要形成发射极电极40的地方去除顶部的所述氧化膜30和磷扩散后形成的所述背面场22，在需要制作基极电极50的地方保留所述氧化膜30和所述背面场22。

D、以所述保留的氧化膜30为掩膜，对所述硅片背面20去除了所述氧化膜30和所述背面场22的地方进行扩散形成发射极40，如图3所示。

正如前述步骤B中所述，上述步骤C、D中，硅片正面10上形成的氧化膜30一方面保护了正面场，另一方面，硅片背面20上形成的氧化膜30也可以作为掩膜使用，用以扩散形成发射极40。

通过步骤B中的一次磷扩散就在硅片的正面10和背面20形成了正面场12和背面场22，然后通过步骤C、D形成发射极(基极实际上也已经完成)，可以很容易通过单独的扩散步骤控制发射极和基极的扩散浓度、时间、深度等等参数，因为二者的扩散过程是相互没有干扰的。而现有技术(特别是US7820475B2)中后续的加热炉中的高温扩散过程会对已经通过计算印刷到硅片背面的掺杂剂源的浓度造成污染或者影响，例如，对于形成基极的掺杂剂源，加热炉中的富磷气体会使掺杂剂源的浓度升高，而对于形成发射极的掺杂剂源，加热炉中的富磷气体会使掺杂剂源受到污染，因而最终扩散形成发射极和基极所需的掺杂剂源的浓度、扩散时间、扩散深度等很难通过计算获得，而只能由操作人员凭经验操作；或者即便能够对所有环节进行精密控制，但是却会对设备的要求非常高，成本上也是难以承受的。

另外，在一次磷扩散形成正面场12和背面场22的过程中，还可以控制背面场22的掺杂浓度高于基极的掺杂浓度，可以起到降低体电阻和金属电极的接触电阻的作用，同时利用背面场22和硅片N区域的浓度差形成的内置电场来降低表面少子浓度。而后续步骤中，将无需形成基极的重掺杂部分去掉，还可形成选择性的基极，轻掺杂的基极也有利于降低少子表面复合速率。图案的形成方法也可使用喷墨法喷涂光刻胶后，由湿法或等离子刻蚀方法形成，也是连同氧化膜掩膜层和重掺杂的背面场一起刻开。

亦即，在上述步骤C中，可以使用激光刻蚀法一步完成去除所述氧化膜30和所述背面场22的步骤，所述激光刻蚀法中的开槽宽度为1000-5000微米，深度大于2微米，随后使用氢氧化钠溶液去除激光损伤层。或者，去除所述氧化膜和所述背面场的步骤也可以采用如下方式完成：对需要去除所述氧化膜和所述背面场的位置使用喷墨法涂覆光刻胶后，利用等离子刻蚀的方法一步完成；其中，氧化膜的刻蚀气体为含碳氟(C₅F₈)的气体和O₂混合气体，硅的刻蚀气体为SF₆/CHF₃/Ar，随后使用湿法药液(硫酸双氧水混合物)去除光刻胶，等离子刻蚀无需去除损伤层。

在上述步骤D中，所述扩散形成发射极的步骤中可以使用扩散法，离子注入法，激光化学处理法和喷墨法等进行硼扩散，扩散后硅片1的方块电阻范围为30-200Ω/每方块，扩散深度0.5-2微米。

E、最后去除所述硅片背面20保留的氧化膜30，露出其下的基极50；然后分别在所述发射极40和基极50位置形成金属电极41、51，如图5所示。本步骤中还可以进一步包括：去除所述硅片背面20保留的氧化膜30之后，重新在所述硅片背面形成一层厚度为200-2000

的氧化膜31，可以使用热扩散方式或者化学气相沉淀法方式，氧化膜31的厚度为200-2000

如图4所示。当然，本领域技术人员应当理解，也可以在不去除保留的氧化膜30的情况下直接形成氧化膜31，只是基极50位置的氧化膜层会明显变厚而已，对后续操作会有些影响。

同样的，可以使用氢氟酸或者BOE(缓冲氧化膜刻蚀剂)去除所述硅片背面20保留的氧化膜30。

另外，在形成所述金属电极41、51之后还可以对所述硅片1进行边缘绝缘刻蚀，可以使用等离子体刻蚀，也可使用激光边缘刻蚀。

本步骤中，可以使用丝网印刷的方法，也可使用激光转移印刷法形成背面的基极40和发射极50的金属电极41、51，之后通过激光局部烧结形成金属和电池基极40、发射极50的点接触结构42、52。

应当特别强调的是，现有技术(尤其是US 7820475B2)中公开了多种形成全背电极触点的方法，但是，无论是其所公开的任何一种实施例，都是先在背面形成选择性沉积的掺杂剂源，然后对背面沉积的不同的掺杂剂源同时进行高温扩散，而不同的掺杂剂源对于扩散温度、时间等参数的要求是不同的，因而很难精确控制，对设备要求极高，而且还容易由于前面的选择性沉积步骤控制不好而导致后面的扩散步骤形成的产品良品率不佳，另外，同时对不同的掺杂剂源进行扩散也容易导致不同掺杂剂源相互污染。

而本发明的创新点就在于，先通过扩散在整个背面形成基极扩散区(背面场)，同时在正面也形成了正面场；然后去除背面场上的部分区域，再在去除了背面场的部分扩散形成发射极。也就是说，本发明的方法中，不同的掺杂剂源是分别进行扩散的，对基极进行扩散的时候，完全无需考虑发射极的问题，而对发射极进行扩散的时候，基极覆盖有氧化层，也不会对基极造成任何污染或者干扰，对工艺的要求相对简单，容易掌握，而且也可以利用现有的设备进行制作，成本低廉。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述太阳能电池包括硅片，所述硅片具有正面和背面，所述正面为所述硅片正常使用时的受光面，所述背面为所述正面相对的一面，所述太阳能电池的全部电极均形成于所述硅片的背面，所述制作方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述步骤B中进一步包括：对所述硅片进行磷扩散之后去除形成于所述硅片表面的磷硅玻璃。

3.根据权利要求2所述的全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述步骤E中进一步包括：去除所述硅片背面保留的氧化膜之后，重新在所述硅片背面形成一层氧化膜。

4.根据权利要求3所述的全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述步骤E中进一步包括：形成所述金属电极之后对所述硅片进行边缘绝缘刻蚀。

5.根据权利要求1-4之一所述的全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述步骤C中，使用激光刻蚀法一步完成去除所述氧化膜和所述背面场的步骤。

6.根据权利要求5所述的全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述激光刻蚀法中的开槽宽度为1000-5000微米，深度大于2微米。

7.根据权利要求1-4之一所述的全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述步骤C中，去除所述氧化膜和所述背面场的步骤包括：对需要去除所述氧化膜和所述背面场的位置使用喷墨法涂覆光刻胶后，利用等离子刻蚀的方法一步完成。

8.根据权利要求1-4之一所述的全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述步骤B中，所述磷扩散的扩散深度为0.5-2微米。

9.根据权利要求1-4之一所述的全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述步骤D中，所述扩散形成发射极的步骤中的扩散深度为0.5-2微米。

10.根据权利要求1-4之一所述的全背电极太阳能电池的制作方法，其特征在于，进一步包括在所述硅片正面形成厚度为500-1500

的抗反射氮化膜。