CN102263164A - 硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺 - Google Patents

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黄华松
曹楚辉
陆昱
谢正芳
杨雪
张蓝月
李良
高彦秋
吴立望
刘为举
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Abstract

本发明涉及一种硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，步骤如下：a、将硅片清洗制绒；b、扩散；c、去边结和去磷硅玻璃；d、在硅片正面镀减反膜；e、在硅片正面制作金属电极；f、用激光从硅片反面照射金属电极；g、在硅片反面制作背面电极；h、加热。本发明提供了一种能有效减小硅片和金属电极之间的欧姆接触电阻的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其无需高温烧结，并能降低电池的串联电阻，提高太阳能电池的光电转换效率。

Description

硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺
技术领域
本发明涉及一种硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，属于硅太阳能电池的电极金属化技术领域。
背景技术
进入21世纪以来光伏产业成为世界上增长最快的高新技术产业。在各类太阳能电池中，晶体硅太阳能电池占有极其重要的地位，目前占据了光伏市场80％以上的份额。在研究领域，小面积单晶硅和多晶硅电池的实验室效率分别已达到25％和20.4％，但这些高效电池的制备工艺过于复杂，无法满足产业化的要求。在产业领域中，常规的多晶硅电池效率为15-17％，单晶硅电池效率为17-19％。
传统的太阳能电池的制备方法及其工艺流程为清洗制绒、扩散、去边结、去PSG、镀制氮化硅薄膜、丝网印刷、烧结以及测试。传统的高温烧结工艺决定了太阳能电池效率不能有很大提高，烧结过程中最高温度大于800℃，时间大于1s，高温过程较长，引入杂质的沾污，且不满足方块电阻大于60Ω/□、结深小于0.3μm的浅结高效电池所需的低欧姆接触电阻的需求。此外，由于扩散后各个电池片的方块电阻大小均有差异，而现在的烧结工艺是将方块电阻相差不大的电池片采用同一烧结温度，对于方块电阻偏高或者方块电阻极为不均匀的电池片来说就存在烧结温度偏高的问题，烧结温度偏高，PN结就会烧穿漏电，如果降低烧结温度，就会存在氮化硅薄膜未烧穿，烧结不足等情况，造成串联电阻过高，电池效率不高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种能有效减小硅片和金属电极之间的欧姆接触电阻的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其无需高温烧结，并能降低电池的串联电阻，提高太阳能电池的光电转换效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，步骤如下：a、将硅片清洗制绒；b、扩散；c、去边结和去磷硅玻璃；d、在硅片正面镀减反膜；e、在硅片正面制作金属电极；f、用激光从硅片反面照射金属电极；g、在硅片反面制作背面电极；h、在硅片反面制作背面电场；i、加热。
步骤f中的激光能穿透硅片，其波长大于或等于1um，功率为1～10w，光脉冲功率为0.5～5J/cm2，频率为1～100kHZ或连续性，光斑直径为50～200μm。
步骤i中加热温度为550～650℃。
步骤e中采用丝网印刷方式将金属浆料印刷在硅片正面，然后烘干形成电极，烘干温度为150～450℃。
步骤e中采用电镀的方法在硅片表面电镀金属形成电极。
步骤e中采用喷墨打印的方式在硅片表面印刷金属形成电极。
步骤e中采用镀膜的方式制作电极，镀膜的方式为真空蒸发或溅射或离子镀膜。
本发明的有益效果：本发明解决了背景技术中存在的缺陷，采用新型的金属半导体接触合金化制备工艺将激光照射代替了传统工艺中的高温(＞800℃)烧结，使得金属熔化和硅形成良好的金属半导体接触，并且很好地实现了太阳能电池的欧姆接触，满足了方块电阻大于60Ω/□、结深小于0.3μm的浅结高效电池所需的低欧姆接触电阻的需求，并降低了太阳能电池的串联电阻，提高了太阳能电池转换效率。在制备过程中，电池片整体处于室温，减少了杂质的玷污；激光照射时间小于1s，处理时间缩短有效防止了PN结烧穿漏电。且本发明方法简单、易于实现、无污染，适用于工业化大生产，可以在常规的晶体硅太阳能电池生产中应用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是传统的太阳能电池的制备工艺流程图；
图2是本发明的太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺流程图；
图3是激光从硅片反面照射金属电极的示意图。
其中，1、硅片；2、减反膜；3、金属电极；4、激光。
具体实施方式
如图2、图3所示的一种硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，步骤如下：a、将硅片1清洗制绒；b、扩散；c、去边结和磷硅玻璃；d、在硅片1正面镀减反膜2；e、在硅片1正面制作金属电极3；f、用激光4从硅片1反面照射金属电极3；g、在硅片1反面制作背面电极；h、在硅片1反面制作背面电场；i、加热；j、光伏效率测试。
步骤g中的激光4能穿透硅片1(典型的硅太阳能电池硅片厚度为200μm)，其波长大于或等于1um，功率为1～10w，光脉冲功率为0.5～5J/cm2，频率为1～100kHZ或连续性，光斑直径为50～200μm。优选红外激光和CO2激光，可以全面积扫描，也可以对有电极的部位进行局部扫描。光斑扫描重复率为10～90％。
步骤i中加热温度为550～650℃，加热使背面电场和背面电极与硅接触。
步骤e中采用丝网印刷方法将金属浆料印刷在硅片1正面，然后烘干，烘干温度为150～450℃；也可采用电镀的方法在硅片1表面电镀金属形成电极；也可采用喷墨打印的方式在硅片1表面印刷金属形成电极；也可采用镀膜的方式制作电极，该镀膜的方式为真空蒸发或溅射或离子镀。
在激光4扫描过程中，电极和半导体接触部位迅速熔化并和半导体形成良好的欧姆接触，从目前标准工艺的10-2Ω/cm2量级可以降低到和理论值相接近的10-5Ω/cm2量级或更佳水平，光电转换效率最少提升0.2％。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其特征在于制备步骤如下：a、将硅片(1)清洗制绒；b、扩散；c、去边结和去磷硅玻璃；d、在硅片(1)正面镀减反膜(2)；e、在硅片(1)正面制作金属电极(3)；f、用激光(4)从硅片(1)反面照射金属电极(3)；g、在硅片(1)反面制作背面电极；h、在硅片(1)反面制作背面电场；i、加热。
2.根据权利要求1所述的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其特征在于：步骤f中的激光(4)能穿透硅片(1)，其波长大于或等于1um，功率为1～10w，光脉冲功率为0.5～5J/cm2，频率为1～100kHZ或连续性，光斑直径为50～200μm。
3.根据权利要求1所述的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其特征在于：步骤i中加热温度为550～650℃。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其特征在于：步骤e中采用丝网印刷方式将金属浆料印刷在硅片(1)正面，然后烘干形成电极。
5.根据权利要求4所述的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其特征在于：所述烘干温度为150～450℃。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其特征在于：步骤e中采用电镀的方法在硅片(1)表面电镀金属形成电极。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其特征在于：步骤e中采用喷墨打印的方式在硅片(1)表面印刷金属形成电极。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其特征在于：步骤e中采用镀膜的方式制作电极。
9.根据权利要求8中任意一项所述的硅太阳能电池金属半导体接触合金化制备工艺，其特征在于：所述镀膜的方式为真空蒸发或溅射或离子镀膜。
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