CN102403377A - N型衬底硅太阳能电池及其生产方法 - Google Patents

N型衬底硅太阳能电池及其生产方法 Download PDF

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张云国
俞英芸
庞井明
张立波
石义洋
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Abstract

本发明公开了一种N型衬底硅太阳能电池及其生产方法，包括N型硅衬底，其特征是在N型硅衬底的一侧设有N+区层，在N+区层上设有减反膜层，在减反膜层上设有正银层，在N型硅衬底的另一侧设有P区层，在P区层上设有背电极层，所述背电极层为金属铝层。本发明得到的N型衬底硅太阳能电池，比P型衬底硅太阳能电池有更高的载流子寿命、复合缺陷少、温度系数误差小、厚度薄，在供给料上也有着不可估计的优势；N型硅太阳电池通过工艺的进一步改善，能够将太阳电池的转换效率得到更大的提高，并在很大程度上改善太阳电池的电性能，平均每一片比P型衬底硅太阳电池多0.15W，按每瓦平均10元人民计算，每条生产线将增加利润近千万元。

Description

N型衬底硅太阳能电池及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池，特别是N型衬底硅太阳能电池及其生产方法。
背景技术
目前，大多数的硅太阳电池的生产企业都是用P型衬底硅进行硅太阳电池的生产。P型衬底硅太阳电池目前的生产工艺已经相当的成熟，但是其一些显著的缺点如少子寿命较低、缺陷复合高等缺陷严重制约P型硅的发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种载流子寿命长，复合缺陷少的N型衬底硅太阳能电池。
为了实现上述目的，本发明所设计的N型衬底硅太阳能电池，包括N型硅衬底，其特征是在N型硅衬底的一侧设有N+区层，在N+区层上设有减反膜层，在减反膜层上设有正银层，在N型硅衬底的另一侧设有P区层，在P区层上设有背电极层，所述背电极层为金属铝层。
一种N型衬底硅太阳能电池的生产方法，它包括采用N型硅衬底，其特征是生产步骤为：
(a)去除损伤层：对N型硅衬底，采用20％的NaOH溶液85摄氏度下反应1分钟到5分钟；在碱与硅反应机理可知，无论是哪一个晶面在85摄氏度20％的氢氧化钠溶液下腐蚀的速率都一样，通过这个机理可以去除由于线切割留下的机械损伤。
(b)表面结构化：所谓的表面结构化就是制绒，通过碱对100和111晶向在稀碱溶液中的各向异性腐蚀，在反应一段时间之后在表面形成一系列类似金字塔结构的绒面；有助于光吸收。
(c)N+扩散：在N型硅衬底正面进行N区重掺杂，掺杂浓度较体区高一到两个数量级，在接触处形成一个正势垒有助于对光生载流子的收集、降低接触电阻；N+的扩散有助于电流的收集；
(d)湿法腐蚀去边去背：此步工艺是去除在扩散N+时所参上的周边和背面结；在此工艺步骤中运用硝酸+氢氟酸+水(或冰醋酸)的湿法腐蚀工艺，由于湿法腐蚀具有各向同性的性质，在腐蚀时将扩散N+时所附带产生的背面和周边N+区；
(e)PECVD镀减反膜：通过等离子增强化学气相淀积对表面进行钝化和镀上一层减反射膜；增加太阳光吸收率；
(f)印刷正银：在减反膜层上印刷正银层，形成正面电极；便于在此导出电流；
(g)印刷背铝：在N型硅衬底背面印刷作为背电极层的铝层；这步是形成PN结的关键，在化学元素周期表中我们可以知道，铝最外层有三个电子，类似于常用于P区扩散的B源，当与硅烧成硅铝合金之后相当于在硅中掺杂入铝，此区域便形成了P型；
(h)烧结成结：印刷完之后通过烧结将硅铝烧成硅铝合金形成PN结，并使正面银栅线烧穿形成欧姆接触。
本发明得到的N型衬底硅太阳能电池，比P型衬底硅太阳能电池有更高的载流子寿命、复合缺陷少、温度系数误差小、厚度薄，在供给料上也有着不可估计的优势。
本发明舍弃了传统P区扩散的B源，在N型衬底硅上改用硅铝合金烧结形成合金PN结。并能从上下电极中引出电流。相对于P型衬底中的N区扩散，N型电池中的P区扩散相对比较困难，常用于P区扩散的B源不论在固态还是液态上，在掺杂的控制上都比较困难。
本发明通过反复试验使N型硅衬底太阳电池的效率能够达到18.5％左右。在市场方面，N型硅太阳电池通过工艺的进一步改善，能够将太阳电池的转换效率得到更大的提高。
本发明能很大程度上改善太阳电池的电性能。平均每一片比P型衬底硅太阳电池多0.15W。按每瓦平均10元人民计算，每条生产线将增加利润近千万元。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是实施例的N型硅太阳电池整体结构示意图。
图中：N型硅衬底1、N+区层2、减反膜层3、正银层4、P区层5、背电极层6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例：
如图1所示，本发明提供的N型衬底硅太阳能电池，包括N型硅衬底1，其特征是在N型硅衬底1的一侧设有N+区层2，在N+区层2上设有减反膜层3，在减反膜层3上设有正银层4，由正银层4形成正面电极，导出电流；在N型硅衬底1的另一侧设有P区层5，在P区层5上设有背电极层6，所述背电极层6为金属铝层，本实施例所述N型硅衬底1材料为硅合金。制作时，在N型硅衬底1背面印刷金属铝的背电极层6，烧结可以将硅铝烧成硅铝合金，当与硅烧成硅铝合金之后相当于在硅中掺杂入铝，此区域便形成了P型，由此形成PN结。
本实施例提供的一种N型衬底硅太阳能电池的生产方法，它包括采用N型硅衬底，其特征是生产步骤为：
(a)去除损伤层：对N型硅衬底，采用20％的NaOH溶液85摄氏度下反应1分钟到5分钟；在碱与硅反应机理可知，无论是哪一个晶面在85摄氏度20％的氢氧化钠溶液下腐蚀的速率都一样，通过这个机理可以去除由于线切割留下的机械损伤；
(b)表面结构化：所谓的表面结构化就是制绒，通过碱对100和111晶向在稀碱溶液中的各向异性腐蚀，在反应一段时间之后在表面形成一系列类似金字塔结构的绒面；有助于光吸收；
(c)N+扩散：在N型硅衬底正面进行N区重掺杂，掺杂浓度较体区高一到两个数量级，在接触处形成一个正势垒有助于对光生载流子的收集、降低接触电阻；N+的扩散有助于电流的收集；
(d)湿法腐蚀去边去背：此步工艺是去除在扩散N+时所参上的周边和背面结。在此工艺步骤中运用硝酸+氢氟酸+水(或冰醋酸)的湿法腐蚀工艺，由于湿法腐蚀具有各向同性的性质，在腐蚀时将扩散N+时所附带产生的背面和周边N+区；
(e)PECVD镀减反膜：通过等离子增强化学气相淀积对表面进行钝化和镀上一层减反射膜；增加太阳光吸收率；
(f)印刷正银：在减反膜层上印刷正银层，形成正面电极；便于在此导出电流；
(g)印刷背铝：在N型硅衬底背面印刷作为背电极层的铝层；这步是形成PN结的关键，在化学元素周期表中我们可以知道，铝最外层有三个电子，类似于常用于P区扩散的B源，当与硅烧成硅铝合金之后相当于在硅中掺杂入铝，此区域便形成了P型；
(h)烧结成结：印刷完之后通过烧结将硅铝烧成硅铝合金形成PN结，并使正面银栅线烧穿形成欧姆接触。
本实施例舍弃了传统P区扩散的B源，在N型衬底硅上改用硅铝合金烧结形成合金PN结，并能从上下电极中引出电流，经测试比较，N型硅衬底太阳电池的效率能够达到18.5％左右。在市场方面，N型硅太阳电池通过工艺的进一步改善，能够将太阳电池的转换效率得到更大的提高。并在很大程度上改善太阳电池的电性能。平均每一片比P型衬底硅太阳电池多0.15W。按每瓦平均10元人民计算，每条生产线将增加利润近千万元。

Claims (2)

1.一种N型衬底硅太阳能电池，包括N型硅衬底(1)，其特征是在N型硅衬底(1)的一侧设有N+区层(2)，在N+区层(2)上设有减反膜层(3)，在减反膜层(3)上设有正银层(4)，在N型硅衬底(1)的另一侧设有P区层(5)，在P区层(5)上设有背电极层(6)，所述背电极层(6)为金属铝层。
2.一种N型衬底硅太阳能电池的生产方法，它包括采用N型硅衬底，其特征是生产步骤为：
(a)去除损伤层：对N型硅衬底，采用20％的NaOH溶液85摄氏度下反应1分钟到5分钟；
(b)表面结构化：所谓的表面结构化就是制绒，通过碱对100和111晶向在稀碱溶液中的各向异性腐蚀，在反应一段时间之后在表面形成一系列类似金字塔结构的绒面；
(c)N+扩散：在N型硅衬底正面进行N区重掺杂，掺杂浓度较体区高一到两个数量级，在接触处形成一个正势垒有助于对光生载流子的收集、降低接触电阻；
(d)湿法腐蚀去边去背：去除在扩散N+时所参上的周边和背面结；在此工艺步骤中运用硝酸+氢氟酸+水或冰醋酸的湿法腐蚀工艺，由于湿法腐蚀具有各向同性的性质，在腐蚀时将扩散N+时所附带产生的背面和周边N+区；
(e)PECVD镀减反膜：通过等离子增强化学气相淀积对表面进行钝化和镀上一层减反射膜；
(f)印刷正银：在减反膜层上印刷正银层，形成正面电极；
(g)印刷背铝：在N型硅衬底背面印刷作为背电极层的铝层；
(h)烧结成结：印刷完之后通过烧结将硅铝烧成硅铝合金形成PN结，并使正面银栅线烧穿形成欧姆接触。
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