CN102496661A - 一种制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法 - Google Patents

一种制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法，该方法是现有制备工艺的基础上，对太阳电池背表面进行钝化，然后在太阳电池背表面钝化层上开线，形成背电场局部接触区域，丝网印刷或者真空蒸镀的方式制作背电场和电极。本发明背电场区域接触方式为适用于低成本高效率产业化生产接触方式，采用了线接触方式。本发明可以大幅降低背表面的复合速率，使得开路电压和短路电流得到提升，通过合适的背表面图形设计，可以满足背电场和晶体硅衬底的欧姆接触，同时又满足背场收集光生载流子的要求，获得和普通电池一致的串联电阻，填充因子满足要求，从而最终使得电池光电转换效率得到有效的提高。本发明方法适合于大规模工业化生产中应用。

Description

一种制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法
技术领域
本发明涉及一种增加背表面钝化与开线印刷铝浆，制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法。
背景技术
背电场区域接触晶体硅太阳电池结构在实验室工艺制作非常复杂，繁琐，生产成本很高，直到目前为止，世界范围内尚未应用到大规模商业化生产中。要实现背表面钝化区域接触，实验室工艺中采取的是光刻方法，或者激光烧融的方法。其中光刻法工艺过程复杂，成本高，一般用于半导体行业中；激光烧融的方法对激光和背面电场要求很高，实际大规模生产中可能造成成品率低，激光烧融形成背表面接触在最后一步，对电池前面工艺有要求，造成前面工艺复杂，生产成本高。目前，提供一种适合于大规模生产、具有较低成本和较高转换效率的背电场区域接触晶体硅太阳电池的制备方法是本技术领域的追求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种适合于大规模生产、具有较低成本和较高转换效率的制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法。
本发明的目的通过采取以下技术措施予以实现：
在常规晶体硅太阳电池制备工艺的基础上，对电池背表面进行钝化，然后利用腐蚀浆料或者激光在电池的背表面上开线，形成背电场局部接触的窗口，丝网印刷或者真空蒸镀铝背场之后，制备成效率较高的背面局部接触晶体硅太阳电池。
本发明制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法，其步骤包括：对硅片磷扩散形成PN结、去除硅片边缘和背结、对硅片正面镀减反膜；其特征是：还包括以下步骤
1、对硅片背表面镀钝化层。
2、在硅片被表面钝化层上刻蚀，形成背电场局部接触窗口（背电场局部接触开线）。
3、丝网印刷硅片正面电极、背面电极、背面电场，烧结形成欧姆接触。
本发明所述的对硅片背表面镀钝化层，可以是镀单层钝化层或多层钝化层。所述钝化层为氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者氧化铝薄膜。
电池的前表面采用传统的氮化硅薄膜，背表面采用氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者三氧化铝薄膜，其作用是，对于电池背表面起到很好的钝化作用，可以提高电池背面内反射，使得背表面复合速率大大降低，增加长波段光的有效利用。
本发明所述的背电场区域接触方式为适用于低成本高效率产业化生产接触方式，采用了线接触方式，接触线可以为直线或者曲线，接触线在硅片内为连续线或者间断线，直线接触线或间断直线接触线与硅片边沿线的角度为0°～90°。
本发明所述的背电场局部接触开线采用印刷腐蚀浆料腐蚀的方法或者激光烧灼的方法在硅片的背表面上开窗来实现，钝化层的性质和厚度决定了可以采用这两种方式来实现。印刷腐蚀浆料的方法，工艺成熟，可控性好，工艺稳定，产量大，可以大规模商业生产中应用；激光烧灼去除钝化层的方法，工艺简易可调，工作稳定，生产过程不会产生危废物，可以应用于大规模生产。这两种方法，相比于光刻法和激光烧结方法，可以节省时间和成本，整个生产过程的工序流程更短。
本发明所述的背电场的制备方式，可以采用丝网印刷铝浆或者真空蒸镀的方式制作背场，这两种背电场制备的方式都有利于大规模生产，尤其是丝网印刷技术，成本低、产量大，与当前普通晶体硅太阳能电池生产线一样，有利于推动新型制备技术的产业化。
本发明相对比目前普通工业化电池，进行了背表面的钝化处理，可以大幅降低背表面的复合速率，使得开路电压和短路电流得到提升，通过合适的背表面图形设计，可以满足背电场和晶体硅衬底的欧姆接触，同时又满足背场收集光生载流子的要求，获得和普通电池一致的串联电阻，填充因子满足要求，从而最终使得电池光电转换效率得到有效的提高。
附图说明
图1是本发明方法制备的背电场区域接触晶体硅太阳电池结构示意图。
其中：1是SiNx；2是SiO2 。
图2是本发明方法制备的背电场区域接触晶体硅太阳电池背面示意图。
a、为直线接触方式；b、为间断直线接触方式；c、为直线接触方式，直线接触线与硅片边沿线呈45°角；d、为间断直线接触方式，直线接触线与硅片边沿线呈45°角；e、为曲线接触方式；f、为间断曲线接触方式。
具体实施方式：
    下面结合实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1：背表面钝化层采用氮氧化硅薄膜，印刷腐蚀浆料进行开窗，然后进行丝网印刷制备背电场，其工艺过程如下：
1．硅片化学清洗，化学腐蚀方法制备绒面结构，进行扩散前清洗。
2．对硅片进行磷扩散，形成PN结。
3．去除硅片的边缘和背结。对于背表面钝化和背电场区域接触的方式来说，扩散形成的背结需要去除。
4．对硅片正面镀减反膜，采用PECVD（等离子体增强型淀积）或者PVD（物理气相沉积）沉积氮化硅薄膜来实现。
5．对硅片背表面进行镀钝化层，采用PECVD、APCVD（常压化学气相淀积）、PVD或者ALD（原子层沉积）的方式镀钝化层——氧化硅、氮化硅或者氧化铝薄膜。
6．在钝化层上印刷腐蚀浆料，在硅片背表面形成背电场局部接触窗口。利用印刷腐蚀浆料进行背表面钝化层局部开窗，工艺成熟，可控性好，工艺稳定，产量大，可以大规模商业生产中应用。
7．丝网印刷硅片正面电极、背面电极、背面电场，烧结形成欧姆接触。
8．测试分档。
实施例2：背表面钝化层采用氮氧化硅薄膜，激光烧灼方法进行开窗，然后进行丝网印刷制备背电场，其工艺过程如下：
1．硅片化学清洗，化学腐蚀方法制备绒面结构，进行扩散前清洗；
2．对硅片进行磷扩散，形成PN结。
3．去除硅片的边缘和背结。对于背表面钝化和背电场区域接触的方式来说，扩散形成的背结需要去除。
4．对硅片进行正面镀减反膜，采用PECVD或者PVD沉积氮化硅薄膜来实现。
5．对硅片背表面镀钝化层，采用PECVD、APCVD、PVD或者ALD的方式镀钝化层——氧化硅、氮化硅或者氧化铝薄膜。
6．激光烧灼的方式在硅片背表面钝化层上形成背电场局部接触窗口。激光烧灼去除钝化层的方法，工艺简易可调，工作稳定，生产过程不会产生危废物，可以应用于大规模生产。
7．丝网印刷正面电极、背面电极、背面电场，烧结形成欧姆接触。
8．测试分档。
如图2所示，上述二实施例中，背电场区域接触方式采用线接触方式，接触线可以为直线或者曲线，接触线在硅片内为连续线或者间断线，直线（或间断直线）接触线与硅片边沿线的角度为0°～90°。

Claims (4)

1.一种制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法，其步骤包括：对硅片磷扩散形成PN结、去除硅片边缘和背结、对硅片正面镀减反膜；其特征是：还包括以下步骤
a、对硅片背表面镀钝化层；
b、在硅片被表面钝化层上刻蚀，形成背电场局部接触窗口；
c、丝网印刷硅片正面电极、背面电极、背面电场，烧结形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述一种制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法，其特征是:所述的对硅片背表面镀钝化层，为镀单层钝化层或多层钝化层，所述钝化层为氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者氧化铝薄膜。
3.根据权利要求1所述一种制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法，其特征是:所述的在硅片被表面钝化层上刻蚀，形成背电场局部接触窗口，采用印刷腐蚀浆料腐蚀的方法或者激光烧灼的方法。
4.根据权利要求1、2或3所述一种制备背电场区域接触晶体硅太阳电池的方法，其特征是: 所述的背电场区域接触，其接触方式为线接触方式，接触线为直线或曲线，接触线在硅片内为连续线或间断线，直线接触线或间断直线接触线与硅片边沿线的角度为0°～90°。
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