CN102544198A - 一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，包括单步高浓度掺杂扩散，然后采用印刷工艺在电极区域印刷抗腐蚀浆料，非电极区域经过化学腐蚀实现轻掺杂的发射结，再除去抗腐蚀阻挡层，最后采用常规太阳能制备方法制得选择性发射结晶体硅太阳能电池。本发明方法采用单步高温扩散、丝网印刷掩膜电极、化学腐蚀，相对于两步高温扩散、激光掺杂等选择性发射结太阳能电池制作方法，该工艺步骤简单、设备投入小，且易于添加到现有生产线中，实现大规模生产。

Description

一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，属于硅基太阳能电池制造领域。
背景技术
现有的较成熟的晶体硅太阳能电池制备技术，普遍采用均匀性发射结掺杂，丝网印刷电极工艺。为了减小银、硅接触电阻，必须提高太阳能电池发射结表面掺杂浓度；而与此同时为了降低太阳能表面发射结的复合，提升太阳能电池的短波响应，必须降低太阳能电池的发射结掺杂浓度。选择性发射结太阳能电池有效地解决了这对矛盾，相对于均匀性发射结提升了0.5％左右的绝对效率。
但目前较常采用的选择性发射结太阳能制备技术为：(1)两步扩散：氧化硅或氮化硅作为掩蔽层；(2)激光掺杂：利用PSG或涂覆磷浆作为重扩磷源；(3)掩膜腐蚀：氢氟酸与硝酸的混合溶液腐蚀。前两种方式工艺复杂，设备成本较高；最后一种方式溶液不稳定，反应速率不易控制，重复性较差。
发明内容
为了克服现有技术结构的不足，本发明提供一种选择性发射结晶体硅太阳能电池制备方法，只需投入少量的常规设备，即可有效提升太阳能电池的效率，且具有良好的重复性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，含有以下步骤：
(1)高浓度掺杂扩散：以POCl3(三氯氧磷)为液态源，采用单步扩散法对硅片进行P重扩散，制备PN结；
(2)掩膜浆料印刷：在P中扩散面电极区域印刷抗腐蚀掩膜浆料，阻挡化学腐蚀液对电极接触区域的腐蚀；
(3)选择性发射结的腐蚀：利用化学腐蚀液(氢氟酸和亚硝酸盐混合液，重量比例为1∶1至10∶1左右)对非印刷区域进行腐蚀，实现受光的区域轻掺杂；
(4)抗腐蚀掩膜浆料的清洗：采用碱溶液溶(氢氧化钾、氢氧化钠、氨水等)解抗腐蚀掩膜浆料，同时去除腐蚀过程中产生的多孔硅；
(5)选择性发射结太阳能电池的制备：在完成上述步骤的基础上，采用常规太阳能工艺制备选择性发射结太阳能电池。
本发明步骤(1)中的发射结方块电阻为45-50Ω。
本发明步骤(2)中的抗腐蚀浆料为一种油墨(酯类有机物或其聚合物，如聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸丙酯、环氧丙烯酸酯等)，印刷后可直接进行化学腐蚀(不需额外处理工艺)。
本发明步骤(3)中的化学腐蚀液为亚硝酸钠与氢氟酸的混合溶液，相比于其他硝酸与氢氟酸的混合液，腐蚀速率及腐蚀方阻的均与性更易于控制。
NaNO2∶HF∶H2O＝1～2∶2～5∶30，腐蚀后方块电阻为90～120Ω；
本发明步骤(4)中碱溶液加入了乙二醇乙醚，增强了对掩膜浆料的溶解效果，同时抑制了碱溶液对硅片PN结的腐蚀。
氢氧化钾浓度为1～5％，乙二醇乙醚浓度为5～10％。；
本发明步骤⑤的常规工艺包括：去PSG(磷硅玻璃)PECVD SiNx(等离子增强化学气相沉积氮化硅)，印刷背电极、背电场、正电极，烧结，电性能测试。
本发明完全兼容现有生产工艺，可直接添加到常规太阳能电池生产线中，有效实现效率的提升。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
实施例1：
(1)高浓度掺杂扩散：以POCl3为液态源，扩散后方块电阻为45Ω；
(2)掩膜浆料印刷：采用印刷工艺印刷200um线宽阻挡层(银浆线宽为80～90um)；
(3)选择性发射结的腐蚀：NaNO2∶HF∶H2O＝1∶2∶30，腐蚀时间120s，腐蚀后方块电阻为100Ω；
(4)抗腐蚀掩膜浆料的清洗：氢氧化钾浓度为1％，乙二醇乙醚浓度为10％，腐蚀时间20s；
(5)选择性发射结太阳能电池的制备：在完成上述步骤的基础上，采用常规太阳能工艺制备选择性发射结太阳能电池。
实施例2：
(1)高浓度掺杂扩散：以POCl3为液态源，扩散后方块电阻为50Ω；
(2)掩膜浆料印刷：采用印刷工艺印刷150um线宽阻挡层(银浆线宽为80～90um)；
(3)选择性发射结的腐蚀：NaNO2∶HF∶H2O＝1.5∶4∶30，腐蚀时间60s，腐蚀后方块电阻为110Ω；
(4)抗腐蚀掩膜浆料的清洗：氢氧化钾浓度为2％，乙二醇乙醚浓度为10％，腐蚀时间15s；
(5)选择性发射结太阳能电池的制备：在完成上述步骤的基础上，采用常规太阳能工艺制备选择性发射结太阳能电池。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征是：单步高浓度掺杂扩散，然后采用印刷工艺在电极区域印刷抗腐蚀浆料，非电极区域经过化学腐蚀实现轻掺杂的发射结，再除去抗腐蚀阻挡层，最后采用常规太阳能制备方法制得选择性发射结晶体硅太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的一种选择性发射结晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是含有以下步骤：
(1)高浓度掺杂扩散：以POCl3为液态源，采用单步扩散法对硅片进行P重扩散，制备PN结；
(2)掩膜浆料印刷：在P中扩散面电极区域印刷抗腐蚀掩膜浆料，阻挡化学腐蚀液对电极接触区域的腐蚀；
(3)选择性发射结的腐蚀：利用化学腐蚀液对非印刷区域进行腐蚀，实现受光的区域轻掺杂；
(4)抗腐蚀掩膜浆料的清洗：采用碱溶液溶解抗腐蚀掩膜浆料，同时去除腐蚀过程中产生的多孔硅；
(5)选择性发射结太阳能电池的制备：在完成上述步骤的基础上，采用常规太阳能工艺制备选择性发射结太阳能电池。
3.根据权利要求2所述的一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征是：步骤(1)中的发射结方块电阻为45-50Ω。
4.根据权利要求2所述的一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征是：步骤(2)中的抗腐蚀浆料为一种油墨，印刷后可直接进行化学腐蚀。
5.根据权利要求2所述的一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征是：步骤(3)中的化学腐蚀液为亚硝酸钠与氢氟酸的混合溶液，相比于其他硝酸与氢氟酸的混合液，腐蚀速率及腐蚀方阻的均与性更易于控制；
NaNO2∶HF∶H2O＝1～2∶2～5∶30，腐蚀后方块电阻为90～120Ω。
6.根据权利要求2所述的一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征是：步骤(4)中碱溶液加入了乙二醇乙醚，增强了对掩膜浆料的溶解效果，同时抑制了碱溶液对硅片PN结的腐蚀；
氢氧化钾浓度为1～5％，乙二醇乙醚浓度为5～10％。
7.根据权利要求2所述的一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征是：步骤(5)的常规工艺包括：去PSG，PECVD SiNx，印刷背电极、背电场、正电极，烧结，电性能测试。
8.根据权利要求2所述的一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征是：步骤(3)的化学腐蚀液为氢氟酸和亚硝酸盐混合液，重量比例为1∶1至10∶1。
9.根据权利要求2所述的一种选择性发射结晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征是：步骤(4)的碱溶液溶为氢氧化钾、氢氧化钠或氨水。
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