CN102569518A - N型背接触太阳电池生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种N型背接触太阳电池生产工艺，步骤如下：硅基体制绒使向光面具有绒面；对硅基体氧化；在硅基体背光面制作扩散窗口；选择性硼源热扩散，裸露的硅被硼掺杂形成PN结；去除氧化层及杂质；对硅基体再次氧化；采用硅基体向光面镀减反射膜；金属电极浆料丝网印刷；烧结得到金属电极，完成电池片的制作。本发明构思奇巧，与常规工业化电池生产线兼容，易于工业化制作；同时相对常规太阳电池，本发明省去了费用较高的刻蚀步骤，而且金属电极丝网印刷由常规太阳电池的三步金属电极丝网印刷变成一步丝网印刷。本发明将在光伏领域得到广泛的应用，具有良好的市场前景。

Description

N型背接触太阳电池生产工艺
技术领域
本发明涉及一种N型背接触太阳电池的制作技术，属于光伏领域。
背景技术
太阳电池是光电转换的核心元件。据申请人了解，目前国内工业化生产的太阳电池无论是常规P型太阳电池（基体硅片为掺杂第Ⅲ主族元素）还是N型太阳电池（基体硅片为掺杂第Ⅴ主族元素），均为双面电极的太阳电池， 即太阳电池的正面（向光面）和太阳电池的背面都有栅线电极。常规电池的正面有栅线电极，这样会遮挡一部分入射光，而且太阳电池的正面（向光面）扩散存在死层，不利于太阳光的短波响应。而国内外背接触电池的制作工艺复杂，设备投资较大。
现有太阳电池边缘及背面需要刻蚀，而刻蚀是通过湿法化学反应来完成的。需要用到大量的氢氟酸、硝酸、硫酸、碱液、去离子水，反应残留物对环境造成严重的破坏，对废液的回收存在较大难度。刻蚀所产生的废气，如一氧化氮、二氧化氮毒性非常大，因此对工艺密闭和排风要求很高，气体对环境的破坏也较为严重。设备方面投资也非常大，常规生产线刻蚀所用的设备多为进口设备，例如RENA等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有背接触太阳电池的制作工艺复杂、设备投资大等缺点，提供一种N型背接触太阳电池生产工艺，易于工业实现，免去现有蚀步骤，提高生产效率，降低成本，降低对环境的污染，且该工艺的实现与工业化常规太阳电池生产线兼容。
为了解决以上技术问题，本发明提供的N型背接触太阳电池生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
第一步、对N型硅基体制绒，使硅基体的向光面得到具有陷光作用的绒面陷光结构；
第二步、对制绒后的硅基体表面进行氧化，使硅基体表面生成二氧化硅氧化层；
第三步、除去硅基体背光面与正电极图案相符的二氧化硅形成扩散窗口；
第四步、对硅基体进行硼源热扩散，使扩散窗口内的硅被硼掺杂形成P-N结；
第五步、去除硅基体表面剩余的二氧化硅氧化层以及其他杂质；
第六步、对制作好P-N结的硅基体进行氧化，使硅基体表面生成二氧化硅膜；
第六步、在硅基体的向光面镀上减反射膜；
第七步、在硅基体的背光面进行金属正负电极的浆料丝网印刷，使正极图形与扩散窗口叠合，负极图形与正极图形对应；
第八步、烧结浆料，在硅基体的背光面得到金属电极，完成电池片的制作。
本发明对硅基体进行了先后两次氧化，第一次氧化所形成的二氧化硅氧化层有效阻隔了扩散窗口以外区域的硼源掺杂，而裸露的硅部分则被硼掺杂形成PN结，实现了选择性的硼源热扩散；第二次氧化在硅基体外形成绝缘保护层（二氧化硅膜），从而省去传统边缘及背部的刻蚀，简化了生产工艺，降低了生产成本，同时降低了对环境的污染；并且包裹（向光面、侧面、背光面）的氧化层对电池片起到良好的钝化作用，有利于提高太阳电池的量子效率，同时具有绝缘作用，当电池片串联制作组件时，有利于电池片与电池片及电池片与涂锡带之间的绝缘，避免短路和漏电。
常规的太阳电池（相关面和背面都有电极栅线的），对裸露的硅片进行扩散后会使得硅片的表面生成PN结，后续需要将背面和侧面的PN结用湿法或干法刻蚀掉，从而避免电池本身的短路和漏电。由于本发明第一次氧化所形成了氧化膜，该氧化膜防止了窗口以外区域被硼掺杂，即实现了选择性扩散，因此就避免了侧面有PN结，所以不需要刻蚀步骤了。
本发明第八步烧结浆料的过程中，金属电极会渗透二氧化硅膜，使金属电极与硅基体的PN结相接触。
为了解决以上技术问题，本发明采用进一步的技术方案如下：
1、第三步中，采用对二氧化硅有腐蚀作用的浆料对硅基体的背光面进行丝网印刷，得到与正电极图案相符的扩散窗口，接着对腐蚀后的硅基体进行清洗，去除腐蚀浆料及杂质，然后干燥硅基体。
2、第三步中，采用激光刻蚀硅基体背光面的二氧化硅层，得到与正电极图案相符的扩散窗口，接着对开窗后的硅基体进行清洗，去除杂质，然后干燥硅基体。
3、所述第二步、第六步中，采用湿热氧化法对硅基体的表面进行氧化。
4、所述第一步中，如果N型硅基体为单晶硅片和类单晶硅片，则进行碱制绒；如果N型硅基体为多晶硅片，则进行酸制绒。
5、第五步中用氢氟酸、盐酸清洗除去硅基体表面剩余的二氧化硅氧化层及其他杂质，然后干燥硅基体。
6、第六步中，采用PECVD或PVD方法在硅基体的向光面镀减反射膜。
7、第七步中，正负电极的丝网印刷为一次印刷。正负电极丝网印刷由常规的三步印刷减少至一次印刷完成，简化生产工艺，提高生产效率。
本发明与目前普遍工业化的常规电池生产线可以良好兼容，可以直接利用现有常规设备，避免了设备方面的高投资，有利于N型背接触太阳电池的工业化普及应用，加快光伏行业的进程。通过丝网印刷，选择腐蚀氧化层或激光刻蚀氧化层得到后续正电极所需的图形；对腐蚀后裸露的硅或激光刻蚀氧化层后裸露的硅，进行选择性硼源扩散；相对常规电池工艺，省去了刻蚀设备的投资，降低了制造成本，避免了刻蚀设备带来的环境问题和人员操作风险；扩散清洗后的硅片再次氧化，以达到钝化硅片表面和消除硅片晶格损伤等缺陷；金属正负电极只需一次丝网印刷。
可见，本发明构思奇巧，与常规工业化电池生产线兼容，易于工业化制作；同时相对常规太阳电池，本发明省去了费用较高的刻蚀步骤，而且金属电极丝网印刷由常规太阳电池的三步金属电极丝网印刷变成一步丝网印刷。本发明将在光伏领域得到广泛的应用，具有良好的市场前景。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为N型背接触太阳电池剖视结构示意图。
图2为N型背接触太阳电池背光面结构示意图。
具体实施方式
本实施例的N型背接触太阳电池（如图1、图2所示）的生产工艺，包括如下步骤：
第一步、对N型硅基体4制绒，使硅基体的向光面得到具有陷光作用的绒面陷光结构3；硅基体为单晶硅片和类单晶硅片，则进行碱制绒；型硅基体为多晶硅片，则进行酸制绒；
第二步、采用湿热氧化法对制绒后的硅基体4表面进行氧化，使硅基体表面生成二氧化硅氧化层；
第三步、除去硅基体背光面与正电极图案相符的二氧化硅，形成扩散窗口；
本步骤中，制作扩散窗口有如下两种方法：
1、采用对二氧化硅有腐蚀作用的浆料对硅基体的背光面进行丝网印刷，得到与正电极图案相符的扩散窗口，接着对腐蚀后的硅基体进行清洗，去除腐蚀浆料及杂质，然后干燥硅基体；
2、采用激光刻蚀硅基体背光面的二氧化硅层，得到与正电极图案相符的扩散窗口，接着对开窗后的硅基体进行清洗，去除杂质，然后干燥硅基体；
第四步、对硅基体4进行硼源热扩散，使扩散窗口内的硅被硼掺杂形成P-N结；扩散窗口之外的硅由于氧化层的阻隔而不被硼掺杂；
第五步、用氢氟酸、盐酸清洗除去硅基体表面剩余的二氧化硅氧化层及其他杂质，然后干燥硅基体；
第六步、采用湿热氧化法对制作好P-N结的硅基体进行氧化，使硅基体表面生成二氧化硅膜2；
第六步、用PECVD或PVD方法在硅基体的向光面镀上减反射膜1；
第七步、在硅基体4的背光面进行金属正负电极的浆料丝网印刷，使正极图形与扩散窗口叠合，负极图形与正极图形对应；正负电极的丝网印刷为一次印刷；
第八步、烧结浆料，在硅基体的背光面得到金属电极，完成电池片的制作。
图1-2中，5为金属正极，6为金属负极。
本发明中的基本步骤方法，比如硅基体制绒使向光面具有绒面、湿热氧化法、硼源热扩散制作PN结、镀减反射膜、浆料丝网印刷、烧结浆料，属于现有成熟的技术手段，因此在本实施例中，未对这些步骤的方法进行详细阐述。本发明的创新点在于步骤之间的组合，简化了生产工艺，且降低对环境的污染，具有突出的特点和显著的进步。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1. N型背接触太阳电池生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
第一步、对N型硅基体制绒，使硅基体的向光面得到具有陷光作用的绒面陷光结构；
第二步、对制绒后的硅基体表面进行氧化，使硅基体表面生成二氧化硅氧化层；
第三步、除去硅基体背光面与正电极图案相符的二氧化硅形成扩散窗口；
第四步、对硅基体进行硼源热扩散，使扩散窗口内的硅被硼掺杂形成P-N结；
第五步、去除硅基体表面剩余的二氧化硅氧化层以及其他杂质；
第六步、对制作好P-N结的硅基体进行氧化，使硅基体表面生成二氧化硅膜；
第六步、在硅基体的向光面镀上减反射膜；
第七步、在硅基体的背光面进行金属正负电极的浆料丝网印刷，使正极图形与扩散窗口叠合，负极图形与正极图形对应；
第八步、烧结浆料，在硅基体的背光面得到金属电极，完成电池片的制作。
2. 根据权利要求1所述的N型背接触太阳电池生产工艺，其特征在于：所述第一步中，如果N型硅基体为单晶硅片和类单晶硅片，则进行碱制绒；如果N型硅基体为多晶硅片，则进行酸制绒。
3. 根据权利要求1所述的N型背接触太阳电池生产工艺，其特征在于：所述第二步、第六步中，采用湿热氧化法对硅基体的表面进行氧化。
4. 根据权利要求1所述的N型背接触太阳电池生产工艺，其特征在于：第三步中，采用对二氧化硅有腐蚀作用的浆料对硅基体的背光面进行丝网印刷，得到与正电极图案相符的扩散窗口，接着对腐蚀后的硅基体进行清洗，去除腐蚀浆料及杂质，然后干燥硅基体。
5. 根据权利要求1所述的N型背接触太阳电池生产工艺，其特征在于：第三步中，采用激光刻蚀硅基体背光面的二氧化硅层，得到与正电极图案相符的扩散窗口，接着对开窗后的硅基体进行清洗，去杂质，然后干燥硅基体。
6. 根据权利要求1所述的N型背接触太阳电池生产工艺，其特征在于：第五步中用氢氟酸、盐酸清洗除去硅基体表面剩余的二氧化硅氧化层及其他杂质，然后干燥硅基体。
7. 根据权利要求1所述的N型背接触太阳电池生产工艺，其特征在于：第六步中，采用PECVD或PVD方法在硅基体的向光面镀减反射膜。
8. 根据权利要求1所述的N型背接触太阳电池生产工艺，其特征在于：所述第七步中正负电极的丝网印刷为一次印刷完成。
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