CN102623563B - 一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：(1)将原始硅片进行清洗，去除背面的损伤层；(2)将上述硅片的正面背靠背进行单面硼扩散，硅片背面为扩散面；(3)在扩散后的硅片背面沉积掩膜层；(4)将硅片的正面进行清洗，去除损伤层，制绒，去除绕射扩散层；(5)将硅片的背面背靠背进行单面磷扩散，硅片正面为扩散面；(6)去除扩散形成的周边结、杂质玻璃以及掩膜；(7)在硅片的两面分别沉积减反膜；(8)在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到双面受光型晶体硅太阳电池。本发明避免了绕射对电池电性能的影响，电池的光电效率可以提高0.3~0.5%，具有积极的现实意义。

Description

一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，属于太阳电池领域。
背景技术
常规的化石燃料日益消耗殆尽，在所有的可持续能源中，太阳能无疑是一种最清洁、最普遍和最有潜力的替代能源。目前，在所有的太阳电池中，晶体硅太阳电池是得到大范围商业推广的太阳能电池之一，这是由于硅材料在地壳中有着极为丰富的储量，同时晶体硅太阳电池相比其他类型的太阳能电池有着优异的电学性能和机械性能，因此，晶体硅太阳电池在光伏领域占据着重要的地位。
传统的晶体硅太阳电池一般都是单面受光型，其背面为全铝背场，其缺点在于：铝背场的表面复合速率较高，对效率的提高有着很大的制约；此外，铝背场电池封装后散热性较差，容易在工作过程中由于温度升高而导致效率下降。在当今硅材料日益紧缺的情况下，为了充分提高太阳电池的输出功率，双面受光型晶体硅太阳电池已经成为研究的热点。如中国实用新型专利CN201699033U公开了一种双面受光型晶体硅太阳能电池，其在说明书第3页中公开了其制作方法：(1)将原始硅片进行预清洗，去除损伤层、制绒，作为单晶硅衬底；(2)硅片背靠背进行单面硼扩散，制作P+层；(3)对非扩硼层进行单面腐蚀并用湿氧氧化或点解的方法去除硼硅玻璃；(4)在扩硼层P+上制作氧化硅掩蔽层；(5)同样采用背靠背单面扩散的方法，进行后续的磷扩散，制作N+层；(6)扩磷工艺完成后去除磷硅玻璃；(7)等离子刻蚀去边结；(8)用PECVD在硅片双面沉积氮化硅减反射膜；(9)丝网印刷两面电极，烧结，制成双面受光型晶体硅太阳能电池。
然而，上述制备方法中，由于并未事先对硅片的一面设置掩膜，因而在步骤(2)的硼扩散之后，在非扩硼面的一面会产生严重的绕射，大量的杂质原子进入硅片的非扩硼层，将严重影响另一面的性能。因此，步骤(3)需要对非扩硼层进行单面腐蚀并用湿氧氧化或点解的方法去除硼硅玻璃。显然，该步骤操作复杂，并且可能会对非扩硼面的绒面造成损坏。
为了避免绕射产生的影响，通常在硅片的两面分别采用掩膜扩散的方法。而且，两面分别掩膜的方法需要增加相应的清洗工艺，使得整个工艺过程较为复杂。
因此，开发一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，尽量避免绕射产生的影响，且简化操作，具有积极的现实意义。
发明内容
本发明目的是提供一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将原始硅片进行清洗，去除背面的损伤层；
(2) 将上述硅片的正面背靠背进行单面硼扩散，硅片背面为扩散面；
(3) 在扩散后的硅片背面沉积掩膜层；
(4) 将硅片的正面进行清洗，去除损伤层，去除绕射扩散层，制绒；
(5) 将硅片的背面背靠背进行单面磷扩散，硅片正面为扩散面；
(6) 去除扩散形成的周边结、杂质玻璃以及掩膜；
(7) 在硅片的两面分别沉积减反膜；
(8) 在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到双面受光型晶体硅太阳电池。
上述技术方案中，所述步骤(3)中的掩膜层为氮化硅或氧化硅。
上述技术方案中，所述步骤(4)中，将硅片放入碱液中进行制绒，使硅片的正面形成绒面结构，同时去除绕射扩散层。所述碱液可以选自常规的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
上述技术方案中，所述步骤(1)中，在将硅片进行清洗、去除损伤层之后，对硅片背面进行抛光，形成抛光面。在背面形成抛光面，可以显著提高电池性能。
与之相应的另一种技术方案，一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将原始硅片进行清洗，去除背面的损伤层；
(2) 将上述硅片的正面背靠背进行单面磷扩散，硅片背面为扩散面；
(3) 在扩散后的硅片背面沉积掩膜层；
(4) 将硅片的正面进行清洗，去除损伤层，去除绕射扩散层，制绒；
(5) 将硅片的背面背靠背进行单面硼扩散，硅片正面为扩散面；
(6) 去除扩散形成的周边结、杂质玻璃以及掩膜；
(7) 在硅片的两面分别沉积减反膜；
(8) 在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到双面受光型晶体硅太阳电池。
上述技术方案中，所述步骤(3)中的掩膜层为氮化硅或二氧化硅。
上述技术方案中，所述步骤(4)中，将硅片放入碱液中进行制绒，使硅片的正面形成绒面结构，同时去除绕射扩散层。
上述技术方案中，所述步骤(1)中，在将硅片进行清洗、去除损伤层之后，对硅片背面进行抛光，形成抛光面。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1．本发明先将硅片进行清洗并去除背面的损伤层，而将其正面保持为原始状态，然后进行单面扩散，因而，即使在硅片正面发生绕射，也可以在后续的清洗、去除损伤层和制绒步骤中除去，即可以彻底去除第一次扩散造成的绕射，避免了绕射对电性能的影响；同时，这种方法也简化了操作，具有积极的现实意义。
2．本发明在对正面进行去除损伤层、绕射扩散层、制绒前制备掩膜层，可以使背面的扩散层在上述过程中不受破坏。
3．本发明在第二次扩散之前，在硅片背面沉积掩膜，有效防止了第二次扩散时绕射的影响，使两面都形成高质量的扩散层，实验证明，相比现有技术，采用本发明的方法制得的太阳电池，其开路电压和短路电流密度均有较大幅度的提高，光电转换效率提高了0.3~0.5%。
4．本发明在硅片清洗、去除损伤层之后，对硅片背面进行抛光，形成抛光面，显著提高了电池性能，取得了显著的效果。
5．本发明的制备方法简单，易于实现，且成本较低，适于工业化应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将原始硅片进行清洗，去除背面的损伤层，进而形成抛光面；另一面（正面）保持原始状态；
(2) 将上述硅片的正面背靠背放入扩散炉进行硼扩散，硅片背面为扩散面；
(3) 在扩散后的硅片背面沉积SiN掩膜层；
(4) 将硅片的正面进行清洗，将硅片放入碱液中去除损伤层并制绒，使硅片的另一面（正面）形成绒面，同时去除扩散绕射层；
(5) 将硅片的背面背靠背放入扩散炉中进行单面磷扩散，硅片正面为扩散面；SiN膜可以防止磷扩散对硼扩散面（背面）产生绕射；
(6) 去除扩散形成的周边结、杂质玻璃以及SiN掩膜；
(7) 在硅片的两面分别沉积减反膜；
(8) 在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到双面受光型晶体硅太阳电池。
实施例二
一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将原始硅片进行清洗，去除背面的损伤层，进而形成抛光面；另一面（正面）保持原始状态；
(2) 将上述硅片的正面背靠背放入扩散炉进行磷扩散，硅片背面为扩散面；
(3) 在扩散后的硅片背面沉积SiN掩膜层；
(4) 将硅片的正面进行清洗，将硅片放入碱液中去除损伤层并制绒，使硅片的另一面（正面）形成绒面，同时去除扩散绕射层；
(5) 将硅片的背面背靠背放入扩散炉中进行单面硼扩散，硅片正面为扩散面；SiN膜可以防止硼扩散对磷扩散面（背面）产生绕射；
(6) 去除扩散形成的周边结、杂质玻璃以及SiN掩膜；
(7) 在硅片的两面分别沉积减反膜；
(8) 在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到双面受光型晶体硅太阳电池。
对比例一
(1) 将原始硅片进行表面清洗并形成绒面；
(2) 在硅片的一面（A面）沉积SiN膜；
(3) 将硅片背靠背放入扩散炉进行硼扩散，硅片的另一面（B面）为扩散面；
(4) 清洗去除硅片A面的SiN膜；
(5) 在硅片的B面沉积SiN膜；
(6) 将硅片放入扩散炉中进行磷扩散，A面为扩散面；
(7) 去除扩散形成的周边结、杂质玻璃层以及SiN膜；
(8) 两面沉积SiN减反膜；两面分别印刷金属电极，并烧结形成欧姆接触，得到双面受光型太阳电池。
测定上述实例例一、实施例二和对比例一中两批太阳电池的电性能，结果见下表所示：
其中，Uoc代表开路电压，Jsc代表短路电流密度，FF代表填充因子，Eff代表光电转换效率。
由上表可见，采用本发明制得的太阳电池，其开路电压和短路电流密度均有较大幅度的提高，光电转换效率提高了0.3~0.5%。

Claims (8)

1.一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将原始硅片进行清洗，去除背面损伤层；
(2) 将上述硅片的正面背靠背进行单面硼扩散，硅片背面为扩散面；
(3) 在扩散后的硅片背面沉积掩膜层；
(4) 将硅片的正面进行清洗，去除损伤层，去除绕射扩散层，制绒；
(5) 将硅片的背面背靠背进行单面磷扩散，硅片正面为扩散面；
(6) 去除扩散形成的周边结、杂质玻璃以及掩膜；
(7) 在硅片的两面分别沉积减反膜；
(8) 在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到双面受光型晶体硅太阳电池。
2.根据权利要求1所述的双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的掩膜层为氮化硅或二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，将硅片放入碱液中进行制绒，使硅片的正面形成绒面结构，同时去除绕射扩散层。
4.根据权利要求1所述的双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，在将硅片进行清洗、去除损伤层之后，对硅片背面进行抛光，形成抛光面。
5.一种双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将原始硅片进行清洗，去除背面的损伤层；
(2) 将上述硅片的正面背靠背进行单面磷扩散，硅片背面为扩散面；
(3) 在扩散后的硅片背面沉积掩膜层；
(4) 将硅片的正面进行清洗，去除损伤层，去除绕射扩散层，制绒；
(5) 将硅片的背面背靠背进行单面硼扩散，硅片正面为扩散面；
(6) 去除扩散形成的周边结、杂质玻璃以及掩膜；
(7) 在硅片的两面分别沉积减反膜；
(8) 在硅片的两面分别印刷金属电极，烧结，即可得到双面受光型晶体硅太阳电池。
6.根据权利要求5所述的双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的掩膜层为氮化硅或二氧化硅。
7.根据权利要求5所述的双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，将硅片放入碱液中进行制绒，使硅片的正面形成绒面结构，同时去除绕射扩散层。
8.根据权利要求5所述的双面受光型晶体硅太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，在将硅片进行清洗、去除损伤层之后，对硅片背面进行抛光，形成抛光面。
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