CN102629641B - 一种背接触硅太阳能电池的制备方法 - Google Patents

一种背接触硅太阳能电池的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种背接触硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：(1)在硅片的受光面进行制绒；(2)在硅片的受光面扩散制结；(3)去除杂质玻璃，然后在硅片受光面的PN结上设置减反射膜；(4)在硅片上开孔；(5)在硅片的非孔金属电极区域上生长保护膜；(6)采用电镀的方法在孔内生成孔金属电极；(7)去除保护膜，丝网印刷受光金属电极和背光金属电极，印刷背面电场，烧结，即可得到背接触硅太阳能电池。本发明开发了一种背接触硅太阳能电池的制备方法，采用电镀的方法生长孔金属电极，解决了背接触电池的灌孔不良的现象，大大降低了不良成品率；同时也降低了生产成本。

Description

一种背接触硅太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种背接触硅太阳能电池的制备方法，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，在现有的可持续能源中，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，在所有的太阳能电池中，晶体硅太阳能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，同时硅太阳能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。高效化是目前晶体硅太阳电池的发展趋势，通过改进表面织构化、选择性发射结、前表面和背表面的钝化，激光埋栅等技术来提高太阳能电池的转化效率，但由于其需要特殊的设备和复杂的工艺流程，产业化进程受到制约。
目前，背接触硅太阳电池（MWT太阳电池）受到了大家的广泛关注，其优点在于：由于其正面没有主栅线，正极和负极都在电池片的背面，减少了电池片的遮光，提高了电池片的转换效率，同时由于正极和负极均在背面，在制作组件时，可以减少焊带对电池片的遮光影响，同时采用新的封装方式可以降低电池片的串联电阻，减小电池片的功率损失。
传统的背接触晶体硅太阳电池的制备方法为：制绒、扩散制结、刻蚀、清洗、镀膜、打孔、印刷、烧结。其中，印刷步骤是用来制备受光金属电极、孔金属电极和背光金属电极。
目前，背接触硅太阳电池的孔金属电极多采用金属浆料印刷的方式，灌孔的方式常常受到金属浆料的黏度、印刷机的能力和网版的情况制约，常出现灌孔不良的现象，由于灌孔不良导致的效率的损失是非常直观的。此外，实际应用中发现，采用印刷的方法制备孔金属电极，其生产成本较高，且制得的孔电极与孔的结合力较差，均匀性也不好。这主要是因此需要采用特殊的设备才能实现灌孔的均匀性，设备成本高。而若采用普通的印刷设备，由于印刷条件的限制，会出现5%左右灌孔不良的片子，问题非常严重。
发明内容
本发明目的是提供一种背接触硅太阳能电池的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种背接触硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 在硅片的受光面进行制绒；
(2) 在硅片的受光面扩散制结；
(3) 去除杂质玻璃，然后在硅片受光面的PN结上设置减反射膜；
(4) 在硅片上开孔；
(5) 在硅片的非孔金属电极区域上生长保护膜；
(6) 采用电镀的方法在孔内生成孔金属电极；
(7) 去除保护膜，丝网印刷受光金属电极和背光金属电极，印刷背面电场，烧结，即可得到背接触硅太阳能电池。
上文中，所述步骤(4)的开孔可以采用激光开孔，开孔的数量为1~50个。
所述硅片可以是P型硅片或N型硅片。
所述硅片的非孔金属电极区域是指受光面和背光面以开孔的孔中心为圆心的2~10mm的范围内的正方形、圆形、三角形或任意形状的以外区域。
优选的技术方案，在步骤(3)之后：
(4) 先在硅片的减反射膜局部开窗，同时在硅片上开孔；
(5) 在硅片的受光面的非开窗区域、背光面的非孔金属电极区域和背金属电极区域上生长保护膜；
(6) 采用电镀的方法生成受光金属电极、孔金属电极和背光金属电极；
(7) 去除保护膜，丝网印刷背面电场，烧结，即可得到背接触硅太阳能电池。
硅片的受光面的非开窗区域、背光面的非孔金属电极区域和背金属电极区域分别是指指受光面激光处理以外的区域及背光面孔金属电极和背光金属电极以外的区域。
所述步骤(4)可以采用激光或化学腐蚀的方法。
上述技术方案中，所述步骤(5)中的保护膜包括如下组分，以质量计：
合成树脂30~50%，颜料30~50%，乙二醇单丁醚10~20%，二乙二醇丁醚10~20%。
所述保护膜可以采用市售商品，如保护膜可以采用PVGS公司的RJ-01。
保护膜的去除可以采用0.1~2%的稀碱液清洗30~120秒。
上述技术方案中，所述步骤(6)中的孔金属电极的主要成分选自镍、铜、锡和银中的一种或几种。
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．本发明开发了一种背接触硅太阳能电池的制备方法，采用电镀的方法生长孔金属电极，解决了背接触电池的灌孔不良的现象，大大降低了不良成品率；同时也降低了生产成本。
2．本发明可以一次实现减反射膜的开窗和灌穿孔的开通，大大节约了成本，缩减了工艺流程；然后采用电镀生长受光电极、孔电极和背光电极，使电池受光面和背光面都有重掺杂发射极，成功将选择性发射极结构与背接触电池相结合，从而大大提高了转换效率，试验证明：与现有技术相比，本发明制得的背接触太阳电池的光电转换效率提升了0.1~0.2%。
3．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。
附图说明
图1~6是本发明实施例一的制备过程示意图；
图7是本发明实施例一中背接触硅太阳能电池的结构示意图。
其中，1、硅片；2、受光面；3、背光面；4、绒面；5、PN结；6、减反射膜；7、孔洞；8、保护膜；9、受光金属电极；10、背光金属电极；11、孔金属电极；12、背面电场。
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
参见图1~7所示，一种背接触硅太阳能电池的制备方法，硅片为p型，包括如下步骤：
(1) 在半导体基片的受光面2进行制绒，其目的是通过化学反应使原本光亮的硅片表面形成凸凹不平的结构以延长光在其表面的传播路径，从而提高硅片对光的吸收；硅片1的绒面4结构示意图如图1所示；硅片的背光面3没有进行制绒；
(2) 在上述半导体基片的受光面2磷扩散制结，形成PN结5后的结构示意图如图2所示；
(3) 用氢氟酸去除磷硅玻璃；去除磷硅玻璃后，在上述受光面内的PN结上设置减反射膜6；采用PECVD镀减反射膜，其只是本发明的一个实施例，不应构成对本发明的限制，在本发明其他实施例中，镀膜方法还可以采用本领域技术人员所熟知的其他方法；镀减反射膜6后硅片的结构示意图如图3所示；
(4) 在硅片上受光电极处开窗，同时在硅片上开孔，采用激光处理在受光面开窗，同时一步采用激光在半导体基片上开设孔洞7；采用激光处理得到开窗区域，如图4所示，激光处理采用532nm的绿光，脉冲宽度为100~150ns，同时采用此激光在硅片上开出16个孔洞7，其作用在孔洞内可以设置电极将电池片受光面的电流引到电池片的背光面，这样就可以使得电池片的正极和负极都位于电池片的背面，降低了正面栅线的遮光率；
(5) 在硅片的受光面的非开窗区域、背光面的非孔金属电极区域和背金属电极区域上生长保护膜8，此保护膜8的主要成分为：合成树脂30%，颜料35%，乙二醇单丁醚15%，二乙二醇丁醚20%，采用丝网印刷生长保护膜8，如图5所示；丝网印刷只是一种方法，但不限于丝网印刷，还包括太阳能领域生长保护膜的其他方法，例如：喷涂方法；
(6) 在非生长保护膜的区域采用电镀生成受光金属电极9、孔金属电极11和背光金属电极10，电镀液采用镀镍液，镀铜液和镀银液，镀层的宽度在30~60um，镀层的结构为镍2 um，铜8 um，银0.5 um，如图6所示；
(7) 去除保护膜8，在背光面印刷背面电场，烧结，形成晶体硅太阳能电池，采用1%的稀碱液在室温下去除保护膜8，可以通过真空蒸发、溅射等方法将背面电场沉积在硅片上；制备背面电场12的结构示意图如图7所示；其中，背面电场12与背光金属电极10电连通，这两者与孔金属电极11仅靠空气绝缘隔离。
对比例一
一种背接触硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 在硅片上开孔；采用激光在硅片上开出16个通孔；
(2) 在硅片表面进行制绒，形成表面结构；
(3) 在硅片的表面扩散形成P-N结；
(4) 采用化学液在硅片的受光面边缘和背光面进行刻蚀；
(5) 去除硅片上的掺杂玻璃层；
(6) 在硅片的受光面上进行镀膜；
(7) 在镀膜后的硅片上印刷电极及背电场；通过丝网印刷的受光面电极、孔电极、孔背面电极、背光面电极、背光面电场；烧结得到太阳能电池。
通过烧结可以使得印刷的受光面电极、孔电极、孔背面电极、背光面电极、背光面电场与硅片之间形成合金，使得电极与硅片之间形成欧姆接触。通过丝网印刷和烧结，就可以实现制备电极及电场。
测定上述实施例一和对比例一中两批太阳电池的电性能，结果表明：采用本发明制得的太阳电池，短路电流密度均有度的提高流可以提升30~60mA，光电转换效率提高了0.1~0.2%，取得了显著的效果。

Claims (4)

1.一种背接触硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 在硅片的受光面进行制绒；
(2) 在硅片的受光面扩散制结；
(3) 去除杂质玻璃，然后在硅片受光面的PN结上设置减反射膜；
(4) 在硅片上开孔；
(5) 在硅片的非孔金属电极区域上生长保护膜；
(6) 采用电镀的方法在孔内生成孔金属电极；
(7) 去除保护膜，丝网印刷受光金属电极和背光金属电极，印刷背面电场，烧结，即可得到背接触硅太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的背接触硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤(3)之后：
(4) 先在硅片的减反射膜局部开窗，同时在硅片上开孔；
(5) 在硅片的受光面的非开窗区域、背光面的非孔金属电极区域和背金属电极区域上生长保护膜；
(6) 采用电镀的方法生成受光金属电极、孔金属电极和背光金属电极；
(7) 去除保护膜，丝网印刷背面电场，烧结，即可得到背接触硅太阳能电池。
3.根据权利要求1所述的背接触硅太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的保护膜包括如下组分，以质量计：
合成树脂30~50%，颜料30~50%，乙二醇单丁醚10~20%，二乙二醇丁醚10~20%。
4.根据权利要求1所述的背接触硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中的孔金属电极的主要成分选自镍、铜、锡和银中的一种或几种。
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