CN102651423A - 太阳能电池的选择性制绒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池的选择性制绒方法，首先在单晶硅晶圆表面制作掩膜，将单晶硅晶圆的正面用于接触正面电极的部分以及单晶硅晶圆的整个背面覆盖；然后进行碱制绒，使所述单晶硅晶圆表面未覆盖掩膜的部分形成金字塔状的绒面；最后去除掩膜。本发明对单晶硅片的背面，以及正面用于制作BusBar和Finger的区域采用掩膜保护，不进行碱制绒，而做预清洗或酸制绒，其他区域使用碱制绒，通过这种选择性制绒的方式既不影响电池的受光面积，在保证了绒面反射率的同时，又降低了接触电阻，从而可提高太阳能电池的光电转换效率。

Description

太阳能电池的选择性制绒方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池(solar cell)的制作方法，尤其是指太阳能电池的选择性制绒方法。
背景技术
在所有再生能源发展当中，太阳能可说是最迅速以及最可靠的发电资源。随着太阳能光电技术的不断发展，如今，太阳能电池已经得到越来越多的应用。太阳能电池的结构主要包括P型半导体材料层和N型半导体材料层。当太阳光照射时，光能被半导体材料层吸收，在半导体材料中产生电子空穴对，并在P型半导体材料层和N型半导体材料层交界面两端聚集电荷形成电场，此时若分别在P型半导体材料层和N型半导体材料层外部用电极引出，接通负载，则外电路形成回路，从而可将光能转变为电能。
在太阳能电池的制作中，光电转换效率的高低是一个重要的指标。制绒作为太阳能电池制作过程中的重要一步，可以减少表面反射，提高内部光吸收，是提高光电转换效率的关键工艺之一。对于单晶制绒，一般采用NaOH或KOH加IPA(异丙醇)或酒精制绒的方式得到金字塔状的绒面，大大降低了反射率。
金字塔绒面对光的吸收有正面影响，但金字塔的存在也会影响金属的烧结。主要是因为金字塔绒面有高低起伏，对导电浆料如Ag浆和Al浆均难构成较佳的接触，进而造成太阳能电池性能中的接触电阻(串联电阻Rs)较高，最终影响电池的转换效率。
鉴于此，本发明将提出一种即保证降低反射率，又能减小接触电阻的新的制绒工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种太阳能电池的选择性制绒方法，可进一步提高光电转换效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种太阳能电池的选择性制绒方法，包括以下步骤：
步骤一、在单晶硅晶圆表面制作掩膜，将单晶硅晶圆的正面用于接触正面电极的部分以及单晶硅晶圆的整个背面覆盖；
步骤二、对制作有掩膜的单晶硅晶圆进行碱制绒，使所述单晶硅晶圆表面未覆盖掩膜的部分形成金字塔状的绒面；
步骤三、去除掩膜。
作为本发明的优选方案之一，步骤一之前，对单晶硅晶圆进行预清洗，清除表面污物。
作为本发明的优选方案之一，步骤一之前，对单晶硅晶圆进行酸制绒，清除表面污物，并可以减小导电浆料与晶圆的接触电阻。
进一步优选地，所述酸制绒可以采用硝酸、氢氟酸与水的混合酸溶液作为腐蚀液，配方可采用太阳能电池正常酸工艺。
作为本发明的优选方案之一，步骤一所述掩膜采用掩膜剂制作。
进一步优选地，采用掩膜剂制作所述掩膜时，可采用印刷掩膜或喷墨掩膜的方法制作。
进一步优选地，所述掩膜剂优选为聚乙烯蜡。
作为本发明的优选方案之一，步骤二所述碱制绒采用氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)加异丙醇(IPA)或酒精与水的混合碱溶液作为腐蚀液。
作为本发明的优选方案之一，步骤三采用清洗剂清洗的方法去除所述掩膜。
进一步优选地，所述清洗剂为氢氧化钾和BDG(二乙二醇丁醚)与水的混合溶液。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：在制作晶体硅太阳能电池时，对于单晶制绒的研究发现，制作电极时导电浆料与酸制绒(或预清洗)wafer的接触电阻会小于与碱制绒wafer的接触电阻，因此，本发明通过对硅片的背面及正面用于接触正面电极的部分(例如Bus Bar和Finger区域)采用掩膜保护，不进行碱制绒，而做预清洗或酸制绒，其他区域使用碱制绒，通过这种选择性制绒的方式既不影响电池的受光面积，保证了绒面反射率的同时，又降低了接触电阻，从而可提高太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
图1是本发明太阳能电池的选择性制绒方法的流程示意图；
图2是实施例中利用本发明方法制绒后的晶圆示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施步骤，为了示出的方便附图并未按照比例绘制。
利用本发明选择性制绒方法制作太阳能电池，包括以下步骤：
首先，请参看图1，对单晶硅晶圆进行选择性制绒：
步骤一、在单晶硅晶圆表面制作掩膜，将单晶硅晶圆的正面用于接触正面电极的部分，例如用于制作Finger线和Bus线的部分，以及单晶硅晶圆的整个背面覆盖。所述掩膜可以采用掩膜剂利用印刷掩膜或喷墨掩膜的方法制作。其中，所述掩膜需要在后续碱制绒工艺中对单晶硅晶圆起到保护作用，所述掩膜剂优选为聚乙烯蜡，但本发明不限于此，在碱性腐蚀液中耐腐蚀的其他掩膜剂一般也能适用。
为了减小导电浆料与单晶硅晶圆的接触电阻，优选地，在步骤一之前可以对单晶硅晶圆进行预清洗或酸制绒，以清除表面污物。本实施例优选采用硝酸加氢氟酸的混合酸溶液方式进行酸制绒，其配方可采用太阳能电池正常酸工艺，此为本领域技术人员习知的，故不再赘述。
步骤二、对制作有掩膜的单晶硅晶圆进行碱制绒。其中，碱制绒可以采用NaOH或KOH加IPA(异丙醇)或酒精作为腐蚀液，从而使所述单晶硅晶圆表面未覆盖掩膜的部分形成金字塔状的绒面，降低表面反射率，对太阳能电池的光吸收起到正面影响。
步骤三、去除掩膜：去除所述掩膜可以采用清洗剂清洗的方法去除；对应聚乙烯蜡掩膜，清洗剂可采用氢氧化钾和BDG(二乙二醇丁醚)。
制绒后的晶圆如图2所示，碱制绒区域10形成了金字塔状的绒面，大大降低了反射率，提高了内部光吸收；被掩膜保护的酸制绒区域或预清洗区域20(用于制作Finger线和Bus线的部分以及单晶硅晶圆的背面)较为平整。由于制作电极的导电浆料与酸制绒区域的接触电阻会小于与碱制绒区域的接触电阻，因此将用于接触正面电极30和背面电极40的区域采用掩膜保护，不进行碱制绒，而作预清洗或酸制绒，可以降低太阳能电池的接触电阻。
然后，通过扩散工艺在晶圆中形成P型半导体材料层和N型半导体材料层，再对晶圆进行边绝缘处理。对已经形成有P型半导体材料层和N型半导体材料层的晶圆制作正面电极和背面电极。针对不同的导电类型，正面电极和背面电极可选取适当的导电材料，例如，通常用P型晶圆制作的太阳能电池，正面电极采用银材料，背面电极可采用铝材料。最后通过烧结等工艺完成太阳能电池。其中，扩散、边绝缘处理、制作正面电极和背面电极都是现有技术中制作太阳能电池的常规工艺。
通过本发明的选择性制绒的方法，在保证了绒面反射率的同时，降低了接触电阻，从而提升了太阳能电池的光电转换效率。
本发明中涉及的其他工艺条件为常规工艺条件，属于本领域技术人员熟悉的范畴，在此不再赘述。上述实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。任何不脱离本发明精神和范围的技术方案均应涵盖在本发明的专利申请范围当中。

Claims (10)

1.一种太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在单晶硅晶圆表面制作掩膜，将单晶硅晶圆的正面用于接触正面电极的部分以及单晶硅晶圆的整个背面覆盖；
步骤二、对制作有掩膜的单晶硅晶圆进行碱制绒，使所述单晶硅晶圆表面未覆盖掩膜的部分形成金字塔状的绒面；
步骤三、去除掩膜。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于：步骤一之前，对单晶硅晶圆进行预清洗。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于：步骤一之前，对单晶硅晶圆进行酸制绒。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于：所述酸制绒采用硝酸、氢氟酸与水的混合酸溶液作为腐蚀液。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于：步骤一所述掩膜采用掩膜剂制作。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于：采用掩膜剂制作所述掩膜时，采用印刷掩膜或喷墨掩膜的方法制作。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于：所述掩膜剂为聚乙烯蜡。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于：步骤二所述碱制绒采用氢氧化钠或氢氧化钾加异丙醇或酒精与水的混合碱溶液作为腐蚀液。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于：步骤三采用清洗剂清洗的方法去除所述掩膜。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池的选择性制绒方法，其特征在于：所述清洗剂为氢氧化钾和二乙二醇丁醚与水的混合溶液。
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