CN102683496A - 一种n型双面背接触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N型双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：(1)在N型硅片的正面和背面进行制绒；(2)在硅片的背面进行扩磷，形成扩磷层；(3)在硅片上开孔；(4)对硅片的正面和孔内进行扩硼，形成扩硼层；(5)刻蚀周边结；去除硅片的杂质玻璃；(6)在硅片背面的孔的周围区域进行反型掺杂，形成反型掺杂层；(7)在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；(8)在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结；(9)在硅片背面设置隔断槽，使所述扩磷层和反型掺杂层处形成的PN结相互绝缘；即可得到N型双面背接触太阳能电池。本发明开发了一种N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其制备工艺简单，易于操作，适于产业化应用。

Description

一种N型双面背接触太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种N型双面背接触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，减少了电池片的遮光，提高了电池片的转换效率，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。
另一方面，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。
显然，上述制备方法的工艺步骤复杂，难以真正产业化应用；此外，采用掩膜的二次扩散工艺也使得整个工艺过程较为复杂。
发明内容
本发明目的是提供一种N型双面背接触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N型双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 在N型硅片的正面和背面进行制绒；
(2) 在硅片的背面进行扩磷，形成扩磷层；
(3) 在硅片上开孔；
(4) 在硅片的正面和孔内进行扩硼，形成扩硼层；
(5) 刻蚀周边结；去除硅片的杂质玻璃；
(6) 在硅片背面的孔的周围区域进行反型掺杂，形成反型掺杂层；
(7) 在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(8) 在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结；
(9) 在硅片背面设置隔断槽，使所述扩磷层和反型掺杂层处形成的PN结相互绝缘；即可得到N型双面背接触太阳能电池。
上文中，所述步骤(3)中在硅片上开孔，可以采用现有技术，例如可以采用激光、机械、化学等方法；孔的数目可以为1~100个。
所述步骤(6)中，硅片背面的孔的周围区域是指硅片背面以开孔的孔中心为圆心的2~10 mm的范围内的正方形、圆形、三角形或任意形状的区域。
上述技术方案中，所述步骤(6)中，在硅片背面的孔的周围区域印刷铝浆，烧结，形成反型掺杂层。
与之相应的技术方案，所述步骤(6)中，在硅片背面的孔的周围区域沉积铝膜，然后激光驱入，形成反型掺杂层。
上述技术方案中，所述步骤(9)中，采用激光切割形成所述隔断槽。
上述技术方案中，所述步骤(9)中的隔断槽位于扩磷层和反型掺杂层之间，且隔断槽穿过绒面层并深入硅片内部10~50微米。
与之相应的另一种技术方案：一种N型双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 在N型硅片的正面和背面进行制绒；
(2) 在硅片的背面进行扩磷，形成扩磷层；
(3) 在硅片上开孔；
(4) 在硅片的正面和孔内进行扩硼，形成扩硼层；
(5) 刻蚀周边结；去除硅片的杂质玻璃；
(6) 在硅片背面的孔的周围区域进行反型掺杂，形成反型掺杂层；
(7) 在硅片背面设置隔断槽，使所述扩磷层和反型掺杂层处形成的PN结相互绝缘；
(8) 在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(9) 在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结；即可得到N型双面背接触太阳能电池。
上述技术方案中，所述步骤(6)中，在硅片背面的孔的周围区域沉积铝膜，然后激光驱入，形成反型掺杂层。
上述技术方案中，所述步骤(7)中，采用激光切割形成所述隔断槽。
上述技术方案中，所述步骤(7)中的隔断槽位于扩磷层和反型掺杂层之间，且隔断槽穿过绒面层并深入硅片内部10~50微米。
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N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其制备工艺简单，易于操作，适于产业化应用。
2．本发明在硅片背面的孔的周围区域进行反型掺杂，掺杂力度可控，实现了背面的重掺杂结，不需要采用现有的掩膜等处理方式，大大简化了工艺。
3．本发明在硅片背面进行了反型掺杂，为了避免其与背面扩磷层之间出现短路，设置了隔断槽，实现了P-N结绝缘，有效地避免了漏电的路径。
附图说明
图1~9是本发明实施例的制备过程示意图；
图10~11是本发明实施例二中部分制备过程示意图。
其中，1、N型硅片；2、正面；3、背面；4、通孔；5、孔壁；6、绒面；7、扩磷层；8、扩硼层；9、反型掺杂层；10、减反射膜；11、正面电极；12、孔金属电极；13、背电极；14、隔断槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
参见图1~9所示，一种N型双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 在N型硅片1的正面2和背面3进行制绒，形成绒面6；如图1所示；
(2) 在制绒后的硅片的背面采用炉管进行扩磷，形成扩磷层7；如图2所示；
(3) 在硅片上开孔；采用激光在硅片上开出至少一个通孔4，孔壁5如图3所示；在通孔内可以设置电极将电池片受光面（正面）的电流引到电池片的背光面（背面），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；本实施例中，开孔所采用激光的波长可以为1064nm、1030nm、532nm或355nm；
(4) 对硅片的正面和孔内采用炉管进行扩硼，形成扩硼层8；如图4所示；
(5) 刻蚀周边结，实现边缘绝缘；去除硅片的杂质玻璃；如图5所示；
(6) 在硅片背面的孔的周围区域印刷铝浆，烧结（可以采用烧结炉，或快速热升温），形成反型掺杂层9（即铝掺杂层）；如图6所示；
(7) 在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜10；如图7所示；
(8) 在孔内设置孔金属电极12；双面印刷正面电极11和背电极13，烧结；如图8所示；
(9) 采用激光在硅片背面设置隔断槽14，使所述扩磷层和反型掺杂层处形成的PN结相互绝缘，激光采用红外激光器，如图9所示；即可得到N型双面背接触太阳能电池。
实施例二
参见图1~6、10、11和9所示，一种N型双面背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 在N型硅片1的正面2和背面3进行制绒，形成绒面6；如图1所示；
(2) 在制绒后的硅片的背面采用炉管进行扩磷，形成扩磷层7；如图2所示；
(3) 在硅片上开孔；采用激光在硅片上开出至少一个通孔4，孔壁5如图3所示；在通孔内可以设置电极将电池片受光面（正面）的电流引到电池片的背光面（背面），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；本实施例中，开孔所采用激光的波长可以为1064nm、1030nm、532nm或355nm；
(4) 对硅片的正面和孔内采用炉管进行扩硼，形成扩硼层8；如图4所示；
(5) 刻蚀周边结，实现边缘绝缘；去除硅片的杂质玻璃；如图5所示；
(6) 在硅片背面的孔的周围区域真空蒸镀铝，铝膜的厚度为50~150 nm，采用激光在蒸镀铝的区域实现掺杂，形成反型掺杂层9；如图6所示；
(7) 采用激光在硅片背面设置隔断槽14，使背面PN结的交界处实现隔断；激光采用1064nm的红外激光；如图10所示；
(8) 在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜10；如图11所示；
(9) 在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结，如图9所示；即可得到N型双面背接触太阳能电池。

Claims (9)

1.一种N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 在N型硅片的正面和背面进行制绒；
(2) 在硅片的背面进行扩磷，形成扩磷层；
(3) 在硅片上开孔；
(4) 在硅片的正面和孔内进行扩硼，形成扩硼层；
(5) 刻蚀周边结；去除硅片的杂质玻璃；
(6) 在硅片背面的孔的周围区域进行反型掺杂，形成反型掺杂层；
(7) 在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(8) 在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结；
(9) 在硅片背面设置隔断槽，使所述扩磷层和反型掺杂层处形成的PN结相互绝缘；即可得到N型双面背接触太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中，在硅片背面的孔的周围区域印刷铝浆，烧结，形成反型掺杂层。
3.根据权利要求1所述的N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中，在硅片背面的孔的周围区域沉积铝膜，然后激光驱入，形成反型掺杂层。
4.根据权利要求1所述的N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(9)中，采用激光切割形成所述隔断槽。
5.根据权利要求1所述的N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(9)中的隔断槽位于扩磷层和反型掺杂层之间，且隔断槽穿过绒面层并深入硅片内部10~50微米。
6.一种N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 在N型硅片的正面和背面进行制绒；
(2) 在硅片的背面进行扩磷，形成扩磷层；
(3) 在硅片上开孔；
(4) 在硅片的正面和孔内进行扩硼，形成扩硼层；
(5) 刻蚀周边结；去除硅片的杂质玻璃；
(6) 在硅片背面的孔的周围区域进行反型掺杂，形成反型掺杂层；
(7) 在硅片背面设置隔断槽，使所述扩磷层和反型掺杂层处形成的PN结相互绝缘；
(8) 在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(9) 在孔内设置孔金属电极；双面印刷金属电极，烧结；即可得到N型双面背接触太阳能电池。
7.根据权利要求6所述的N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中，在硅片背面的孔的周围区域沉积铝膜，然后激光驱入，形成反型掺杂层。
8.根据权利要求6所述的N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中，采用激光切割形成所述隔断槽。
9.根据权利要求6所述的N型双面背接触太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中的隔断槽位于扩磷层和反型掺杂层之间，且隔断槽穿过绒面层并深入硅片内部10~50微米。
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