CN102694069B - N型双面背接触晶体硅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型双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：(1)制绒；(2)在硅片的正面和背面均设置氧化膜；(3)印刷腐蚀浆料，腐蚀去除位于硅片背面的非通孔方块区域的氧化膜；所述硅片背面的通孔方块区域包括硅片背面的孔及孔的周围区域；(4)扩磷；(5)开孔；(6)刻蚀、清洗；(7)扩硼；(8)刻蚀；(9)设置钝化减反射膜；(10)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型双面背接触晶体硅太阳能电池。本发明解决了背面通孔方块区域不能掺磷的问题，在太阳能电池背面与导电孔，以及背面方块区电极之间不会形成接触漏电。

Description

N型双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种N型双面背接触晶体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，由于背接触晶体硅太阳电池的受光面没有主栅线，这就大大降低了受光面栅线的遮光率，提高了电池片的转换效率，所以背接触晶体硅太阳能电池成为目前太阳电池研发的热点。
另一方面，N型硅片由于其材料本身的特点，材料体寿命高，且没有光衰减，因此被逐渐应用于高效太阳电池的研发。N型电池通常正面采用硼扩散形成PN结，背面采用磷扩散形成背面场，两面均镀有减反膜，属于双面电池结构，效率已经超过19%，而目前，N型双面电池结合背接触的结构使得电池的转化效率更是超过了20%。
在现有的N型背接触结构中，在扩散制结步骤中，要实现在背面局部的扩散比较困难，通常采用离子注入的方法。然而，离子注入成本比较高，距离大规模应用生产还有段距离。因此，开发一种相对简单的方法来实现N型背接触电池背面局部区域的磷掺杂，对于N型背接触晶体硅太阳能电池的大规模量产至关重要。
发明内容
本发明目的是提供一种N型双面背接触晶体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N型双面背接触晶体硅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) 在上述硅片的正面和背面均设置氧化膜；
(3) 在硅片的背面印刷腐蚀浆料，腐蚀去除位于硅片背面的非通孔方块区域的氧化膜；所述硅片背面的通孔方块区域包括硅片背面的孔及孔的周围区域；
(4) 在硅片的背面进行扩磷，形成扩磷层；
(5) 在硅片上开孔；
(6) 刻蚀周边结、去除硅片正面和背面的阻挡层、清洗；
(7) 在硅片的正面和孔内进行扩硼，形成扩硼层；
(8) 刻蚀周边结；去除硅片表面的杂质玻璃；
(9) 在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(10) 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型双面背接触晶体硅太阳能电池。
上文中，所述在硅片上开孔，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(3)中硅片背面的非通孔方块区域，是相对于硅片背面的通孔方块区域而言的；所述硅片背面的通孔方块区域为硅片背面的孔及孔的周围区域；其中，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(2)中的氧化膜为二氧化硅膜或氮化硅膜，其厚度为40~200 nm。二氧化硅膜可以采用热氧化的方法生长，热氧化可以采用干氧氧化，湿氧氧化，或者干氧与湿氧相结合。氮化硅膜采用PECVD沉积的方法。
上述技术方案中，所述步骤(3)中的腐蚀浆料的主要成分为氟化氢铵或磷酸。
上述技术方案中，以氟化氢铵为主要成分的腐蚀浆料的腐蚀温度为室温，腐蚀时间为100~600 s。
上述技术方案中，以磷酸为主要成分的腐蚀浆料的腐蚀温度为200~400℃，腐蚀时间为200~600 s。
上述技术方案中，所述步骤(5)的打孔步骤位于所述步骤(4)和步骤(10)之间的任意位置。即开孔步骤可以在磷扩散之后、印刷之前的任意步骤进行；例如在步骤(7)的硼扩散之后进行打孔。
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型双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法，通过在硅片背面设置氧化膜、腐蚀去除硅片背面的非通孔方块区域的方法，在硅片背面的通孔方块区域形成氧化膜，阻挡磷扩散在通孔方块区域的掺杂，在一次炉管磷扩散中实现了背面的非通孔方块区域的局部磷扩散，解决了背面通孔方块区域不能掺磷的问题，在太阳能电池背面与导电孔，以及背面方块区电极之间不会形成接触漏电。
2．本发明在硅片的正面和背面均设置了氧化膜，因而在后续的磷扩散中避免了硅片正面的磷的绕射，因而无需后续的正面刻蚀步骤，简化了工艺。
附图说明
图1~10是本发明实施例一的制备过程示意图。
其中，1、N型硅片；2、正面；3、背面；4、绒面；5、氧化膜；6、扩磷层；7、通孔；8、扩硼层；9、钝化减反射膜；10、孔金属电极；11、背电极；12、正面电极。
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1~10所示，一种N型双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤S01：在N型硅片1的正面2和背面3上进行制绒，形成绒面4，如图1所示；
步骤S02：在硅片的正面和背面生长氧化膜5，氧化膜采用二氧化硅膜或氮化硅膜，采用热氧化或PECVD沉积的方法，在硅片表面生成一层40~200nm厚度的氧化膜，如图2所示；
步骤S03：在硅片的背面印刷腐蚀浆料，腐蚀掉要扩散磷掺杂的区域，即硅片背面的非通孔方块区域，所述硅片背面的通孔方块区域为硅片背面的孔及孔的周围区域；如图3所示；
步骤S04：图4为磷扩散后硅片的结构示意图，形成扩磷层6，背面磷扩区作为背场，正面和背面方块区由氧化膜阻挡，不会被扩散磷；
步骤S05：在硅片上开孔；如图5所示，采用激光在硅片上开出至少一个通孔7，其作用在通孔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；开孔可以在磷扩散之后，印刷之前的任意步骤进行；
步骤S06：对硅片的表面氧化膜清洗去除，如图6所示；
步骤S07：图7为硼扩散后硅片的结构示意图，正面进行掺硼扩散，形成PN结，得到扩硼层8；
步骤S08：对硅片边缘进行刻蚀绝缘，刻蚀采用等离子刻蚀，如图8所示；
步骤S09：去除硅片上的掺杂玻璃层；通过该步骤可以将硅片在扩散时形成的掺杂玻璃层去除；
步骤S10：在硅片的正面和背面上进行镀钝化减反射膜9，如图9所示；
在硅片的正面和背面进行镀膜，该膜的作用是减小阳光的反射，最大限度地利用太阳能；在本发明实施例中，采用PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法）在硅片上形成减反射膜；
步骤S11：在镀膜后的硅片上制备正面电极12，孔金属电极10和背电极11，如图10所示。
由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该N型双面背接触晶体硅太阳能电池片制造方法，在炉管进行磷扩散过程中，为了实现背面局部方块区没有掺杂，其它区域扩磷，扩散前先全面积生长氧化膜，再对要扩磷区腐蚀开窗，进行磷扩散，即可得到背面局部的方块区和硅片正面没有磷掺杂和绕射，正面地绒面也不会有任何破坏，从而提高太阳电池的转换效率。

Claims (6)

1.一种N型双面背接触晶体硅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) 在上述硅片的正面和背面均设置氧化膜；
(3) 在硅片的背面印刷腐蚀浆料，腐蚀去除位于硅片背面的非通孔方块区域的氧化膜；所述硅片背面的通孔方块区域包括硅片背面的孔及孔的周围区域；
(4) 在硅片的背面进行扩磷，形成扩磷层；
(5) 在硅片上开孔；
(6) 刻蚀周边结、去除硅片正面和背面的氧化膜、清洗；
(7) 在硅片的正面和孔内进行扩硼，形成扩硼层；
(8) 刻蚀周边结；去除硅片表面的杂质玻璃；
(9) 在硅片的正面和背面设置钝化减反射膜；
(10) 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型双面背接触晶体硅太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的N型双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的氧化膜为二氧化硅膜或氮化硅膜，其厚度为40~200 nm。
3.根据权利要求1所述的N型双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的腐蚀浆料的主要成分为氟化氢铵或磷酸。
4.根据权利要求3所述的N型双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：以氟化氢铵为主要成分的腐蚀浆料的腐蚀温度为室温，腐蚀时间为100~600 s。
5.根据权利要求3所述的N型双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：以磷酸为主要成分的腐蚀浆料的腐蚀温度为200~400℃，腐蚀时间为200~600 s。
6.根据权利要求1所述的N型双面背接触晶体硅太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)的开孔步骤位于所述步骤(4)和步骤(10)之间的任意位置。
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