CN102738252A - 一种双面钝化的mwt太阳电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面钝化的MWT太阳电池及其制造方法，包括硅基体、发射极电极以及基极电极，硅基体正表面设有扩散掺杂层，位于扩散掺杂层上方设有SiNx减反层，所述的SiNx减反层与扩散掺杂层之间设有正表面介质膜层，硅基体背表面的铝层表面上设有背表面介质膜层，背表面介质膜层的外表面设有背表面掩膜层，基极电极位于背表面掩膜层的外表面上。本发明通过采用新的电池制备工艺，在电池的正、背面分别加入钝化介质膜层，以及在背表面加入背表面掩膜层，使得电池正、背表面的界面少数载流子复合明显下降，提升了电池的开路电压，电池内部光学反射得到增加，电池短路电流出现明显增益，电池的光电转换效率高，可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其是一种双面钝化的MWT太阳电池及其制造方法。
背景技术
MWT（Metal Wrap Through):翻译为金属穿孔卷绕技术，应用在太阳能电池中，通过激光或者其他方法在原硅片上实现穿孔的工艺，达到将原电极引到同一面上的目的，通过减少BUSBAR遮光面积增加电池的转化效率。
双面钝化技术一般应用于高效的太阳能电池工艺中，晶体硅太阳能电池中的钝化工艺，是指通过某种手段来钝化硅晶体正背表面的一些少数载流子复合中心降低少子复合的能力。常用的手段有H2的体钝化，一些钝化薄膜如SiO2的表面钝化，以及通过各种介质薄膜中所带有不同电性电荷的电场钝化。然而在实际晶体硅太阳能电池应用中，MWT技术并没有体现出它在理论上的提高电池效率的潜力，重要原因之一是MWT结构电池背面结构的设计存在不足，导致发射极在背面不必要的绕射及复合速率增大。正常的MWT电池结构正表面为SiNx的光学减反层，背面为铝背场。也有些文献中提及在电池背表面或者穿透孔中加入介质薄膜，作为电极的绝缘防漏电保护。而目前的电池结构，造成在光学上电池内部背面的光学反射较低，不利于提升电池的开路电池以及短路电流。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种双面钝化的MWT太阳电池及其制造方法，通过在太阳电池正、背面引入具有光学属性的介质膜层，减少电池正、背表面的少数载流子复合，增加电池内部背面的光学反射，提升电池的开路电池以及短路电流。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双面钝化的MWT太阳电池，包括硅基体、发射极电极以及基极电极，硅基体正表面设有扩散掺杂层，位于扩散掺杂层上方设有SiNx减反层，所述的SiNx减反层与扩散掺杂层之间设有正表面介质膜层，硅基体背表面的铝层表面上设有背表面介质膜层，背表面介质膜层的外表面设有背表面掩膜层，基极电极位于背表面掩膜层的外表面上。
进一步地，所述的正表面介质膜层的厚度为5～30nm；所述的背表面介质膜层的厚度为5～30nm；所述的背表面掩膜层的厚度为50～200nm。
一种上述双面钝化的MWT太阳电池的制造方法，包括以下步骤：
a、硅基体抛光：采用机械、碱或者酸抛光工艺，对硅基体表面抛光；
b、单面沉积阻挡层：采用化学气相沉积或原子层沉积的方式沉积介质膜；
c、从硅基体正表面向硅基体背表面采用激光打通孔；
d、沿着以通孔为中心，去除掩膜层，用于形成硅基体正面、背面以及通孔内部的扩散掺杂层；
e、采用制绒工艺对硅基体制绒，并去除激光损伤层；
f、通过掺杂工艺对硅基体进行扩散掺杂，在硅基体正面、通孔及背面通孔周边区域形成PN结；
g、磷硅玻璃去除，选用稀氢氟酸溶液去除硅基体正面及通孔的磷硅玻璃以及步骤b中形成的掩阻挡层；
h、在硅基体背表面进行沉积处理，形成厚度为5～30nm的背表面介质膜层，在背表面介质膜层上沉积处理，形成厚度为50～200nm的背表面掩膜层；
i、在硅基体正表面进行沉积处理，形成厚度为5～30nm的正表面介质膜层，正表面介质膜层上沉积，形成SiNx减反层；
j、硅基体正、背表面采用丝网印刷和烧结方式，在硅基体正、背表面及通孔形成发射极电极，在硅基体背表面形成基极电极。
本发明的有益效果是：本发明通过采用新的电池制备工艺，在电池的正、背面分别加入钝化介质膜层，以及在背表面加入背表面掩膜层，使得电池正、背表面的界面少数载流子复合明显下降，提升了电池的开路电压，电池内部光学反射得到增加，电池短路电流出现明显增益，电池的光电转换效率高，可操作性强。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中1.硅基体2.发射极电极3.基极电极4.扩散掺杂层5.SiNx减反层6.正表面介质膜层7.背表面介质膜层8.背表面掩膜层.
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种双面钝化的MWT太阳电池，为中心对称结构，包括硅基体1、发射极电极2以及基极电极3，硅基体1正表面设有扩散掺杂层4，位于扩散掺杂层4上方设有SiNx减反层5，所述的SiNx减反层5与扩散掺杂层4之间设有正表面介质膜层6，硅基体1背表面的铝层表面上设有背表面介质膜层7，背表面介质膜层7的外表面设有背表面掩膜层8，基极电极3位于背表面掩膜层8的外表面上，发射极电极2位于硅基体1中间所开通孔内，发射极电极2的下部弯折与背表面掩膜层8贴合接触。
正表面介质膜层6，具有良好的界面钝化效果，所用薄膜折射率不作要求，膜厚范围在5nm～30nm。薄膜所带的电荷量不作要求。电荷属性要求，配合发射极电极2的掺杂类型来决定，发射极电极2掺杂为N型，薄膜电荷属性要求为正，若发射极电极2掺杂为P型，薄膜电荷属性要求为负。
背表面介质膜层7，具有良好光学性质以及界面钝化效果，薄膜折射率不做要求，膜厚范围在5nm～30nm。并且要求薄膜配合硅基体1材料的掺杂类型形成良好的界面钝化。薄膜所带的电荷量不做要求。电荷属性要求，配合硅基体1掺杂类型来决定，若硅基体1掺杂为N型，薄膜电荷属性要求为正，若硅基体1掺杂为P型，薄膜电荷属性要求为负。
背表面掩膜层8，贴附在背表面介质膜层7表面，作为背表面介质膜层7的掩护层，同时匹配背面第一层光学性能提升电池内部背反射的效果。背表面掩膜层8的厚度范围在50nm～200nm，折射率范围在1.4～2.1。薄膜的电荷属性及其带电量不作要求。
基极电极3，通过在背表面掩膜层8处开槽或者开孔，加入金属电极并完成金属化。开槽或者开孔可以采用激光或者腐蚀性浆料完成。金属电极形成可以采用PVD（物理气相沉积）或者丝网印刷方式完成。
一种上述双面钝化的MWT太阳电池的制造方法，包括以下步骤：
硅基体1材料选择P型B（硼）掺杂晶体硅，发射极电极2掺杂P（磷），基本电阻率范围1ohmcm～10ohmcm，尺寸不限。
1.硅基体1抛光：采用碱抛光工艺，对硅基体1表面抛光；
2.背面沉积阻挡层：采用等离子增强化学气相沉积法，SiO2沉积，膜厚100nm；
3.从硅基体1正表面向硅基体1背表面采用激光打通孔：通孔直径150μm；
4.沿着以通孔为中心，去除掩膜层，范围为边长3mm～6mm的正方形，用于形成硅基体1的扩散掺杂层4的背面部分；
5.采用制绒工艺对硅基体1制绒，并去除激光损伤层：采用碱制绒工艺，工艺同时去除激光损伤层；
6.通过掺杂工艺对硅基体1进行扩散掺杂，在硅基体1正面及通孔形成PN结，方阻为100ohm/sq；
7.磷硅玻璃去除，选用稀氢氟酸溶液去除硅基体1正面及通孔的磷硅玻璃，同时去除扩散以及制绒的阻挡层。
8.在硅基体1背表面采用ALD（原子层沉积）进行沉积处理，形成厚度为10nm的氧化铝背表面介质膜层7，折射率1.6，薄膜电荷属性为负，在沉积好的背表面介质膜层7上采用CVD方式生长SiNx沉积处理，形成厚度为50～200nm的背表面掩膜层8，折射率为2.1,电荷属性为正；
9.在硅基体1正表面采用热氧或者CVD（化学气相沉积）方式进行SiO2薄膜沉积处理，形成厚度为5～30nm的正表面介质膜层6，折射率为1.45,薄膜电荷属性为正；然后在正表面介质膜层6上采用CVD方式沉积，形成SiNx减反层5，膜厚70nm～85nm,折射率2.0～2.1；
10.硅基体1正、背表面电极并金属化，采用丝网印刷和烧结方式，在硅基体1正、背表面及通孔形成发射极电极2，在硅基体1背表面形成基极电极3。
本发明全面揭示了一种双面钝化的MWT电池及制造方法，用该方法所制作双面钝化的MWT电池，工艺简单、稳定，电池的光电转换效率高，相比传统的MWT电池工艺，工艺可操作性更强，通过采用新的电池制备工艺，在电池的正、背面分别加入钝化介质膜层，以及在背表面加入背表面掩膜层8，使得电池正、背表面的界面少数载流子复合明显下降，提升了电池的开路电压，电池内部光学反射得到增加，电池短路电流出现明显增益，电池的光电转换效率高，可操作性强。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种双面钝化的MWT太阳电池，包括硅基体（1）、发射极电极（2）以及基极电极（3），硅基体（1）正表面设有扩散掺杂层（4），位于扩散掺杂层（4）上方设有SiNx减反层（5），其特征是：所述的SiNx减反层（5）与扩散掺杂层（4）之间设有正表面介质膜层（6），硅基体（1）背表面的铝层表面上设有背表面介质膜层（7），背表面介质膜层（7）的外表面设有背表面掩膜层（8），基极电极（3）位于背表面掩膜层（8）的外表面上。
2.根据权利要求1所述的双面钝化的MWT太阳电池，其特征是：所述的正表面介质膜层（6）的厚度为5～30nm。
3.根据权利要求1所述的双面钝化的MWT太阳电池，其特征是：所述的背表面介质膜层（7）的厚度为5～30nm。
4.根据权利要求1所述的双面钝化的MWT太阳电池，其特征是：所述的背表面掩膜层（8）的厚度为50～200nm。
5.一种权利要求1所述的双面钝化的MWT太阳电池的制造方法，其特征是：包括以下步骤：
a、硅基体（1）抛光：采用机械、碱或者酸抛光工艺，对硅基体（1）表面抛光；
b、单面沉积阻挡层：采用化学气相沉积或原子层沉积的方式沉积介质膜；
c、从硅基体（1）正表面向硅基体（1）背表面采用激光打通孔；
d、沿着以通孔为中心，去除掩膜层，用于形成硅基体（1）正面、背面以及通孔内部的扩散掺杂层（4）；
e、采用制绒工艺对硅基体（1）制绒，并去除激光损伤层；
f、通过掺杂工艺对硅基体（1）进行扩散掺杂，在硅基体（1）正面、通孔及背面通孔周边区域形成PN结；
g、磷硅玻璃去除，选用稀氢氟酸溶液去除硅基体（1）正面及通孔的磷硅玻璃以及步骤b中形成的掩阻挡层；
h、在硅基体（1）背表面进行沉积处理，形成厚度为5～30nm的背表面介质膜层（7），在背表面介质膜层（7）上沉积处理，形成厚度为50～200nm的背表面掩膜层（8）；
i、在硅基体（1）正表面进行沉积处理，形成厚度为5～30nm的正表面介质膜层（6），正表面介质膜层（6）上沉积，形成SiNx减反层（5）；
j、硅基体（1）正、背表面采用丝网印刷和烧结方式，在硅基体（1）正、背表面及通孔形成发射极电极（2），在硅基体（1）背表面形成基极电极（3）。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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