CN102820375B - 一种背接触太阳能电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：(1)开孔；(2)制绒；(3)双面扩散；(4)在硅片背面的开窗区域印刷腐蚀性浆料，去除杂质玻璃层；(5) 清洗；(6)将硅片放入腐蚀液中，去除硅片背面的开窗区域的扩散层，同时抛光；(7)清洗去除硅片正面和背面剩余的杂质玻璃层；(8)设置减反射膜；(9)设置孔金属电极；印刷正面电极、背电极和背电场，烧结，得到背接触太阳能电池。本发明采用了先打孔后扩散的方法，孔内具有发射结，对孔金属电极浆料的选择范围较大；在开窗区域去除扩散层，并形成平整的表面，孔周围区域保留扩散层，背面实现P-N的断开而得到绝缘，具有简化工序和提高效率的双重目的。

Description

一种背接触太阳能电池的制备方法

技术领域

本发明涉及一种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：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。

传统的背接触太阳能电池的制备方法主要有2种。一种方法为：制绒、单面扩散制结、边缘和背面刻蚀、清洗、镀膜、打孔、印刷、烧结；该方法形成的MWT结构的孔内和背面没有发射结，因而不需要额外的P-N绝缘工艺，但该方法中的孔金属电极浆料容易在孔壁和背面孔周围形成漏电，对孔金属电极浆料的选择受到较大的限制。另外一种方法为：打孔、制绒、双面扩散、边缘刻蚀、清洗、镀膜、印刷、烧结；由于先打孔后扩散，孔内具有发射结，因而需要在硅片的背面做绝缘处理，目前一般采用激光绝缘，以实现P-N的断开，然而，该方法由于加入了激光处理的步骤，工序复杂，此外，硅片还会由于激光的作用而导致碎片率增加，大大增大了生产成本。

发明内容

本发明目的是提供一种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：一种背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1) 在硅片上开孔；

(2) 清洗硅片表面，去除损伤层，在硅片的正面和背面进行制绒；

(3) 双面扩散，在硅片正面和反面形成扩散层和杂质玻璃层；

(4) 在硅片背面的开窗区域印刷腐蚀性浆料，去除杂质玻璃层；

所述开窗区域为硅片背面的除了孔的周围区域之外的区域；

(5) 将硅片放入清洗液中，去除腐蚀性浆料；

(6) 将上述硅片放入腐蚀液中，腐蚀去除硅片背面的开窗区域的扩散层，同时进行抛光；

(7) 将硅片放入清洗液中，去除硅片正面和背面剩余的杂质玻璃层；

(8) 在硅片的正面设置钝化减反射膜；

(9) 在孔内设置孔金属电极；印刷正面电极、背电极和背电场，烧结，即可得到背接触太阳能电池。

上文中，所述硅片可以是P型硅片，此时，后续的扩散为磷扩散，杂质玻璃层为磷硅玻璃层。

所述步骤(4)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2~10mm的范围内的正方形、圆形、三角形或任意形状的区域。

所述步骤(6)中，腐蚀液同时起到腐蚀去除扩散层和抛光的作用，将硅片背面的开窗区域的扩散层和绒面去除，形成平整的平面。

优选的，所述孔金属电极的背表面积小于等于硅片背面的孔的周围区域；这样可以便于孔金属电极的对位。

上述技术方案中，所述步骤(3)中的双面扩散包括如下步骤：

(a) 通源扩散：扩散温度为800~1000℃，扩散时间为10~100 min，小氮流量为300~3000 L/min，氧气流量为300~3000 L/min，大氮流量为1000~30000 L/min；

(b) 大氧推进：推进温度为700~1000℃，氧气流量为300~30000 L/min，大氮流量为0~30000 L/min，时间为10~100 min；

形成的杂质玻璃层的厚度为20~200 nm。

上述技术方案中，所述步骤(5)中的腐蚀液为四甲基氢氧化铵水溶液，四甲基氢氧化铵的质量浓度为10%~30%，腐蚀的温度为50~100℃，腐蚀时间10~1000 s，腐蚀深度1~20微米。

与之相应的另一种技术方案，一种背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1) 在硅片的正面和背面进行制绒；

(2) 在硅片上开孔；

(3) 双面扩散，在硅片正面和反面形成扩散层和杂质玻璃层；

(4) 在硅片背面的开窗区域印刷腐蚀性浆料，去除杂质玻璃层；

所述开窗区域为硅片背面的除了孔的周围区域之外的区域；

(5) 将硅片放入清洗液中，去除腐蚀性浆料；

(6) 将上述硅片放入腐蚀液中，腐蚀去除硅片背面的开窗区域的扩散层，同时进行抛光；

(7) 将硅片放入清洗液中，去除硅片正面和背面剩余的杂质玻璃层；

(8) 在硅片的正面设置钝化减反射膜；

(9) 在孔内设置孔金属电极；印刷正面电极、背电极和背电场，烧结，即可得到背接触太阳能电池。

上述技术方案中，所述步骤(3)中的双面扩散包括如下步骤：

(a) 通源扩散：扩散温度为800~1000℃，扩散时间为10~100 min，小氮流量为300~3000 L/min，氧气流量为300~3000 L/min，大氮流量为1000~30000 L/min；

(b) 大氧推进：推进温度为700~1000℃，氧气流量为300~30000 L/min，大氮流量为0~30000 L/min，时间为10~100 min；

形成的杂质玻璃层的厚度为20~200 nm。

上述技术方案中，所述步骤(6)中的腐蚀液为四甲基氢氧化铵水溶液，四甲基氢氧化铵的质量浓度为10%~30%，腐蚀的温度为50~100℃，腐蚀时间10~1000 s，腐蚀深度1~20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．本发明采用了先打孔后扩散的方法，孔具有发射结，因而对孔金属电极浆料的选择范围较大，且大大减少了漏电情况；同时，采用双面扩散，配合开窗腐蚀的方法去除背面部分区域的杂质玻璃层，再将硅片放入腐蚀液内将上述区域的绒面和扩散层去除，在开窗区域形成平整的平面，而孔的周围区域保留扩散层，背面实现P-N的断开而得到绝缘，取得了简化工序和提高效率的双重目的。

2．本发明的制备方法工艺简单，易于操作；由其制得的背接触太阳能电池具有良好的电性能，其光电转换效率可达19.5%以上。

附图说明

图1~6是本发明实施例一的制备过程示意图。

其中，1、硅片；2、绒面；3、磷扩散层；4、通孔；5、减反射膜；6、正面电极；7、背电极；8、孔金属电极；9、背电场。

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1~6所示，一种背接触太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1) 采用P型硅片1，打孔，形成通孔4，参见图1所示；

(2) 清洗硅片表面，去除P型硅片表面损伤层，制绒，在硅片的正面和背面上均形成绒面2，参见图2所示；

(3) 将上述硅片放入扩散炉中进行双面磷扩散，硅片双面均为扩散面，在硅片双面形成磷硅玻璃层和磷扩散层3，参见图3所示；

上述双面扩散包括如下步骤：

(a) 通源扩散：扩散温度为850℃，扩散时间为15 min，小氮流量为1000 L/min，氧气流量为800 L/min，大氮流量为22000 L/min；

(b) 大氧推进：推进温度从850℃匀速降至800℃，氧气流量为10000 L/min，大氮流量为12000 L/min，时间为30 min；

形成的杂质玻璃层的厚度为100 nm

(4) 在硅片背面的开窗区域印刷腐蚀性浆料，去除磷硅玻璃层；所述开窗区域为硅片背面的除了孔的周围区域以外的区域；

所述孔的周围区域是指硅片背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区域；

(5) 清洗硅片表面，去除腐蚀性浆料；

(6) 将上述硅片放入四甲基氢氧化铵水溶液（TMAH溶液）中，腐蚀去除上述开窗区域的磷扩散层，四甲基氢氧化铵的质量浓度为25%，温度90℃，时间300~500s，腐蚀深度1~10微米；参见图4所示；

(7) 清洗硅片表面，去除硅片正面和背面剩余的杂质玻璃层；

(8) 在硅片的正面设置钝化减反射膜5，参见图5所示；

(9) 在孔内设置孔金属电极8，丝网印刷正面电极6、背电极7和背电场9，烧结，即可得到背接触太阳能电池，参见图6所示。

Claims (2)

1.一种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) 在硅片上开孔；

(2) 清洗硅片表面，去除损伤层，在硅片的正面和背面进行制绒；

(3) 双面扩散，在硅片正面和反面形成扩散层和杂质玻璃层；

(4) 在硅片背面的开窗区域印刷腐蚀性浆料，去除杂质玻璃层；

所述开窗区域为硅片背面的除了孔的周围区域之外的区域；

(5) 将硅片放入清洗液中，去除腐蚀性浆料；

(6) 将上述硅片放入腐蚀液中，腐蚀去除硅片背面的开窗区域的扩散层，同时进行抛光；

(7) 将硅片放入清洗液中，去除硅片正面和背面剩余的杂质玻璃层；

(8) 在硅片的正面设置钝化减反射膜；

(9) 在孔内设置孔金属电极；印刷正面电极、背电极和背电场，烧结，即可得到背接触太阳能电池；

所述步骤(3)中的双面扩散包括如下步骤：

(a) 同源扩散：扩散温度为800~1000℃，扩散时间为10~100 min，小氮流量为300~3000 L/min，氧气流量为300~3000 L/min，大氮流量为1000~30000 L/min；

(b) 大氧推进：推进温度为700~1000℃，氧气流量为300~30000 L/min，大氮流量为0~30000 L/min，时间为10~100 min；

形成的杂质玻璃层的厚度为20~200 nm；

所述步骤(6)中的腐蚀液为四甲基氢氧化铵水溶液，四甲基氢氧化铵的质量浓度为10%-30%，腐蚀的温度为50~100℃，腐蚀时间10~1000 s，腐蚀深度1~20微米。

2.一种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) 在硅片的正面和背面进行制绒；

(2) 在硅片上开孔；

(3) 双面扩散，在硅片正面和反面形成扩散层和杂质玻璃层；

(4) 在硅片背面的开窗区域印刷腐蚀性浆料，去除杂质玻璃层；

所述开窗区域为硅片背面的除了孔的周围区域之外的区域；

(5) 将硅片放入清洗液中，去除腐蚀性浆料；

(6) 将上述硅片放入腐蚀液中，腐蚀去除硅片背面的开窗区域的扩散层，同时进行抛光；

(7) 将硅片放入清洗液中，去除硅片正面和背面剩余的杂质玻璃层；

(8) 在硅片的正面上设置钝化减反射膜；

(9) 在孔内设置孔金属电极；印刷正面电极、背电极和背电场，烧结，即可得到背接触太阳能电池；

所述步骤(3)中的双面扩散包括如下步骤：

(a) 同源扩散：扩散温度为800~1000℃，扩散时间为10~100 min，小氮流量为300~3000 L/min，氧气流量为300~3000 L/min，大氮流量为1000~30000 L/min；

(b) 大氧推进：推进温度为700~1000℃，氧气流量为300~30000 L/min，大氮流量为0~30000 L/min，时间为10~100 min；

形成的杂质玻璃层的厚度为20~200 nm；

所述步骤(6)中的腐蚀液为四甲基氢氧化铵水溶液，四甲基氢氧化铵的质量浓度为10%-30%，腐蚀的温度为50~100℃，腐蚀时间10~1000 s，腐蚀深度1~20微米。