CN103078002B - 一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，包括如下步骤：(1)在制绒后的硅片受光面沉积一层阻挡层；所述阻挡层为微晶硅层；(2)将上述沉积后的硅片投入扩散炉进行扩散；(3)清洗去除上述阻挡层；(4)制备背极背场、印刷正电极、烧结；即可得到低表面浓度浅扩散结太阳电池。本发明利用现有设备和条件实现了低表面浓度浅扩散结的制备，提高少子扩散长度，改善了少子寿命，最终提高了电池片的光电转化效率。

Description

一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，属于太阳能技术领域。
背景技术
太阳能电池，也称光伏电池，是一种将太阳的光能直接转化为电能的半导体器件。由于它是绿色环保产品，不会引起环境污染，而且是可再生资源，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能电池是一种有广阔发展前途的新型能源。
目前，由于受到现有的条件和成本的影响，常规的太阳能电池的转化效率很难突破18.8%的稳定效率。伴随着技术的不断进步，但相应的投入成本也是水涨船高。因此，在不增加成本的基础上以现有的设备条件下进行光电转化效率上的改善至关重要。对此，国内外广开展了与之相关的工作，其中低表面浓度浅扩散结技术是一种行之有效的方式。
目前，低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法主要包括如下步骤：(1)在制绒后的硅片受光面沉积一层阻挡层；(2)将上述沉积后的硅片投入扩散炉进行扩散；(3)去除上述阻挡层。而常用的阻挡层一般是氧化硅层或氮化硅层。对于氧化硅层而言，其在制备过程中需要使用高温，且制备时间较长，因此成本较高，且对设备及硅片片源的要求也比较高。对于氮化硅层而言，其最终制得的电池片具有微小的开裂情况，均匀性较差，方阻不均匀，无法实现工业化。
因此，开发一种低成本的低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，在不需要增加设备的情况下实现晶体硅电池效率的提升。
发明内容
本发明目的是提供一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)在制绒后的硅片受光面沉积一层阻挡层；所述阻挡层为微晶硅层；
(2)将上述沉积后的硅片投入扩散炉进行扩散；
(3)清洗去除上述阻挡层；
(4)制备背极背场、印刷正电极、烧结；即可得到低表面浓度浅扩散结太阳电池。
上文中，所述微晶硅，又称纳米晶硅，其具有小的无定形态的硅晶粒，大部分颗粒大小在微米量级。
所述步骤(3)中清洗可以采用碱液，即通过碱液来去除阻挡层，碱液优选氢氧化钠或氢氧化钾溶液，其质量分数为0.1~0.5%；清洗时间为30~200s，微晶硅层去除的标准是：当硅片从碱液中提起时，硅片表面没有粘附水珠。
上述技术方案中，所述微晶硅层的厚度为10~50nm。
上述技术方案中，所述微晶硅层通过PECVD或辉光放电方式沉积。
上述技术方案中，所述步骤(2)中硅片扩散后的方阻为60~80Ω/□。
上述技术方案中，所述步骤(3)中清洗后硅片的方阻为70~100Ω/□。
本发明的制备方法有效的降低了因表面掺杂浓度高导致的“死层”效应，并减少了表面光生载流子的俄歇复合和扩散结过深导致的结区载流子“耗尽层”复合，从而提高了少子的扩散长度，改善了少子寿命。
本发明的制备方法实现了低表面浓度浅扩散结的制备，提高了光电转化效率。
由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1．本发明开发了一种新的低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，利用现有设备和条件实现了低表面浓度浅扩散结的制备，降低了因表面掺杂浓度高导致的“死层”效应，减少了表面光生载流子的俄歇复合，以及扩散结过深导致的结区载流子“耗尽层”复合，从而提高少子扩散长度，改善了少子寿命，最终提高了电池片的光电转化效率。
2．与传统的制备方法相比，本发明制得的电池片的光电转换效率提高了0.2%以上，取得了意想不到的技术效果。
3．本发明的制备方法简单易行，成本较低，适于工业化生产。
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
一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)将P型单晶硅片制绒后，通过PECVD在电池的受光面沉积20nm厚的微晶硅作为阻挡层；
(2)将上述沉积后的硅片投入扩散炉进行常规的扩散，扩散后的方阻为60Ω/□；
(3)将扩散后的硅片投入质量分数为0.2%的氢氧化钠溶液中进行清洗，清洗时间为1min，去除上述微晶硅层，清洗后的方阻为75Ω/□；
(4)将硅片去背极或刻边后，放入3~5vol%的HF中清洗200s；
(5)沉积减反射膜、背极背场以及正电极的印刷、烧结测试包装；即可得到低表面浓度浅扩散结太阳电池。
对比例一
以制备现有的常规电池为例，步骤如下：
(1)采用与实施例一相同的P型单晶硅片，制绒；
(2)硅片投入扩散炉进行常规的扩散，扩散后的方阻为60Ω/□；
(3)将扩散后的硅片去背极或刻边后放入3~5vol%的HF中清洗200s；
(4)减反射膜沉积、背极背场以及正电极的印刷、烧结测试包装；即可得到常规的晶体硅太阳电池。
对比例二
一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)将P型单晶硅片制绒后，在电池的受光面沉积20nm厚的氮化硅作为阻挡层；
(2)将上述沉积后的硅片投入扩散炉进行常规的扩散，扩散后的方阻为60Ω/□；
(3)将扩散后的硅片投入质量分数为0.2%的氢氧化钠溶液中进行清洗，清洗时间为1min，去除上述微晶硅层，清洗后的方阻为75Ω/□；
(4)将硅片去背极或刻边后，放入3~5vol%的HF中清洗200s；
(5)沉积减反射膜、背极背场以及正电极的印刷、烧结测试包装；即可得到低表面浓度浅扩散结太阳电池。
对比例三
一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)将P型单晶硅片制绒后，在电池的受光面沉积20nm厚的氧化硅作为阻挡层；
(2)将上述沉积后的硅片投入扩散炉进行常规的扩散，扩散后的方阻为60Ω/□；
(3)将扩散后的硅片投入质量分数为0.2%的氢氧化钠溶液中进行清洗，清洗时间为1min，去除上述微晶硅层，清洗后的方阻为75Ω/□；
(4)将硅片去背极或刻边后，放入3~5vol%的HF中清洗200s；
(5)沉积减反射膜、背极背场以及正电极的印刷、烧结测试包装；即可得到低表面浓度浅扩散结太阳电池。
测试实施例和各对比例的电性能，结果如下：
上表中，Voc为开路电压，Isc为短路电流，Rs串联电阻，Rsh并联电阻，FF为填充因子，NCell为光电转换效率，Irevl为反向饱和电流。
由上表可见，与传统的制备方法相比，本发明制得的电池片的光电转换效率提高了0.2%以上，取得了意想不到的技术效果；此外，采用本发明的方法制得的电池，其短路电流和开路电压都也有所提高，对比例三中，由于氧化硅生长，在较长时间高温环境下，对材料的要求很高，相应的提升不明显；对比例二中，氮化硅膜生长由于扩散结的均匀性差而导致复合严重所引起的电流降低。

Claims (4)

1.一种低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在制绒后的硅片受光面沉积一层阻挡层；所述阻挡层为微晶硅层；
所述微晶硅层的厚度为10~50nm；
(2)将上述沉积后的硅片投入扩散炉进行扩散；
(3)清洗去除上述阻挡层；
(4)制备背极背场、印刷正电极、烧结；即可得到低表面浓度浅扩散结太阳电池。
2.根据权利要求1所述的低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述微晶硅层通过PECVD或辉光放电方式沉积。
3.根据权利要求1所述的低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中硅片扩散后的方阻为60~80Ω/□。
4.根据权利要求1所述的低表面浓度浅扩散结太阳电池的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中清洗后硅片的方阻为70~100Ω/□。
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