CN103187482A - 一种晶硅太阳能mwt电池的制造方法及其制造的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶硅太阳能MWT电池的制造方法，包括如下步骤：制作导电通孔；湿法制绒；受光面进行栅线区域磷浆印刷；磷扩散；刻蚀硅基体边缘，去PSG处理；镀减反射膜，印刷发射极接触电极、背极接触电极以及基极接触电极；印刷受光面电极栅线；烧结形成欧姆接触；基极接触电极与发射极接触电极之间电绝缘，完成太阳能电池制作。本发明在MWT太阳能电池上实现了选择性发射极结构，并结合背钝化技术和二次印刷技术，有效降低光学损失，减少少数载流子复合，减少电极相关的各种电阻损失，显著提高电池的短路电流ISC、开路电压UOC以及填充因子。该制备工艺易于操作，能与当前广泛应用的太阳能电池生产线完全兼容，适合大规模生产。

Description

一种晶硅太阳能MWT电池的制造方法及其制造的电池
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种晶硅太阳能金属穿孔卷绕（MWT）太阳能电池的制造方法其制造的电池。 
背景技术
面对越来越严重的全球能源危机以及气候环保问题，作为清洁能源的晶硅太阳能光伏发电成为必然选择。为了追求光伏发电成本能够与传统火力发电成本抗衡，提高效率降低成本成为光伏行业的目标，而在太阳能电池制造环节提高电池片转换效率是最为重要的措施。 
当前，晶硅太阳能电池由于受制于光学损失、电子空穴复合、以及电极相关的各种电阻损失等因素，效率还存在很大的提升空间。 
MWT电池背接触制造工艺需增加两道工序：一是利用激光技术在P型硅基体上制备导电通孔，将发射极的导电接触由正面引导至背面，减少光学损失；二是采用激光或掩膜技术对基极接触电极与发射极接触电极之间形成电绝缘。 
背钝化技术是在硅基体趋向薄片化下的重要技术手段，在电池背面进行镀氧化铝或氮化硅薄膜，协同丝网印刷的铝背场共同作用，降低背面电子空穴复合，提高电池光电转化效率。 
选择性发射极结构是在金属栅线与硅基体接触区域进行重掺杂，在非栅线区域进行轻掺杂的电池结构。这种结构能在轻掺杂区和重掺杂区交界处获得一个横向n+/n高低结，并在栅线区域获得一个n+/p结，而在非栅线区域形成与常规太阳能电池一样的p-n结。以上结构能减小电极相关的各种电阻损失，减小光生少数载流子的表面复合，提高光生载流子的收集率和电池的输出电压。 
丝网印刷工艺中在一定范围内印刷的宽度越小、高度越高，电池的光电转化效率越高，然而传统工艺的一次印刷很难达到理想的高宽比。通过二次印刷后的金属栅线能在实现栅线变细的基础上，高度相比单次印刷有明显提高，从而降低栅线串联电阻提升电池效率。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶硅太阳能MWT电池的制造方法，该制造方法采用MWT背接触电极，并集成了背钝化技术、选择性发射极结构及二次印刷手段，将新型技术运用于MWT电池制造过程，制备出高效的MWT电池。该工艺易于操作，能与当前光伏工业界广泛应用的太阳能电池生产线完全兼容，适合大规模生产。 
本发明提供了一种晶硅太阳能MWT电池的制造方法，包括如下步骤： 
（a）使用P型晶体硅基体，利用激光在晶体硅基体上制作导电通孔； 
（b）使用化学溶液对打孔晶体硅基体进行湿法制绒； 
（c）对打孔晶体硅基体的受光面进行栅线区域磷浆印刷，在印刷的栅线区域形成重掺杂区域，在未印刷的非栅线区域形成轻掺杂区域； 
（d）使用液态磷源进行磷扩散； 
（e）刻蚀硅基体边缘，并进行去PSG处理； 
（f）在晶体硅基体的受光面镀减反射膜； 
（g）在背光面利用丝网印刷技术将导电银浆填满导电通孔成发射极接触电极，并与受光面扩散层形成良好的接触，印刷银浆形成背极接触电极，再印刷铝浆形成基极接触电极； 
（h）在由步骤（c）所得的重掺杂区域的上面印刷银浆，形成受光面电极栅线，即可形成具有选择性发射极结构； 
（i）经烧结形成金属与硅基体欧姆接触； 
（j）将基极接触电极与发射极接触电极之间电绝缘，完成太阳能电池制作过程。 
进一步的，步骤（a）中的P型晶体硅基体为单晶或多晶的晶体硅基体。优选的，导电通孔为圆柱形或圆台形，数量为4-1000个，孔径大小为50-600μm。 
优选的，步骤（c）中的磷浆印刷线宽为20-500μm，印刷采用的网版为利用聚酯网版。 
优选的，在步骤（e）和（g）之间还加入了背钝化步骤，具体为：在背光面镀三氧化二铝和氮化硅进行背钝化，并利用激光对背钝化层进行刻槽。背光面钝化膜为氮化硅膜、氧化硅膜和氧化铝膜中的一种或几种，钝化膜厚度为1-100nm，激光刻槽宽度为0.1-1000μm。 
优选的，步骤（f）中受光面减反射膜为氮化硅膜、氧化硅膜和氧化铝膜中的一种或两种，所述镀膜方法为等离子增强化学气相沉积（PECVD）法、化学气相（CVD）法或溅射法。 
进一步的，步骤（h）中所述的印刷银浆采用二次印刷，第一次在步骤（c）得到的重掺杂区域印刷细栅，烘干后在第一次印刷的细栅区域第二次印刷细栅，同时印刷细栅与导电孔正面连接区域；或第一次在重掺杂区域印刷细栅以及栅线与导电孔正面连接区域，烘干后在第一次印刷的细栅区域第二次印刷细栅。经过二次印刷后，可以得到有高而细的细栅的太阳能电池片结构。 
步骤（j）中采用激光或掩膜技术对基极接触电极与发射极接触电极之间电绝缘，所用激光波长为红外、可见或紫外。 
一种由上述方法所得的晶硅太阳能MWT电池，其结构为受光面的电极栅线为选择性发射级结构，受光面电极栅线为二次印刷结构，背面有背钝化层，所述背钝化层由背钝化膜和背钝化层刻槽组成。 
本发明的有益效果在于：与常规MWT太阳能电池制备工艺相比，本发明在MWT太阳能电池上实现了选择性发射极结构，并结合背钝化技术和二次印刷技术，有效降低光学损失，减少少数载流子复合，减少电极相关的各种电阻损失，显著提高电池的短路电流ISC、开路电压UOC以及填充因子。另外，该制备工艺易于操作，能与当前光伏工业界广泛应用的太阳能电池生产线完全兼容，适合大规模生产。 
附图说明
图1是本发明的晶硅太阳能MWT电池的结构示意图； 
图2是二次印刷结构和选择性发射极结构的放大示意图； 
图3是基极接触电极和发射极接触电极的隔离示意图； 
图4是晶硅太阳能MWT电池正面电极图案实施例的示意图； 
图中：1.晶体硅基体，2.选择性发射极结构，3.减反射膜，4.二次印刷结构，5.导电通孔，6.隔离槽，7.背钝化层刻槽，8.背钝化膜，9.基极接触电极，11.发射极接触电极，21.轻掺杂区域，22.重掺杂区域，41.第一次印刷的细栅，42.第二次印刷的细栅，43.细栅与导电通孔正面连接区域。 
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。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。 
实施例一： 
本实施例为一种晶硅太阳能MWT电池的制造方法，包括如下步骤： 
（a）使用P型的单晶或多晶晶体硅基体1，利用激光在晶体硅基体上制作导电 通孔5，截面形状为圆柱形，数量为4×4个，孔径大小为50-600μm； 
（b）使用化学溶液对打孔晶体硅基体进行湿法制绒； 
（c）用聚酯网版对打孔晶体硅基体的受光面进行栅线区域磷浆印刷，在印刷的栅线区域形成重掺杂区域22，在未印刷的非栅线区域形成轻掺杂区域21，磷浆印刷线宽为20-500μm； 
（d）使用液态磷源进行磷扩散； 
（e）刻蚀硅基体边缘，并进行去PSG处理； 
（f）在晶体硅基体的受光面镀减反射膜3，减反射膜3为氮化硅膜、氧化硅膜和氧化铝膜中的一种或两种，镀膜方法为等离子增强化学气相沉积（PECVD）法、化学气相（CVD）法或溅射法； 
（g）在背光面利用丝网印刷技术将导电银浆填满导电通孔5成发射极接触电极11，并与受光面扩散层形成良好的接触；印刷银浆形成背极接触电极，再印刷铝浆形成基极接触电极9； 
（h）在由步骤（c）所得的重掺杂区域22的上面印刷银浆，形成受光面电极栅线，从而得到选择性发射极结构2； 
（i）经烧结形成金属与硅基体欧姆接触； 
（j）采用波长为红外、可见或紫外的激光或掩膜技术形成隔离槽6，实现基极接触电极9与发射极接触电极11之间电绝缘，从而完成太阳能电池制作过程。 
如图1～4所示，由实施例一的制造方法所得的的晶硅太阳能MWT电池，其结构为受光面的电极栅线为选择性发射级结构2。 
实施例二： 
实施例二与实施例一之间的区别在于，步骤（h）中的印刷银浆采用二次印 刷技术，具体的为：在由步骤(c)所得的重掺杂区域22印刷银浆，形成受光面电极栅线，即可形成具有选择性发射极结构2；具体的，在重掺杂区域22第一次印刷细栅41，烘干后在第一次印刷的细栅41区域进行第二次印刷细栅42，同时印刷细栅与导电孔正面连接区域43；或在重掺杂区域22第一次印刷细栅41以及栅线与导电孔正面连接区域43，烘干后在第一次印刷的细栅41区域进行第二次印刷细栅42，从而形成二次印刷结构4，可以得到有高而细的细栅的太阳能电池片结构； 
如图1～4所示，由实施例二中的制造方法所得的晶硅太阳能MWT电池，其结构为受光面的电极栅线为选择性发射级结构2，受光面电极栅线为二次印刷结构4。 
实施例三： 
实施例三与实施例一之间的区别在于，在步骤（e）与步骤（g）之间增加了背钝化过程，具体的为：在背光面镀三氧化二铝和氮化硅进行背钝化，背光面钝化膜8为氮化硅膜、氧化硅膜和氧化铝膜中的一种或几种，钝化膜8的厚度为1-100nm；利用激光对背钝化层进行刻槽，背钝化层刻槽7的宽度为0.1-1000μm； 
如图1～4所示，由实施例三中的制造方法所得的晶硅太阳能MWT电池，其结构为受光面的电极栅线为选择性发射级结构2，背面有背钝化层，背钝化层由背钝化膜8和背钝化层刻槽7组成。 
实施例四： 
实施例四与实施例一之间的区别在于将步骤（h）中的印刷银浆采用二次印刷技术，同时在步骤（e）与步骤（g）之间增加了背钝化过程。 
如图1～4所示，由实施例四中的制造方法所得的晶硅太阳能MWT电池，其 结构为受光面的电极栅线为选择性发射级结构2，受光面电极栅线为二次印刷结构4，背面有背钝化层，背钝化层由背钝化膜8和背钝化层刻槽7组成。 
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。 

Claims (9)

1.一种晶硅太阳能MWT电池的制造方法，其特征是包括如下步骤： 
（a）使用P型晶体硅基体(1)，利用激光在晶体硅基体(1)上制作导电通孔(5)； 
（b）使用化学溶液对打孔晶体硅基体(1)进行湿法制绒； 
（c）对打孔晶体硅基体(1)的受光面进行栅线区域磷浆印刷，在印刷的栅线区域形成重掺杂区域（22），在未印刷的非栅线区域形成轻掺杂区域（21）； 
（d）使用液态磷源进行磷扩散； 
（e）刻蚀硅基体(1)边缘，并进行去PSG处理； 
（f）在晶体硅基体的受光面镀减反射膜(3)； 
（g）在背光面利用丝网印刷技术将导电银浆填满导电通孔成发射极接触电极(11)，并与受光面扩散层形成良好的接触，印刷银浆形成背极接触电极(10)，再印刷铝浆形成基极接触电极(9)； 
（h）在由步骤（c）所得的重掺杂区域（22）的上面印刷银浆，形成受光面电极栅线； 
（i）经烧结形成金属与硅基体(1)欧姆接触； 
（j）将基极接触电极(9)与发射极接触电极(11)之间电绝缘，完成太阳能电池制作过程。 
2.根据权利要求1所述的晶硅太阳能MWT电池的制作方法，其特征是：步骤（a）中P型晶体硅基体（1）为P型单晶或多晶晶体硅基体，导电通孔(5)为圆柱形或圆台形，个数为4-1000个，孔径大小为50-600μm。 
3.根据权利要求1所述的晶硅太阳能MWT电池的制作方法，其特征是：步骤（c）中磷浆印刷线宽为20-500μm。 
4.根据权利要求1所述的晶硅太阳能MWT电池的制作方法，其特征是：在步骤（e）和（g）之间还包括：在背光面镀三氧化二铝和氮化硅进行背钝化， 并利用激光对背钝化层(8)进行刻槽。
5.根据权利要求1所述的晶硅太阳能MWT电池的制作方法，其特征是：步骤（f）中受光面减反射膜(3)为氮化硅膜、氧化硅膜和氧化铝膜中的一种或两种，镀膜方法为等离子增强化学气相沉积（PECVD）法、化学气相（CVD）法或溅射法。 
6.根据权利要求1所述的晶硅太阳能MWT电池的制作方法，其特征是：步骤（h）中所述的印刷银浆采用二次印刷，第一次在步骤（c）得到的重掺杂区域（22）第一次印刷细栅（41），烘干后在第一次印刷的细栅（41）区域进行第二次印刷细栅（42），同时印刷细栅与导电孔正面连接区域（43）；或在重掺杂区域（22）第一次印刷细栅（41）以及栅线与导电孔正面连接区域(43)，烘干后在第一次印刷的细栅（41）区域进行第二次印刷细栅（42），形成二次印刷结构（4）。 
7.根据权利要求1所述的晶硅太阳能MWT电池的制作方法，其特征是：步骤（j）中所述的电绝缘方法是采用激光或掩膜技术在基极接触电极(9)与发射极接触电极(11)之间形成隔离槽（6）。 
8.根据权利要求4所述的晶硅太阳能MWT电池的制作方法，背光面钝化膜(8)为氮化硅膜、氧化硅膜和氧化铝膜中的一种或几种，钝化膜厚度为1-100nm，激光刻槽(7)宽度为0.1-1000μm。 
9.一种由如权利要求1-8中任一项所述的制作方法得到的晶硅太阳能MWT电池，其特征在于受光面的电极栅线为选择性发射级结构（2），受光面电极栅线为二次印刷结构（4），背面有背钝化层，所述背钝化层由背钝化膜(8)和背钝化层刻槽(7)组成。 
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