CN103268908A - Mwt太阳能电池片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MWT太阳能电池片的制造方法。该MWT太阳能电池片的制造方法包括以下步骤：利用激光技术在制造MWT太阳能电池片的基底上形成过料孔，并在基底背面且位于过料孔的周围的区域进行消融；在过料孔的内壁表面以及消融区域印刷腐蚀浆料，去除激光打孔和消融过程对基底带来的损伤。根据本发明的MWT太阳能电池片的制造方法，能够避免采用激光技术进行打孔和消融带来的不利影响，保证电池光电转换的效率，此外，使用本发明的方法，除了不破坏电池片其他区域的结构以外，还能与现有的工艺兼容，其工艺简单，有利于大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及光伏太阳能电池领域，具体而言，涉及一种MWT太阳能电池片的制造方法。
背景技术
在MWT太阳能电池片的制造过程中，需要使用激光对硅片进行打孔和消融处理：打孔用来形成上下贯穿的电极，这是形成MWT电池的关键；消融以去除局部背场，防止上下表面栅线之间短路导致漏电，影响电池电参数。激光在MWT电池的形成过程中必不可少，但激光处理过程中热积累、冲击波等效应明显，在孔周围及消融区域可见明显的颗粒状物质堆积，即激光损伤层。损伤层中大量存在的载流子复合中心会降低光生载流子寿命，并导致电池漏电，影响电池光电转换效率。
现有的去除激光损伤的方法为在激光未处理过的区域即不需要去损伤的区域形成耐腐蚀性掩膜层（如二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜等）后，再将硅片浸入碱性溶液中去除无掩膜覆盖区域的损伤层。此种方法能够对无掩膜区域及激光损伤区域较好的去除，但对掩膜质量有很高的要求，如果掩膜质量欠佳，则清洗过程中，碱溶液可能会对掩膜覆盖区域造成损伤；除此之外，此种方法还需考虑如何形成合适的掩膜形状，并且还要利用化学设备进行碱洗，增加了工艺复杂度和流程。
发明内容
本发明旨在提供一种MWT太阳能电池片的制造方法，以解决现有的MWT太阳能电池片激光损伤去除方法存在的工艺复杂、制造成本高的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种MWT太阳能电池片的制造方法，包括以下步骤：S1：利用激光技术在制造MWT太阳能电池片的基底上形成过料孔，并在基底背面且位于过料孔的周围的区域进行消融；S2：在过料孔的内壁表面以及消融区域印刷腐蚀浆料，去除激光打孔和消融过程对基底带来的损伤。
进一步地，采用丝网印刷的方式将腐蚀浆料印刷在过料孔的内壁表面以及消融区域。
进一步地，印刷腐蚀浆料时，其印刷区域为以过料孔的中心为圆心，半径为0.5mm至5mm的圆所确定的区域。
进一步地，在S2的步骤之后还包括：对基底进行烘干，烘干时的温度为200℃至300℃，时间为2min至10min。
进一步地，对基底进行烘干之后还包括：利用氢氟酸溶液和去离子水对基底进行清洗，清洗时间大于1min。
进一步地，腐蚀浆料对过料孔的内壁表面以及消融区域的腐蚀深度为1nm至50nm。
进一步地，过料孔的直径为50μm至500μm。
进一步地，在S1的步骤之前还包括预处理步骤，预处理步骤包括：对基底进行清洗、制绒；利用高温扩散的方法在基底的正面形成发射极、在基底的背面形成背场；对基底进行边缘刻蚀；在基底的上下表面都形成SiNx层。
进一步地，利用氢氟酸溶液和去离子水对基底进行清洗的步骤之后还包括：采用丝网印刷，对基底进行过孔浆料、背面栅线、正面栅线的印刷，最后对基底进行烧结。
进一步地，印刷腐蚀浆料时，丝网上设置有一层防水膜。
应用本发明的技术方案，MWT太阳能电池片的制造方法包括以下步骤：S1：利用激光技术在制造MWT太阳能电池片的基底上形成过料孔，并在基底背面且位于过料孔的周围的区域进行消融；S2：在过料孔的内壁表面以及消融区域印刷腐蚀浆料，去除激光打孔和消融过程对基底带来的损伤。根据本发明的MWT太阳能电池片的制造方法，在激光打孔的区域以及激光消融区域采用腐蚀浆料腐蚀之后，能够去除采用激光技术进行打孔和消融带来的不利影响，保证电池光电转换的效率，此外，使用本发明的方法，能够与现有的工艺兼容，其工艺简单，有利于大规模推广。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明MWT太阳能电池片的制造方法的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
术语解释：
MWT：金属发射极穿孔卷绕技术。
发射极：即PN结，通过高温扩散在硅片基底上形成PN结。
SiNx：氮化硅，一般通过PECVD（等离子增强气相化学沉积法）在硅片表面形成氮化硅层。
背场：扩散背场，即在硅片基底背面（非形成PN结的一面）通过扩散，形成一个P+的高掺杂区域。
参见图1所示，根据本发明的实施例，MWT太阳能电池片的制造方法包括以下步骤：S1：利用激光技术在制造MWT太阳能电池片的基底上形成过料孔，并在基底背面且位于过料孔的周围的区域进行消融；S2：在过料孔的内壁表面以及消融区域印刷腐蚀浆料，去激光打孔和消融过程对基底带来的损伤。根据本发明的MWT太阳能电池片的制造方法，在激光打孔的区域以及激光消融区域采用腐蚀浆料腐蚀之后，能够去除因采用激光技术进行打孔和消融带来的不利影响，保证电池光电转换的效率，此外，使用本发明的方法，除了不破坏其他区域的电池结构以外，还能与现有的工艺兼容，其工艺简单，有利于大规模推广。
本实施例的MWT太阳能电池片制造方法的具体步骤如下：
先对制造MWT太阳能电池片的基底进行预处理，预处理的步骤包括：对基底进行清洗、制绒；利用高温扩散的方法在基底的正面形成发射极、在基底的背面形成背场；对基底进行边缘刻蚀，最后利用PECVD法在基底的上下表面都形成一层SiNx膜。其中清洗步骤可以清除基底表面的油污、金属杂质以及基底表面的切割损伤层；在基底表面制绒，能够形成减反结构，降低基底表面的反射率。需要说明的是，PECVD法只是本发明的一种实施方式，生成SiNx膜层还可以用物理气相沉积法和化学气相沉积法等。
优选地，本实施例的基底为硅片，在本领域内，硅片制造太阳能电池的技术比其他材料更成熟，应用硅片作基底能够很好地借助于现有的技术和设备。
对基底进行预处理步骤之后，根据MWT太阳能电池片的制造的设计要求，进行步骤S1：利用激光技术在制造MWT太阳能电池片的基底上形成过料孔，并在过料孔的周围区域消融。通过过料孔可以将基底正面的栅线引到基底的背面，以便在背面形成浆料点。优选地，过料孔的直径为50μm至500μm，例如275μm。此外，利用激光打孔和消融时，激光器采用的是脉冲激光器，也可以是固体激光器、气相激光器，激光的波长从300nm到1600nm，脉冲的长度从10ps到30ns，重复频率从100Hz到200KHz，通过准直、扩散、聚焦投射到硅片表面的激光光斑直径从5μm到100μm。
在S1的步骤之后，进行步骤S2：采用丝网印刷的方式将腐蚀浆料印刷在过料孔的内壁表面以及消融区域，去除激光打孔和消融过程对基底带来的损伤。在本实施例中，腐蚀浆料是一种在较低温度下对基底（硅片）材料有腐蚀的、印刷性良好的、易于清洗的浆料，其主要成分是氢氧化钾或氢氧化钠。印刷腐蚀浆料时，要在丝网上涂上一层防水膜，保证印刷用的丝网不被腐蚀浆料腐蚀。
优选地，在印刷腐蚀浆料时，印刷区域为以过料孔的中心为圆心，半径为0.5mm至5mm，的圆所确定的区域，例如2.75mm。根据MWT太阳能电池片的制造要求，在这个区域内印刷腐蚀浆料，即可以消除激光打孔和消融操作带来的激光损伤。需要说明的是，本发明的过料孔的内壁表面上的腐蚀浆料的印刷，实际上由印刷在消融区域内的腐蚀浆料流动至孔的内壁而实现的，这是腐蚀浆料具备很好的流动性而带来的良好效果。
优选地，在过料孔的内壁表面以及消融区域印刷腐蚀浆料的步骤之后还包括：对基底进行烘干，烘干时的温度为200℃至300℃，例如250℃，时间为2min至10min，例如6min。在此温度下，腐蚀浆料与基底接触反应2min至10min之后即可形成可溶性物质，从而达到去除激光损伤的效果。
优选地，在对基底进行烘干的步骤之后还包括，利用浓度为5%至15%的氢氟酸和去离子水对基底进行清洗，清洗时间大于1min。在此过程中，用去离子水对烘干的基底进行清洗时，可以去除上一步形成的可溶性物质，为后续步骤的进行做准备。
优选地，腐蚀浆料对过料孔的内壁表面以及消融区域的腐蚀深度为1nm至50nm，例如25nm。在这个腐蚀深度范围内，保证基底的结构稳定性的同时还能将激光打孔和消融过程对硅片带来的损伤全部去除。
根据本实施例，在低浓度的氢氟酸酸利用去离子水对基底进行清洗的步骤之后还包括，采用丝网印刷，对基底进行过孔浆料、背面栅线、正面栅线的印刷，最后烧结得到MWT太阳能电池片。
根据本发明的一种典型的实施例，提供一种MWT太阳能电池的制造方法，具体步骤如下所述：
选择P型单晶硅片，晶面(1,0,0)，硅片厚度180μm，经清洗、制绒、扩散发射极、扩散背场、边缘刻蚀、利用激光技术在制造MWT太阳能电池片的基底上形成过料孔并在过料孔的周围区域消融。
采用丝网印刷腐蚀浆料的方法，经过烘干、清洗等工艺步骤，去除指定位置（孔周围确定区域）的由于激光处理（打孔、消融）造成的损伤。
印刷腐蚀浆料的丝网设计为以孔为圆心半径为3mm的图案，调整印刷参数保证背场和过料孔内壁表面均覆盖腐蚀浆料。烘干温度200℃，去离子水清洗5min。
在硅片上下表面都形成SiNx膜，其中上表面膜厚90nm，折射率2.2；下表面80nm、折射率2.1。
丝网印刷采用三步印刷，在硅片背场面印刷过孔浆料，背场面浆料直径3mm，烘干后，印刷背面栅线，细栅宽100μm烘干后，印刷正面栅线，细栅宽80μm，最后烘干、烧结。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：MWT太阳能电池片的制造方法包括以下步骤：利用激光技术在制造MWT太阳能电池片的基底上形成过料孔并在过料孔的周围区域消融；在过料孔的内壁表面以及消融区域印刷腐蚀浆料，去除激光打孔和消融过程对基底带来的损伤。根据本发明的MWT太阳能电池片的制造方法，在激光打孔的区域以及激光消融区域采用腐蚀浆料腐蚀之后，能够去除因采用激光技术进行打孔和消融带来的不利影响，保证电池光电转换的效率，此外，使用本发明的方法，除了不破坏其他区域的电池结构以外，还能与现有的工艺兼容，其工艺简单，有利于大规模推广。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：利用激光技术在制造MWT太阳能电池片的基底上形成过料孔，在所述基底背面且位于所述过料孔的周围的区域进行消融；
S2：在所述过料孔的内壁表面以及消融区域印刷腐蚀浆料，去除激光打孔和消融过程对所述基底带来的损伤。
2.根据权利要求1所述的MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，采用丝网印刷的方式将所述腐蚀浆料印刷在所述过料孔的内壁表面以及所述消融区域。
3.根据权利要求1所述的MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，印刷所述腐蚀浆料时，其印刷区域为以所述过料孔的中心为圆心，半径为0.5mm至5mm的圆所确定的区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，在所述S2的步骤之后还包括：对所述基底进行烘干，烘干时的温度为200℃至300℃，时间为2min至10min。
5.根据权利要求4所述的MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，对所述基底进行烘干之后还包括：利用氢氟酸溶液和去离子水对所述基底进行清洗，清洗时间大于1min。
6.根据权利要求4所述的MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，所述腐蚀浆料对所述过料孔的内壁表面以及所述消融区域的腐蚀深度为1nm至50nm。
7.根据权利要求1所述的MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，所述过料孔的直径为50μm至500μm。
8.根据权利要求1所述的MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，在所述S1的步骤之前还包括预处理步骤，所述预处理步骤包括：
对所述基底进行清洗、制绒；
利用高温扩散的方法在所述基底的正面形成发射极、在所述基底的背面形成背场；
对所述基底进行边缘刻蚀；
在所述基底的上下表面都形成SiNx层。
9.根据权利要求5所述的MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，利用所述氢氟酸溶液和所述去离子水对所述基底进行清洗的步骤之后还包括：采用丝网印刷，对所述基底进行过孔浆料、背面栅线、正面栅线的印刷，最后对所述基底进行烧结。
10.根据权利要求2所述的MWT太阳能电池片的制造方法，其特征在于，印刷所述腐蚀浆料时，所述丝网上设置有一层防水膜。
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