CN103413858A - 一种mwt晶体硅太阳能电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MWT晶体硅太阳能电池制备方法，含如下工序：采用激光在硅基体上制作导电通孔；采用酸或碱在开孔之后的硅基体前后表面制绒；磷或硼扩散，在硅基体前表面形成N⁺或P⁺发射极结构；在硅基体上下表面生长热二氧化硅；在硅基体的背面选择性印刷抗HF腐蚀掩膜浆料，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；采用HF清洗硅基体前后表面的二氧化硅；去除抗HF腐蚀掩膜层，露出导电通孔周围的二氧化硅；在硅基体前表面镀减反射膜作为受光面；丝网印刷灌孔浆料、背面铝浆、正面银浆、背面银浆，烧结形成MWT晶体硅太阳能电池，该方法制成的MWT太阳电池在增加光的吸收与提高组件效率的同时具有很好的背面钝化与隔离效果。

Description

一种MWT晶体硅太阳能电池的制备方法

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，具体涉及一种MWT（Metal-wrap-through）结构晶体硅太阳能电池的制备方法。

背景技术

随着传统化石能源的日益枯竭，新能源的利用收到越来越多的关注，光伏发电作为将太阳辐射能直接转换为电能利用的发电模式在新能源中的比重日益增加，有预测指出到本世纪中叶光伏发电在整个能源结构中的占据将达到20%-50%。

太阳电池是一种将太阳能转化为电能并将所得电能传输给负载的光生伏特器件。作为太阳能系统的核心器件，太阳电池其结构在物理上与一个大面积的二极管类似，图1是一个典型的P型衬底晶体硅太阳电池结构示意图，太阳光束照射到太阳电池表面时，能量大于等于晶体硅晶体硅禁带宽度(～1.12 eV)的光子在电池内部不同位置产生电子空穴对(Electron-Hole Pair)，产生的过剩载流子打破原有的载流子平衡状态，在电池内部边运动边复合，当运动到空间电荷区域附近时，由于电池内建电场的作用，电子空穴对分离并在电池前后表面积聚(电子在电池的正面聚集，空穴在电池的背面聚集)，形成电势差，当外部接上负载时并可对外做功为负载供电。

传统晶体硅太阳电池中，正负电极分别位于太阳电池基体的前后表面，前表面由于发射极电极的遮盖效应会损失一部分电流，此外由于电极覆盖面积的增加额外增加了复合损失，降低了开路电压，最终减低太阳电池的转换效率。为了减少由于正负电极位于电池前后表面所带来的光学损失及电池效率的下降，有人提出金属贯穿（Metal-wrap-through）概念，即通过贯穿孔洞的形式将前表面主栅线电极引导到背面，形成MWT太阳电池。在MWT晶体硅太阳电池中，由于将前表面的电极主栅线通过贯穿孔洞的形式引导至电池背面，太阳电池前表面的遮光面积相较于传统太阳电池有所减少，受光面积增加，有效增加了太阳电池的短路电流，使得最终转换效率提高。图2中给出常规MWT晶体硅太阳电池的结构示意图。与传统太阳电池结构相比，MWT太阳电池的特点在于将传统结构太阳电池中位于前后表面的正负电极全部置于背面，在增加前表面受光面积提高太阳电池转换效率的同时，也为后续电池到组件的互联提供方便，减少传统太阳电池由于焊接造成的电阻损失及碎片率的增加，此外，由于正负电极全部位于背面，组件互联时增加了组件整体的受光面积使得组件的输出功率提高。

与常规晶体硅太阳电池制备工艺相较，MWT晶体硅太阳电池制备工艺只是在常规晶体硅太阳电池中额外增加了激光开孔与背面正负电极隔离工艺。激光开孔的目的是为了将电池前表面发射极收集到了电流通过孔洞引导到电池背面。背面正负电极之间的隔离则是为了避免背面正负电极之间漏电，降低太阳电池转换效率。

MWT太阳电池的研究早在本世纪出就有文献指出，后来随着工艺以及设备的发展得到重视并取得一定成果。早在1975年公开的专利US3903427中关于MWT太阳电池的制备工艺中主要采用机械或者激光的方法形成导电通孔结构，此外为了达到背面正负电极之间隔离的效果，采用在孔壁及周围沉积一层绝缘层的方式来完成，此种工艺由于绝缘层的覆盖范围太广，势必会降低太阳电池的开路电压；且在后续高温烧结过程中很难做到彻底的绝缘，出现漏电现象。专利US4667058中提出采用激光刻槽的方式来达到MWT太阳电池背面正负电极之间隔离的效果，如图2中所示，然而由于此方法是用于MWT太阳电池的成品阶段，激光刻槽7所造成的损伤很难去除，且会额外增加太阳电池的碎片率。此外由于硅片基体以及扩散工艺的不同，很难采用单一的激光参数来完成隔离，这就对激光器的光束质量以及稳定性提出很大的挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MWT晶体硅太阳电池的制备方法，该制备方法采用在电池背面选择性生长二氧化硅的方式来实现MWT太阳电池背面正负电极之间电学隔离的效果，制备出MWT晶体硅太阳电池，此方法制备的MWT太阳电池相较于常规MWT太阳电池具有碎片率低，背面正负电极隔离效果好等优点，且能减少精密切割激光设备的投入，工艺流程简单，性价比高。

本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：一种MWT晶体硅太阳能电池制备方法，含以下工序：

（1）采用激光在硅基体上制作导电通孔；

（2）采用酸或碱在开孔之后的硅基体前后表面制绒；

（3）磷或硼扩散，在硅基体前表面形成N⁺或P⁺发射极结构；

（4）在硅基体上下表面生长热二氧化硅；

（5）在硅基体的背面选择性印刷抗HF腐蚀掩膜浆料，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；

（6）采用HF清洗硅基体前后表面的二氧化硅；

（7）去除抗HF腐蚀掩膜层，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（8）在硅基体前表面镀减反射膜作为受光面；

（9）在硅基体的背面印刷灌孔浆料填充导电通孔，在硅基体背面除导电通孔和二氧化硅之外的区域印刷银铝浆形成基极接触电极，其中保证硅基体背面的二氧化硅位于灌孔浆料和银铝浆之间，使灌孔浆料和银铝浆相隔离，且所述二氧化硅分别与所述灌孔浆料和银铝浆相接触，最后在硅基体正面印刷银浆，烧结后形成MWT晶体硅太阳能电池。

本发明各工序之间顺序可调，其中工序（1）可位于工序（3）之后；或工序（3）可位于工序（4）－（7）之后；或工序（1）可位于工序（8）之后。就是说其中生长热二氧化硅以及激光开孔工艺等步骤可以进行适当的调整。

即方法（一）一种MWT晶体硅太阳能电池的制备方法，可以含以下顺序的工序：

（1）采用激光在硅基体上制作导电通孔；

（2）采用酸或碱在开孔之后的硅基体前后表面制绒；

（3）磷或硼扩散，在硅基体前表面形成N⁺或P⁺发射极结构；

（4）在硅基体上下表面生长热二氧化硅；

（5）在硅基体的背面选择性印刷抗HF腐蚀掩膜浆料，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；

（6）采用HF清洗硅基体前后表面的二氧化硅；

（7）去除抗HF腐蚀掩膜层，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（8）在硅基体前表面镀减反射膜作为受光面；

（9）在硅基体的背面印刷灌孔浆料填充导电通孔，形成与前表面发射极的连通，在硅基体背面除导电通孔和二氧化硅之外的区域印刷银铝浆形成基极接触电极，其中保证硅基体背面的二氧化硅位于灌孔浆料和银铝浆之间，使灌孔浆料和银铝浆相隔离，且所述二氧化硅分别与所述灌孔浆料和银铝浆相接触，最后在硅基体正面印刷银浆，烧结后形成MWT晶体硅太阳能电池。

方法（二）一种MWT晶体硅太阳能电池的制备方法，采用如下顺序工序：

（1）采用激光在硅基体上制作导电通孔；

（2）采用酸或碱在开孔之后的硅基体前后表面制绒；

（3）在硅基体上下表面生长热二氧化硅；

（4）在硅基体的背面选择性印刷抗HF腐蚀掩膜浆料，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；

（5）采用HF清洗硅基体前后表面的二氧化硅；

（6）去除抗HF腐蚀掩膜层，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（7）磷或硼扩散，在硅基体前表面形成N⁺或P⁺发射极结构；

（8）在硅基体前表面镀减反射膜作为受光面；

（9）在硅基体的背面印刷灌孔浆料填充导电通孔，形成与前表面发射极的连通，在硅基体背面除导电通孔和二氧化硅之外的区域印刷银铝浆形成基极接触电极，其中保证硅基体背面的二氧化硅位于灌孔浆料和银铝浆之间，使灌孔浆料和银铝浆相隔离，且所述二氧化硅分别与所述灌孔浆料和银铝浆相接触，最后在硅基体正面印刷银浆，烧结后形成MWT晶体硅太阳能电池。

方法（三）一种MWT晶体硅太阳能电池的制备方法，采用如下顺序工序：

（1）采用酸或碱在开孔之后的硅基体前后表面制绒；

（2）磷或硼扩散，在硅基体前表面形成N⁺或P⁺发射极结构；

（3）采用激光在硅基体上制作导电通孔；

（4）在硅基体上下表面生长热二氧化硅；

（5）在硅基体的背面选择性印刷抗HF腐蚀掩膜浆料，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；

（6）采用HF清洗硅基体前后表面的二氧化硅；

（7）去除抗HF腐蚀掩膜层，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（8）在硅基体前表面镀减反射膜作为受光面；

（9）在硅基体的背面印刷灌孔浆料填充导电通孔，形成与前表面发射极的连通，在硅基体背面除导电通孔和二氧化硅之外的区域印刷银铝浆形成基极接触电极，其中保证硅基体背面的二氧化硅位于灌孔浆料和银铝浆之间，使灌孔浆料和银铝浆相隔离，且所述二氧化硅分别与所述灌孔浆料和银铝浆相接触，最后在硅基体正面印刷银浆，烧结后形成MWT晶体硅太阳能电池。

方法（四）一种MWT晶体硅太阳能电池的制备方法，采用如下顺序工序：

（1）采用酸或碱在开孔之后的硅基体前后表面制绒；

（2）磷或硼扩散，在硅基体前表面形成N⁺或P⁺发射极结构；

（3）在硅基体上下表面生长热二氧化硅；

（4）在硅基体的背面选择性印刷抗HF腐蚀掩膜浆料，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；

（5）采用HF清洗硅基体前后表面的二氧化硅；

（6）去除抗HF腐蚀掩膜层，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（7）在硅基体前表面镀减反射膜作为受光面；

（8）采用激光在硅基体上制作导电通孔；

（9）在硅基体的背面印刷灌孔浆料填充导电通孔，形成与前表面发射极的连通，在硅基体背面除导电通孔和二氧化硅之外的区域印刷银铝浆形成基极接触电极，其中保证硅基体背面的二氧化硅位于灌孔浆料和银铝浆之间，使灌孔浆料和银铝浆相隔离，且所述二氧化硅分别与所述灌孔浆料和银铝浆相接触，最后在硅基体正面印刷银浆，烧结后形成MWT晶体硅太阳能电池。

在上述MWT太阳电池的制备方法中，基体硅片选择为单晶或者多晶类型，其电阻率优选在0.1～10Ω.cm，厚度优选在100～300μm。

在上述MWT太阳电池的制备方法中，采用的激光是平均功率优选为10～100W、波长优选为255～1000nm、脉冲频率优选为10K～100KH、泵浦电流优选为10～30A。

在上述MWT太阳电池的制备方法中，所采用的制绒为常规晶体硅单晶多晶制绒工艺或者是采用反应离子刻蚀形成绒面结构。

在上述MWT太阳电池的制备方法中，进行的P和B扩散分别是优选在POCl₃和BBr₃管式气氛中进行，最终在P型基体形成N⁺或在N型基体形成P⁺结构。

在上述MWT太阳电池的制备方法中，生长的二氧化硅层其生长方法可以采用简单的干氧生长或者湿氧生长以及二者的叠加生长，生长的二氧化硅密度优选为2.0～2.6g/cm³，电阻率优选为> 1e²⁰ Ohm.cm，厚度优选为0.01～10μm。

在上述MWT太阳电池的制备方法中，抗HF腐蚀掩膜应具有良好流动性以及可印刷性；抗HF腐蚀掩膜浆料为Maramask PV-HF 940，这是一种抗HF腐蚀的印刷浆料，可以承受质量浓度为25%的HF至少30分钟，并具有高印刷精度，能耐受90℃高温。采用HF溶液去除前后表面二氧化硅，HF溶液浓度优选为1～10%（质量百分含量），常温，清洗时间优选为1～10min；去除抗HF溶液掩膜应根据掩膜特性采用去离子水或者其他酸碱液配合在超声震荡环境下去除。

在上述MWT太阳电池的制备方法中，前表面减反膜层为二氧化硅膜、氮化硅膜和氧化铝膜中的一种或几种的叠加，该减反射膜的厚度优选为10～100nm，折射率优选为1.3～3，制备方法采用PECVD方法制备。

在上述MWT太阳电池的制备方法中，工序（9）中丝网印刷导电银铝浆料应保证浆料与硅基体形成良好接触，背面铝背场与背面基体良好接触，正面银浆在与钝化膜的接触同时应与灌孔浆料连接从而将正面采集的电流传导到电池背面。此外在丝网印刷过程中应确保丝网印刷的背面正负电极边缘区域落在选择性制备的二氧化硅膜层之上，从而达到正负电极之间电学隔离的效果。

其中工序（9）所述灌孔浆料优选为杜邦公司生产的专门针对MWT太阳电池的导电浆料PV701。

本发明的有益结果是：

（1）本发明制备的MWT晶体硅太阳电池由于将正面主栅线电极通过导电通孔的形式引导到电池背面，增加了太阳电池前表面的受光面积，提升太阳电池短路电流，此外由于减少了复合效应，提高太阳电池开路电压，相较于常规太阳电池转换效率获得增加；

（2）本发明相较于常规太阳电池，制备工艺相对简单，仅仅增加了激光开孔以及丝网印刷抗HF腐蚀掩膜等工序；相较于常规MWT太阳电池采用激光或者绝缘层完成背面正负电极隔离的方法具有工艺集成度高，对基体损伤小，碎片率低以及设备投入少等优势，性价比高，具有很好的可行性；

（3）本发明制备的MWT太阳电池由于正负电极全部位于电极背面，使得组件制备过程更加简单，集成度更高，同时组件转换效率也获得提升。

附图说明

图1是典型的P型衬底晶体硅太阳电池结构示意图；

图2是常规MWT晶体硅太阳电池的结构示意图；

图3是本发明制备的MWT晶体硅太阳电池示意图；

图4为本发明方法制备MWT太阳电池IV参数；

附图说明：1、晶体硅基体；2、发射极；3、钝化减反射膜层；4、发射极接触栅线；5、背面场；6、背面接触电极；7、激光刻槽；8、热二氧化硅隔离层。

具体实施方式

以下列举具体实施案例对本发明进行说明。

实施例 1

本实施例提供的MWT太阳电池结构如图3所示，包括晶体硅基体1，发射极2，钝化减反射膜层3，发射极接触栅线4，背面场5，背面接触电极6，以及热二氧化硅隔离层8构成。

本实施例中上述MWT太阳电池制备方法包括如下工序：

（1）激光开孔

在基体硅片上采用高能（≥10W）激光光束进行开孔，开孔个数在9～1000，开孔尺寸在100～500μm，本实施例中开孔数量选择9个，开孔尺寸选择250μm；

（2）腐蚀制绒

将上述开孔之后的硅片进行常规酸制绒（HF，HNO₃和H₂O混合溶液，8～15℃），形成具有凹陷起伏的陷光表面结构然后进行去离子水清洗，甩干；

（3）发射极扩散

采用三氯氧磷或者三溴化硼扩散源，在工业用管式扩散炉中进行发射极制备，扩散温度控制800～1000℃，扩散时间30～120min，扩散方阻在10～100Ω/□，本实施例中采用扩散源为三氯氧磷，扩散温度为860℃，扩散时间为60min，扩散方阻控制在80 Ω/□；

（4）二氧化硅生长

将上述扩散之后的硅基体重新在氧气氛下进行热二氧化硅生长，采用工业用管式氧化炉进行，氧化温度在800～1000℃，氧化时间在30～120 min，本实施例采用氧化温度为950℃，氧化时间为60 min。

（5）丝网印刷抗HF腐蚀掩膜浆料

采用常规晶体硅丝网印刷工艺在电池背面进行抗HF腐蚀掩膜选择性印刷，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；其中抗HF腐蚀掩膜浆料选自Maramask PV-HF 940，这是一种抗HF腐蚀的印刷浆料，可以承受质量浓度为25%的HF至少30分钟，并具有高印刷精度，能耐受90℃高温；

（6）采用HF清洗硅基体前后表面的二氧化硅

印刷之后的硅片再进行浓度（质量百分含量）为1～10%HF溶液浸泡3～30 min，去除前后表面热生长二氧化硅层；

（7）抗HF腐蚀掩膜层去除

在超声环境下，采用去离子水或者酸碱溶液混合试剂进行背面抗HF腐蚀掩膜去除，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（8）减反射膜层制备

采用PECVD设备进行前表面减反射氮化硅钝化膜层的制备，制备膜层折射率在1.9，厚度在79nm；

（9）丝网印刷灌孔浆料，背面银铝浆，正面银浆采用常规晶体硅太阳电池丝网印刷工艺步骤，进行MWT电极浆料印刷，具体流程是从硅片基体的背面丝网印刷灌孔浆料填充孔隙；在基体背面没有印刷灌孔浆料的区域印刷背面铝浆和背面导电电极，形成基极接触电极，需要注意的是丝网印刷的灌孔浆料与背面铝浆边缘应落在步骤（7）中选择性制备的二氧化硅膜层上；丝网印刷正面导电银浆，采集电流传输至背面；

其中灌孔浆料为杜邦公司生产的专门针对MWT太阳电池的导电浆料PV701，粘度为240~300Pa.s，印刷性能良好，电阻率<3.5mΩ/sq/10μm，不含镉金属，能与杜邦其余太阳电池正面银浆很好兼容；所述背面银铝浆为广州儒兴科技生产RX8235型号导电铝浆，铝含量为70~80%，粘度25000~45000mPa.s，细度≤25μm；正面导电银浆选择杜邦公司生产PV17A型号银浆，粘度为250~350Pa.s，印刷性能良好，电阻率<5mΩ/sq/10μm。不含镉金属。

（10）烧结

产业化链式烧结炉完成电池金属化过程，烧结温度在600～1000℃，本实施例选择900℃，本发明制成的MWT太阳能电池的结构如图3中所示，该MWT太阳能电池的性能参数如图和下表1中所示。

实施例 2

本实施例提供的MWT太阳电池结构如图3所示，包括晶体硅基体1，发射极2，钝化减反射膜层3，发射极接触栅线4，背面场5，背面接触电极6，以及热二氧化硅隔离层8构成。

本实施例中MWT太阳电池制备方法包括如下工序：

（1）激光开孔

在基体硅片上采用高能（≥10W）激光光束进行开孔，开孔个数在9～1000，开孔尺寸在100～500μm，本实施例中开孔数量选择16个，开孔尺寸选择200μm；

（2）腐蚀制绒

将上述开孔之后的硅片进行常规碱制绒（NaOH，Na₂SiO₃*9H₂O以及添加剂混合溶液，80～95℃，10～30分钟），形成具有凹陷起伏的陷光表面结构然后进行12.5%（质量浓度）稀盐酸浸泡6分钟，之后去离子水清洗，甩干；

（3）二氧化硅生长

将硅基体在氧气氛下进行热二氧化硅生长，采用工业用管式氧化炉进行，氧化温度在800～1100℃，氧化时间在30～120 min，本实施例采用氧化温度为1000℃，氧化时间为50 min；

（4）丝网印刷抗HF腐蚀掩膜浆料；

采用常规晶体硅丝网印刷工艺在电池背面进行抗HF腐蚀掩膜印刷；其中抗HF腐蚀掩膜浆料选自Maramask PV-HF 940，这是一种抗HF腐蚀的印刷浆料，可以承受质量浓度为25%的HF至少30分钟，并具有高印刷精度，能耐受90℃高温；

（5）清洗二氧化硅

印刷之后的硅片再进行浓度为1～10%（质量百分含量）HF溶液浸泡3～30min，去除前后表面热生长二氧化硅层；

（6）抗HF腐蚀掩膜层去除

在超声环境下，采用去离子水或者酸碱溶液混合试剂进行背面抗HF腐蚀掩膜去除，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（7）发射极扩散

采用三氯氧磷或者三溴化硼扩散源，在工业用管式扩散炉中进行发射极制备，扩散温度控制800～1000℃，扩散时间30～120min，扩散方阻在10~100Ω/□，本实施例中采用扩散源为三氯氧磷，扩散温度为870℃，扩散时间为50 min，扩散方阻控制在60Ω/□；

（8）减反射膜层制备

采用PECVD设备进行前表面减反射氮化硅钝化膜层的制备，制备膜层折射率在1.9，厚度在79nm；

（9）丝网印刷灌孔浆料，背面银铝浆，正面银浆

采用常规晶体硅太阳电池丝网印刷工艺步骤，进行MWT电极浆料印刷，具体流程是从硅片基体的背面丝网印刷灌孔浆料填充孔隙；在基体背面没有印刷灌孔浆料的区域印刷背面铝浆和背面导电电极，形成基极接触电极，需要注意的是丝网印刷的灌孔浆料与背面铝浆边缘应落在步骤（7）中选择性制备的二氧化硅膜层上；丝网印刷正面导电银浆，采集电流传输至背面。

其中灌孔浆料为杜邦公司生产的专门针对MWT太阳电池的导电浆料PV701，粘度为240~300Pa.s，印刷性能良好，电阻率<3.5mΩ/sq/10μm，不含镉金属，能与杜邦其余太阳电池正面银浆很好兼容；所述背面银铝浆为广州儒兴科技生产RX8235型号导电铝浆，铝含量为70~80%，粘度25000~45000mPa.s，细度≤25μm；正面导电银浆选择杜邦公司生产PV17A型号银浆，粘度为250~350Pa.s，印刷性能良好，电阻率<5mΩ/sq/10μm。不含镉金属。

（10）烧结

产业化链式烧结炉完成电池金属化过程，烧结温度在600～1000℃，本实施例选择930℃。

实施例 3

本实施例提供的MWT太阳电池结构如图3所示，包括晶体硅基体1，发射极2，钝化减反射膜层3，发射极接触栅线4，背面场5，背面接触电极6，以及热二氧化硅隔离层8构成。

本实施例中MWT太阳电池制备方法包括如下工序：

（1）腐蚀制绒

将电阻率在0.1～3Ω.cm的晶体硅基体进行常规碱制绒（NaOH，Na₂SiO₃*9H₂O以及添加剂混合溶液，80～95℃，10～30min），形成具有凹陷起伏的陷光表面结构然后进行12.5%（质量百分含量）稀盐酸浸泡6min，之后去离子水清洗，甩干；

（2）发射极扩散

采用三氯氧磷或者三溴化硼扩散源，在工业用管式扩散炉中进行发射极制备，扩散温度控制800～1000℃，扩散时间30～120min，扩散方阻在10~100Ω/□，本实施例中采用扩散源为三氯氧磷，扩散温度为850℃，扩散时间为60min，扩散方阻控制在70Ω/□；

（3）激光开孔

在基体硅片上采用高能（≥10W）激光光束进行开孔，开孔个数在9～1000，开孔尺寸在100～500μm，本实施例中开孔数量选择16个，开孔尺寸选择230μm；

（4）二氧化硅生长

将上述开孔之后的硅基体在氧气氛下进行热二氧化硅生长，采用工业用管式氧化炉进行，氧化温度在800～1100℃，氧化时间在30～120min，本实施例采用氧化温度为980℃，氧化时间为60min；

（5）丝网印刷抗HF腐蚀掩膜浆料

采用常规晶体硅丝网印刷工艺在电池背面进行抗HF腐蚀掩膜选择性印刷，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；其中抗HF腐蚀掩膜浆料选自Maramask PV-HF 940，这是一种抗HF腐蚀的印刷浆料，可以承受质量浓度为25%的HF至少30分钟，并具有高印刷精度，能耐受90℃高温；

（6）清洗二氧化硅

印刷之后的硅片再进行浓度为1～10%HF溶液浸泡3～30min，去除前后表面热生长二氧化硅层；

（7）抗HF腐蚀掩膜层去除

在超声环境下，采用去离子水或者酸碱溶液混合试剂进行背面抗HF腐蚀掩膜去除，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（8）减反射膜层制备

采用PECVD设备进行前表面减反射氮化硅钝化膜层的制备，制备膜层折射率在1.9，厚度在79nm；

（9）丝网印刷灌孔浆料，背面银铝浆，正面银浆

采用常规晶体硅太阳电池丝网印刷工艺步骤，进行MWT电极浆料印刷，具体流程是从硅片基体的背面丝网印刷灌孔浆料填充孔隙；在基体背面没有印刷灌孔浆料的区域印刷背面铝浆和背面导电电极，形成基极接触电极，需要注意的是丝网印刷的灌孔浆料与背面铝浆边缘应落在步骤（7）中选择性制备的二氧化硅膜层上；丝网印刷正面导电银浆，采集电流传输至背面；

其中灌孔浆料为杜邦公司生产的专门针对MWT太阳电池的导电浆料PV701，粘度为240~300Pa.s，印刷性能良好，电阻率<3.5mΩ/sq/10μm，不含镉金属，能与杜邦其余太阳电池正面银浆很好兼容；所述背面银铝浆为广州儒兴科技生产RX8235型号导电铝浆，铝含量为70~80%，粘度25000~45000mPa.s，细度≤25μm；正面导电银浆选择杜邦公司生产PV17A型号银浆，粘度为250~350Pa.s，印刷性能良好，电阻率<5mΩ/sq/10μm。不含镉金属。

（10）烧结

产业化链式烧结炉完成电池金属化过程，烧结温度在600～1000℃，本实施例选择930℃，制成MWT太阳能电池。

实施例 4

本实施例提供的MWT太阳电池结构如图3所示，包括晶体硅基体1，发射极2，钝化减反射膜层3，发射极接触栅线4，背面场5，背面接触电极6，以及热二氧化硅隔离层8构成。

本实施例中MWT太阳电池制备方法包括如下工序：

（1）腐蚀制绒

将电阻率在0.1～3Ω.cm的晶体硅基体进行常规碱制绒（NaOH，Na₂SiO₃*9H₂O以及添加剂混合溶液，80～95℃，10～30min），形成具有凹陷起伏的陷光表面结构然后进行12.5%（质量百分含量）稀盐酸浸泡6min，之后去离子水清洗，甩干；

（2）发射极扩散

采用三氯氧磷或者三溴化硼扩散源，在工业用管式扩散炉中进行发射极制备，扩散温度控制800～1000℃，扩散时间30～120min，扩散方阻在10~100Ω/□，本实施例中采用扩散源为三氯氧磷，扩散温度为850℃，扩散时间为60min，扩散方阻控制在70Ω/□；

（3）二氧化硅生长

将上述开孔之后的硅基体在氧气氛下进行热二氧化硅生长，采用工业用管式氧化炉进行，氧化温度在800～1100℃，氧化时间在30～120min，本实施例采用氧化温度为980℃，氧化时间为60min；

（4）丝网印刷抗HF腐蚀掩膜浆料

采用常规晶体硅丝网印刷工艺在电池背面进行抗HF腐蚀掩膜选择性印刷，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；其中抗HF腐蚀掩膜浆料选自Maramask PV-HF 940，这是一种抗HF腐蚀的印刷浆料，可以承受质量浓度为25%的HF至少30分钟，并具有高印刷精度，能耐受90℃高温；

（5）清洗二氧化硅

印刷之后的硅片再进行浓度为1～10%HF溶液浸泡3～30min，去除前后表面热生长二氧化硅层；

（6）抗HF腐蚀掩膜层去除

在超声环境下，采用去离子水或者酸碱溶液混合试剂进行背面抗HF腐蚀掩膜去除，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（7）减反射膜层制备

采用PECVD设备进行前表面减反射氮化硅钝化膜层的制备，制备膜层折射率在1.9，厚度在79nm；

（8）激光开孔

在基体硅片上采用高能（≥10W）激光光束进行开孔，开孔个数在9～1000，开孔尺寸在100～500μm，本实施例中开孔数量选择16个，开孔尺寸选择230μm；

（9）丝网印刷灌孔浆料，背面银铝浆，正面银浆

采用常规晶体硅太阳电池丝网印刷工艺步骤，进行MWT电极浆料印刷，具体流程是从硅片基体的背面丝网印刷灌孔浆料填充孔隙；在基体背面没有印刷灌孔浆料的区域印刷背面铝浆和背面导电电极，形成基极接触电极，需要注意的是丝网印刷的灌孔浆料与背面铝浆边缘应落在步骤（7）中选择性制备的二氧化硅膜层上；丝网印刷正面导电银浆，采集电流传输至背面；

其中灌孔浆料为杜邦公司生产的专门针对MWT太阳电池的导电浆料PV701，粘度为240~300Pa.s，印刷性能良好，电阻率<3.5mΩ/sq/10μm，不含镉金属，能与杜邦其余太阳电池正面银浆很好兼容；所述背面银铝浆为广州儒兴科技生产RX8235型号导电铝浆，铝含量为70~80%，粘度25000~45000mPa.s，细度≤25μm；正面导电银浆选择杜邦公司生产PV17A型号银浆，粘度为250~350Pa.s，印刷性能良好，电阻率<5mΩ/sq/10μm。不含镉金属。

（10）烧结

产业化链式烧结炉完成电池金属化过程，烧结温度在600～1000℃，本实施例选择930℃，制成MWT太阳能电池。

以上列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是含以下工序：

（1）采用激光在硅基体上制作导电通孔；

（2）采用酸或碱在开孔之后的硅基体前后表面制绒；

（3）磷或硼扩散，在硅基体前表面形成N⁺或P⁺发射极结构；

（4）在硅基体上下表面生长热二氧化硅；

（5）在硅基体的背面选择性印刷抗HF腐蚀掩膜浆料，在导电通孔周围形成抗HF腐蚀掩膜；

（6）采用HF清洗硅基体前后表面的二氧化硅；

（7）去除抗HF腐蚀掩膜层，露出导电通孔周围的二氧化硅；

（8）在硅基体前表面镀减反射膜作为受光面；

（9）在硅基体的背面印刷灌孔浆料填充导电通孔，在硅基体背面除导电通孔和二氧化硅之外的区域印刷银铝浆形成基极接触电极，其中保证硅基体背面的二氧化硅位于灌孔浆料和银铝浆之间，使灌孔浆料和银铝浆相隔离，且所述二氧化硅分别与所述灌孔浆料和银铝浆相接触，最后在硅基体正面印刷银浆，烧结后形成MWT晶体硅太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是：各工序之间顺序可调，其中工序（1）可位于工序（3）之后；或工序（3）可位于工序（4）－（7）之后；或工序（1）可位于工序（8）之后。

3.根据权利要求1或2所述的MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是：工序（1）中采用的硅基体为单晶或多晶硅，其电阻率在0.1-10Ω.cm，厚度在100～300μm。

4.根据权利要求1或2所述的MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是：工序（1）中采用激光的平均功率为10～100W、波长为255～1000nm、脉冲频率为10K～100KH、泵浦电流为10～30A。

5.根据权利要求1或2所述的MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是：工序（4）中生长热二氧化硅采用干氧生长和/或湿氧生长，二氧化硅的密度为2.0～2.6g/cm³，电阻率> 1e²⁰ ohm.cm，厚度为0.01～10μm。

6.根据权利要求1或2所述的MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是：工序（5）中所述的抗HF腐蚀掩膜浆料为Maramask PV-HF 940。

7.根据权利要求1或2所述的MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是：工序（6）中常温下采用质量百分含量为1～10%的HF清洗硅基体前后表面的二氧化硅1-10min。

8.根据权利要求1或2所述的MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是：工序（7）中采用去离子水超声波去除抗HF腐蚀掩膜层，或者在酸碱的配合下采用去离子水超声波去除抗HF腐蚀掩膜层。

9.根据权利要求1或2所述的MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是：工序（8）中前表面减反膜为二氧化硅膜、氮化硅膜和氧化铝膜中的一种或几种，所述减反射膜的厚度为10～100nm，折射率为1.3～3，所述减反射膜采用PECVD法制备而成。

10.根据权利要求1或2所述的MWT晶体硅太阳能电池制备方法，其特征是：工序（9）所述灌孔浆料为杜邦公司生产的专门针对MWT太阳电池的导电浆料PV701。

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