CN103579418A - 一种背面钝化太阳电池的背面接触形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种背面钝化太阳电池的背面接触形成方法，包括以下步骤：（1）在第一导电类型的电池衬底正面形成陷光机构；（2）对电池衬底的正面进行第二导电类型的掺杂；（3）在电池衬底的正面沉积减反射层；（4）在电池衬底背面上方设置掩膜板；（5）在电池衬底背面形成背面钝化介质层，形成背面钝化介质层同时形成背面无钝化介质层的裸露区域；（6）在电池衬底的背面和正面形成电极图形，然后通过高温烧结的方式形成电极金属与硅的欧姆接触。本发明能消除背钝化太阳电池制备过程中激光开窗造成的损伤，提高背接触太阳电池的转换效率，并降低背钝化电池的制备成本和组件制备的碎片率风险。
Description
技术领域
本发明涉及应用于制备背面钝化太阳电池PERC（Passivated emitter and rear contact），涉及PERC太阳电池背面电极接触的形成方法。
背景技术
现有形成背面钝化太阳电池PERC，如图1所示，包括正面电极1、减反射层2、发射极3、铝硅接触4、背钝化层5、铝6，背钝化层5上开窗区域7。一般背面钝化电池在沉积正面减反射层之后，背面沉积钝化层，该钝化层均匀覆盖背面整个面积。现有形成背面钝化太阳电池PERC背面接触的方法一般有激光烧蚀开窗、化学掩膜腐蚀开窗和光刻开窗方法等。通常背面钝化太阳电池会存在因激光工艺造成的背面复合速率高或者化学腐蚀工艺造成的背面图形精度差，电池转换效率不能大幅提升，光刻生产成本过高等问题。
发明内容
本发明的目的是提供了一种背面钝化太阳电池的背面接触形成方法，本发明能消除背钝化太阳电池制备过程中激光开窗造成的损伤，提高背接触太阳电池的转换效率，并降低背钝化电池的制备成本和组件制备的碎片率风险。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种背面钝化太阳电池的背面接触形成方法，包括以下步骤：
（1）在第一导电类型的电池衬底正面形成陷光机构，即在电池衬底的正面形成金字塔形状的绒面；
（2）对所述电池衬底的正面进行第二导电类型的掺杂；
（3）在所述电池衬底的正面沉积减反射层；
（4）在所述电池衬底背面上方设置掩膜板，掩膜板形状与背面电极图形一致或者类似；
（5）在所述电池衬底背面形成背面钝化介质层，形成背面钝化介质层同时形成背面无钝化介质层的裸露区域，背面无钝化介质层的裸露区域形状类似背面电极图形，背面无钝化介质层的裸露区域与掩模板一致，背面无钝化介质层的裸露区域用于背面电极与衬底形成导电接触；
（6）在所述电池衬底的背面和正面形成电极图形，然后通过高温烧结的方式形成电极金属与硅的欧姆接触，得到背面钝化太阳电池。
进一步地，所述该掩膜板的材质为石墨、陶瓷或碳纤维等非金属材质。
进一步地，所述该掩膜板的材质为金属材质基底表面包裹非金属材质。
进一步地，所述背面钝化介质层通过ALD、PECVD或PVD方法形成，背面钝化介质层为氧化铝、氧化硅、氮化硅中任意一种，或者氧化铝、氧化硅、氮化硅的任意叠层结构，背面钝化介质层的厚度为20—500纳米。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，在电池背面设置钝化介质层，一般为氧化铝、氮化硅和氧化硅，或者他们的叠层结构，钝化介质层能有效降低背面金属与硅的复合速率，提高太阳电池的转换效率。
第二，电池背面钝化介质层形成时，在硅片背面上方设置掩膜板，该掩膜板形状与背面电极图形一致或者类似。硅片背面上方设置的掩膜板一般为石墨、陶瓷和碳纤维等非金属材质，或者是金属材质基底表面包裹非金属材质。形成背面钝化介质层的同时也形成背面无钝化介质层的裸露区域，该区域形状类似背面电极图形。背面钝化介质层形成之后可直接进行太阳电池电极的制作，无需使用激光烧蚀或者化学腐蚀的方法形成开窗区域，极大简化了背面钝化太阳电池的制作工艺。避免使用常规的激光开窗技术造成的背面损伤和化学腐蚀工艺造成的背面图形精度差等问题。
第三，制备该背面钝化太阳电池的工艺方法简单。只需在现有生产工艺条件下增加背面钝化介质层的制作设备即可，生产成本低，易于规模生产。
第四，本发明背面钝化太阳电池背面电极接触的形成方法，采用掩模方法代替背钝化太阳电池钝化层的激光开窗技术或腐蚀开窗技术，极大地简化PERC太阳电池的制作工艺。能消除背钝化太阳电池制备过程中激光开窗造成的损伤，提高背接触太阳电池的转换效率，并降低背钝化电池的制备成本和组件制备的碎片率风险。
附图说明
图1是现有技术背面钝化电池的纵截面结构示意图；
图2是采用该发明的电池背面沉积钝化层后的俯视示意图；
图中：1正面电极、2减反射层、3发射极、4铝硅接触、5背钝化层、6铝、7开窗区域、8背面钝化介质层、9掩膜板。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明作进一步具体的说明。
首先，提供用于制备太阳电池的第一导电类型的电池衬底。具体地，p型单晶硅的电阻率范围可以为0.1ohm·cm-10ohm·cm，但不限于此范围。电池衬底的正面被太阳光照射，电池衬底的背面在电池工作时并不被太阳光照射。
进一步，在电池衬底的正面形成陷光机构。在电池衬底的正面形成若干个金字塔形状的绒面。该绒面可以通过化学溶液的各向异性腐蚀或者掩膜光刻等方法形成，通常地，选择化学腐蚀形成。绒面的具体形状与所选择的制造工艺有关，通常绒面尺寸为1—5um。
进一步，对电池衬底的正面进行第二导电类型的掺杂。具体地，对p型单晶硅电池衬底进行n型掺杂，可以选择离子注入掺杂、高温扩散掺杂等方法。
需要说明的是，为去除掺杂过程中在电池衬底表面形成的磷硅玻璃层，通常在第二导电类型的掺杂以后执行去磷硅玻璃的步骤，其中，去磷硅玻璃可以化学清洗的方法去除。
进一步，在电池衬底的正面沉积减反射层。n型半导体区域之上正面沉积的减反射层，可以通过PECVD、PVD等方法形成，减反射层可以选择为氮化硅等材料，其具体厚度范围可以为70-90纳米。通过设置减反射层可以有效提高太阳电池的转换效率。
进一步，在电池衬底背面上方设置掩膜板9，该掩膜板9形状与背面电极图形类似。该掩膜板9一般为石墨、陶瓷和碳纤维等非金属材质，或者是金属材质基底表面包裹非金属材质。
进一步，在电池衬底背面形成背面钝化介质层8。可以通过ALD、PECVD、PVD等方法形成，钝化层可以选择氧化铝、氧化硅和氮化硅等材料，其具体厚度范围可以为20—500纳米。
需要说明的是，电池衬底背面形成背面钝化介质层的同时也形成背面无钝化介质层的裸露区域，该区域形状类似背面电极图形。背面钝化介质层形成之后可直接进行太阳电池电极的制作，无需使用激光烧蚀或者化学腐蚀的方法形成开窗区域，极大简化了背面钝化太阳电池的制作工艺。
进一步，在电池衬底的背面和正面形成电极图形以及金属与硅的欧姆接触。可以选择用常规的丝网印刷或钢网印刷等工艺构图形成。其中，由于正面电极和背面电极的材料不同，其通常也是通过不同的丝网印刷或钢网印刷的构图步骤形成。然后通过高温烧结的方式形成电极金属与硅的欧姆接触。
至此，实施例的背面钝化太阳电池基本形成。
在电池背面设置钝化介质层，一般为氧化铝、氮化硅和氧化硅，或者他们的叠层结构，钝化介质层能有效降低背面金属与硅的复合速率，提供太阳电池的转换效率。
电池背面钝化介质层形成时，在硅片背面上方设置掩膜板，该掩膜板形状与背面电极图形类似。硅片背面上方设置的掩膜板一般为石墨、陶瓷和碳纤维等非金属材质，或者是金属材质基底表面包裹非金属材质。形成背面钝化介质层的同时也形成背面无钝化介质层的裸露区域，该区域形状类似背面电极图形。背面钝化介质层形成之后可直接进行太阳电池电极的制作，无需使用激光烧蚀或者化学腐蚀的方法形成开窗区域，极大简化了背面钝化太阳电池的制作工艺。避免使用常规的激光开窗技术造成的背面损伤和化学腐蚀工艺造成的背面图形精度差等问题。
制备该背面钝化太阳电池的工艺方法简单。只需在现有生产工艺条件下增加背面钝化介质层的制作设备即可，生产成本低，易于规模生产。
本发明旨在研究新型背面钝化太阳电池背面电极接触的形成方法 ，采用掩模方法代替背钝化太阳电池钝化层的激光开窗技术或腐蚀开窗技术，极大地简化PERC太阳电池的制作工艺。能消除背钝化太阳电池制备过程中激光开窗造成的损伤，提高背接触太阳电池的转换效率，并降低背钝化电池的制备成本和组件制备的碎片率风险。
Claims (4)
1. 一种背面钝化太阳电池的背面接触形成方法，其特征是，所述制备方法包括以下步骤：
（1）在第一导电类型的电池衬底正面形成陷光机构，陷光机构为单晶电池的绒面结构或者多晶电池的凹坑结构；
（2）对所述电池衬底的正面进行第二导电类型的掺杂；
（3）在所述电池衬底的正面沉积减反射层；
（4）在所述电池衬底背面上方设置掩膜板，掩膜板形状与背面电极图形一致或者类似；
（5）在所述电池衬底背面形成背面钝化介质层，形成背面钝化介质层同时形成背面无钝化介质层的裸露区域，背面无钝化介质层的裸露区域形状类似背面电极图形，背面无钝化介质层的裸露区域与掩模板一致，背面无钝化介质层的裸露区域用于背面电极与衬底形成导电接触；
（6）在所述电池衬底的背面和正面形成电极图形，然后通过高温烧结的方式形成电极金属与硅的欧姆接触，得到背面钝化太阳电池。
2. 根据权利要求1所述的背面钝化太阳电池的背面接触形成方法，其特征是，所述掩膜板的材质为石墨、陶瓷或碳纤维非金属材质。
3. 根据权利要求1所述的背面钝化太阳电池的背面接触形成方法，其特征是，所述掩膜板的材质为金属材质基底表面包裹非金属材质。
4. 根据权利要求1所述的背面钝化太阳电池的背面接触形成方法，其特征是，所述背面钝化介质层通过ALD、PECVD或PVD方法形成，背面钝化介质层的厚度为20—500纳米，背面钝化介质层为氧化铝、氧化硅、氮化硅中任意一种，或者氧化铝、氧化硅、氮化硅的任意叠层结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140212 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |