CN103594564A - 全背电极太阳能电池的制作方法及全背电极太阳能电池 - Google Patents

全背电极太阳能电池的制作方法及全背电极太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全背电极太阳能电池的制作方法及全背电极太阳能电池,方法的步骤如下:对衬底硅片进行前置处理,在硅片背面形成N、P相间的区域,并在前后表面分别形成第一、第二钝化膜层;然后在第二钝化膜层上形成多个点接触孔;在衬底硅片背面位于点接触孔的部位印刷金属浆料,经过烧结处理后,形成第一金属电极和第二金属电极,第一金属电极具有第一点接触部分和第一金属部分,第一点接触部分与N型区形成欧姆接触,第一金属部分与N型区间留有第二钝化膜层;第二金属电极具有第二金属部分和多个第二点接触部分,第二点接触部分与P型区形成欧姆接触,第二金属部分与P型区间留有第二钝化膜层。通过该方法不仅能够将金属电极与背面钝化膜层保持良好的接触,而且能够降低金属电极与硅片的接触面积,从而减少复合,提高转换效率。

Description

全背电极太阳能电池的制作方法及全背电极太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种全背电极太阳能电池的制作方法及全背电极太阳能电池,属于太阳能电池技术领域。
背景技术
目前,全背电极太阳能电池由于其优异的光电转换效率而备受青睐,是高效太阳电池的主流技术之一。顾名思义,全背电极太阳能电池即指金属电极全部在电池背面,而正面无电极的电池,增大了受光面积,提高了电池效率。此种电池一般由N型衬底材料制备,通过在背面进行硼扩散和磷扩散来形成P区和N区,经钝化后再印刷相应的金属接触形成背面电极,为了进一步提高转换效率,背面电极可采用点接触的方式,减小金属与硅的复合,但是,现有技术的点接触技术大致分为两种方法:其一,分别印刷用于点接触的金属浆料,经烧结形成接触点后,再覆盖一层起连接作用的金属浆料(一般为非烧穿的低温浆料),最后经烘干而形成电池的金属化。此种方法可能引起两种金属浆料的界面接触不好,而直接影响填充因子和效率;其二,利用刻蚀浆料对接触区的钝化膜进行刻蚀,完全去除该区域的钝化膜,再在点接触区域和连接区域都印刷非烧穿的金属浆料,使点接触的区域与硅形成直接接触,而钝化膜存在的区域保持其钝化特性,此种方法的特点在于使用的浆料为非烧穿浆料,此种浆料的烧结温度一般很低,可能存在与钝化膜之间的接触不良问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种全背电极太阳能电池的制作方法,通过该方法不仅能够将金属电极与背面钝化膜层保持良好的接触,使制备的电池保持良好的钝化效果,而且能够降低金属电极与硅片的接触面积,从而减少复合,提高转换效率。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种全背电极太阳能电池的制作方法,该方法的步骤如下:
1)对衬底硅片进行抛光去损伤处理;
2)对衬底硅片的背面进行扩散处理,使其背面形成pn结;
3)在衬底硅片的背面形成掩膜;
4)对衬底硅片的正面进行制绒处理,使其正面形成绒面层,然后除去背面形成的掩膜;
5)在具有pn结和绒面层的衬底硅片的正面和背面分别形成氧化掩膜;
6)在衬底硅片的背面需要形成N型区(背场)的部分去除其表面的pn结和氧化掩膜,并对该部分进行扩散处理,使该部分形成N型区,背面其余部分则形成P型区(emitter)接着去除其两面的氧化掩膜;
7)在衬底硅片的正面形成第一钝化膜层,在衬底硅片的背面形成第二钝化膜层;
8)在第二钝化膜层上形成多个点接触孔,并且点接触孔的底面处还留有第二钝化膜层; 
9)在衬底硅片背面位于点接触孔的部位印刷金属浆料,经过烧结处理后,形成与N型区相对应的第一金属电极和与P型区相对应的第二金属电极,第一金属电极具有第一点接触部分和第一金属部分,并保证第一点接触部分烧穿第二钝化膜层后与N型区形成欧姆接触,第一金属部分与N型区间留有第二钝化膜层,第二金属电极具有第二金属部分和连接在第二金属部分上的多个第二点接触部分,第二点接触部分烧穿第二钝化膜层后与P型区形成欧姆接触,第二金属部分与P型区间留有第二钝化膜层。
进一步提供了一种第一钝化膜层和第二钝化膜层的结构,使其具有更好的钝化效果,所述的第一钝化膜层和第二钝化膜层为叠层钝化膜层,由里向外均依次包括三氧化二铝钝化膜层和SiNx钝化膜层。
进一步提供了一种在第二钝化膜层上形成多个点接触孔的方法,在步骤8)中,在第二钝化膜层上印刷点状分布的刻蚀浆料,并通过控制刻蚀时间来得到所要深度的多个点接触孔。
进一步提供了另一种在第二钝化膜层上形成多个点接触孔的方法,在步骤8)中,在第二钝化膜层上预留出形成多个点接触孔的部位,并在其余部位上印刷掩膜,然后通过酸溶液刻蚀的方法来得到所要深度的多个点接触孔,最后除去掩膜。
进一步,所述的步骤3)中的掩膜为SiNx掩膜。
进一步,所述的步骤2)中的扩散处理为硼扩散处理,所述的步骤6)中的扩散处理为磷扩散处理。
进一步提供了一种形成N型区的方法,所述的步骤6)中,在衬底硅片的背面需要形成N型区的部分去除其表面的pn结和氧化掩膜的方法为:在衬底硅片的背面需要形成N型区的部分通过激光刻蚀开槽,并用碱液腐蚀掉该开槽部分。
进一步提供了另一种形成N型区的方法,所述的步骤6)中,在衬底硅片的背面需要形成N型区的部分去除其表面的pn结和氧化掩膜的方法为:在衬底硅片的背面预留出需要形成N型区的部分,并在其余部位上印刷掩膜,然后通过酸溶液或碱溶液刻蚀的方法依次去除该部分的氧化掩膜和pn结,最后除去掩膜。
本发明还提供了一种该全背电极太阳能电池的制作方法所制备的全背电极太阳能电池,它包括衬底硅片,衬底硅片的正面具有绒面层,衬底硅片的背面具有由P型区和N型区排列而成的P-N型区,并且衬底硅片的绒面层的外表面上生长有第一钝化膜层,衬底硅片的P-N型区的外表面上生长有第二钝化膜层,第二钝化膜层上设置有第一金属电极和第二金属电极,第一金属电极具有第一点接触部分和第一金属部分,并且第一点接触部分穿过第二钝化膜层后与N型区形成欧姆接触,第一金属部分与N型区间留有第二钝化膜层,第二金属电极具有第二金属部分和连接在第二金属部分上的多个第二点接触部分,第二点接触部分穿过第二钝化膜层后与P型区形成欧姆接触,第二金属部分与P型区间留有第二钝化膜层。
进一步,所述的第一钝化膜层和第二钝化膜层为叠层钝化膜层,由里向外均依次包括三氧化二铝钝化膜层和SiNx钝化膜层。
采用了上述技术方案后,本发明形成的第一金属电极和第二金属电极将第二钝化膜层分隔成两种不同厚度的钝化膜,其中薄钝化膜即为第一点接触部分或第二点接触部分以下的第二钝化膜层,它呈点状分布,在烧结后形成金属接触区,能够降低金属电极与硅片的接触面积,从而减少复合,提高转换效率;而厚钝化膜即为第一金属部分或第二金属部分以下的第二钝化膜层,在起钝化作用的同时阻挡了金属浆料的烧穿,使制备的电池保持良好的钝化效果,使第一金属部分或第二金属部分不直接与硅接触,该区域的金属起到连接点状接触,降低串阻的作用,并且该第一金属部分或第二金属部分能够与背面钝化膜层保持良好的接触。
附图说明
图1为本发明在经过步骤8)时的全背电极太阳能电池的结构示意图;
图2为为本发明在经过步骤9)时印刷上金属浆料时的全背电极太阳能电池的结构示意图;
图3为本发明方法制备的全背电极太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,
如图1~3所示,一种全背电极太阳能电池的制作方法,该方法的步骤如下:
1)对衬底硅片1进行抛光去损伤处理;衬底硅片可以为N型衬底硅片。
2)对衬底硅片1的背面进行扩散处理,使其背面形成pn结;
3)在衬底硅片1的背面形成掩膜;
4)对衬底硅片1的正面进行制绒处理,使其正面形成绒面层,然后除去背面形成的掩膜;
5)在具有pn结和绒面层的衬底硅片1的正面和背面分别形成氧化掩膜;在氧化的高温过程中同时推进硼。
6)在衬底硅片的背面需要形成N型区的部分去除其表面的pn结和氧化掩膜,并对该部分进行扩散处理,使该部分形成N型区1-1,背面其余部分则形成P型区(emitter)1-2,接着去除其两面的氧化掩膜;
7)在衬底硅片1的正面形成第一钝化膜层,在衬底硅片1的背面形成第二钝化膜层;
8)在第二钝化膜层上形成多个点接触孔3-1,并且点接触孔3-1的底面处还留有第二钝化膜层;该点接触孔3-1的特征为其下面仍存在一定厚度的第二钝化膜层,而其周围的第二钝化膜层厚度保持不变;
9)在衬底硅片1背面位于点接触孔3-1的部位印刷金属浆料3-1-1,经过烧结处理后,形成与N型区1-1相对应的第一金属电极4和与P型区1-2相对应的第二金属电极5,第一金属电极4具有第一点接触部分4-1和第一金属部分4-2,并保证第一点接触部分4-1烧穿第二钝化膜层后与N型区1-1形成欧姆接触,第一金属部分4-2与N型区1-1间留有第二钝化膜层,第二金属电极5具有第二金属部分5-2和连接在第二金属部分5-2上的多个第二点接触部分5-1,第二点接触部分5-1烧穿第二钝化膜层后与P型区1-2形成欧姆接触,第二金属部分5-2与P型区1-2间留有第二钝化膜层。
在步骤8)和步骤9)中,是通过控制点接触孔3-1下和点接触孔3-1周围的第二钝化膜层的厚度差异,来达到控制金属浆料烧穿点接触孔3-1下的第二钝化膜层,形成第一点接触部分4-1、第二点接触部分5-1,同时保持N型区1-1和第一金属部分4-2,P型区1-2和第二金属部分5-2间分别留有第二钝化膜层。
如图3所示,第一钝化膜层和第二钝化膜层为叠层钝化膜层,由里向外均依次包括三氧化二铝钝化膜层2和SiNx钝化膜层3。
在步骤8)中,可以在第二钝化膜层上印刷点状分布的刻蚀浆料,并通过控制刻蚀时间来得到所要深度的多个点接触孔3-1。在步骤8)中,也可以在第二钝化膜层上预留出形成多个点接触孔3-1的部位,并在其余部位上印刷掩膜,然后通过酸溶液刻蚀的方法来得到所要深度的多个点接触孔3-1,最后除去掩膜。
步骤3)中的掩膜为SiNx掩膜。
步骤2)中的扩散处理为硼扩散处理。
步骤6)中的扩散处理为磷扩散处理。
步骤6)中,在衬底硅片1的背面需要形成N型区1-1的部分去除其表面的pn结和氧化掩膜的方法可以为:在衬底硅片1的背面需要形成N型区1-1的部分通过激光刻蚀开槽,并用碱液腐蚀掉该开槽部分。
在步骤6)中,在衬底硅片1的背面需要形成N型区1-1的部分去除其表面的pn结和氧化掩膜的方法还可以为:在衬底硅片1的背面预留出需要形成N型区1-1的部分,并在其余部位上印刷掩膜,然后通过酸溶液或碱溶液刻蚀的方法依次去除该部分的氧化掩膜和pn结,最后除去掩膜。
如图3所示,一种上述全背电极太阳能电池的制作方法所制备的全背电极太阳能电池,它包括衬底硅片1,衬底硅片1的正面具有绒面层,衬底硅片1的背面具有由P型区1-2和N型区1-1排列而成的P-N型区,并且衬底硅片1的绒面层的外表面上生长有第一钝化膜层,衬底硅片1的P-N型区的外表面上生长有第二钝化膜层,第二钝化膜层上设置有第一金属电极4和第二金属电极5,第一金属电极4具有第一点接触部分4-1和第一金属部分4-2,并且第一点接触部分4-1穿过第二钝化膜层后与N型区1-1形成欧姆接触,第一金属部分4-2与N型区1-1间留有第二钝化膜层,第二金属电极5具有第二金属部分5-2和连接在第二金属部分5-2上的多个第二点接触部分5-1,第二点接触部分5-1穿过第二钝化膜层后与P型区1-2形成欧姆接触,第二金属部分5-2与P型区1-2间留有第二钝化膜层。第一钝化膜层和第二钝化膜层为叠层钝化膜层,由里向外均依次包括三氧化二铝钝化膜层2和SiNx钝化膜层3。
本发明的工作原理如下:
本发明形成的第一金属电极4和第二金属电极5将第二钝化膜层分隔成两种不同厚度的钝化膜,其中薄钝化膜即为第一点接触部分4-1或第二点接触部分5-1以下的第二钝化膜层,它呈点状分布,在烧结后形成金属接触区,能够降低金属电极与硅片的接触面积,从而减少复合,提高转换效率;而厚钝化膜即为第一金属部分4-2或第二金属部分5-2以下的第二钝化膜层,在起钝化作用的同时阻挡了金属浆料的烧穿,使制备的电池保持良好的钝化效果,使第一金属部分4-2或第二金属部分5-2不直接与硅接触,该区域的金属起到连接点状接触,降低串阻的作用,并且该第一金属部分或第二金属部分能够与背面钝化膜层保持良好的接触。
以上所述的具体实施例,对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全背电极太阳能电池的制作方法,其特征在于该方法的步骤如下:
1)对衬底硅片(1)进行抛光去损伤处理;
2)对衬底硅片(1)的背面进行扩散处理,使其背面形成pn结;
3)在衬底硅片(1)的背面形成掩膜;
4)对衬底硅片(1)的正面进行制绒处理,使其正面形成绒面层,然后除去背面的掩膜;
5)在具有pn结和绒面层的衬底硅片(1)的正面和背面分别形成氧化掩膜;
6)在衬底硅片的背面需要形成 N型区的部分去除其表面的pn结和氧化掩膜,并对该部分进行扩散处理,使该部分形成N型区(1-1),背面其余部分则形成P型区(1-2),接着去除其两面的氧化掩膜;
7)在衬底硅片(1)的正面形成第一钝化膜层,在衬底硅片(1)的背面形成第二钝化膜层;
8)在第二钝化膜层上形成多个点接触孔(3-1),并且点接触孔(3-1)的底面处还留有第二钝化膜层;
9)在衬底硅片(1)背面位于点接触孔(3-1)的部位印刷金属浆料(3-1-1),经过烧结处理后,形成与N型区(1-1)相对应的第一金属电极(4)和与P型区(1-2)相对应的第二金属电极(5),第一金属电极(4)具有第一点接触部分(4-1)和第一金属部分(4-2),并保证第一点接触部分(4-1)烧穿第二钝化膜层后与N型区(1-1)形成欧姆接触,第一金属部分(4-2)与N型区(1-1)间留有第二钝化膜层;第二金属电极(5)具有第二金属部分(5-2)和连接在第二金属部分(5-2)上的多个第二点接触部分(5-1),第二点接触部分(5-1)烧穿第二钝化膜层后与P型区(1-2)形成欧姆接触,第二金属部分(5-2)与P型区(1-2)间留有第二钝化膜层。
2.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池的制作方法,其特征在于:所述的第一钝化膜层和第二钝化膜层为叠层钝化膜层,由里向外均依次包括三氧化二铝钝化膜层(2)和SiNx钝化膜层(3)。
3.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池的制作方法,其特征在于:在步骤8)中,在第二钝化膜层上印刷点状分布的刻蚀浆料,并通过控制刻蚀时间来得到所要深度的多个点接触孔(3-1)。
4.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池的制作方法,其特征在于:在步骤8)中,在第二钝化膜层上预留出形成多个点接触孔(3-1)的部位,并在其余部位上印刷掩膜,然后通过酸溶液刻蚀的方法来得到所要深度的多个点接触孔(3-1),最后除去掩膜。
5.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池的制作方法,其特征在于:所述的步骤3)中的掩膜为SiNx掩膜。
6.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池的制作方法,其特征在于:所述的步骤2)中的扩散处理为硼扩散处理,所述的步骤6)中的扩散处理为磷扩散处理。
7.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池的制作方法,其特征在于:所述的步骤6)中,在衬底硅片(1)的背面需要形成N型区(1-1)的部分去除其表面的pn结和氧化掩膜的方法为:在衬底硅片(1)的背面需要形成N型区(1-1)的部分通过激光刻蚀开槽,并用碱液腐蚀掉该开槽部分。
8.根据权利要求1所述的全背电极太阳能电池的制作方法,其特征在于:所述的步骤6)中,在衬底硅片(1)的背面需要形成N型区(1-1)的部分去除其表面的pn结和氧化掩膜的方法为:在衬底硅片(1)的背面预留出需要形成N型区(1-1)的部分,并在其余部位上印刷掩膜,然后通过酸溶液或碱溶液刻蚀的方法依次去除该部分的氧化掩膜和pn结,最后除去掩膜。
9.一种如权利要求1所述的全背电极太阳能电池的制作方法所制备的全背电极太阳能电池,其特征在于:它包括衬底硅片(1),衬底硅片(1)的正面具有绒面层,衬底硅片(1)的背面具有由P型区(1-2)和N型区(1-1)排列而成的P-N型区,并且衬底硅片(1)的绒面层的外表面上生长有第一钝化膜层,衬底硅片(1)的P-N型区的外表面上生长有第二钝化膜层,第二钝化膜层上设置有第一金属电极(4)和第二金属电极(5),第一金属电极(4)具有第一点接触部分(4-1)和第一金属部分(4-2),并且第一点接触部分(4-1)穿过第二钝化膜层后与N型区(1-1)形成欧姆接触,第一金属部分(4-2)与N型区(1-1)间留有第二钝化膜层;第二金属电极(5)具有第二金属部分(5-2)和连接在第二金属部分(5-2)上的多个第二点接触部分(5-1),第二点接触部分(5-1)穿过第二钝化膜层后与P型区(1-2)形成欧姆接触,第二金属部分(5-2)与P型区(1-2)间留有第二钝化膜层。
10.根据权利要求9所述的全背电极太阳能电池,其特征在于:所述的第一钝化膜层和第二钝化膜层为叠层钝化膜层,由里向外均依次包括三氧化二铝钝化膜层(2)和SiNx钝化膜层(3)。
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