CN103618009A - 一种丝网印刷背钝化电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丝网印刷背钝化电池及其制备方法。电池正表面具有发射结、减反射膜和正面电极，背表面为抛光表面并沉积或生长有钝化层，在钝化层之上镀有氮化硅膜，背面还具有铝硅合金层和局域铝背场。其通过制绒、扩散、刻蚀、抛光、钝化和镀膜，使硅片正表面具有发射结和减反射膜，背表面为抛光表面并沉积或生长有钝化层，在钝化层之上镀有氮化硅膜，然后在背面采用具有特别图形的网版丝网印刷烧穿性银铝浆，以形成铝硅合金层和局域铝背场，再印刷正面电极并经烘干和烧结。本发明方法将常规的独立的背面电极和背面电场的印刷工艺相结合，简化了生产工艺步骤，降低了生产成本，更有利于背钝化电池大规模的产业化。
Description
技术领域
本发明属于钝化太阳能电池领域，特别涉及一种丝网印刷背钝化电池及其制备方法。
背景技术
为了降低晶体硅成本，采用更薄的硅片是以后晶体硅太阳能电池产业发展的趋势之一。但随着硅片厚度的减薄，少数载流子的扩散长度可能接近或大于硅片的厚度，部分少数载流子将扩散到电池背面而产生复合，如果不采取有效手段降低这一部分复合损失，这将对电池效率带来不利影响。因此对于薄片化的电池片，需要很好的背面钝化效果。背面钝化的晶体硅太阳电池兼备光学和电学的优势，能够进一步提高产业化的太阳电池的效率，是下一步研发的重点。新南威尔士大学(UNSW )制备的PERC(passivated emitter rear contact)太阳电池，P型单晶硅效率高达23.0%。其主要特点是双面钝化，即电池的正面与背面均镀有钝化层。对于背表面，用背面点接触来代替 PESC(passivated emitter solar cell)电池的整个背面铝合金接触。目前，对于此种电池的制备主要有两种方法，第一种是首先在背面钝化层上进行局域开膜处理，以形成局域接触区，然后丝网印刷铝浆在整个电池背面，从而在烧结中形成局域铝背场，此法需要单独的背面钝化层局域开膜技术；第二种是首先在背面钝化层上蒸镀一定厚度的铝膜，然后利用激光作用在电池背面的局域区域，从而实现背面局域接触和形成局域铝背场，此法不仅需要另置镀膜设备蒸镀以形成铝背场的铝膜，而且需要激光作用在硅片背表面。由此可见，上述方法工艺步骤繁琐，增加了工艺时间和工艺成本。
发明内容
本发明为克服上述现有技术存在的不足，提供一种丝网印刷背钝化电池及其制备方法。它采用丝网印刷方式，而无需单独的开背面钝化层技术，也无需激光烧结技术，简化了生产工艺步骤，降低了生产成本，有利于背钝化电池的产业化。
本发明解决技术问题所采取的技术方案是：
第一个方面，一种丝网印刷背钝化电池，其正表面具有发射结、减反射膜和正面电极，背表面为抛光表面并沉积或生长有钝化层，在钝化层之上镀有氮化硅膜，其特征在于，背面还具有丝网印刷烧穿性银铝浆而形成的铝硅合金层和局域铝背场。
所述的钝化层为Al2O3钝化膜或SiO2钝化膜。
所述的氮化硅膜的厚度为30nm至200nm，折射率为1.9至2.3。
所述的铝背场为栅指型，由主栅和副栅组成。作为优选，所述的主栅由三根栅线组成，栅线为直通式或分段式，栅线的宽度与正面电极中的主栅线相同，三根栅线之间的间距与正面的主栅线间距相同；所述的副栅为直通式栅线，栅线的宽度为60μm至200μm，栅线的间距为0.8mm至3.0mm。
第二个方面，一种丝网印刷背钝化电池的制备方法，首先通过制绒、扩散、刻蚀、抛光、钝化和镀膜，使硅片正表面具有发射结和减反射膜，背表面为抛光表面并沉积或生长有钝化层，在钝化层之上镀有氮化硅膜，然后制备局域接触和局域铝背场，再印刷正面电极并经烘干和烧结完成背钝化电池的制备；其特征在于，所述的制备局域接触和局域铝背场是在背面采用具有特别图形的网版丝网印刷烧穿性银铝浆，以形成铝硅合金层和局域铝背场。
所述的烧穿性银铝浆，具有良好的导电性，在烧结过程中，丝网印刷的烧穿性银铝浆将背面钝化层和氮化硅膜烧穿并与硅基底接触形成铝硅合金层和局域铝背场。
所述的具有特别图形的网版的图形为栅指型，并且使用烧穿性银铝浆，从而将独立的背面电极和背面电场的印刷工艺相结合；而且在经过烧结后形成由主栅和副栅组成的栅指型的铝背场。作为优选，所述的主栅由三根栅线组成，栅线为直通式或分段式，栅线的宽度与正面电极中的主栅线相同，三根栅线之间的间距与正面的主栅线间距相同；所述的副栅为直通式栅线，栅线的宽度为60μm至200μm，栅线的间距为0.8mm至3.0mm。
本发明中，丝网印刷背钝化电池的制备流程为：首先，对单晶硅片进行碱制绒，以去除损伤并形成均匀的金字塔绒面以降低硅片表面的反射率；其次，对制绒后的硅片进行液态磷源扩散，在硅片正面形成N型扩散层，以形成电池所需要的PN结；接着，对扩散后的硅片进行湿法刻蚀，去除扩散过程中在硅片表面的磷硅玻璃层，去除硅片边缘及背表面的PN结，并在刻蚀的同时完成对硅片背表面的抛光；然后，在抛光的硅片背表面沉积或生长Al2O3钝化膜或SiO2钝化膜，并继钝化层之后再沉积一定厚度的氮化硅膜；最后，用具有特别图形的网版将烧穿性银铝浆丝网印刷于整个硅片背表面，再丝网印刷银浆于硅片正表面，烘干并烧结，完成背钝化电池的制备。
本发明利用烧穿性银铝浆的烧结特性，使得在烧结过程中烧穿背面钝化层并与硅基底接触形成铝硅合金层和铝背场，不需要单独的开背面钝化层技术，不需要激光烧结技术，即可形成局域铝背场；采用特别设计的栅指型图形的丝网印刷网版，利用银铝浆良好的导电性，将常规的独立的背面电极和背面电场的印刷工艺相结合，简化了生产工艺步骤，降低了生产成本；采用丝网印刷方式，更有利于背钝化电池大规模的产业化。
附图说明
图1为本发明一种具体实施方式中背面丝网印刷网版栅指型图形示意图。
图中1为主栅线，2为副栅线。
具体实施方式
实施例1：一种丝网印刷背钝化电池的制备方法。
将单晶硅片进行碱制绒形成均匀的金字塔绒面，扩散形成PN结，湿法刻蚀去表面磷硅玻璃、去边缘和背面PN结，并抛光硅片背表面，在抛光的硅片背表面原子层沉积15nm厚的Al2O3钝化膜，采用等离子体化学气相沉积法沉积厚度为80nm的SiNx膜；用主栅线宽为1.4mm，主栅线间距为52mm，副栅线宽为100μm，副栅线间距为1.0mm的网版将烧穿性银铝浆印刷在整个硅片背表面，背面丝网印刷网版栅指型图形如图1所示，图中1为主栅线，2为副栅线；印刷正面电极，主栅线宽度及主栅线间距与背面相同，然后烘干并烧结。即制得丝网印刷背钝化电池。
实施例2：又一种丝网印刷背钝化电池的制备方法。
将单晶硅片进行碱制绒形成均匀的金字塔绒面，扩散形成PN结，湿法刻蚀去表面磷硅玻璃、去边缘和背面PN结，并抛光硅片背表面，在抛光的硅片热生长20nm厚的SiO2钝化膜，采用等离子体化学气相沉积法沉积厚度为120nm的SiNx膜；用主栅线宽为1.4mm，主栅线间距为52mm，副栅线宽为150μm，副栅线间距为1.5mm的网版将烧穿性银铝浆印刷在整个硅片背表面，背面丝网印刷网版栅指型图形如图1所示，图中1为主栅线，2为副栅线；印刷正面电极，主栅线宽度及主栅线间距与背面相同，然后烘干并烧结。即制得丝网印刷背钝化电池。
Claims (9)
1.一种丝网印刷背钝化电池，其正表面具有发射结、减反射膜和正面电极，背表面为抛光表面并沉积或生长有钝化层，在钝化层之上镀有氮化硅膜，其特征在于，背面还具有丝网印刷烧穿性银铝浆而形成的铝硅合金层和局域铝背场。
2.根据权利要求1所述的丝网印刷背钝化电池，其特征在于，所述的钝化层为Al2O3钝化膜或SiO2钝化膜。
3.根据权利要求1所述的丝网印刷背钝化电池，其特征在于，所述的氮化硅膜的厚度为30nm至200nm，折射率为1.9至2.3。
4.根据权利要求1所述的丝网印刷背钝化电池，其特征在于，所述的铝背场为栅指型，由主栅和副栅组成。
5.根据权利要求4所述的丝网印刷背钝化电池，其特征在于，所述的主栅由三根栅线组成，栅线为直通式或分段式，栅线的宽度与正面电极中的主栅线相同，三根栅线之间的间距与正面的主栅线间距相同；所述的副栅为直通式栅线，栅线的宽度为60μm至200μm，栅线的间距为0.8mm至3.0mm。
6.根据权利要求1所述的丝网印刷背钝化电池的制备方法，首先通过制绒、扩散、刻蚀、抛光、钝化和镀膜，使硅片正表面具有发射结和减反射膜，背表面为抛光表面并沉积或生长有钝化层，在钝化层之上镀有氮化硅膜，然后制备局域接触和局域铝背场，再印刷正面电极并经烘干和烧结完成背钝化电池的制备；其特征在于，所述的制备局域接触和局域铝背场是在背面采用具有特别图形的网版丝网印刷烧穿性银铝浆，以形成铝硅合金层和局域铝背场。
7.根据权利要求6所述的丝网印刷背钝化电池的制备方法，其特征在于，在烧结过程中，丝网印刷的烧穿性银铝浆将背面钝化层和氮化硅膜烧穿并与硅基底接触形成铝硅合金层和局域铝背场。
8.根据权利要求6所述的丝网印刷背钝化电池的制备方法，其特征在于，所述的具有特别图形的网版的图形为栅指型，并且使用烧穿性银铝浆，从而将独立的背面电极和背面电场的印刷工艺相结合；而且在经过烧结后形成由主栅和副栅组成的栅指型的铝背场。
9.根据权利要求8所述的丝网印刷背钝化电池的制备方法，其特征在于，所述的主栅由三根栅线组成，栅线为直通式或分段式，栅线的宽度与正面电极中的主栅线相同，三根栅线之间的间距与正面的主栅线间距相同；所述的副栅为直通式栅线，栅线的宽度为60μm至200μm，栅线的间距为0.8mm至3.0mm。
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