CN103618029A - 一种背钝化mwt光伏电池的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种背钝化MWT光伏电池的制造方法，其结合MWT和背钝化工艺，提出一种适于现有光伏电池生产线的制造工艺，以较低的改造成本，制造出效率更高、工艺更为复杂的光伏电池片。
Description
技术领域
本发明涉及一种背钝化MWT光伏电池的制造方法，属于光伏电池领域。
背景技术
现代化太阳能电池工业化生产朝着高效低成本化方向发展，MWT（Metal wrap through）技术与背钝化（PERC）技术相结合作为高效低成本发展方向的代表，其优势在于：
（1）极低的正面遮光：MWT技术通过在硅片上钻孔的方式将主栅线（busbar）引到电池的背面，从而降低了电池朝阳面的金属电极遮光。
（2）优异的背反射器：由于电池背面介质膜的存在使得内背反射从常规全铝背场65%增加到92-95%。一方面增加的长波光的吸收，另一方面尤其对未来薄片电池的趋势提供了技术上的保证；
（2）优越的背面钝化技术：由于背面介质膜的良好的钝化作用，可以将背面复合速率从全铝背的~1000cm/s降低到100-200cm/s；
而且正面的MWT技术和背面钝化技术存在天然的结合关系，即过料孔与背表面交接的周围有薄膜作，自然地隔离了灌孔浆料和硅的接触。当前国内外众多公司及研究单位都在研制单晶硅背面点接触太阳电池和MWT电池，也存在两者结合的电池，但始终没有一个低成本可量产太阳电池制备方法将两者结合。
发明内容
发明目的：本发明提出一种背钝化MWT光伏电池的制造方法，
技术方案：本发明采用的技术方案为一种背钝化MWT光伏电池的制造方法，包括以下步骤：
1）将P型硅片依次经过清洗工艺、制绒工艺、扩散工艺；
2）再经过背面抛光和磷硅玻璃去除工艺，之后进行清洗；
3）硅片背面生长与P型硅片接触的氧化铝层、以及与氧化铝层接触的保护层，从而形成由氧化铝层和保护层组成的叠层膜；
4）硅片正面减反射薄膜生长；
5）硅片贯穿性钻孔形成贯通孔；
6）背面叠层膜开孔，露出P型硅片；
7）在硅片背面丝网印刷灌孔电极及电池负极；
8）背面印刷铝背场，正面印刷栅线，并烧结形成电极。
作为本发明的进一步改进，所述步骤5）中使用激光钻贯通孔，所述贯通孔直径10-1000um，孔距3-100mm。
作为本发明的进一步改进，所述步骤6）中使用激光在所述叠层膜上开线状孔，其线宽为10-100um，线距100-2000um。或者所述步骤6）中使用激光在所述叠层膜上开圆孔，其直径为5-500um，孔距为10-2000um。或者所述步骤6）中使用腐蚀性浆料在所述叠层膜上开孔。
作为本发明的又一种改进，所述步骤2）中背面抛光时在去除磷硅玻璃之前，利用正面磷硅玻璃保护硅片正面，实现背面单面抛光。
作为本发明的又一种改进，所述步骤1）中所述P型硅片电阻率为0.5-6 ohm·cm。所述步骤1）中扩散形成的n型扩散层，其方块电阻为30-120 ohm/sq。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤3）中所述保护层为氮化硅、碳化硅或氧化钛中的一种。所述步骤3）中所述氧化铝层厚度为1-100nm。
有益效果：本发明结合MWT和背钝化工艺，提出一种适于现有光伏电池生产线的制造工艺，以较低的改造成本，制造出效率更高、工艺更为复杂的光伏电池片。
附图说明
图1为本发明所制造的光伏电池结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：MWT技术和背钝化技术都是提高光伏电池效率的两种手段，在本实施例中将两者结合起来，获得较高转换效率的光伏电池。首先选用电阻率为2 ohm·cm 的P型硅片3，进行清洗去除硅片表面的氧化物和金属杂质，同时还要去除硅片表面的机械损伤层。清洗后的硅片进行表面制绒，形成起伏不平的绒面使入射光发生多次反射，增加硅片对太阳光的吸收。制绒后的硅片放入扩散管中进行磷扩散，形成方块电阻为75 ohm/sq 的N型扩散层2。在扩散过程中硅片表面会形成磷硅玻璃，仅去除背面磷硅玻璃后，由抛光机从正面固定硅片，而在背面进行单面抛光，使正面磷硅玻璃起到保护电池正面的作用。背面抛光完成后，使用氟化氢清洗去除硅片正面及侧面的磷硅玻璃。
采用等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）在硅片抛光后的背面沉积一层厚度为50nm的氧化铝层4作为背面钝化层。氧化铝层与P型硅片3接触，形成一个内建电场，降低少数载流子的复合率。同时再采用PECVD工艺在氧化铝层4背面沉积70nm厚的氮化硅层5以保护氧化铝层4，从而形成由氧化铝层4和氮化硅层5组成的叠层膜。P型硅片3的正面由PECVD工艺沉积一层氮化硅减反射膜1，其不仅具有减少光反射、抗氧化和绝缘性能，同时也具有良好的阻挡钠离子、掩蔽金属和水蒸气扩散的能力。
采用红色激光在硅片上钻出4×4形式的贯通孔，该贯通孔直径200um，孔距38.5mm。再用绿色激光在所述叠层膜上开圆孔，以露出P型硅片3。叠层膜上的圆孔直径35um，孔距700um。在所述贯通孔内丝网印刷灌孔电极7，将硅片正面的的N型扩散层2通过电连接引到硅片背面。同时在硅片背面丝网印刷电池负极。最后在硅片背面印刷铝背场8，需要注意到，铝背场8会通过前述叠层膜上的开孔与P型硅片3接触，形成局部铝背场接触9。完成所有步骤后，在硅片正面丝网印刷栅线，并烧结使电极形成欧姆接触。
实施例2：本实施例中选用电阻率为0.5 ohm·cm 的P型硅片3，进行清洗去除硅片表面的氧化物和金属杂质，同时还要去除硅片表面的机械损伤层。清洗后的硅片进行表面制绒，形成起伏不平的绒面使入射光发生多次反射，增加硅片对太阳光的吸收。制绒后的硅片放入扩散管中进行磷扩散，形成方块电阻为30 ohm/sq 的N型扩散层2。在扩散过程中硅片表面会形成磷硅玻璃，在去除硅片表面的磷硅玻璃后，由抛光机在水膜保护或者气象隔绝酸雾保护的情况下，在背面进行单面抛光。
采用等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）在硅片抛光后的背面沉积一层厚度为1nm的氧化铝层4作为背面钝化层。采用红色激光在硅片上钻出4×4形式的贯通孔，该贯通孔直径10um，孔距3mm。再用绿色激光在所述叠层膜上开线状孔，以露出P型硅片3。叠层膜上的线状孔线宽50um，线距1000um。在所述贯通孔内丝网印刷灌孔电极7，将硅片正面的的N型扩散层2通过电连接引到硅片背面。同时在硅片背面丝网印刷电池负极。最后在硅片背面印刷铝背场8，需要注意到，铝背场8会通过前述叠层膜上的开孔与P型硅片3接触，形成局部铝背场接触9。完成所有步骤后，在硅片正面丝网印刷栅线，并烧结使电极形成欧姆接触。
本实施例的其他部分与实施例1相同。
实施例3：本实施例中选用电阻率为6 ohm·cm 的P型硅片3，进行清洗去除硅片表面的氧化物和金属杂质，同时还要去除硅片表面的机械损伤层。清洗后的硅片进行表面制绒，形成起伏不平的绒面使入射光发生多次反射，增加硅片对太阳光的吸收。制绒后的硅片放入扩散管中进行磷扩散，形成方块电阻为120 ohm/sq 的N型扩散层2。
采用等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）在硅片抛光后的背面沉积一层厚度为100nm的氧化铝层4作为背面钝化层。采用红色激光在硅片上钻出4×4形式的贯通孔，该贯通孔直径1000um，孔距100mm。再用绿色激光在所述叠层膜上开圆孔，以露出P型硅片3。叠层膜上的圆孔直径5um，孔距10um。
本实施例的其他部分与实施例1相同。
实施例4：使用绿色激光在所述叠层膜上开圆孔，以露出P型硅片3。叠层膜上的圆孔直径500um，孔距2000um。
本实施例的其他部分与实施例1相同。
实施例5：使用绿色激光在所述叠层膜上开线状孔，以露出P型硅片3。叠层膜上的线状孔线宽10um，线距100um。
本实施例的其他部分与实施例2相同。
实施例6：使用绿色激光在所述叠层膜上开线状孔，以露出P型硅片3。叠层膜上的线状孔线宽100um，线距2000um。
本实施例的其他部分与实施例2相同。
Claims (10)
1.一种背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将P型硅片依次经过清洗工艺、制绒工艺、扩散工艺；
2）再经过背面抛光和磷硅玻璃去除工艺，之后进行清洗；
3）硅片背面生长与P型硅片接触的氧化铝层、以及与氧化铝层接触的保护层，从而形成由氧化铝层和保护层组成的叠层膜；
4）硅片正面减反射薄膜生长；
5）硅片贯穿性钻孔形成贯通孔；
6）背面叠层膜开孔，露出P型硅片；
7）在硅片背面丝网印刷灌孔电极及电池负极；
8）背面印刷铝背场，正面印刷栅线，并烧结形成电极。
2.根据权利要求1所述的背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，所述步骤5）中使用激光钻贯通孔，所述贯通孔直径10-1000um，孔距3-100mm。
3.根据权利要求1所述的背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，所述步骤6）中使用激光在所述叠层膜上开线状孔，其线宽为10-100um，线距100-2000um。
4.根据权利要求1所述的背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，所述步骤6）中使用激光在所述叠层膜上开圆孔，其直径为5-500um，孔距为10-2000um。
5.根据权利要求1所述的背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，所述步骤6）中使用腐蚀性浆料在所述叠层膜上开孔。
6.根据权利要求1所述的背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，所述步骤1）中所述P型硅片电阻率为0.5-6 ohm·cm。
7.根据权利要求1所述的背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，所述步骤1）中扩散形成的n型扩散层，其方块电阻为30-120 ohm/sq。
8.根据权利要求1所述的背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，所述步骤2）中背面抛光时在去除磷硅玻璃之前，利用正面磷硅玻璃保护硅片正面，实现背面单面抛光。
9.根据权利要求1所述的背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，所述步骤3）中所述保护层为氮化硅、碳化硅或氧化钛中的一种。
10.根据权利要求1所述的背钝化MWT光伏电池的制造方法，其特征在于，所述步骤3）中所述氧化铝层厚度为1-100nm。
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