CN103646994A

CN103646994A - 一种太阳电池正面电极的制备方法

Info

Publication number: CN103646994A
Application number: CN201310619883.XA
Authority: CN
Inventors: 邢国强; 高艳涛; 夏正月; 张斌
Original assignee: Altusvia Energy Taicang Co Ltd
Current assignee: Altusvia Energy Taicang Co Ltd
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-03-19

Abstract

本发明公开了一种太阳电池的正面电极的制备方法，选择材料；扩散；去背节、边节以及硼硅玻璃；在硅片扩散表面沉积钝化膜；制备电池的背极；烧结；激光开槽；制备正电极；退火。本发明通过简化生产步骤，降低电池制作成本的太阳电池正面电极的制作方法；通过使用激光开槽的方式，简化准备流程，并使得表面细栅更细，提高太阳电池的效率。

Description

一种太阳电池正面电极的制备方法

技术领域

本发明涉及一种太阳电池的制备方法，尤其是一种太阳电池正面电极的制备方法。

背景技术

在能源短缺、环境污染问题日益突出的背景下，发展可再生能源已成为全球的重大课题，利用太阳能则是发展可再生能源的一个重点方向，世界光伏市场在过去十年一直保持着年均30％以上的高速增长，2009年增幅更是达到惊人的152.8%。产量由2008年的7.91GW增至2009年的近20GW。与国外先进电池制备技术相比，我国晶硅太阳电池制备技术还是相对落后。目前提高电池的效率和降低太阳电池的成本是电池研发的主要方向，而前电极的优化又是其中的主要方向。量产电池片的印刷前电极的细栅线已经由3年前的150um左右减低到现在60um左右，但是采用印刷工艺进一步的降低栅线的宽度遇到瓶颈。目前采用电镀的方法可以将细栅电极的宽度降低到30um左右，但是此过程大都采用了光刻的或者光刻胶掩膜的方法，使得制备过程复杂，成本高，量产遇到瓶颈。

综上所述，研究出一种可有效减少生产制作成本的太阳电池的制作方式是目前太阳电池生产领域中首要解决的问题之一。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种可有效简化生产步骤，降低电池制作成本的太阳电池正面电极的制作方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明提供的1一种太阳电池正面电极的制备方法，包括以下步骤：

a. 选择材料：选择硅衬底1；

b. 扩散：将硅衬底1放入扩散炉进行扩散磷或扩散硼工序；

c. 去背节、边节以及硼硅玻璃：将硅片放入单面刻蚀的设备中，用浓度为5-15%的氢氟酸和50-70%的硝酸的混合溶液刻蚀硅片的背表面及其边缘；

d. 在硅片扩散表面沉积钝化膜：采用硅衬底1表面制备75-90nm厚的氮化硅减反射薄膜；

e. 制备电池的背极：在硅片的背面印刷铝浆和银浆形成电池的背极；

f. 烧结：将硅片放在烧结炉中进行共烧结，烧结温度为700-900℃，让背极和硅片形成欧姆接触；

g. 激光开槽：用激光打开硅片前表面介质层，开槽宽度为5um-30um，间距为500um到2000um；

h. 制备前电极：采用喷墨印刷的方式在开槽处喷涂涂层电极材料，然后电镀银；

i. 退火。

步骤（b）中所述的扩散为磷扩散或硼扩散，其磷源为PH₃，方阻为40-120Ω/sq；硼源为BBr3，方阻为40-120?/sq。

步骤（d）中氮化硅减反射薄膜采用等离子化学气相沉积或原子层沉积的方法得到。

步骤（g）中的激光开槽，开槽的图形为线状、有主栅、无主栅、环形中的一种。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、通过使用激光开槽的方式，简化制备流程，并使得表面细栅更细，提高太阳电池的效率；

2、本发明通过同时使用激光开槽和喷涂电极的工艺，能够有效降低制作电池正极的金属消耗量，有效降低电池的制作成本。

附图说明

图1为电池正面电极结构的横截面图；

其中：1.硅衬底1，2.掺杂曾，3.钝化层，4.电池正面电极。

具体实施方式

下面结合具体实施例，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价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种太阳电池正面电极4的制备方法,包括以下步骤：

a.选择材料；

b.扩散；

c.去背节、边节以及硼硅玻璃；

d.在硅片扩散表面沉积钝化膜；

e.制备电池的背极；

f.烧结；

g.激光开槽：用激光设备打开硅片前表面介质层，开槽的图形为线状、有主栅、无主栅或环形中的一种，开槽宽度为5um-30um，间距为500um-2000um；

h.制备正电极：采用喷墨印刷的方式在开槽处喷涂涂层电极材料，然后电镀银；

i.退火。

实施例1

N型硅电池的制备流程如下：

a) 选择N型硅衬底1，且N型硅片的电阻率在0.3 ??cm -10 ??cm 之间，对于N型单晶硅衬底1，采用氢氧化钠或氢氧化钾溶液在N型硅衬底1的表面制备出金字塔形状的陷光结构，然后用稀释的盐酸和氢氟酸进行清洗；

b) 在N型硅衬底1的前表面进行硼扩散，形成PN节：将步骤（a）中所述的N型硅衬底1放入扩散炉中进行硼扩散，扩散温度为900℃的，其中源为BBr₃，目标方阻为80?/sq；

c) 去背节、边节以及硼硅玻璃：将步骤（b）中所述的N型硅衬底1放入单面刻蚀的设备中，用浓度为12%的氢氟酸和50%的硝酸的混合溶液刻蚀N型硅片的背表面和边缘；

d) 在扩硼的表面沉积氧化铝和氮化硅：在400℃的温度下，原子层（ALD）沉积8nm的三氧化二铝，ALD所用的源可以是Al(CH₃)₃和H₂O或O₃，也可以是AlCl₃ 和H₂O，其中三氧化二铝所带的负电荷是在5×1012 cm^?2到3×1013cm^?2之间；再在氧化铝的表面沉积采用等离子化学气相沉积（PECVD）的方法制备65nm厚的氮化硅减反射薄膜；

e) 制备电池的背极：采用印刷方式在硅片的背面印刷铝浆和银浆形成电池背极；

f) 烧结：将硅片放在烧结炉中进行共烧结，烧结温度为770℃，让背极和硅片形成欧姆接触；

g) 激光开槽：用激光打开前表面介质层，开槽宽度为20um，间距为500um；

h) 制备正面电极：采用喷墨印刷的方式在开槽处喷涂镍，然后电镀银；

I) 退火：在150-300度的条件下退火，让镍和硅形成欧姆接触。

其中：步骤（d）中所述的在扩硼的表面沉积氧化铝和氮化硅，可采用等离子化学气相沉积（PECVD）7nm的三氧化二铝，所用的源为Si(OC₂H₅)₄、SiH₄和N₂O，其中三氧化二铝所带的负电荷是在5×1012 cm?2到3×1013cm?2之间；再在氧化铝的表面沉积采用等离子化学气相沉积（PECVD）的方法制备65nm厚的氮化硅减反射薄膜。

实施例2

采用P型硅衬底1制备，实现上述目的的流程如下：

a) 选择P型硅衬底1;

b) 在P型硅衬底1的前表面进行磷扩散，形成PN节：将P型硅衬底1放入扩散炉中进行磷扩散，扩散温度为910℃，其中源为PH3，目标方阻范围为80?/sq；

c) 去背节、边节以及硼硅玻璃：在单面刻蚀的设备中，采用浓度5-15%的氢氟酸和50-70%的硝酸的混合溶液，刻蚀硅片的背表面和边缘；

d) 在扩磷的表面沉积氮化硅钝化膜：采用等离子化学气相沉积（PECVD）的方法制备75nm到90nm厚的氮化硅减反射薄膜；

e) 制备电池的背极：采用印刷的技术在电池的背面印刷铝浆和银浆形成电池背极;

f) 烧结：在700-900℃的温度下在在烧结炉中进行共烧结，让电极和硅形成欧姆接触；

g) 激光开槽：用激光打开前表面介质层，开槽宽度为15um，间距为2000um;

h) 制备前电极：采用喷墨印刷的方式在开槽处喷涂镍，然后电镀银；

i)退火：在200℃的条件下退火，让镍和硅形成欧姆接触。

Claims

1.一种背结背接触晶体硅太阳电池的硼扩散工艺，其特征在于：其工艺流程的具体步骤为：

（a）: 选择电阻率在3-5Ωcm的N 型硅衬底，少子寿命大于300us；

（b）:采用氢氧化钠溶液对N 型单晶硅衬底进行背面抛光，抛光完成后用盐酸和氢氟酸的混合溶液进行清洗；所述的氢氧化钠溶液的浓度范围10%-30% ；盐酸和氢氟酸混合溶液中，盐酸与氢氟酸配比为1:2.5 ；盐酸和氢氟酸混合溶液的浓度为1.1%；

(c):将抛光后的硅片放于扩散炉中，升温至850 ~ 900℃ ，炉内环境为氮气气氛，氮气流量为20 ~ 30L/min；

(d):在900~920℃的温度下，通入携带BBr3的氮气，其中携带BBr3的流量为0.1~1L/min，干氧的流量为0.1L/min，氮气流量20 ~30L/min；通源时间为10~30min；

(e):停止通入携硼源的氮气，将扩散温度升高到930~ 950℃，炉内环境为氮气气氛，氮气流量20 ~ 30L/min L/min;升温时间控制在1~3min；

(f):将扩散温度升高到920~950℃后，再将推结氧化温度升高到930~ 950℃，炉内环境为氮气气氛，氮气流量20 ~ 30L/min，干氧的流量是0.5 ~ 2L/min，推结时间控制在5~15min；

(g):推结结束后，炉内环境为氧气气氛，氧化的温度升高到930~ 950℃，氧气流量为15 ~ 30L/min;氧化时间控制在15~25min；

（h）：降温出舟，完成扩散过程。