CN103985779A - 太阳能电池的制作方法及太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池的制作方法及太阳能电池，包括：步骤S1、采用离子注入的方式在一衬底上形成一PN结构；步骤S2、对该PN结构进行退火处理，并且在退火的同时通入氧气以在在该衬底的正面和背面上形成氧化膜；步骤S3、在该PN结构的背面设置一掩膜，未被该掩膜覆盖的区域为电极区域；步骤S4、在未被该掩膜覆盖的区域形成电极。本发明省去了原本的钝化和开孔的两道制程，简化了工艺步骤，并且由于不用额外的开孔步骤，也大大降低了碎片率。另外，该方法完全无需增加新的制程设备，降低了制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的制作方法及太阳能电池。
背景技术
对于太阳能电池而言，没有钝化的背表面会有很大的少子复合速度，太阳能电池的转换效率会因此而受到影响。所以背钝化是一个很有效的制作高效晶硅电池的途径。一般来说，需要在硅片背面保留大面积的钝化层，例如二氧化硅薄膜，因为其对硅片背面有钝化作用从而能够提高电池的转换效率。然而100%的背面的钝化也是不可能的，因为背面有一部分的面积必须设置背面电极来与和硅接触。由此，如何保证电极面积和钝化层面积之间的平衡也是太阳能电池的制造领域内一个热议的话题。
一种常规工艺是这样的，在硅片的背面形成二氧化硅薄膜作为钝化层，然而在电极的制作过程中，需要在硅片背面全部面积丝网印刷金属铝,在铝烧结过程中，之前形成的钝化层即SiO2都被烧掉了，由此严重影响了太阳能电池的转换效率。
另一种常规的较为有效的背钝化电池制作过程是这样的：首先在硅片正面制绒；之后在硅片正面掺杂从而形成pn结；进一步地，在硅片正面由PECVD方法生成例如氮化硅的减反射膜；之后，在硅片背面生长或镀氧化膜（例如Al2O3或SiO2）；背面采用PECVD镀上氮化硅薄膜；用激光在背面的氮化硅薄膜和氧化膜的叠层上打开接触孔以便于后续的背面的金属电极能与硅片接触并烧结最终形成电极；随后进行硅片的正面的银的丝网印刷以及硅片的背面的铝的丝网印刷；烧结后形成电极。这种方法的好处在于：在制作电极时使得背面电极通过接触孔与硅片背面接触，另外在钝化层上形成氮化硅层来避免之前形成的钝化层在电极的烧结过程中被烧穿。
然而，虽然尽可能保留了较大面积钝化层的同时该方法无疑增加了工艺上的复杂度，例如需要在钝化层和氮化硅的叠层上开孔。并且这种方法的制作成本也非常高，因为形成Al2O3的设备非常昂贵。
出于上述缺陷，业内急需一种工艺简单、成本低廉、无需专用的昂贵设备即可保留大面积钝化层的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中钝化层在电极的烧结过程中难以保留或者现有的保留大面积钝化层的工艺复杂度较高、需要采用昂贵的专用设备、制作成本高、工艺步骤较多的缺陷，提供一种太阳能电池的制作方法及太阳能电池，其简化了工艺步骤、无需采用昂贵的专用设备即可保留较大面积的钝化层，从而以较低的成本、较简单的工艺来获得具有较高转换效率的太阳能电池。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种太阳能电池的制作方法，其特点在于，包括以下步骤：
步骤S1、采用离子注入的方式在一衬底上形成一PN结构；
步骤S2、对该PN结构进行退火处理，并且在退火的同时通入氧气以在在该衬底的正面和背面上形成氧化膜；
步骤S3、在该PN结构的背面设置一掩膜板，其中被该掩膜板所覆盖的区域为电极区域，在该PN结构的背面上形成一保护层，该保护层形成于未被该掩膜板覆盖的区域；
步骤S4、去除该掩膜板，在该衬底的背面的该金属区域形成电极。
与传统的形成钝化层和氮化硅薄膜的叠层的方式所不同的是，本发明直接在该钝化层上形成该保护层，预留了该电极区域，从而避免了传统方法中先形成氮化硅薄膜而后又在钝化层和氮化硅薄膜的叠层上开接触孔的步骤，在形成保护层时直接预留了电极区域，简化了工艺步骤。
优选地，该掩膜板为条状网板或者栅格状网板。具体来说，可以采用条状网板或者栅格状网板覆盖在硅片背面，然后再用PECVD方法在该硅片背面形成SiN薄膜，而被条状网板或者栅格状网板覆盖的区域并未形成SiN薄膜，这些区域供之后的金属电极的丝网印刷。在电极的烧结过程中金属和硅片背面烧结并引出电流，而被SiN薄膜覆盖的区域就没有烧穿，从而被SiN薄膜所覆盖的作为钝化层的SiO2薄膜就保留了下来。即SiN薄膜是用来保护SiO2薄膜的。
优选地，该掩膜板为金属网板。较佳地，该掩膜板能承受200℃以上的温度，由此，耐高温的塑料掩膜板或者其他耐高温的掩膜板也能够在本发明中被使用。
优选地，该保护层是通过PECVD（等离子体增强化学气相沉积）工艺所形成的氮化硅层。
优选地，步骤S1中通过在具有一第一导电类型的衬底的正面注入具有第二导电类型的离子以得到该PN结构。
优选地，步骤S4中还包括在该PN结构的正面形成电极的步骤。
优选地，步骤S1中还包括在该衬底的正面制绒的步骤。
优选地，步骤S2之后、步骤S3之前还包括在该PN结构的正面形成一减反射层的步骤。
优选地，步骤S4中通过丝网印刷来形成电极。
本发明还提供一种采用如上所述的太阳能电池的制作方法得到的太阳能电池。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
1、本发明的太阳能电池制作方法在离子注入后的退火过程中同时生成氧化膜以作为钝化层，并且在后续过程中保留了上述氧化膜，该作为钝化层的氧化膜的保留有助于转换效率的提高。而且，将退火和氧化膜的生成在同一步骤中完成不仅提高了生产效率，也降低了生产成本，无需购买昂贵的设备。
2、本发明在制作过程中采用氮化硅作为保护层来保护氧化膜，并且该背面上未被该掩膜覆盖的部分即为电极区域，后续仅需丝网印刷金属即可。而无需如同现有技术一般，在形成了氧化膜和氮化硅层之后，为了形成金属电极，需要在氧化膜和氮化硅层的叠层上开出接触孔方能制作电极。很明显，本发明的制作方法省略了开孔的步骤，简化了工艺流程。
附图说明
图1-4为本发明较佳实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
参考图1-4，该太阳能电池的制作方法，包括以下步骤：
步骤S1，参考图1，提供一衬底1，并且在该衬底1的正面制绒，采用离子注入的方式在该衬底1上形成一PN结构。例如，通过在具有一第一导电类型的衬底1的正面注入具有第二导电类型的离子以形成一第二导电类型掺杂层2，由此得到该PN结构。
步骤S2，参考图2，对该PN结构进行退火处理，并且在退火的同时通入氧气以在在该衬底1的正面和背面上形成氧化膜，在图2中分别以附图标记3和4来表示形成于正面和背面上的氧化膜，即二氧化硅。接着，在该氧化膜3上形成一减反射层5。
步骤S3，参考图3，在该PN结构的背面设置一掩膜6，其中未被该掩膜6覆盖的区域为预留出的电极区域，这样就无需像现有技术一样，形成氧化膜和氮化硅叠层后还需开出接触孔才能进行电极的制作。其中，在本实施例中采用氮化硅作为该掩膜6，也就是保护层，用来保护该氧化膜。该掩膜为条状掩膜或者栅格状掩膜。具体来说，可以采用条状掩膜板或者栅格状掩膜板，较佳地为金属网板覆盖在作为衬底1的硅片背面，然后再用PECVD方法在该硅片背面形成SiN薄膜，而被金属网板覆盖的区域并未形成SiN薄膜，这些区域供之后的金属电极的丝网印刷。在电极的烧结过程中金属和硅片背面烧结并引出电流，而被SiN薄膜覆盖的区域的氧化膜就没有烧穿，从而被SiN薄膜所覆盖作为钝化层的SiO2薄膜就保留了下来。
步骤S4，参考图4，在未被该掩膜覆盖的区域通过丝网印刷形成电极7，并且在该PN结构的正面形成电极（图中未示出）。之后的工艺与现有技术相同，故此不再赘述。
与传统的形成钝化层和氮化硅薄膜的叠层的方式所不同的是，本发明直接在该钝化层上形成保护层，该保护层的图形预留了该电极区域，从而避免了传统方法中先形成氮化硅薄膜而后又在钝化层和氮化硅薄膜的叠层上开接触孔的步骤，而是在形成保护层时直接预留了电极区域，省去了原本的钝化和开孔的两道制程，简化了工艺步骤，并且由于不用额外的开孔步骤，也大大降低了碎片率。另外，该方法完全无需增加新的制程设备，降低了制作成本。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、采用离子注入的方式在一衬底上形成一PN结构；
步骤S2、对该PN结构进行退火处理，并且在退火的同时通入氧气以在在该衬底的正面和背面上形成氧化膜；
步骤S3、在该PN结构的背面设置一掩膜板，其中被该掩膜板所覆盖的区域为电极区域，在该PN结构的背面上形成一保护层，该保护层形成于未被该掩膜板覆盖的区域；
步骤S4、去除该掩膜板，在该衬底的背面的该金属区域形成电极。
2.如权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该掩膜板为条状网板或者栅格状网板。
3.如权利要求2所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该掩膜板为金属网板。
4.如权利要求1所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，该保护层是通过PECVD工艺所形成的氮化硅层，和/或，该掩膜板能承受200℃以上的温度。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤S1中通过在具有一第一导电类型的衬底的正面注入具有第二导电类型的离子以得到该PN结构。
6.如权利要求5所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤S4中还包括在该PN结构的正面形成电极的步骤。
7.如权利要求1-4中任意一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤S1中还包括在该衬底的正面制绒的步骤。
8.如权利要求1-4中任意一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤S2之后、步骤S3之前还包括在该PN结构的正面形成一减反射层的步骤。
9.如权利要求1-4中任意一项所述的太阳能电池的制作方法，其特征在于，步骤S4中通过丝网印刷来形成电极。
10.一种采用权利要求1-9中任意一项所述的太阳能电池的制作方法得到的太阳能电池。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201203 Shanghai City Newton Road, Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area No. 200 Building No. 7, No. 1 Applicant after: KINGSTONE SEMICONDUCTOR COMPANY LTD. Address before: 201203 Shanghai City Newton Road, Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area No. 200 Building No. 7, No. 1 Applicant before: Shanghai Kaishitong Semiconductor Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140813 |