CN105355711A - 一种n型晶体硅双面太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，以N型单晶硅片作为基片，将硅片进行制绒，清洗，正面进行硼源旋转涂覆，烘干，高温掺杂，正面形成B扩散发射极层，同时在正面及背面形成氧化层；经过酸溶液清洗机，去除背面氧化层；对基片进行背面POCl3扩散再进行边缘刻蚀，将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，将正面和背面氧化层清洗干净；对基片进行高温氧化再沉积减反射膜；在基片的背面印刷电极图形，烘干后在正面印刷电极图形，烧结后形成N型双面电池。本发明提高了N型双面电池正面和背面效率并减少成本。
Description
技术领域
本发明属于光伏太阳能技术领域，尤其是涉及一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法。
背景技术
随着光伏技术的发展，N型电池以其少子寿命长，转换效率高，无光致衰减，长期发电收益高等特点而备受青睐。N型双面电池可以双面同时发电，组件输出功率更高，其应用更加广泛，如需垂直安装场合、冰雪地面安装、水面和带反射层的房顶安装等。
目前，现有的N型双面电池形成正面B扩发射层主要方式有：离子注入B、BBr3扩散、旋转涂覆B+高温扩散和B浆印刷+烘干退火等；背面P扩散层发射层制备的主要方式有：离子注磷、POCl3扩散等。其制备方法各有优异，但均有一定的局限性，主要表现在B扩散层到P扩散的中间处理过程会带入一些问题，目前大家采用的第一种方法是在背面P扩散前用酸腐蚀的方法将背面SiOx或背结去除，这会导致背面绒面被破坏背面外观难看，背面效率损失严重等问题；另一种是采用掩膜阻挡B扩散层，然用酸清洗背面SiOx，再用碱清洗背面，此方法需要印刷掩膜层且需要激光刻蚀边缘，掩膜成本较高且增加一道印刷工序，激光刻边导致正面效率损失严重。总之以上两总方法要么正面效率损失且成本增加，要么背面效率损失，如何解决上述问题成了亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的就是为克服上述技术缺陷而提供一种提高N型双面电池正面和背面效率，且成本减少的N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，采用以下步骤：
(1)以N型单晶硅片作为基片，将硅片进行制绒，清洗；
(2)将基片正面进行硼源旋转涂覆，烘干；
(3)将基片进行高温掺杂，正面形成B扩散发射极层，同时在正面及背面形成氧化层；
(4)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，去除背面氧化层；
(5)对基片进行背面POCl3扩散，背面形成P(磷)扩散层和氧化层；
(6)对基片进行边缘刻蚀，将边缘扩散层刻蚀干净；
(7)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，将正面和背面氧化层清洗干净；
(8)对基片进行高温氧化，在基片的正面和背面形成氧化层；
(9)在基片的正面及背面先后沉积减反射膜；
(10)在基片的背面印刷电极图形，烘干后在正面印刷电极图形，烧结后形成N型双面电池。
步骤(1)中所述的N型单晶硅片的电阻率0.5-12Ω·cm,厚度为80-215μm，硅锭少子寿命>1000μs。
步骤(2)中烘干的温度为60-200℃，时间为10-60s。
步骤(3)中高温掺杂的温度为900-1050℃，时间为100-300min，方块电阻为45-120Ω/□。
步骤(4)中采用浓度为5-10wt％的HF溶液清洗1-3min。
步骤(5)中POCl3扩散温度为750-900℃，扩散时间为60-90min，方块电阻为20-120Ω/□。
步骤(6)采用刻蚀机刻蚀基片边缘。
步骤(10)中基片的正、背面电极图形均采用90-130根副栅，宽度为30-100μm，主栅根数为3-5根，宽度为0.8-1.6mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明B扩散时没有产生背结且背面只采用HF清洗，不会破坏背面绒面，能够保持背面反射率，背面转换效率高，背面外观较好。
2.本发明不需要激光刻蚀电池正面边缘，将刻蚀引入中途过程中，正面转换效率高。
3.本发明不需要对B扩散面采用掩膜印刷和掩膜清洗工艺(掩膜材料需要丝网印刷上去，这会导致在B扩散面边缘0.2-0.5mm没有掩膜材料盖住，在后续工序中这部分B扩散结不会被利用，导致效率损失)，整个B扩散结被全部利用，转换效率不会被损失，且节约成本，简化了工序。
4.本发明制备方法在设备上非常容易实现，且设备和工艺成本低，可以轻松实现量产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，采用以下步骤：
(1)选用N型单晶硅片作为基片，将硅片进行制绒，清洗，所选取硅片的电阻率0.5-12Ω·cm，厚度为80-215μm，硅锭少子寿命>1000μs；
(2)将上述硅片正面进行硼源旋转涂覆，烘干，烘干温度为60-200℃，烘干时间为10-60S；
(3)将上述硅片进行高温掺杂正面形成B扩散发射极层，同时在正面形成氧化层，背面形成氧化层，退火温度为900-1050℃，时间为100-300min，方块电阻为45-120Ω/□；
(4)将上述硅片经过酸溶液清洗机，将背面氧化层去除，所用的酸溶液为HF溶液，浓度为5-10％，清洗时间为1-3min；
(5)将上述硅片进行背面POCl3扩散，背面形成P扩散层和氧化层，POCl3扩散温度为750-900℃，时间为60-90min，方块电阻为50-120Ω/□；
(6)将上述硅片进行边缘刻蚀，将边缘扩散层刻蚀干净；
(7)将上述硅片经过酸溶液清洗机，将正面和背面氧化层清洗干净；
(8)将上述硅片进行高温氧化，正面和背面形成氧化层；
(9)将上述硅片正、背面先后沉积减反射膜；
(10)将上述硅片背面印刷电极图形，烘干后在正面印刷电极图形，烧结后形成N型双面电池，所采用的浆料均为银浆，正面印刷浆料耗重为0.10-0.14g，并用测试机测试电池正面和背面效率。
对比例1
一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，采用以下步骤：
(1)选用N型单晶硅片作为基片，将硅片进行制绒，清洗，所选取硅片的电阻率0.5-12Ω·cm,厚度为80-215μm，硅锭少子寿命>1000μs；
(2)将上述硅片正面进行硼源旋转涂覆，烘干，烘干温度为60-200℃，烘干时间为10-60S；
(3)将上述硅片进行高温掺杂正面形成B扩散发射极层，同时在正面形成氧化层，背面形成氧化层，退火温度为900-1050℃，时间为100-300min，方块电阻为45-120Ω/□；
(4)将上述硅片正面采用印刷机进行掩膜印刷，烘干将正面遮挡住，掩膜印刷耗重为1.0-1.3g，烘干温度为160-240℃，烘干时间为180-300s；
(5)将上述硅片用的酸溶液进行清洗，将背面氧化层去除，所用酸溶液清洗为HF溶液，浓度为5-10％，清洗时间为1-3min；
(6)将上述硅片经过碱溶液清洗，将掩膜去除，所用碱溶液为NaOH溶液，浓度为0.5-2％，清洗时间为40-80S。
(7)将上述硅片进行背面POCl3扩散，背面形成P扩散层和氧化层，POCl3扩散温度为750-900℃，时间为60-90min，方块电阻为50-120Ω/□；
(8)将上述硅片经过酸溶液清洗机，将正面和背面氧化层清洗干净；
(9)将上述硅片进行高温氧化，正面和背面形成氧化层；
(10)将上述硅片正、背面先后沉积减反射膜；
(11)将上述硅片背面印刷电极图形，烘干后在正面印刷电极图形，烧结后形成N型双面电池，所采用的浆料均为银浆，正面印刷浆料耗重为0.10-0.14g；
(12)用激光打边机将电池片正面刻边，将并用测试机测试电池正面和背面效率。
对比例2
一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，采用以下步骤：
(1)选用N型单晶硅片作为基片，将硅片进行制绒，清洗，所选取硅片的电阻率0.5-12Ω·cm,厚度为80-215μm，硅锭少子寿命>1000μs；
(2)将上述硅片正面进行硼源旋转涂覆，烘干，烘干温度为60-200℃，烘干时间为10-60S；
(3)将上述硅片进行高温掺杂正面形成B扩散发射极层，同时在正面形成氧化层，背面形成氧化层，退火温度为900-1050℃，时间为100-300min，方块电阻为45-120Ω/□；
(4)将上述硅片在湿法刻蚀机上用酸溶液进行清洗，将背面氧化层去除，并腐蚀一定深度的背面Si层，所用酸溶液为HF和HNO3混合溶液，HF浓度为5-10％，HNO3浓度为9-15％，清洗时间为1-3min，腐蚀重量为0.1-0.2g。
(5)将上述硅片进行背面POCl3扩散，背面形成P扩散层和氧化层，POCl3扩散温度为750-900℃，时间为60-90min，方块电阻为50-120Ω/□；
(6)将上述硅片经过酸溶液清洗机，将正面和背面氧化层清洗干净；
(7)将上述硅片进行高温氧化，正面和背面形成氧化层；
(8)将上述硅片正、背面先后沉积减反射膜；
(9)将上述硅片背面印刷电极图形，烘干后在正面印刷电极图形，烧结后形成N型双面电池，所采用的浆料均为银浆，正面印刷浆料耗重为0.10-0.14g，将并用测试机测试电池正面和背面效率。
实施例和对比例所制备双面电池电性能如下表:
表1实施例和对比例制备出双面电池电性能
由上表可以看出，实施例1采用本发明技术方案成功制备出双面高效电池，其正面效率20.14％，为三组中最高；背面效率19.25％，也为三组中最高。主要原因是该方案制备过程中背面磷扩散前不需要腐蚀，背面绒面未被破坏，背面方阻扩散均匀性可控制较好，使其背面效率不损失，正面效率也有增益，同时该方案过程中也不需要激光刻边，避免了正面的效率损失。
三组实施例所需的设备投入和化学品如下表：
表2实施例和对比例所需的不同设备投入和化学品对比
由上表可以看出，实施例1采用的是本发明的技术方案，其设备投入较少，其所需化学品数量也最少，显而易见其成本最低。
实施例2
一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，采用以下步骤：
(1)以N型单晶硅片作为基片，本实施例使用的N型单晶硅片的电阻率0.5Ω·cm，厚度为80μm，硅锭少子寿命>1000μs，将硅片进行制绒，清洗；
(2)将基片正面进行硼源旋转涂覆，控制温度为60℃烘干60s；
(3)将基片进行高温掺杂，温度为900℃，时间为300min，方块电阻为45Ω/□，正面形成B扩散发射极层，同时在正面及背面形成氧化层；
(4)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，采用浓度为5wt％的HF溶液清洗3min去除背面氧化层；
(5)对基片进行背面POCl3扩散，扩散温度为750℃，扩散时间为90min，方块电阻为20Ω/□，背面形成P扩散层和氧化层；
(6)采用刻蚀机对基片进行边缘刻蚀，将边缘扩散层刻蚀干净；
(7)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，将正面和背面氧化层清洗干净；
(8)对基片进行高温氧化，在基片的正面和背面形成氧化层；
(9)在基片的正面及背面先后沉积减反射膜；
(10)在基片的背面印刷电极图形，正、背面电极图形均采用90根副栅，宽度为30μm，主栅根数为3根，宽度为0.8mm，烘干后在正面印刷电极图形，烧结后形成N型双面电池。
实施例3
一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，采用以下步骤：
(1)以N型单晶硅片作为基片，本实施例使用的N型单晶硅片的电阻率4Ω·cm，厚度为200μm，硅锭少子寿命>1000μs，将硅片进行制绒，清洗；
(2)将基片正面进行硼源旋转涂覆，控制温度为100℃烘干30s；
(3)将基片进行高温掺杂，退火的温度为1000℃，时间为200min，方块电阻为60Ω/□，正面形成B扩散发射极层，同时在正面及背面形成氧化层；
(4)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，采用浓度为8wt％的HF溶液清洗2min去除背面氧化层；
(5)对基片进行背面POCl3扩散，扩散温度为800℃，扩散时间为80min，方块电阻为80Ω/□，背面形成P扩散层和氧化层；
(6)采用刻蚀机对基片进行边缘刻蚀，将边缘扩散层刻蚀干净；
(7)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，将正面和背面氧化层清洗干净；
(8)对基片进行高温氧化，在基片的正面和背面形成氧化层；
(9)在基片的正面及背面先后沉积减反射膜；
(10)在基片的背面印刷电极图形，正、背面电极图形均采用100根副栅，宽度为50μm，主栅根数为4根，宽度为1mm，烘干后在正面印刷电极图形，烧结后形成N型双面电池。
实施例4
一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，采用以下步骤：
(1)以N型单晶硅片作为基片，本实施例使用的N型单晶硅片的电阻率12Ω·cm,厚度为215μm，硅锭少子寿命>1000μs，将硅片进行制绒，清洗；
(2)将基片正面进行硼源旋转涂覆，控制温度为200℃烘干10s；
(3)将基片进行高温掺杂，退火的温度为1050℃，时间为100min，方块电阻为120Ω/□，正面形成B扩散发射极层，同时在正面及背面形成氧化层；
(4)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，采用浓度为10wt％的HF溶液清洗1min去除背面氧化层；
(5)对基片进行背面POCl3扩散，扩散温度为900℃，扩散时间为60min，方块电阻为120Ω/□，背面形成P扩散层和氧化层；
(6)采用刻蚀机对基片进行边缘刻蚀，将边缘扩散层刻蚀干净；
(7)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，将正面和背面氧化层清洗干净；
(8)对基片进行高温氧化，在基片的正面和背面形成氧化层；
(9)在基片的正面及背面先后沉积减反射膜；
(10)在基片的背面印刷电极图形，正、背面电极图形均采用130根副栅，宽度为100μm，主栅根数为5根，宽度为1.6mm，烘干后在正面印刷电极图形，烧结后形成N型双面电池。
Claims (8)
1.一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
(1)以N型单晶硅片作为基片，将硅片进行制绒，清洗；
(2)将基片正面进行硼源旋转涂覆，烘干；
(3)将基片进行高温掺杂，正面形成B扩散发射极层，同时在正面及背面形成氧化层；
(4)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，去除背面氧化层；
(5)对基片进行背面POCl3扩散，背面形成P(磷)扩散层和氧化层；
(6)对基片进行边缘刻蚀，将边缘扩散层刻蚀干净；
(7)将处理后的基片背面经过酸溶液清洗机，将正面和背面氧化层清洗干净；
(8)对基片进行高温氧化，在基片的正面和背面形成氧化层；
(9)在基片的正面及背面先后沉积减反射膜；
(10)在基片的背面印刷电极图形，烘干后在正面印刷电极图形，烧结后形成N型双面电池。
2.根据权利要求1所述的一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的N型单晶硅片的电阻率0.5-12Ω·cm,厚度为80-215μm，硅锭少子寿命>1000μs。
3.根据权利要求1所述的一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)中烘干的温度为60-200℃，时间为10-60s。
4.根据权利要求1所述的一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中高温掺杂的温度为900-1050℃，时间为100-300min，方块电阻为45-120Ω/□。
5.根据权利要求1所述的一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(4)中采用浓度为5-10wt％的HF溶液清洗1-3min。
6.根据权利要求1所述的一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(5)中POCl3扩散温度为750-900℃，扩散时间为60-90min，方块电阻为20-120Ω/□。
7.根据权利要求1所述的一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(6)采用刻蚀机刻蚀基片边缘。
8.根据权利要求1所述的一种N型晶体硅双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(10)中基片的正、背面电极图形均采用90-130根副栅，宽度为30-100μm，主栅根数为3-5根，宽度为0.8-1.6mm。
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