CN105428453A - 一种叉指型背接触电池的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种叉指型背接触电池的制作方法，利用丝网印刷对预处理后的硅片制绒面印刷掺磷浆料、烘干形成n+掺杂层、印刷掺磷浆料、烘干后热处理形成p+掺杂层、去除掺杂浆料热处理后在硅片表面形成的SiO2层、在O2环境中热处理形成SiO2钝化层、沉积SiNx钝化层、用激光处理硅片抛光面p+和n+掺杂区域、丝网印刷金属浆料形成接触电极、烧结形成良好的电极接触，即制备得到叉指型背接触电池。与现有技术相比，本发明能够实现电池背表面磷和硼叉指型掺杂区域的精确成形。
Description
技术领域
本发明涉及一种制作太阳电池的方法，尤其是涉及一种叉指型背接触电池的制作方法。
背景技术
叉指型背接触电池的结构特点是正面无栅状电极，正负极交叉排列在背后。和传统P型太阳电池相比，N型叉指型背接触电池结构具有如下优点：
1)N型材料少子寿命较P型材料少子寿命长，衰减率低；
2)前表面无金属电极网的存在，不需要低电阻接触。这样可以减少前表面复合和提高光子阱；
3)前表面无金属阴影遮挡，最大化光吸收，可以增加电池Jsc；
4)组件装配成本降低，更容易实现自动化；
5)电池组件外观好。
当前叉指型背接触电池的制备中，较常用的方法是采用掩膜后高温扩散的方法分别进行硼和磷的掺杂，分别形成P+和N+区域。该种方法的主要缺点是：
1)过程需要多步掩膜步骤，制造过程极其复杂；
2)需要用到光刻步骤，工艺流程复杂，生产成本高；
3)多步高温扩散过程，能耗高，时间长，增大了生产成本；
4)多步高温过程会带来硅片的热损伤，出炉时巨大的热应力，容易产生碎片和隐裂。
申请号为201110135224.X的中国专利公开了叉指型背接触式太阳能电池及其制备方法，制备方法包括：对硅片进行表面处理和清洗；在硅片上进行制绒；对硅片进行氧化处理形成保护层保护；在形成保护层的硅片上表面离子注入进行掺杂处理；在形成保护层的硅片下表面通过丝印浆料，离子注入形成叉指状的p、n区域；对硅片进行烧结；去残铝并再次清洗；在硅片上形成钝化层；印刷叉指状金属电极对；对硅片进行再次烧结。与本申请专利相比，201110135224.X专利提供的叉指型背接触电池用到离子注入工艺，目前用于太阳能电池制造的离子注入设备仍处于研发推广阶段，设备价格较贵，产能较小，不利于实现产线改造和大规模生产。本发明提供的叉指型背接触电池制造过程全部使用产线现有设备，一次性设备投入较小，设备工艺简单。更容易实现工业化生产。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现电池背表面磷和硼叉指型掺杂区域的精确成形的叉指型背接触电池的制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种叉指型背接触电池的制作方法，采用以下步骤：
1)利用化学刻蚀对N型单晶硅片进行单面制绒、单面抛光预处理；
2)用丝网印刷在预处理后的硅片制绒面印刷磷含量20wt％～50wt％的掺磷浆料，然后在空气氛围中120～160℃烘干8～12min；
3)用丝网印刷在硅片抛光面需要进行磷掺杂的区域再次印刷磷含量80wt％～100wt％的掺磷浆料，然后在空气氛围中120～160℃烘干8～12min；
4)烘干后的硅片在N2环境中于800～1000℃热处理20～40min，使制绒面和抛光面印刷区域形成n+掺杂层；
5)在硅片抛光面需要进行硼掺杂的区域印刷硼含量20wt％～40wt％的硼掺杂浆料，然后在空气氛围中120～160℃烘干8～12min；
6)烘干后的硅片在N2环境中800～1000℃下热处理20～40min，形成p+掺杂层；
7)将硅片放入8wt％～10wt％的HF溶液中室温下反应8～10s，去除掺杂浆料热处理后在硅片表面形成的SiO2层，再用去离子水洗净烘干；
8)烘干后的硅片在O2环境中1000～1200℃下氧化20～40min，使硅片双面形成SiO2钝化层；
9)用PECVD方法在氧化后的硅片两面沉积SiNx钝化层；
10)用激光处理硅片抛光面p+和n+掺杂区域，打开SiO2/SiNx钝化层使p+和n+掺杂层和电极具有良好的接触性；
11)激光处理后的硅片经丝网印刷金属浆料形成接触电极；
12)印刷后的硅片进行烧结形成良好的电极接触，即制备得到叉指型背接触电池。
步骤1)的预处理采用以下步骤：
a、将N型单晶硅片放入5～8wt％的KOH或NaOH水溶液中，60～80℃下静置反应400～600s进行硅片表面抛光处理；
b、清洗甩干后在硅片的一面沉积腌膜层或用涂覆耐蚀浆料的方法在硅片表面形成一层耐刻蚀层；将单面腌膜后的硅片进行在1.5～2.0wt％KOH、0.2～0.5wt％碱制绒添加剂混合溶液中50～85℃下反应1000～1700s进行单面制绒处理，制绒后进行去腌膜处理，充分清洗并烘干。
步骤9)中所述的SiNx钝化层厚度为80～100nm。
步骤2)中所述的磷掺杂浆料主要成分为磷源、SiO2前躯体和有机溶剂。
作为优选的实施方式，所述的磷源为纳米P2O5颗粒，所述的SiO2前躯体为纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，所述的有机溶剂为松油醇或IPA。
步骤3)中所述的掺磷浆料主要成分为纳米P2O5颗粒，纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，松油醇或IPA。
步骤5)中所述的硼掺杂浆料主要成分为硼源、有机粘合剂和有机溶剂。
作为优选的实施方式，所述的硼源为纳米B2O3颗粒，所述的有机粘合剂为纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，所述的有机溶剂为松油醇或IPA。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)避免使用多步掩膜步骤来实现背接触电池背面p、n叉指型掺杂区域的形成，同时完成图形化与掺杂，从而减少了工艺步骤，简化了工艺流程；
2)避免使用光刻步骤，降低生产成本；
3)避免长时间高温扩散过程带来的热损伤，降低了能耗，节省了工艺时间；
4)扩散层参数可以通过调整掺杂浆料浓度、热处理时间、热处理温度的方式简单的进行调节，有助于扩散层的精确控制。
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
一种叉指型背接触电池的制作方法，采用以下步骤：
1)利用化学刻蚀对N型单晶硅片进行单面制绒、单面抛光预处理，
a、将N型单晶硅片放入5wt％的KOH水溶液中，60℃下静置反应600s进行硅片表面抛光处理；
b、清洗甩干后在硅片的一面沉积腌膜层或用涂覆耐蚀浆料的方法在硅片表面形成一层耐刻蚀层；将单面腌膜后的硅片进行在1.5wt％KOH、0.2wt％碱制绒添加剂混合溶液中50℃下反应1700s进行单面制绒处理，制绒后进行去腌膜处理，充分清洗并烘干。
2)用丝网印刷在预处理后的硅片制绒面印刷磷含量20wt％的掺磷浆料，然后在空气氛围中120℃烘干12min，使用的磷掺杂浆料主要成分为纳米P2O5颗粒，纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，松油醇或IPA。
3)用丝网印刷在硅片抛光面需要进行磷掺杂的区域再次印刷磷含量80wt％的掺磷浆料，然后在空气氛围中120℃烘干12min；
4)烘干后的硅片在N2环境中于1000℃热处理40min，使制绒面和抛光面印刷区域形成n+掺杂层；
5)在硅片抛光面需要进行硼掺杂的区域印刷硼含量20wt％的硼掺杂浆料，然后在空气氛围中120℃烘干12min，使用的硼掺杂浆料主要成分为纳米B2O3颗粒，纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，松油醇或IPA。
6)烘干后的硅片在N2环境中800℃下热处理40min，形成p+掺杂层；
7)将硅片放入8wt％的HF溶液中室温下反应10s，去除掺杂浆料热处理后在硅片表面形成的SiO2层，再用去离子水洗净烘干；
8)烘干后的硅片在O2环境中1000℃下氧化40min，使硅片双面形成SiO2钝化层；
9)用PECVD方法在氧化后的硅片两面沉积厚度为80nm的SiNx钝化层；
10)用激光处理硅片抛光面p+和n+掺杂区域，打开SiO2/SiNx钝化层使p+和n+掺杂层和电极具有良好的接触性；
11)激光处理后的硅片经丝网印刷金属浆料形成接触电极；
12)印刷后的硅片进行烧结形成良好的电极接触，即制备得到叉指型背接触电池。
实施例2
一种叉指型背接触电池的制作方法，采用以下步骤：
1)利用化学刻蚀对N型单晶硅片进行单面制绒、单面抛光预处理，
a、将N型单晶硅片放入6wt％的KOH水溶液中，70℃下静置反应500s进行硅片表面抛光处理；
b、清洗甩干后在硅片的一面沉积腌膜层或用涂覆耐蚀浆料的方法在硅片表面形成一层耐刻蚀层；将单面腌膜后的硅片进行在1.5wt％KOH、0.3wt％碱制绒添加剂混合溶液中60℃下反应1500s进行单面制绒处理，制绒后进行去腌膜处理，充分清洗并烘干。
2)用丝网印刷在预处理后的硅片制绒面印刷磷含量40wt％的掺磷浆料，然后在空气氛围中100℃烘干10min，使用的磷掺杂浆料主要成分为纳米P2O5颗粒，纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，松油醇或IPA；
3)用丝网印刷在硅片抛光面需要进行磷掺杂的区域再次印刷磷含量80wt％的掺磷浆料，然后在空气氛围中120℃烘干12min；
4)烘干后的硅片在N2环境中于900℃热处理30min，使制绒面和抛光面印刷区域形成n+掺杂层；
5)在硅片抛光面需要进行硼掺杂的区域印刷硼含量30wt％的硼掺杂浆料，然后在空气氛围中150℃烘干10min，使用的硼掺杂浆料主要成分为纳米B2O3颗粒，纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，松油醇或IPA；
6)烘干后的硅片在N2环境中900℃下热处理30min，形成p+掺杂层；
7)将硅片放入9wt％的HF溶液中室温下反应9s，去除掺杂浆料热处理后在硅片表面形成的SiO2层，再用去离子水洗净烘干；
8)烘干后的硅片在O2环境中1000℃下氧化40min，使硅片双面形成SiO2钝化层；
9)用PECVD方法在氧化后的硅片两面沉积厚度为80nm的SiNx钝化层；
10)用激光处理硅片抛光面p+和n+掺杂区域，打开SiO2/SiNx钝化层使p+和n+掺杂层和电极具有良好的接触性；
11)激光处理后的硅片经丝网印刷金属浆料形成接触电极；
12)印刷后的硅片进行烧结形成良好的电极接触，即制备得到叉指型背接触电池。
实施例3
一种叉指型背接触电池的制作方法，采用以下步骤：
1)利用化学刻蚀对N型单晶硅片进行单面制绒、单面抛光预处理，
a、将N型单晶硅片放入8wt％的NaOH水溶液中，60℃下静置反应400s进行硅片表面抛光处理；
b、清洗甩干后在硅片的一面沉积腌膜层或用涂覆耐蚀浆料的方法在硅片表面形成一层耐刻蚀层；将单面腌膜后的硅片进行在2wt％KOH、0.5wt％碱制绒添加剂混合溶液中85℃下反应1000s进行单面制绒处理，制绒后进行去腌膜处理，充分清洗并烘干。
2)用丝网印刷在预处理后的硅片制绒面印刷磷含量50wt％的掺磷浆料，然后在空气氛围中160℃烘干8min，使用的磷掺杂浆料主要成分为纳米P2O5颗粒，纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，松油醇或IPA；
3)用丝网印刷在硅片抛光面需要进行磷掺杂的区域再次印刷磷含量100wt％的掺磷浆料，然后在空气氛围中160℃烘干8min；
4)烘干后的硅片在N2环境中于1000℃热处理20min，使制绒面和抛光面印刷区域形成n+掺杂层；
5)在硅片抛光面需要进行硼掺杂的区域印刷硼含量40wt％的硼掺杂浆料，然后在空气氛围中160℃烘干8min，使用的硼掺杂浆料主要成分为纳米B2O3颗粒，纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，松油醇或IPA；
6)烘干后的硅片在N2环境中1000℃下热处理20min，形成p+掺杂层；
7)将硅片放入10wt％的HF溶液中室温下反应8s，去除掺杂浆料热处理后在硅片表面形成的SiO2层，再用去离子水洗净烘干；
8)烘干后的硅片在O2环境中1200℃下氧化20min，使硅片双面形成SiO2钝化层；
9)用PECVD方法在氧化后的硅片两面沉积厚度为100nm的SiNx钝化层；
10)用激光处理硅片抛光面p+和n+掺杂区域，打开SiO2/SiNx钝化层使p+和n+掺杂层和电极具有良好的接触性；
11)激光处理后的硅片经丝网印刷金属浆料形成接触电极；
12)印刷后的硅片进行烧结形成良好的电极接触，即制备得到叉指型背接触电池。
Claims (8)
1.一种叉指型背接触电池的制作方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：
1)利用化学刻蚀对N型单晶硅片进行单面制绒、单面抛光预处理；
2)用丝网印刷在预处理后的硅片制绒面印刷磷掺杂浆料，然后在空气氛围中120～160℃烘干8～12min；
3)用丝网印刷在硅片抛光面需要进行磷掺杂的区域再次印刷磷含量80wt％～100wt％的掺磷浆料，然后在空气氛围中120～160℃烘干8～12min；
4)烘干后的硅片在N2环境中于800～1000℃热处理20～40min，使制绒面和抛光面印刷区域形成n+掺杂层；
5)在硅片抛光面需要进行硼掺杂的区域印刷硼掺杂浆料，然后在空气氛围中120～160℃烘干8～12min；
6)烘干后的硅片在N2环境中800～1000℃下热处理20～40min，形成p+掺杂层；
7)将硅片放入8wt％～10wt％的HF溶液中室温下反应8～10s，去除掺杂浆料热处理后在硅片表面形成的SiO2层，再用去离子水洗净烘干；
8)烘干后的硅片在O2环境中1000～1200℃下氧化20～40min，使硅片双面形成SiO2钝化层；
9)用PECVD方法在氧化后的硅片两面沉积SiNx钝化层；
10)用激光处理硅片抛光面p+和n+掺杂区域，打开SiO2/SiNx钝化层使p+和n+掺杂层和电极具有良好的接触性；
11)激光处理后的硅片经丝网印刷金属浆料形成接触电极；
12)印刷后的硅片进行烧结形成良好的电极接触，即制备得到叉指型背接触电池。
2.根据权利要求1所述的一种叉指型背接触电池的制作方法，其特征在于，步骤1)的预处理采用以下步骤：
a、将N型单晶硅片放入5～8wt％的KOH或NaOH水溶液中，60～80℃下静置反应400～600s进行硅片表面抛光处理；
b、清洗甩干后在硅片的一面沉积腌膜层或用涂覆耐蚀浆料的方法在硅片表面形成一层耐刻蚀层；将单面腌膜后的硅片进行在1.5～2.0wt％KOH、0.2～0.5wt％碱制绒添加剂混合溶液中50～85℃下反应1000～1700s进行单面制绒处理，制绒后进行去腌膜处理，充分清洗并烘干。
3.根据权利要求1所述的一种叉指型背接触电池的制作方法，其特征在于，步骤9)中所述的SiNx钝化层厚度为80～100nm。
4.根据权利要求1所述的一种叉指型背接触电池的制作方法，其特征在于，步骤2)中所述的磷掺杂浆料主要成分为磷源、SiO2前躯体和有机溶剂。
5.根据权利要求4所述的一种叉指型背接触电池的制作方法，其特征在于，所述的磷源为纳米P2O5颗粒，所述的SiO2前躯体为纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，所述的有机溶剂为松油醇或IPA。
6.根据权利要求1所述的一种叉指型背接触电池的制作方法，其特征在于，步骤3)中所述的掺磷浆料主要成分为纳米P2O5颗粒，纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，松油醇或IPA。
7.根据权利要求1所述的一种叉指型背接触电池的制作方法，其特征在于，步骤5)中所述的硼掺杂浆料主要成分为硼源、有机粘合剂和有机溶剂。
8.根据权利要求7所述的一种叉指型背接触电池的制作方法，其特征在于，所述的硼源为纳米P2O5颗粒，所述的有机粘合剂为纳米SiO2颗粒或有机氧硅烷，所述的有机溶剂为松油醇或IPA。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160323 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |