CN105609594B - N型双面太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种N型双面太阳能电池的制备方法，其无需掩膜，简化了N型双面太阳能电池的生产工艺。一种N型双面太阳能电池的制备方法，依次包括如下步骤：S1、在N型硅片的表面上制绒形成绒面；S2、在制绒后的硅片正面涂覆硼浆料；S3、烘干烧结，在硅片正面形成一层硼硅玻璃作为阻挡层；S4、退火共扩散；S5、酸洗，洗掉硅片正面的硼硅玻璃及硅片背面的磷硅玻璃；S6、在硅片表面镀钝化膜；S7、印刷电极、烧结；其中，步骤S4进一步包括：S41、硼扩散，在硅片的正面形成硼发射极；S42、磷扩散，在硅片的背面形成磷扩散背场。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，特别涉及一种N型双面太阳能电池的制备方法。
背景技术
晶体硅太阳能电池的市场份额占光伏市场的绝大多数。现有技术中，晶体硅电池主要是P型单晶和P型多晶，单晶使用碱各向异性腐蚀形成陷光的绒面，多晶用HNO3和HF的混酸溶液各向同性腐蚀形成绒面。后边的工艺基本一致： POCl3扩散，在P型硅表面形成N型层，即NP结；湿法刻蚀去除背面和边缘的NP结结；在硅正面印刷银浆，背面印刷铝浆；烧结，背面铝和硅共融，共融的部分形成了PP +的高低结背场结构。受到光照，电池正面由金属银栅线，背面有铝背场将电流导出去。N型电池也需要形成PN结和高低结，一般需要硼掺杂形成重掺的P+型硅，磷重掺杂形成N+型硅，在分别在N+和P+印刷金属栅线做导出电极。
N型硅掺杂剂是磷，没有B-O对，从根本上避免了LID；N型硅少数载流子是空穴，空穴对晶格缺陷和杂质复合中心没有电子敏感，因此N型硅少子寿命很容易达到1000ms以上，远大于P型硅的数十ms。所以理论上N型硅的电池效率可以做的更高,而且没有光致衰退，发电量的衰减较小。但是现在工业化的晶体硅电池中P型硅占绝对的优势，这是因为P型太阳能电池的制作工艺相对简单：只需要一步高温磷扩散，印刷铝背场烧结即可以完成制结。N型电池即要制作硼掺杂的发射极和磷掺杂的背场，又要解决两种掺杂之间的工艺整合。生产工艺需要比P型电池的工艺多数步。流程一旦过长，控制各步就变得困难，生长成本也大增。目前大规模量产的N型电池主要有英利的panda和sunpower的IBC等，生产成本都很高，难以扩大生产，在市场上还不能和p型电池抗衡。
以panda为代表的N型PERT电池的生产工艺需要硼扩散和磷扩散，两种高温工艺的设备投入比较大，而且目前广泛采用的汽态源BBr3或BCl3扩散，工艺比较复杂，扩散的均一性不易控制。由于汽态源扩散的绕镀，常常需要制作掩膜防止在不需要区域的寄生扩散。而IBC电池有20多道工艺，使用了光刻胶等复杂的半导体制程工艺。生产成本更高。工艺时间工序都增加，除了成本增加之外，成品率也会下降。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种N型双面太阳能电池的制备方法，其无需掩膜，简化了N型双面太阳能电池的生产工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
一种N型双面太阳能电池的制备方法，依次包括如下步骤：
S1、在N型硅片的表面上制绒形成绒面；
S2、在制绒后的硅片正面涂覆硼浆料；
S3、烘干烧结，在硅片正面形成一层硼硅玻璃作为阻挡层；
S4、退火共扩散；
S5、酸洗，洗掉硅片正面的硼硅玻璃及硅片背面的磷硅玻璃；
S6、在硅片表面镀钝化膜；
S7、印刷电极、烧结；
其中，步骤S4进一步包括：
S41、硼扩散，在硅片的正面形成硼发射极；
S42、磷扩散，在硅片的背面形成磷扩散背场。
优选地，步骤S1依次包括：
S11、用10~30wt%KOH或NaOH溶液去除硅片的切割损伤层；
S12、用2~5%的KOH或NaOH溶液在75~85℃下对硅片处理5~40min，形成金字塔结构的绒面；
S13、用HCL和HF混合酸溶液清洗硅片，洗去硅片上的金属杂质。
优选地，步骤S2中，使用旋涂或印刷方法在硅片正面涂覆硼浆料。
优选地，步骤S3依次包括：
S31、在100~200℃下烧结30~180s，将硼浆料的有机载体挥发；
S32、峰值温度为500~800℃、压缩空气吹扫辅助下对硅片处理1~5min，在硅片的正面形成一层硼硅玻璃。
优选地，步骤S41和S42依次进行，且在同一个扩散管中进行。
更优选地，步骤S41中，向置有硅片的扩散管中通入体积比为（10~50）：1的N2/O2混合气体，温度700~800℃，时间5~10min；向所述扩散管中只通入N2，升温至900~1000℃，时间10~30min；向所述扩散管中通入体积比为（3~10）：1的N2/O2混合气体。
进一步地，步骤S42中，向所述扩散管中通入体积比为1：（1~5）的N2/O2混合气体，其中N2携带有POCl3。
优选地，步骤S5中，所用的酸为5~10wt%HF溶液。
优选地，步骤S6中，在硅片的正面镀AlOx/SiNx或SiOx/SiNx叠层钝化膜。
优选地，步骤S6中，在硅片的背面镀SiNx层。
本发明采用上述技术方案，相比现有技术具有如下优点：在制绒后的硅片正面涂覆硼浆料，烧结后在硅片正面形成一层硼硅玻璃作为阻挡层，可以阻挡气氛中磷杂质进入，无需掩膜，扩散过程使用磷扩散，可以直接使用常规的磷扩散生产线，简化了N型双面太阳能电池的生产工艺。
附图说明
附图1为本发明的制绒方法的过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。本发明中的wt%表示质量百分比（没问题），本发明中述及的正面和背面是根据本领域人员的惯常观察角度及为了叙述方便而定义的，不限定具体的方向，一般以面向太阳的一面为正面，以背向太阳的一面为背面。
参照附图1所示，本发明的N型太阳能电池的制备方法，以电阻率为1~6Ohmcm的N型硅片为原料，依次经过依次执行的步骤S1至S7。
S1、在N型硅片的表面上制绒形成绒面，得到制绒硅片
具体地，依次包括：
S11、用10~30wt%KOH或NaOH溶液去除硅片的切割损伤层；
S12、用2~5%的KOH或NaOH溶液在75~85℃（优选为80℃）下对硅片处理5~40min，形成金字塔结构的绒面；
S13、用HCL和HF混合酸溶液清洗硅片，洗去硅片上的金属杂质。
S2、在制绒后的硅片正面涂覆硼浆料
使用旋涂或印刷方法在硅片正面涂覆一层硼浆料，硼浆料为含硼的硅粉和有机溶剂的混合物。
S3、烘干烧结，在硅片正面形成一层硼硅玻璃作为阻挡层
具体地，依次分为如下两个阶段：
S31、在100~200℃下烧结30~180s，将硼浆料的有机载体挥发；
S32、峰值温度为500~800℃、压缩空气吹扫辅助下对硅片处理1~5min，在硅片的正面形成一层硼硅玻璃（BSG）。
S4、退火共扩散
包括依次进行且在同一个扩散管中进行的如下两个步骤：
S41、硼扩散，在硅片的正面形成硼发射极；步骤S41中，向置有硅片的扩散管中通入体积比为（10~50）：1的N2/O2混合气体，温度700~800℃，时间5~10min，使硼浆料完全氧化成富硼层（BRL）；向所述扩散管中只通入N2，升温至900~1000℃，时间10~30min，完成硼掺杂的推进，形成硼发射极；向所述扩散管中通入体积比为（3~10）：1的N2/O2混合气体，在硼发射极的表面形成氧化层（即，硼硅玻璃，BSG）。
S42、磷扩散，在硅片的背面形成磷扩散背场；步骤S42中，向所述扩散管中通入体积比为1：（1~5）的N2/O2混合气体，其中N2携带有POCl3，完成磷掺杂的推进，形成磷扩散背场。
S5、酸洗，洗掉硅片正面的硼硅玻璃及硅片背面的磷硅玻璃
所用的酸为5~10wt%HF溶液，用来洗掉在硼扩散过程中硅片正面氧化形成的硼硅玻璃（BSG）和在磷扩散过程中硅片背面形成磷硅玻璃（PSG）。
S6、在硅片表面镀钝化膜
在硅片的正面镀AlOx/SiNx或SiOx/SiNx叠层钝化膜，在硅片的背面镀SiNx层。
S7、印刷电极、烧结
在硅片的正面和背面分别印刷栅线电极，烧结后制得N型双面太阳能电池。
本发明的N型双面电池的制备方法只要一步高温热过程完成制结，无需掩膜，化学清洗也很简单。大大简化了N型电池的生产工艺。而且扩散过程使用磷扩散，可以直接使用常规的磷扩散生产线，不需要复杂的改造。烧结后的硼浆料带有阻挡作用，硼浆料印刷/旋涂后，烧结的表面有BSG可以阻挡气氛中磷杂质进入。此外，在同一根扩散管中完成硼推进扩散和磷的汽态源扩散，使用的设备较少，生产成本较低。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
S1、在N型硅片的表面上制绒形成绒面；
S2、在制绒后的硅片正面涂覆硼浆料；
S3、烘干烧结，在硅片正面形成一层硼硅玻璃作为阻挡层；
S4、退火共扩散；
S5、酸洗，洗掉硅片正面的硼硅玻璃及硅片背面的磷硅玻璃；
S6、在硅片表面镀钝化膜；
S7、印刷电极、烧结；
其中，步骤S3依次包括：
S31、在100~200℃下烧结30~180s，将硼浆料的有机载体挥发；
S32、峰值温度为500~800℃、压缩空气吹扫辅助下对硅片处理1~5min，在硅片的正面形成一层硼硅玻璃；
步骤S4进一步包括：
S41、硼扩散，在硅片的正面形成硼发射极；
S42、磷扩散，在硅片的背面形成磷扩散背场。
2.根据权利要求1所述的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S1依次包括：
S11、用10~30wt%KOH或NaOH溶液去除硅片的切割损伤层；
S12、用2~5%的KOH或NaOH溶液在75~85℃下对硅片处理5~40min，形成金字塔结构的绒面；
S13、用HCL和HF混合酸溶液清洗硅片，洗去硅片上的金属杂质。
3.根据权利要求1所述的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤S2中，使用旋涂或印刷方法在硅片正面涂覆硼浆料。
4.根据权利要求1所述的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤S41和S42依次进行，且在同一个扩散管中进行。
5.根据权利要求4所述的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤S41中，向置有硅片的扩散管中通入体积比为（10~50）：1的N2/O2混合气体，温度700~800℃，时间5~10min；向所述扩散管中只通入N2，升温至900~1000℃，时间10~30min；向所述扩散管中通入体积比为（3~10）：1的N2/O2混合气体。
6.根据权利要求4或5所述的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤S42中，向所述扩散管中通入体积比为1：（1~5）的N2/O2混合气体，其中所述N2携带有POCl3。
7.根据权利要求1所述的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤S5中，所用的酸为5~10wt%HF溶液。
8.根据权利要求1所述的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤S6中，在硅片的正面镀AlOx/SiNx或SiOx/SiNx叠层钝化膜。
9.根据权利要求1所述的N型双面太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤S6中，在硅片的背面镀SiNx层。
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