CN106816493A - 一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，包括如下步骤：将N型硅片的两面制绒形成金字塔绒面；在制绒后的N型硅片的一面沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，另一面上沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层；在N型非晶硅薄膜层和P型非晶硅薄膜层上溅射导电膜层；在导电膜层上形成金属栅线电极；在N型硅片背光面P面或受光面N面的四周边缘印刷蚀刻膏；最后烘烤印刷蚀刻膏的N型硅片，然后去除硅片四周边缘导电膜层及蚀刻膏。本发明采用硅片边缘四周印刷蚀刻膏替代溅射导电薄膜过程中压框的方式，使得导电薄膜沉积过程中不再需要使用到压框，硅片的双面可以整面溅射导电膜层，有利于导电膜层的大规模自动化生产。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法。
背景技术
太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件，在光照条件下太阳能电池内部会产生光生电流，通过电极将电能输出。近年来，太阳能电池生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，光伏发电的应用日益广泛并成为电力供应的重要能源，其中异质结太阳能电池就是一种新型高效的电池技术。
由于异质结太阳能电池在溅射沉积导电薄膜时，很容易出现绕镀的现象，会覆盖N型硅片的边缘导致异质结短路，导致电池片并联电阻减小，电池效率降低。因此，一般采用在导电膜层沉积过程中对硅片四周进行压框，且压框宽度一般大于1.5mm，以确保导电薄膜沉积过程中不会绕镀到电池四周边缘造成短路。
然而压框操作严重阻碍了导电薄膜溅射沉积的自动化生产，且压框的宽度，也严重影响了电池双面透明导电薄膜面积，减少了太阳能电池一面的吸光面积和另一面的导电面积，从而降低了电池的短路电流及填充因子，进而降低电池转换效率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，解决了溅射沉积导电薄膜时，很容易出现绕镀的现象。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于，包括如下步骤：将N型硅片的两面制绒形成金字塔绒面；在制绒后的N型硅片的一面沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，另一面上沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层；在N型非晶硅薄膜层和P型非晶硅薄膜层上溅射导电膜层；在导电膜层上形成金属栅线电极；在N型硅片背光面P面或受光面N面的四周边缘印刷蚀刻膏；烘烤印刷蚀刻膏的N型硅片，去除硅片四周边缘导电膜层及蚀刻膏。
进一步的，所述导电膜层通过磁控溅射沉积；所述导电膜层为透明导电膜层或透明导电膜和金属膜层的复合导电膜层。
进一步的，所述透明导电膜层包括氧化铟锡薄膜、掺铝氧化锌薄膜、掺硼氧化锌、掺氟氧化锡、或掺钨氧化铟薄膜中的至少一种；所述金属膜层为Ag、Cu、Ni、Ti、TiN、Sn或NiCr中的至少一种。
进一步的，所述步骤在制绒后的N型硅片的一面沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，另一面上沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层包括：先沉积第一本征层和第二本征层，再沉积N型非晶硅薄膜层、P型非晶硅薄膜层或者先沉积N型硅片两面的第一本征层和第二本征层，再沉积P型非晶硅薄膜层、N型非晶硅薄膜层。
进一步的，所述步骤在制绒后的N型硅片的一面沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，另一面上沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层还包括：先沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，再沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层或者先沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层，再沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层。
进一步的，所述步骤在制绒后的N型硅片的一面沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，另一面沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层包括如下步骤：在150-220℃温度条件下，将N型硅片放置反应腔中，往反应腔中通入SiH4和H2的混合气体，通过等离子体增强化学气相沉积的方法在N型硅片的一面沉积形成第一本征层，将形成第一本征层的N型硅片放入掺杂腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2以及含掺杂剂P的气体，在第一本征层上沉积N型非晶硅薄膜层；然后再次将形成第一本征层和N型非晶硅薄膜层的N型硅片放入反应腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2的混合气体，在N型硅片的背面形成第二本征层，将形成第二本征层的N型硅片放入掺杂腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2，并且同步通入含掺杂剂B的气体，在第二本征层上形成P型非晶硅薄膜层；所述SiH4的含量为10％至50％、H2的含量为5％至20％。
进一步的，所述在N型硅片背光面P面或受光面N面的四周边缘印刷蚀刻膏为在N型非晶硅薄膜层和P型非晶硅薄膜层上溅射导电膜层后进行或在导电膜层上形成金属栅线电极后进行。
进一步的，所述金字塔绒面宽度为2-7um,高度为2-5um、所述第一本征层厚度为4-10nm、N型非晶硅薄膜层厚度为4-10nm、第二本征层厚度为4-10nm、P型非晶硅薄膜层厚度为4-10nm。
进一步的，所述步骤在N型硅片四周边缘印刷蚀刻膏采用丝网印刷或移印的方式形成。
进一步的所述印刷蚀刻膏为酸性膏状，覆盖在硅片四周边缘蚀刻膏宽度为0.1～0.5mm，蚀刻膏厚度为1-10um，所述蚀刻膏粘度为1-100Pa.s，所述蚀刻膏烘烤温度60～150摄氏度，时间为2～30min。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明采用硅片边缘四周印刷蚀刻膏替代溅射导电薄膜过程中压框的方式，使得导电薄膜沉积过程中不再需要使用到压框，硅片的双面可以整面溅射导电膜层，有利于导电膜层的大规模自动化生产，同时通过控制蚀刻膏的粘度，蚀刻膏印刷在硅片边缘后会顺着硅片的侧边往下溢并覆盖住整个硅片侧面，因此可以在硅片的两面或其中一面印刷蚀刻膏，且蚀刻膏印刷宽度可以控制得很小，这样最大程度的增加了太阳能电池入光面的吸光面积和背光面的导电面积，从而提升了电池的生产效率及转换效率。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法的流程示意图；
图2为本发明一种质结太阳能电池蚀刻前的结构示意图；
图3为本发明一种异质结太阳能电池蚀刻后的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1-3所示，本发明公开了一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其包括如下步骤：
S101在N型硅片1的两面制绒清洗，形成金字塔绒面；
S102在制绒后的N型硅片1的其中一面沉积第一本征层2和N型非晶硅薄膜层4，另一面上沉积第二本征非晶硅膜层3和P型非晶硅薄膜层5；
S103在N型硅片1的两面溅射导电膜层6；
S104在N型硅片两面的导电膜层6上形成金属栅线电极7；
S105在N型硅片的背光面P面或受光面N面的四周边缘印刷蚀刻膏；在实施例中，可以在S103溅射导电膜层6之后对四周边缘印刷蚀刻膏；也可以在S104形成金属栅线电极7之后对四周边缘印刷蚀刻膏。
S106烘烤硅片；
S107水洗去除硅片四周边缘导电膜层及蚀刻膏。
其中，第一本征层2、N型非晶硅薄膜层4、第二本征层3和P型非晶硅薄膜层5通过等离子体增强化学气相沉积，具体步骤为：对N型硅片1制绒和清洗，在N型硅片1两面形成金字塔绒面，然后在150-220℃温度条件下，将N型硅片1放置反应腔中，往反应腔中通入SiH4和H2的混合气体，通过等离子体增强化学气相沉积的方法在N型硅片1的一面上沉积形成第一本征层2；将形成第一本征层2的N型硅片1放入掺杂腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2以及含掺杂剂P的气体，由此在第一本征层2上沉积N型非晶硅薄膜层4；再次将形成第一本征层2和N型非晶硅薄膜层4的N型硅片1放入反应腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2的混合气体，在N型硅片1的另一面形成第二本征层3，将形成第二本征层3的N型硅片1放入掺杂腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2，并且同步通入含掺杂剂B的气体，在第二本征层3上形成P型非晶硅薄膜层5。
所述导电膜层6通过磁控溅射沉积，具体为在P型非晶硅薄膜层5和N型非晶硅薄膜层4上分别通过磁控溅射的方法生成导电膜层6或透明导电膜与金属薄膜的复合导电膜层，采用丝网印刷或移印的方式在硅片的背光面P面四周边缘印刷一层蚀刻膏，然后硅片传送到隧道炉烘烤，使得蚀刻膏与导电膜层充分反应，最后进入清洗机，将硅片表面蚀刻膏与反应完成的导电膜层去除。其中金属栅线电极7采用丝网印刷或电镀方式形成；所述蚀刻膏采用丝网印刷或移印的方式形成，烘烤为烤箱或隧道炉方式烘烤,水洗采用纯净水或碱性溶液清洗。
本发明一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，导电薄膜沉积过程中不再需要使用到压框，硅片的双面可以整面溅射导电膜层，有利于导电膜层的大规模自动化生产，提升了电池的生产效率及转换效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于，包括如下步骤：
将N型硅片的两面制绒形成金字塔绒面；在制绒后的N型硅片的一面沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，另一面上沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层；在N型非晶硅薄膜层和P型非晶硅薄膜层上溅射导电膜层；在导电膜层上形成金属栅线电极；
在N型硅片背光面P面或受光面N面的四周边缘印刷蚀刻膏；
烘烤印刷蚀刻膏的N型硅片，去除硅片四周边缘导电膜层及蚀刻膏。
2.根据权利要求1所述一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于：所述导电膜层通过磁控溅射沉积；所述导电膜层为透明导电膜层或透明导电膜和金属膜层的复合导电膜层。
3.根据权利要求2所述一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于：所述透明导电膜层为氧化铟锡薄膜、掺铝氧化锌薄膜、掺硼氧化锌、掺氟氧化锡、或掺钨氧化铟薄膜中的至少一种；所述金属膜层为Ag、Cu、Ni、Ti、TiN、Sn或NiCr中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于：所述步骤在制绒后的N型硅片的一面沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，另一面上沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层包括：先沉积第一本征层和第二本征层，再沉积N型非晶硅薄膜层、P型非晶硅薄膜层或者先沉积N型硅片两面的第一本征层和第二本征层，再沉积P型非晶硅薄膜层、N型非晶硅薄膜层。
5.根据权利要求1所述一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于：所述步骤在制绒后的N型硅片的一面沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，另一面上沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层还包括：先沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，再沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层或者先沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层，再沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层。
6.根据权利要求1所述一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于：所述步骤在制绒后的N型硅片的一面沉积第一本征层和N型非晶硅薄膜层，另一面沉积第二本征层和P型非晶硅薄膜层包括如下步骤：在150-220℃温度条件下，将N型硅片放置反应腔中，往反应腔中通入SiH4和H2的混合气体，通过等离子体增强化学气相沉积的方法在N型硅片的一面沉积形成第一本征层，将形成第一本征层的N型硅片放入掺杂腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2以及含掺杂剂P的气体，在第一本征层上沉积N型非晶硅薄膜层；然后再次将形成第一本征层和N型非晶硅薄膜层的N型硅片放入反应腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2的混合气体，在N型硅片的背面形成第二本征层，将形成第二本征层的N型硅片放入掺杂腔内，往掺杂腔中通入SiH4、H2，并且同步通入含掺杂剂B的气体，在第二本征层上形成P型非晶硅薄膜层；所述SiH4的含量为10％至50％、H2的含量为5％至20％。
7.根据权利要求6所述一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于：所述在N型硅片背光面P面或受光面N面的四周边缘印刷蚀刻膏为在N型非晶硅薄膜层和P型非晶硅薄膜层上溅射导电膜层后进行或在导电膜层上形成金属栅线电极后进行。
8.根据权利要求1所述一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于：所述金字塔绒面宽度为2-7um，高度为2-5um；所述第一本征层厚度为4-10nm、N型非晶硅薄膜层厚度为4-10nm、第二本征层厚度为4-10nm、P型非晶硅薄膜层厚度为4-10nm。
9.根据权利要求1所述一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于：所述步骤在形成金属栅线电极的N型硅片四周边缘印刷蚀刻膏采用丝网印刷或移印的方式形成。
10.根据权利要求1或9所述一种异质结太阳能电池边缘绝缘方法，其特征在于：所述印刷蚀刻膏为酸性膏状，覆盖在硅片四周边缘蚀刻膏宽度为0.1～0.5mm，蚀刻膏厚度为1-10um，所述蚀刻膏粘度为1-100Pa.s，所述蚀刻膏烘烤温度60～150摄氏度，时间为2～30min。
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