CN107068804A - 一种在n型硅衬底上制备太阳能电池的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在N型硅衬底上制备太阳能电池的方法。本发明工艺方法简单，能够适应现行常规晶硅电池生产设备，无大量资金投入，能够迅速产业化；采用该方法制备的太阳能电池不会出现晶硅太阳能电池的光致衰减现象；采用该方法制备的太阳能电池可多角度安装进行双面发电，综合效率与综合利用率大幅度提升，大大降低光伏组件度电成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，具体涉及一种在N型硅衬底上制备双面太阳能电池的方法。
背景技术
光伏发电的平价上网是促进太阳能电池组件的技术革新的动力，因此开发一种工艺流程简单、光电转化效率高、发电量高的产业化技术成为光伏从业者孜孜不倦的追求。
当前行业P型晶硅电池以其制备工艺简单、设备开发成熟度高等优点占据了市场绝大多数份额，但常规晶硅电池的本身技术特点限制了其发电成本的进一步降低，难以达到市电同价的目标。业界出现了多种解决方案，包括选择性发射极太阳能电池、背接触式太阳能电池、HIT电池等。同时新的技术，如激光技术、LIP技术、光刻技术等的出现也为太阳能电池进一步的转换效率提升和成本降低提供了可能。
在业界多种电池制备方法中，N型双面电池可在正面常规发电的基础上通过背面发电额外增加20％的收益，因此其在降低发电成本、促进平价上网方面体现出巨大的优越性。但前期因其制备工艺不成熟，设备制作难度大、无法大规模量产等原因造成N型电池市场占有率较低、N型电池未得到业内普遍认可等问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种适于量产化多晶双面太阳能电池的方法。该方法可提高晶体硅太阳能电池的效率，适用于产业化生产。
本发明采用的技术方案为一种在N型硅衬底上制备双面太阳能电池的方法，步骤包括：
(1)将N型硅片进行清洗制绒，去除表面损伤层并在表面形成陷光结构；
(2)在制绒后的N型硅片正表面即受光面采用旋涂方式涂覆一层硼源浆料，以便在表面形成P型掺杂区域，制造正面PN结；
(3)采用MBE(分子束外延)或旋涂方式在电池背面沉积磷源，以便在表面形成N型掺杂区域；电池正背面采用旋涂方式，背面采用MBE或旋涂方式形成两层叠加状PN结，电池可进行双面发电。
(4)将涂覆后硅片放入扩散炉，进行同步扩散，形成正背面PN结；采用链式清洗机去除在扩散过程中形成的硼硅玻璃与磷硅玻璃，以保证不影响后续SiO2层形成；采用一步扩散工艺，将磷源与硼源同时推进，形成正背面PN结。
(5)采用热氧化炉对电池进行氧化，在电池表面形成SiO2层；
(6)采用PECVD方式对电池正反两面进行Si3N4镀膜沉积，形成正反两面的减反膜；
(7)在电池正反两面进行银浆料丝网印刷并进行浆料烘干；均采用银浆料进行主栅与细栅印刷，进行正背面电流收集。
(8)对电池进行激光切割进行边缘绝缘，防止电池短路及漏电；
(9)对电池进行烧结与测试分选。
步骤(1)清洗制绒，采用双面清洗，电池正反两面形成金字塔结构。
步骤(2)，采用旋涂硼源浆料的方式，旋涂过程转速2000～20000R/min，涂覆后硼源厚度0.5um～10um，扩散推进后硼源掺杂节深50～500nm。
步骤(3)形成的背面N+层采用MBE或旋涂方式进行磷源覆盖及生长，之后进入扩散炉进行磷元素扩散，扩散节深50～500nm。
步骤(6)具体为，在N型硅片正表面沉积氮化硅减反射膜采用PECVD技术，减反射膜厚度为75～85nm，折射率为2.0～2.2；在N型硅片背表面沉积氮化硅减反射膜，减反射膜厚度为70～90nm，折射率为2.0～2.2。
本发明的一种在N型硅衬底上制备双面太阳能电池的方法有益效果是：本发明工艺首先对N型硅片进行清洗和制绒；在制绒后的N型硅片正表面采用旋涂的方式沉积硼源，其制备方式简单、设备成本低；采用MBE或旋涂的方式在硅片背面涂覆磷源后扩散推进，解决了背面磷源扩散困难的问题；采用一步扩散的工艺，同时对磷源与硼源进行扩散，形成正背面PN结；之后进行硼硅玻璃与磷硅玻璃的去除；双面PECVD的方式，采用电池双面镀膜方式，节省常规工序；在正表面与背表面分别印刷银浆，在经过激光削边进行完边缘绝缘后形成N型双面电池。采用该方法制备的太阳能电池不会出现晶硅太阳能电池光致衰减现象；太阳光在电池内传播光程更长，电池较常规晶硅太阳电池厚度大大减薄；电池进行双面发电，比常规电池发电效率提升20％。本发明的制备工艺将常规晶硅生产工艺和薄膜太阳能电池生产工艺结合，方法简单，能够迅速产业化。
附图说明：
图1所示为本发明方法制备的电池结构示意图；
图2所示为本发明工艺流程示意图；
图中，1.正面减反射膜，2.P型掺杂区域，3.N型掺杂区域，4.背面减反射膜，5.P区电极，6.N区电极。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实例来说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
一种基于N型硅片的双面太阳能电池制备方法
(1)首先对N型硅片进行清洗和制绒，在硅片正反两面形成金字塔结构；
(2)在制绒后的N型硅片正表面采用旋涂设备，涂覆一层含硼量大于50％的高浓度有机硼源，以便在表面形成P型掺杂区域2，制造正面PN结；旋涂过程转速5000R/min，涂覆后硼源厚度5um，扩散推进后硼源掺杂节深150nm；
(3)采用MBE或旋涂的方式在Si片背面进行N型磷源涂覆，以便在表面形成N型掺杂区域3；电池正背面采用旋涂方式，背面采用MBE形成两层叠加状PN结，电池可进行双面发电；
(4)电池进入扩散炉进行正面150nm PN结与N与N+层背面150nm的PN结制备,采用一步扩散工艺，将磷源与硼源同时推进，形成正背面PN结；采用链式清洗机去除在扩散过程中形成的硼硅玻璃与磷硅玻璃，以保证不影响后续SiO2层形成；
(5)采用热氧化炉对电池进行氧化，在电池表面形成SiO2层；
(6)将双面扩散完成的硅片放入PECVD设备，进行正反两面的Si3N4薄膜同时制备，正面减反射膜1厚度为80nm，折射率为2.0；背面减反射膜4厚度为80nm，折射率为2.0；
(7)在电池正反两面进行银浆印刷得到P区电极和N区电极6，N型区域上采用的电极印刷材料为常规电池银浆，P型区域采用的电极印刷浆料为硼扩散专用银浆；
(8)对电池四周进行激光切割，进行边缘绝缘，防止漏电；
(9)最后电池进行常规测试分选。
实施例2
一种基于N型硅片的双面太阳能电池制备方法
(1)首先对N型硅片进行清洗和制绒，在硅片正反两面形成金字塔结构；
(2)在制绒后的N型硅片正表面采用旋涂设备，涂覆一层含硼量大于50％的高浓度有机硼源，以便在表面形成P型掺杂区域2，制造正面PN结；旋涂过程转速10000R/min，涂覆后硼源厚度10um，扩散推进后硼源掺杂节深500nm；
(3)采用MBE或旋涂的方式在Si片背面进行N型磷源涂覆，以便在表面形成N型掺杂区域3；电池正背面采用旋涂方式，背面采用旋涂方式形成两层叠加状PN结，电池可进行双面发电；
(4)电池进入扩散炉进行正面500nm PN结与N与N+层背面500nm的PN结制备,采用一步扩散工艺，将磷源与硼源同时推进，形成正背面PN结；采用链式清洗机去除在扩散过程中形成的硼硅玻璃与磷硅玻璃，以保证不影响后续SiO2层形成；
(5)采用热氧化炉对电池进行氧化，在电池表面形成SiO2层；
(6)将双面扩散完成的硅片放入PECVD设备，进行正反两面的Si3N4薄膜同时制备，正面减反射膜1厚度为85nm，折射率为2.2；背面减反射膜4厚度为90nm，折射率为2.2；
(7)在电池正反两面进行银浆印刷得到P区电极和N区电极6，N型区域上采用的电极印刷材料为常规电池银浆，P型区域采用的电极印刷浆料为硼扩散专用银浆；
(8)对电池四周进行激光切割，进行边缘绝缘，防止漏电；
(9)最后电池进行常规测试分选。
对比例
现有技术的N型硅片的双面太阳能电池制备方法
(1)首先对N型硅片进行清洗和制绒，在硅片正反两面形成金字塔结构；
(2)在制绒后的N型硅片正表面采用BBr3气体硼源扩散方式进行正面PN结制备，硼源掺杂节深200nm；
(3)采用链式扩散工艺进行背面硼硅玻璃清洗；
(4)将清洗后硅片放入扩散炉，采用POCl3气体扩散方式进行背面PN结N+层制备，磷源掺杂节深200nm；
(5)采用链式扩散工艺进行正面磷硅玻璃清洗；
(6)采用热氧化炉对电池进行氧化，在电池表面形成SiO2层；
(7)采用两步沉积的方式，采用PECVD方式先沉积正面Si3N4薄膜，正面减反射膜1厚度为80nm，折射率为2.0；
(8)采用PECVD方式沉积背面减反射膜4厚度为80nm，折射率为2.0；
(9)在电池正反两面进行银浆印刷得到P区电极和N区电极6，N型区域上采用的电极印刷材料为常规电池银浆，P型区域采用的电极印刷浆料为硼扩散专用银浆；
(10)对电池四周进行激光切割，进行边缘绝缘，防止漏电；
(11)最后电池进行常规测试分选。
优势对比如表1和表2所示：
表1
表2：
| 传统电池 | 对比例 | 实施例1 | 实施例2 | |
| 电池效率 | 20％ | 20.5％ | 21％ | 21％ |
| 硅片厚度 | 200um | 180um | 170um | 170um |
| 电池衰减 | 3.5％ | 0％ | 0％ | 0％ |
| 发电方式 | 单面发电 | 双面发电 | 双面发电 | 双面发电 |
| 综合发电量 | 100％ | 120％ | 130％ | 130％ |
由此可见，采用该方法制备的太阳能电池不会出现晶硅太阳能电池光致衰减现象；太阳光在电池内传播光程更长，电池较常规晶硅太阳电池厚度大大减薄；电池进行双面发电，比常规电池发电效率提升20％。本发明的制备工艺将常规晶硅生产工艺和薄膜太阳能电池生产工艺结合，方法简单，能够迅速产业化。
Claims (5)
1.一种在N型硅衬底上制备太阳能电池的方法，其特征在于，步骤包括：
(1)将N型硅片进行清洗制绒，去除表面损伤层并在表面形成陷光结构；
(2)在制绒后的N型硅片正表面采用旋涂方式涂覆一层硼源浆料，以便在表面形成P型掺杂区域，制造正面PN结；
(3)采用MBE或旋涂方式在电池背面沉积磷源，以便在表面形成N型掺杂区域；
(4)将涂覆后硅片放入扩散炉，进行同步扩散，形成正背面PN结；采用链式清洗机去除在扩散过程中形成的硼硅玻璃与磷硅玻璃；
(5)采用热氧化炉对电池进行氧化，在电池表面形成SiO2层；
(6)采用PECVD方式对电池正反两面进行SiN镀膜沉积，形成正反两面的减反膜；
(7)在电池正反两面进行银浆料丝网印刷并进行浆料烘干；
(8)对电池进行激光切割进行边缘绝缘；
(9)对电池进行烧结与测试分选。
2.根据权利要求1所述的一种在N型硅衬底上制备太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(1)清洗制绒，采用双面清洗，电池正反两面形成金字塔结构。
3.根据权利要求1所述的一种在N型硅衬底上制备太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(2)，采用旋涂硼源浆料的方式，旋涂过程转速2000～20000R/min，涂覆后硼源厚度0.5um～10um，扩散推进后硼源掺杂节深50～500nm。
4.根据权利要求1所述的一种在N型硅衬底上制备太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(3)形成的背面N+层采用MBE或旋涂方式进行磷源覆盖及生长，之后进入扩散炉进行磷元素扩散，扩散节深50～500nm。
5.根据权利要求1所述的一种在N型硅衬底上制备太阳能电池的方法，其特征在于：步骤(6)具体为，在N型硅片正表面沉积氮化硅减反射膜采用PECVD技术，减反射膜厚度为75～85nm，折射率为2.0～2.2；在N型硅片背表面沉积氮化硅减反射膜，减反射膜厚度为70～90nm，折射率为2.0～2.2。
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2017
- 2017-03-30 CN CN201710203805.XA patent/CN107068804A/zh active Pending
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