CN107785457A - 一种p型双面晶硅太阳电池的制作工艺 - Google Patents

一种p型双面晶硅太阳电池的制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种P型双面晶硅太阳电池的制作工艺，包括以下步骤：晶硅表面双面制绒，慢提拉生长隧道氧化层‑单面硼深扩散‑另外一面磷扩散‑去除两边的硼磷硅玻璃‑正面镀氮化硅膜‑正面印刷负电极‑背面镀透明导电薄膜‑背面印刷正电极，该制作工艺简单易行，制作出的太阳电池结构简单紧凑，增加光的重复使用，提高发电效率。

Description

一种P型双面晶硅太阳电池的制作工艺
技术领域
本发明涉及一种太阳电池的生产制造，具体涉及一种P型双面晶硅太阳电池的制作工艺，属于光伏领域。
背景技术
太阳电池可以有效吸收太阳能，并将其转化成电能的半导体部件，用半导体硅、硒等材料将太阳的光能变成电能的器件，具有可靠性高，寿命长，转换效率高等优点，可做人造卫星、航标灯、晶体管收音机等的电池，太阳能电池是一种利用光生伏特效应把光能转换成电能的器件，主要有单晶硅电池和单晶砷化镓电池等，随着太阳电池的发展，越来越多的企业开始向着高效高发电量趋势发展，而双面发电电池有着高发电量的趋势，能有效的提高高现有产线的效率、降低企业生产的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺，该制作工艺简单易行，制作出的太阳电池结构简单紧凑，增加光的重复使用，提高发电效率。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺，该P型双面晶硅太阳电池的制作工艺具体包括以下步骤：
（1）P 型硅衬底双面制绒和氧化
选择电阻率为0.4-1Ω/cm 的P 型硅片，并用1.0-1.5% 的氢氧化钾溶液在80℃下对P型单晶硅表面进行化学腐蚀，制备出金字塔形状的陷光结构绒面，随后再用稀释的15% 的盐酸和氢氟酸进行清洗，除去表面杂质，再用60℃的温水进行浸泡慢提脱水氧化；
（2）在P 型硅衬底的前表面先进行单面硼扩散，形成P+层
在硼源体系扩散炉中在1000-1200℃的温度下，采用三溴化硼对P 型硅衬底的前表面进行硼扩散形成P+层，再对P 型硅衬底的另外一面背表面进行常规的800-850℃三氯氧磷磷扩散形成PN结，使其方阻范围是60-100Ω/□；
（3）磷硅玻璃和背面PN 结、侧面PN 结的去除
在单面刻蚀的设备中，采用氢氟酸和硝酸的混合溶液，刻蚀P 型硅片的背表面和边缘，去掉背面和侧面多余的PN，再用HF酸去除表面和背面的磷硅玻璃，结束后对其双面进行臭氧氧化形成氧化硅层；
（4）沉减反射膜：
在P 型硅衬底上的PN 结一侧采用等离子化学气相沉积氮化硅膜，氮化硅膜作为减反射膜，膜的厚度为80nm；
（5）制备电池的负极
采用印刷技术在经步骤（4）处理后得到的氮化硅膜表面印刷含银浆料的电池负极，并在850-900℃下烧结刺穿电池正面达到N型衬底；
（6）制备背面透明导电薄膜
用PVD对电池背面进行背面溅射镀透明导电薄膜；
（7）制备电池的正极：
采用印刷技术在经步骤（6）处理后得到的透明导电薄膜表面印刷含银浆料的电池正极，并在温度250-400℃下刺进透明导电薄膜层。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺中，步骤（3）氢氟酸和硝酸的混合溶液中按质量比计氢氟酸：硝酸=2:1，其中，氢氟酸采用5-10%的氢氟酸，硝酸采用5-10%的硝酸。
前述P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺中，该制作工艺制作出的P 型双面晶硅太阳电池包括P型硅衬底、N型硅衬底、P+层、氧化层、氮化硅膜及透明导电薄膜，P型硅衬底的一侧设置有N型硅衬底，P型硅衬底的另一侧设置有P+层，N型硅衬底及P+层上远离P型硅衬底的一侧分别设置有氧化层，氮化硅膜设置于临近N型硅衬底的氧化层表面，透明导电薄膜设置于临近P+层的氧化层上，氮化硅膜上还设置有电池负极，电池负极刺穿达到N型硅衬底内，透明导电薄膜上还设有电池正极，电池正极刺穿达到透明导电薄膜内，其中：
P+层的材质为重掺杂硅，氧化层为氧化硅层。
前述P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺中，透明导电薄膜为ITO。
前述P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺中，步骤（7）的含银浆料为低温银浆，烧结温度为200-400℃。
本发明的有益效果是：
本发明步骤（3）磷硅玻璃和背面PN 结、侧面PN 结的去除，在去除时采用单面刻蚀的设备保证不能去除背面的P+层，能够顺利的达到目的。
本发明双面扩散，一面硼扩散，一面磷扩散，增加太阳能电池PN结，提高了发电效率，两面不同，并进行双面氧化，双面减反射膜，结构紧凑。
本方法与传统晶硅太阳电池制作方法比较：
1：增加了一层P+区能更好的进行光的吸收和载流子的迁移率；
2：增加了背面透明导电薄膜，不仅可以起到钝化作用，由于是透明材料可以更好的增加光的重复利用率，提高发电效率。
附图说明
图1为本发明的实施例P 型双面晶硅太阳电池的横截面图；
图中：1-P型硅衬底，2- N型硅衬底，3- P+层，4-氧化层，5-氮化硅膜，6-透明导电薄膜，7-电池负极，8-电池正极。
具体实施方式
在实施例中PVD是指物理气相沉积；
实施例1
本实施例提供的一种P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺，该P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺具体包括以下步骤：
（1）P 型硅衬底双面制绒和氧化
选择电阻率为0.4Ω/cm 的P 型硅片，并用1.0% 的氢氧化钾溶液在80℃下对P 型单晶硅表面进行化学腐蚀，制备出金字塔形状的陷光结构绒面，随后再用稀释的15% 的盐酸和氢氟酸进行清洗，除去表面杂质，再用60℃的温水进行浸泡慢提脱水氧化；
（2）在P 型硅衬底的前表面先进行单面硼扩散，形成P+层
在硼源体系扩散炉中在1000℃的温度下，采用三溴化硼对P 型硅衬底的前表面进行硼扩散形成P+层，再对P 型硅衬底的另外一面背表面进行常规的800℃三氯氧磷磷扩散形成PN结，使其方阻范围是60Ω/□；
（3）磷硅玻璃和背面PN 结、侧面PN 结的去除
在单面刻蚀的设备中，采用氢氟酸和硝酸的混合溶液，刻蚀P 型硅片的背表面和边缘，去掉背面和侧面多余的PN，不能去除背面的P+层，再用HF酸去除表面和背面的磷硅玻璃，结束后对其双面进行臭氧氧化形成氧化硅层；
步骤（3）氢氟酸和硝酸的混合溶液中按质量比计氢氟酸：硝酸=2:1，其中，氢氟酸采用5%的氢氟酸，硝酸采用5%的硝酸；
（4）沉减反射膜：
在P 型硅衬底上的PN 结一侧采用等离子化学气相沉积氮化硅膜，氮化硅膜作为减反射膜，膜的厚度为80nm；
（5）制备电池的负极
采用印刷技术在经步骤（4）处理后得到的氮化硅膜表面印刷含银浆料的电池负极，并在850℃下烧结刺穿电池正面达到N型衬底；
（6）制备背面透明导电薄膜
用PVD对电池背面进行背面溅射镀透明导电薄膜，透明导电薄膜为ITO。
（7）制备电池的正极：
采用印刷技术在经步骤（6）处理后得到的透明导电薄膜表面印刷含银浆料的电池正极，含银浆料为低温银浆，烧结温度为200℃，并在温度250℃下刺进透明导电薄膜层。
实施例2
本实施例提供的一种P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺，该P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺具体包括以下步骤：
（1）P 型硅衬底双面制绒和氧化
选择电阻率为1Ω/cm 的P 型硅片，并用1.5% 的氢氧化钾溶液在80℃下对P 型单晶硅表面进行化学腐蚀，制备出金字塔形状的陷光结构绒面，随后再用稀释的15% 的盐酸和氢氟酸进行清洗，除去表面杂质，再用60℃的温水进行浸泡慢提脱水氧化；
（2）在P 型硅衬底的前表面先进行单面硼扩散，形成P+层
在硼源体系扩散炉中在1200℃的温度下，采用三溴化硼对P 型硅衬底的前表面进行硼扩散形成P+层，再对P 型硅衬底的另外一面背表面进行常规的850℃三氯氧磷磷扩散形成PN结，使其方阻范围是100Ω/□；
（3）磷硅玻璃和背面PN 结、侧面PN 结的去除
在单面刻蚀的设备中，采用氢氟酸和硝酸的混合溶液，刻蚀P 型硅片的背表面和边缘，去掉背面和侧面多余的PN，不能去除背面的P+层，再用HF酸去除表面和背面的磷硅玻璃，结束后对其双面进行臭氧氧化形成氧化硅层；
步骤（3）氢氟酸和硝酸的混合溶液中按质量比计氢氟酸：硝酸=2:1，其中，氢氟酸采用10%的氢氟酸，硝酸采用10%的硝酸；
（4）沉减反射膜：
在P 型硅衬底上的PN 结一侧采用等离子化学气相沉积氮化硅膜，氮化硅膜作为减反射膜，膜的厚度为80nm；
（5）制备电池的负极
采用印刷技术在经步骤（4）处理后得到的氮化硅膜表面印刷含银浆料的电池负极，并在900℃下烧结刺穿电池正面达到N型衬底；
（6）制备背面透明导电薄膜
用PVD对电池背面进行背面溅射镀透明导电薄膜，透明导电薄膜为ITO。
（7）制备电池的正极：
采用印刷技术在经步骤（6）处理后得到的透明导电薄膜表面印刷含银浆料的电池正极，含银浆料为低温银浆，烧结温度为400℃，并在温度400℃下刺进透明导电薄膜层。
实施例3
本实施例提供的一种P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺，该P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺具体包括以下步骤：
（1）P 型硅衬底双面制绒和氧化
选择电阻率为0.8Ω/cm 的P 型硅片，并用1.3% 的氢氧化钾溶液在80℃下对P 型单晶硅表面进行化学腐蚀，制备出金字塔形状的陷光结构绒面，随后再用稀释的15% 的盐酸和氢氟酸进行清洗，除去表面杂质，再用60℃的温水进行浸泡慢提脱水氧化；
（2）在P 型硅衬底的前表面先进行单面硼扩散，形成P+层
在硼源体系扩散炉中在1100℃的温度下，采用三溴化硼对P 型硅衬底的前表面进行硼扩散形成P+层，再对P 型硅衬底的另外一面背表面进行常规的830℃三氯氧磷磷扩散形成PN结，使其方阻范围是80Ω/□；
（3）磷硅玻璃和背面PN 结、侧面PN 结的去除
在单面刻蚀的设备中，采用氢氟酸和硝酸的混合溶液，刻蚀P 型硅片的背表面和边缘，去掉背面和侧面多余的PN，不能去除背面的P+层，再用HF酸去除表面和背面的磷硅玻璃，结束后对其双面进行臭氧氧化形成氧化硅层；
步骤（3）氢氟酸和硝酸的混合溶液中按质量比计氢氟酸：硝酸=2:1，其中，氢氟酸采用8%的氢氟酸，硝酸采用8%的硝酸；
（4）沉减反射膜：
在P 型硅衬底上的PN 结一侧采用等离子化学气相沉积氮化硅膜，氮化硅膜作为减反射膜，膜的厚度为80nm；
（5）制备电池的负极
采用印刷技术在经步骤（4）处理后得到的氮化硅膜表面印刷含银浆料的电池负极，并在880℃下烧结刺穿电池正面达到N型衬底；
（6）制备背面透明导电薄膜
用PVD对电池背面进行背面溅射镀透明导电薄膜，透明导电薄膜为ITO。
（7）制备电池的正极：
采用印刷技术在经步骤（6）处理后得到的透明导电薄膜表面印刷含银浆料的电池正极，含银浆料为低温银浆，烧结温度为300℃，并在温度320℃下刺进透明导电薄膜层。
实施例1-3该制作工艺制作出的P 型双面晶硅太阳电池结构如图1所示，包括P型硅衬底1、N型硅衬底2、P+层3、氧化层4、氮化硅膜5及透明导电薄膜6，P型硅衬底1的一侧设置有N型硅衬底2，P型硅衬底1的另一侧设置有P+层3，N型硅衬底2及P+层3上远离P型硅衬底1的一侧分别设置有氧化层4，氮化硅膜5设置于临近N型硅衬底2的氧化层4表面，透明导电薄膜6设置于临近P+层3的氧化层4上，氮化硅膜5上还设置有电池负极7，电池负极7刺穿达到N型硅衬底2内，透明导电薄膜6上还设有电池正极8，电池正极8刺穿达到透明导电薄膜6内，其中：P+层3的材质为重掺杂硅，氧化层4为氧化硅层。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种P型双面晶硅太阳电池的制作工艺，其特征在于， 该P 型双面晶硅太阳电池的制作工艺具体包括以下步骤：
（1）P型硅衬底双面制绒和氧化
选择电阻率为0.4-1Ω/cm 的P 型硅片，并用1.0-1.5% 的氢氧化钾溶液在80℃下对P型单晶硅表面进行化学腐蚀，制备出金字塔形状的陷光结构绒面，随后再用稀释的15% 的盐酸和氢氟酸进行清洗，除去表面杂质，再用60℃的温水进行浸泡慢提脱水氧化；
（2）在P型硅衬底的前表面先进行单面硼扩散，形成P+层
在硼源体系扩散炉中在1000-1200℃的温度下，采用三溴化硼对P型硅衬底的前表面进行硼扩散形成P+层，再对P 型硅衬底的另外一面背表面进行常规的800-850℃三氯氧磷磷扩散形成PN结，使其方阻范围是60-100Ω/□；
（3）磷硅玻璃和背面PN 结、侧面PN 结的去除
在单面刻蚀的设备中，采用氢氟酸和硝酸的混合溶液，刻蚀P型硅片的背表面和边缘，去掉背面和侧面多余的PN，再用HF酸去除表面和背面的磷硅玻璃，结束后对其双面进行臭氧氧化形成氧化硅层；
（4）沉减反射膜：
在P型硅衬底上的PN 结一侧采用等离子化学气相沉积氮化硅膜，氮化硅膜作为减反射膜，膜的厚度为80nm；
（5）制备电池的负极
采用印刷技术在经步骤（4）处理后得到的氮化硅膜表面印刷含银浆料的电池负极，并在850-900℃下烧结刺穿电池正面达到N型衬底；
（6）制备背面透明导电薄膜
用PVD对电池背面进行背面溅射镀透明导电薄膜；
（7）制备电池的正极：
采用印刷技术在经步骤（6）处理后得到的透明导电薄膜表面印刷含银浆料的电池正极，并在温度250-400℃下刺进透明导电薄膜层。
2.根据权利要求1所述的P型双面晶硅太阳电池的制作工艺，其特征在于：步骤（3）所述的氢氟酸和硝酸的混合溶液中按质量比计氢氟酸：硝酸=2:1，其中，所述氢氟酸采用5-10%的氢氟酸，所述硝酸采用5-10%的硝酸。
3.根据权利要求1所述的P型双面晶硅太阳电池的制作工艺，其特征在于：该制作工艺制作出的P 型双面晶硅太阳电池包括P型硅衬底（1）、N型硅衬底（2）、P+层（3）、氧化层（4）、氮化硅膜（5）及透明导电薄膜（6），所述P型硅衬底（1）的一侧设置有N型硅衬底（2），所述P型硅衬底（1）的另一侧设置有P+层（3），所述N型硅衬底（2）及P+层（3）上远离P型硅衬底（1）的一侧分别设置有所述氧化层（4），所述氮化硅膜（5）设置于临近N型硅衬底（2）的氧化层（4）表面，所述透明导电薄膜（6）设置于临近P+层（3）的氧化层（4）上，所述氮化硅膜（5）上还设置有电池负极（7），所述电池负极（7）刺穿达到所述N型硅衬底（2）内，所述透明导电薄膜（6）上还设有电池正极（8），所述电池正极（8）刺穿达到所述透明导电薄膜（6）内，其中：
所述的P+层（3）的材质为重掺杂硅，所述氧化层（4）为氧化硅层。
4.根据权利要求1或3所述的P型双面晶硅太阳电池的制作工艺，其特征在于：所述的透明导电薄膜为ITO。
5.根据权利要求1所述的P型双面晶硅太阳电池的制作工艺，其特征在于：步骤（7）的含银浆料为低温银浆，烧结温度为200-400℃。
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