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