CN108231954A - 一种太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，对硅片表面进行制绒清洗；在硅片的正面主栅区域生长掩膜；在硅片的正面制备发射极；在发射极上沉积氮化硅膜，在硅片的背面背电极区域生长掩膜；在硅片背面的掩膜上印刷背电极；在硅片的背面印刷背电场；在氮化硅膜上且在主栅区域印刷主栅，在氮化硅膜上印刷细栅；对硅片进行烧结制成太阳能电池。本发明通过生长电极区域掩膜减少电极中银在硅中产生的缺陷；本发明可在常规产线实现，增加步骤少，成本无明显升高；本发明制得的太阳能电池的破碎率低，转换效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的制备方法。
背景技术
太阳能发电是一种非常有前景的可再生能源。当前，晶体硅太阳电池占据了超过80%的光伏市场份额。降低其成本是研究和产业界不断努力的目标，目前采用的主要策略是降低硅片的厚度和提高硅太阳电池的转换效率。随着硅片厚度的下降，表面复合的影响越来越大；同时，高的破碎率减少了电池产量。晶体硅中的复合中心，如杂质缺陷，明显降低了太阳电池的效率。因此，研究晶体硅电池的表面及体复合行为，对于光伏产业发展薄片高效电池具有重要的意义。
晶体硅太阳能电池中，使用丝网印刷金属电极，需要在电池片表面分别印刷上正面栅线，背电场和背电极。金属电极在电池片中主要起到导出电流的作用，对电池性能的影响很大，正面栅线与背电极使用银浆料。然而银浆直接印刷在硅片表面，在烧结后银与硅形成合金层，形成了无定形非晶高密度结构，同时向硅中引入了银杂质，银在硅中扩散快，它本身可产生缺陷，并易与缺陷络合，起复合中心作用，严重影响少子寿命。
为了解决这一问题，目前，通常采用激光掺杂机配合适当光学系统，在硅片表面形成一层刻痕，经过清洗之后地刻痕区域进行掺杂，最后用电镀或丝印的方式在槽内形成电极，以起到前表面电接触栅极的作用。但是，激光掺杂机这一设备较为昂贵，并且采用激光掺杂机进行制备太阳能电池的工艺流程较为复杂，与目前的常规产线匹配度低，且硅片的破碎率在5‰左右。
采用激光掺杂机进行太阳能电池的制备的具体方法参见申请公布号为CN107275432A公开了一种晶体硅太阳能电池及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：
（a）在硅衬底上进行掺杂，形成均匀的发射极和/或背面场，并在发射极和/或背面场上划分非金属区域以及用于设置金属电极的金属区域；
（b）先在发射极和/或背面场的金属区域以及非金属区域上经由热氧氧化形成钝化层，再在钝化层上沉积重掺多晶硅层，然后在位于金属区域处的重掺多晶硅层上采用丝网印刷形成一层掩膜层，再刻蚀未被掩膜层保护的非金属区域的钝化层和重掺多晶硅层，最后去除掩膜层；
或者，在发射极和/或背面场的金属区域上经由热氧氧化形成钝化层，再在钝化层上沉积重掺多晶硅层；
（c）在重掺多晶硅层上丝网印刷金属电极浆，烧结得到金属电极。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种与常规产线匹配度高，破碎率低的太阳能电池的制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤（1）、对硅片表面进行制绒清洗；
步骤（2）、在经步骤（1）处理后的硅片的正面主栅区域生长掩膜；
步骤（3）、在经步骤（2）处理后的硅片的正面制备发射极；
步骤（4）、在经步骤（3）处理后的发射极上沉积氮化硅膜，在经步骤（3）处理后的硅片的背面背电极区域生长掩膜；
步骤（5）、在经步骤（4）处理后的硅片背面的掩膜上印刷背电极；
步骤（6）、在经步骤（5）处理后的硅片的背面印刷背电场；
步骤（7）、在经步骤（6）处理后的氮化硅膜上且在主栅区域印刷主栅，在经步骤（6）处理后的氮化硅膜上印刷细栅；
步骤（8）、对经步骤（7）处理后的硅片进行烧结制成太阳能电池。
优选地，步骤（2）中生长的掩膜为氮化硅、二氧化硅、氧化铝或二氧化钛。
优选地，步骤（2）中的掩膜的厚度为5~80nm。
优选地，步骤（3）采用高温扩散法制备所述的发射极。
优选地，所述的制备方法还包括设置在步骤（3）之后、步骤（4）之前的清洗步骤。
优选地，步骤（4）中生长的掩膜为氮化硅、二氧化硅、氧化铝或二氧化钛。
优选地，步骤（4）中的掩膜的厚度为5~80nm。
优选地，步骤（4）中，所述的氮化硅膜的沉积和所述的掩膜的生长可以同时进行或分开进行。其中，分开进行可以先进行氮化硅膜的沉积，后进行掩膜的生长，也可以先进行掩膜的生长，在进行氮化硅膜的沉积。
优选地，步骤（5）至步骤（7）中的印刷均采用丝网印刷。
优选地，步骤（7）中的主栅和细栅分开印刷，所述的主栅采用高焊接拉力的银浆，所述的细栅采用高塑型的银浆。其中，可以先印刷主栅，后印刷细栅，也可以先印刷细栅，后印刷主栅。
本发明中的高焊接拉力的银浆、高塑型的银浆、以及制备背电极的银浆均可市购获得，上述银浆需具备高焊接拉力和不腐蚀相关掩膜的特点。
本发明中，制绒，掩膜的生长，发射极的制备，氮化硅膜的沉积，背电极、背电场、细栅、主栅的印刷以及烧结方法均为本领域的常规方法。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明通过生长电极区域掩膜减少电极中银在硅中产生的缺陷；2、本发明可在常规产线实现，增加步骤少，成本无明显升高；3、本发明中由于正面主栅与正面细栅单独印刷，正面主栅的银浆只需具有高焊接拉力，可选用成本较低的银浆，正面细栅可以选用高塑型的正常银浆，从而能够进一步降低生产成本；4、本发明制得的太阳能电池的破碎率低，转换效率高。
附图说明
附图1为实施例1的太阳能电池的制备流程图；
附图2为实施例1制得的太阳能电池的结构断面图；
附图3为实施例1制得的太阳能电池的外观图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，一种减少电极复合的太阳能电池结构的制备法的实现流程：
将作为衬底P型硅片（p-si）（衬底P型硅片的厚度为180±10um）进行制绒清洗101步骤，如果硅片是单晶硅片，则101使用碱制绒，使硅片表面形成均匀的金字塔分布，如果硅片是多晶的话，101使用酸制绒，使表面形成坑状表面。
制绒清洗101步骤完成后，在正电极主栅区域对应位置生长氮化硅膜102，氮化硅膜的厚度为80nm。
然后进行高温扩散制发射极103，生长氮化硅膜区域会比其他区域扩散浓度明显偏低，形成浅掺杂区域。
进行二次清洗104，去除高温扩散过程中在硅片表面沉积的氧化物和电极区域的掩膜。
然后再采用等离子体增强（PECVD）法在扩散面沉积氮化硅膜105，并同时在背电极区域沉积氮化硅膜106，氮化硅膜的厚度为80nm。
完成太阳能电池钝化膜沉积后，进行丝网印刷背电极107，在200~300℃条件下烘干。
接着丝网印刷背电场108，进一步在200~300℃进行铝背场烘干。
通过二次印刷分别进行正电极细栅印刷109与正电极主栅印刷110。
最后进行烧结以及测试分选111，至此即完成减少电极复合的太阳能电池的生产。
由此，本发明具有与目前常规产线兼容的优势。采用本发明制备的太阳能电池结构断面如图2所示，包括衬底P型硅片（p-si）200，正电极区域生产掩膜102与高温扩散制发电极103共同作用形成发射极201以及低浓度发射极204，扩散面氮化硅膜沉积105沉积出氮化硅膜202，背面电极区域掩膜106生成掩膜区域205，丝网印刷背电极印刷107在背表面形成背电极206，丝网印刷背电场印刷108在背表面形成背电场207，丝网印刷正面细栅印刷109在扩散面生成正面细栅，丝网印刷正面主栅印刷110在扩散面生成正面主栅203，最终制作成为太阳能电池片（图3）。
采用上述方法制备10000片太阳能电池片，破碎10片，10000片太阳能电池片的平均转换效率为18.9%。
实施例2
制备方法与实施例1基本相同，区别在于先采用等离子体增强（PECVD）法在扩散面沉积氮化硅膜105，然后在背电极区域沉积氮化硅膜106。
采用上述方法制备10000片太阳能电池片，破碎15片，10000片太阳能电池片的平均转换效率为18.85%。
实施例3
制备方法与实施例1基本相同，区别在于先进行正电极主栅印刷110，后进行正电极细栅印刷109。
采用上述方法制备10000片太阳能电池片，破碎0片，10000片太阳能电池片的平均转换效率为18.9%。
实施例4
制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于掩膜的厚度为5nm。
采用上述方法制备10000片太阳能电池片，破碎10片，10000片太阳能电池片的平均转换效率为18.7%。
实施例5
制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于掩膜的厚度为50nm。
采用上述方法制备10000片太阳能电池片，破碎10片，10000片太阳能电池片的平均转换效率为18.95%。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，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内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）、对硅片表面进行制绒清洗；
步骤（2）、在经步骤（1）处理后的硅片的正面主栅区域生长掩膜；
步骤（3）、在经步骤（2）处理后的硅片的正面制备发射极；
步骤（4）、在经步骤（3）处理后的发射极上沉积氮化硅膜，在经步骤（3）处理后的硅片的背面背电极区域生长掩膜；
步骤（5）、在经步骤（4）处理后的硅片背面的掩膜上印刷背电极；
步骤（6）、在经步骤（5）处理后的硅片的背面印刷背电场；
步骤（7）、在经步骤（6）处理后的氮化硅膜上且在主栅区域印刷主栅，在经步骤（6）处理后的氮化硅膜上印刷细栅；
步骤（8）、对经步骤（7）处理后的硅片进行烧结制成太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（2）中生长的掩膜为氮化硅、二氧化硅、氧化铝或二氧化钛。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的掩膜的厚度为5~80nm。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（3）采用高温扩散法制备所述的发射极。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述的制备方法还包括设置在步骤（3）之后、步骤（4）之前的清洗步骤。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（4）中生长的掩膜为氮化硅、二氧化硅、氧化铝或二氧化钛。
7.根据权利要求1或6所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的掩膜的厚度为5~80nm。
8.根据权利要求1或6所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述的氮化硅膜的沉积和所述的掩膜的生长可以同时进行或分开进行。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（5）至步骤（7）中的印刷均采用丝网印刷。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于：步骤（7）中的主栅和细栅分开印刷，所述的主栅采用高焊接拉力的银浆，所述的细栅采用高塑型的银浆。
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