CN109346535A - 激光制备硅太阳能电池选择性绒面及发射极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光制备硅太阳能电池选择性绒面及发射极的方法，在抛光的单晶硅片背面通过激光在金属电极栅线接触区制备出绒面，形成粗糙的表面，增大比表面积，从而保证栅线与硅基之间低的接触电阻率；而在非金属接触区通过碱抛光工艺制备背面抛光面，有利于非金属接触区域少数载流子的复合速率，兼顾了开压电流和填充因子同时提升，电池的转换效率绝对值可提高0.2‑0.3％。
Description
技术领域
本发明主要涉及太阳能电池绒面制备技术，具体是一种激光制备硅太阳能电池选择性绒面及发射极的方法。
背景技术
随着晶硅太阳能电池市场竞争日益激烈，不断提高硅太阳能电池的效率成为企业保持技术领先同时降低制造成本的主要手段。目前一般硅太阳能电池的制作流程包括硅片制绒、扩散、湿法刻蚀、减反射膜沉积以及丝网印刷和烧结等步骤。硅太阳能发射极、体区及背面电子空穴的复合是制约电池效率的主要因素，减少硅太阳电池背面的少数载流子复合速率是提高太阳能电池转换效率的重要途径。
太阳能电池背面的粗糙度与钝化效果呈负相关性，即粗糙度越高钝化效果越差，相应的复合速率越高，硅太阳能电池的开压电流越低；然而电极与硅太阳能电池的接触电阻率与硅片的粗糙度呈正相关，即粗糙度越高接触越好接触电阻率越低，填充因子越高。电池效率＝开压×短路电流密度×填充因子，因此在正常制程中无法兼顾开压电流与填充因子。
发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题，提出一种通过激光制备硅太阳能电池选择性绒面及发射极的方法。
技术方案：
一种激光制备硅太阳能电池选择性绒面及发射极的方法，它包括以下步骤：
步骤一：硅片正背表面进行碱抛光；
步骤二：对硅片背表面进行激光刻蚀，制备背绒面；
步骤三：采用氢氟酸和盐酸的混合液清洗硅片，去除损伤层，形成抛光面；
步骤四：背面磷扩散形成重扩区，在激光刻蚀和背面磷扩散后，背绒面与抛光面相比：掺杂方阻低10％，接触电阻率低0.2-0.3mohm/cm2；背绒面具备选择发射极的特点；
步骤五：在重扩区外形成背面钝化层；
步骤六：背面钝化层使用PECVD法镀背减反膜；
步骤七：硅片正面湿法制备绒面；
步骤八：正面硼扩散形成PN结；
步骤九：在PN结外形成正面钝化层；
步骤十：正面钝化层使用PECVD法镀正减反膜；
步骤十一：在正减反膜、背减反膜上分别印刷栅线形成正电极、负电极；
步骤十二：对硅片进行烧结形成太阳能电池。
具体的，步骤二中，激光波长为532nm，光斑直径50-80um。
具体的，步骤二中，背绒面结构为宽度100-160um、深度1-5um的沟槽，绒面沟槽数目和长度与背面金属细栅线一致。
具体的，步骤三中，氢氟酸和盐酸的混合液由1～5摩尔份数的HF，1～5摩尔份数的HCL，8～9摩尔份数的H2O组成。
具体的，步骤三中，清洗温度5-10℃，清洗时间10秒到3分钟。
本发明的有益效果
本发明在抛光的单晶硅片背面通过激光在金属电极栅线接触区制备出绒面，形成粗糙的表面，增大比表面积，从而保证栅线与硅基之间低的接触电阻率；而在非金属接触区(除电极外区域)通过碱抛光工艺制备背面抛光面，有利于非金属接触区域少数载流子的复合速率，兼顾了开压电流和填充因子同时提升，电池的转换效率绝对值可提高0.2-0.3％。
本发明的另一特征在于激光作用后所制备的绒面在经过磷扩散后其掺杂方阻低于非激光处理区域，降低了金属电极与硅基之间的接触电阻率，具体表现为绒面区域扩散方阻比非处理区域降低了10％，接触电阻率比非处理区域降低了0.2-0.3mohm/cm2，使所制备的绒面区域同时具备了选择性发射极的特点，与现有选择性发射极制备技术相比，无需增加二次重掺杂处理，减少了工艺流程。
附图说明
图1为本发明背面选择性绒面及发射极结构示意图。
图2为本发明方法制作出的电池结构示意图。
图3为本发明绒面反射率数据图。
图4为本发明发射极方块电阻数据图。
图5为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
结合图5，一种激光制备硅太阳能电池选择性绒面及发射极的方法，它包括以下步骤：
步骤一：硅片1正背表面进行碱抛光；
步骤二：对硅片1背表面进行激光刻蚀，制备背绒面2；其中，激光波长选取为532nm，光斑直径50-80um；最终形成的背绒面2结构为宽度100-160um、深度1-5um的沟槽，绒面沟槽数目和长度与背面金属细栅线一致；
步骤三：采用氢氟酸和盐酸的混合液清洗硅片，去除损伤层，形成抛光面3；氢氟酸和盐酸的混合液由1～5摩尔份数的HF，1～5摩尔份数的HCL，8～9摩尔份数的H2O组成；清洗温度5-10℃,清洗时间10秒到3分钟；最终形成背面选择性绒面及发射极如图1所示；
步骤四：背面磷扩散形成重扩区4，在激光刻蚀和背面磷扩散后，背绒面2与抛光面3相比：掺杂方阻低10％，接触电阻率低0.2-0.3mohm/cm2；背绒面2具备选择发射极的特点；
步骤五：在重扩区4外形成背面钝化层5；
步骤六：背面钝化层5使用PECVD法镀背减反膜6；
步骤七：硅片1正面湿法制备绒面；
步骤八：正面硼扩散形成PN结7；
步骤九：在PN结7外形成正面钝化层8；
步骤十：正面钝化层8使用PECVD法镀正减反膜9；
步骤十一：在正减反膜9、背减反膜6上分别印刷栅线形成正电极10、负电极11；
步骤十二：对硅片进行烧结形成太阳能电池12，最终形成电池片如图2所示。
使用本方法制得的电池片：
-由于采用特定的激光配合特定浓度的酸液，在金属电极栅线接触区制备出绒面，形成粗糙的表面，增大比表面积，从而保证栅线与硅基之间低的接触电阻率；而在非金属接触区通过碱抛光工艺制备背面抛光面，有利于非金属接触区域少数载流子的复合速率，兼顾了开压电流和填充因子同时提升，电池的转换效率绝对值可提高0.2-0.3％；
-如图3所示，通过激光刻蚀在硅背面制备出选择性绒面，从而降低了金属栅线和硅基底的接触电阻率；
-如图4所示，掺杂方阻低10％，接触电阻率低0.2-0.3mohm/cm2，使得背绒面具备选择发射极的特点。
与现有选择性发射极制备技术相比，无需增加二次重掺杂处理，减少了工艺流程。
本发明方法中，除步骤二和步骤三外的其它步骤均可采用现有技术实现，构思巧妙且操作简单，易于大范围推广应用。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种激光制备硅太阳能电池选择性绒面及发射极的方法，其特征在于它包括以下步骤：
步骤一：硅片(1)正背表面进行碱抛光；
步骤二：对硅片(1)背表面进行激光刻蚀，制备背绒面(2)；
步骤三：采用氢氟酸和盐酸的混合液清洗硅片，去除损伤层，形成抛光面(3)；
步骤四：背面磷扩散形成重扩区(4)，在激光刻蚀和背面磷扩散后，背绒面(2)与抛光面(3)相比：掺杂方阻低10％，接触电阻率低0.2-0.3mohm/cm2；背绒面(2)具备选择发射极的特点；
步骤五：在重扩区(4)外形成背面钝化层(5)；
步骤六：背面钝化层(5)使用PECVD法镀背减反膜(6)；
步骤七：硅片(1)正面湿法制备绒面；
步骤八：正面硼扩散形成PN结(7)；
步骤九：在PN结(7)外形成正面钝化层(8)；
步骤十：正面钝化层(8)使用PECVD法镀正减反膜(9)；
步骤十一：在正减反膜(9)、背减反膜(6)上分别印刷栅线形成正电极(10)、负电极(11)；
步骤十二：对硅片进行烧结形成太阳能电池(12)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤二中，激光波长为532nm，光斑直径50-80um。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤二中，背绒面(2)结构为宽度100-160um、深度1-5um的沟槽，绒面沟槽数目和长度与背面金属细栅线一致。
4.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于步骤三中，氢氟酸和盐酸的混合液由1～5摩尔份数的HF，1～5摩尔份数的HCL，8～9摩尔份数的H2O组成。
5.根据权利要求书4所述的方法，其特征在于步骤三中，清洗温度5-10℃,清洗时间10秒到3分钟。
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