CN110034208A - 一种背接触异质结太阳能电池制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种背接触异质结太阳能电池制作方法，所述方法包括在硅片的正面依次镀第一本征非晶硅层、第一N型非晶硅层、一层增透层，硅片的背面依次镀第二本征非晶硅层、第二N型非晶硅层、第一透明导电膜层、一层绝缘层后印刷第一、第二、第三蚀刻油墨反应后再次镀层处理等步骤。本发明采用印刷技术形成指状交叉排列的载流子收集层，与光刻技术和掩膜技术对比，工艺流程大幅减少，更适合于大规模化量产；同时，本发明在硅片背面N型非晶硅表面先镀一层透明导电膜层，之后镀一层绝缘层保护，大幅增加背面N型非晶硅与导电膜层的接触面积，从而大幅降低电池的串联电阻，进而提高了电池的转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种背接触异质结太阳能电池制作方法。
背景技术
太阳能电池是一种能将太阳能转换成电能的半导体器件，在光照条件下太阳能电池内部会产生光生电流，通过电极将电能输出。近年来，太阳能电池生产技术不断进步，生产成本不断降低，转换效率不断提高，太阳能电池发电的应用日益广泛并成为电力供应的重要能源。
高效率太阳能电池是未来产业的趋势，因为高效率太阳能电池不仅仅是提升单位面积的发电瓦数，还可降低成本，也就是可以提升模块发电的附加价值。
其中一种高效率太阳能电池为背接触电池。背接触电池将受光面的电极全部移到背面，使得受光面的面积最大化，从而提高电池的转换效率，具有代表性的为美国的SUNPOWER。
另一种高效率太阳能电池是使用异质结的太阳能电池。异质结太阳能电池一般是在硅晶片上成长非晶硅(a-Si)的钝化层与非晶硅电极，其具有极低的表面复合速率，因此拥有很高的开路电压。
结合上述两项电池的优点，制作成背接触异质结太阳能，把电池电极制作到背面，并使用钝化能力很好的非晶硅层，可以实现更高的转换效率，目前同类型的电池转换效率已经超过26％，远远超过常规的单晶硅电池效率，非常具有市场前景。
然而，背接触异质结太阳能一般采用光刻技术和掩膜技术来获得衬底背面指状交叉排列的载流子收集层，工艺非常复杂，且在N区与P区的交叠区一般采用氮化硅作为绝缘隔离，在氮化硅层下的载流子收集层完全依靠非晶硅薄膜收集载流子，非晶硅薄膜导电性非常差，因此显著的增加了电池的串联电阻，从而降低了到电池的转换效率。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其制备的太阳能器件的工艺流程简单，且大幅降低了电池的串联电阻，因此非常有利于大规模化量产，同时提升了电池转换效率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种背接触异质结太阳能电池制作方法，所述方法包括如下步骤：
提供制绒清洗形成绒面的N型硅片；
在硅片的正面依次镀第一本征非晶硅层、第一N型非晶硅层、一层增透层；
在硅片的背面依次镀第二本征非晶硅层、第二N型非晶硅层、第一透明导电膜层、一层绝缘层；
在硅片的背面印刷第一蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的绝缘层、第一透明导电膜、第二N型非晶硅层、第二本征非晶硅层；
通过清洗溶液清洗后，在硅片背面依次镀第三本征非晶硅层、第一P型非晶硅层；
在硅片的背面绝缘层局部区域印刷第二蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第一P型非晶硅层、第三本征非晶硅层、绝缘层；
在硅片的背面镀第二透明导电膜层；
在硅片的背面绝缘层局部区域印刷第三蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第二透明导电膜层；
在硅片的背面镀一层种子铜层；
在硅片的背面印刷一层耐电镀油墨形成栅线图案；
在硅片的背面栅线图案区域电镀铜，形成铜栅线电极；
通过去膜溶液，去除硅片背面的耐电镀油墨及种子铜。
进一步的，所诉第一本征非晶硅层、第一N型非晶硅层、第二本征非晶硅层、第二N型非晶硅层、第三本征非晶硅层、第一P型非晶硅层厚度为1～15nm，所诉非晶硅膜层通过PECVD沉积形成。
进一步的，所诉增透层为氮化硅、氮氧化硅、氟化镁、ITO、氧化硅、氧化铝、氧化锌中的至少一种，厚度为40～200nm，所诉增透层通过PECVD或PVD沉积形成。
进一步的，所诉绝缘层为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、非晶硅中的至少一种，厚度为40～200nm，所诉绝缘层通过PECVD或PVD沉积形成。
进一步的，所诉第一透明导电膜层、第二透明导电膜层为金属氧化物，所述金属氧化物为氧化铟锡薄膜、掺铝氧化锌、掺钨氧化铟薄膜中的一种，厚度为10～200nm，所诉透明导电薄膜通过PVD沉积。
进一步的，所诉第一蚀刻油墨可以同时腐蚀金属氧化物、氮化硅、氧化硅、非晶硅，印刷宽度为0.3～0.9mm，通过加温烘烤反应，反应温度为100～220℃，反应时间为5～60M，所诉第二蚀刻油墨只腐蚀硅系薄膜，如：氮化硅、氧化硅、非晶硅，不腐蚀金属氧化物，印刷宽度为0.2～0.8mm，反应温度为10～220℃，反应时间为5～60M，所诉第三蚀刻油墨只腐蚀金属氧化物，不腐蚀硅系薄膜，如：氮化硅、氧化硅、非晶硅，印刷宽度为0.03～0.15mm，反应温度为10～220℃，反应时间为5～60M。
进一步的，所诉第一、第二、第三蚀刻油墨反应后的清洗方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种。
进一步的，所诉耐电镀油墨印刷宽度为0.2～0.8mm，印刷厚度为5～50um。
进一步的，所述铜栅线包含铜栅线层和铜栅线保护层，所诉铜栅线保护层为锡层，所述铜栅线宽度为10-150um，厚度为5-50um。
进一步的，所述去膜液为碱性蚀刻液，分别去除耐电镀油墨及栅线区域外的种子铜。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明通过采用印刷技术形成指状交叉排列的载流子收集层，与光刻技术和掩膜技术对比，工艺流程大幅减少，更适合于大规模化量产；同时，本发明在硅片背面N型非晶硅表面先镀一层透明导电膜层，之后镀一层绝缘层保护，大幅增加背面N型非晶硅与导电膜层的接触面积，从而大幅降低电池的串联电阻，进而提高了电池的转换效率。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种背接触异质结太阳能电池制作方法的流程图；
图2为本发明实施例一种背接触异质结太阳能电池背面结构示意图；
图3为本发明实施例硅片的正面依次镀第一本征非晶硅层、第一N型非晶硅层、一层增透层结构示意图；
图4为本发明实施例硅片的背面依次镀第二本征非晶硅层、第二N型非晶硅层结构示意图；
图5为本发明实施例硅片的背面依次镀第一透明导电膜层、一层绝缘层结构示意图；
图6为本发明实施例硅片的背面印刷第一蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的绝缘层、第一透明导电膜、第二N型非晶硅层、第二本征非晶硅层结构示意图；
图7为本发明实施例通过清洗溶液清洗后，在硅片背面依次镀第三本征非晶硅层、第一P型非晶硅层结构示意图；
图8为本发明实施例硅片的背面绝缘层局部区域印刷第二蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第一P型非晶硅层、第三本征非晶硅层、绝缘层结构示意图；
图9为本发明实施例硅片的背面镀第二透明导电膜层结构示意图；
图10为本发明实施例硅片的背面绝缘层局部区域印刷第三蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第二透明导电膜层结构示意图；
图11为本发明实施例硅片的背面镀一层种子铜层结构示意图；
图12为本发明实施例硅片的背面印刷一层耐电镀油墨形成栅线图案结构示意图；
图13为本发明实施例硅片的背面栅线图案区域电镀铜，形成铜栅线电极结构示意图；
图14为本发明实施例硅片通过去膜溶液，去除硅片背面的耐电镀油墨及种子铜结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1，一种背接触异质结太阳能电池制作方法，所述方法包括如下步骤：
S101，提供制绒清洗形成绒面的N型硅片；
S102，在硅片的正面依次镀第一本征非晶硅层、第一N型非晶硅层、一层增透层；
S103，在硅片的背面依次镀第二本征非晶硅层、第二N型非晶硅层、第一透明导电膜层、一层绝缘层；
S104，在硅片的背面印刷第一蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的绝缘层、第一透明导电膜、第二N型非晶硅层、第二本征非晶硅层；
S105，通过清洗溶液清洗后，在硅片背面依次镀第三本征非晶硅层、第一P型非晶硅层；
S106，在硅片的背面绝缘层局部区域印刷第二蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第一P型非晶硅层、第三本征非晶硅层、绝缘层；
S107，在硅片的背面镀第二透明导电膜层；
S108，在硅片的背面绝缘层局部区域印刷第三蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第二透明导电膜层；
S109，在硅片的背面镀一层种子铜层；
S110，在硅片的背面印刷一层耐电镀油墨形成栅线图案；
S111，在硅片的背面栅线图案区域电镀铜，形成铜栅线电极；
S112，通过去膜溶液，去除硅片背面的耐电镀油墨及种子铜。
实施例
如图3，提供制绒清洗形成绒面的N型硅片10，在所诉硅片10的正面依次镀第一本征非晶硅层51、第一N型非晶硅层52、一层增透层53，所诉增透层53为氮化硅、氮氧化硅、氟化镁、ITO、氧化硅、氧化铝、氧化锌中的至少一种，厚度为40～200nm，所诉增透层53通过PECVD或PVD沉积形成。如图4，在所诉硅片10的背面依次镀第二本征非晶硅层21、第二N型非晶硅层22。如图5，在所诉硅片10的背面依次镀第一透明导电膜层23及一层绝缘层24，所诉绝缘层24为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、非晶硅中的至少一种，厚度为40～200nm，所诉绝缘层24通过PECVD或PVD沉积形成。如图6，在所诉硅片10的背面印刷第一蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的绝缘层24、第一透明导电膜23、第二本征非晶硅层22、第二N型非晶硅层21，所诉第一蚀刻油墨可以同时腐蚀金属氧化物、氮化硅、氧化硅、非晶硅，通过加温烘烤反应，反应温度为100～220℃，反应时间为5～60M，印刷宽度为0.3～0.9mm。如图7，通过清洗溶液清洗后，在硅片10背面依次镀第三本征非晶硅层31、第一P型非晶硅层32。如图8，在所诉硅片10的背面绝缘层局部区域印刷第二蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第一P型非晶硅层32、第三本征非晶硅层31、绝缘层24，所诉第二蚀刻油墨只腐蚀硅系薄膜，如：氮化硅、氧化硅、非晶硅，不腐蚀金属氧化物，反应温度为10～220℃，反应时间为5～60M，印刷宽度为0.2～0.8mm。如图9，在所诉硅片10的背面镀第二透明导电膜层33。如图10，在所诉硅片10的背面绝缘层局部区域印刷第三蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第二透明导电膜层33，形成条形的绝缘条40，所诉第三蚀刻油墨只腐蚀金属氧化物，不腐蚀硅系薄膜，如：氮化硅、氧化硅、非晶硅，反应温度为10～220℃，反应时间为5～60M，印刷宽度为0.03～0.15mm。如图11，在所诉硅片10的背面镀一层种子铜层34，所诉种子铜层34厚度为100～300nm。如图12，在所诉硅片10的背面印刷一层耐电镀油墨35形成栅线图案，所诉耐电镀油墨35印刷宽度为0.2～0.8mm，印刷厚度为5～50um。。如图13，在所诉硅片10的背面栅线图案区域电镀铜，形成铜栅线电极25、36，所述铜栅线25、36包含铜栅线层和铜栅线保护层，所诉铜栅线保护层为锡层，铜栅线25、36宽度为10-150um，厚度为5-50um。；如图14，通过去膜溶液，去除硅片10背面的耐电镀油墨35及栅线区域外的种子铜34。
所诉第一本征非晶硅层51、第一N型非晶硅层52、第二本征非晶硅层21、第二N型非晶硅层22、第三本征非晶硅层31、第一P型非晶硅层32厚度为1～15nm，所诉非晶硅膜层通过PECVD沉积形成。所诉第一透明导电膜层23、第二透明导电膜层33为金属氧化物，为氧化铟锡薄膜、掺铝氧化锌、掺钨氧化铟薄膜中的一种，厚度为10～200nm，所诉透明导电薄膜通过PVD沉积。所诉第一、第二、第三蚀刻油墨反应后的清洗方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种。
本发明通过采用印刷技术形成指状交叉排列的载流子收集层，与光刻技术和掩膜技术对比，工艺流程大幅减少，更适合于大规模化量产；同时，本发明在硅片背面N型非晶硅表面先镀一层透明导电膜层，之后镀一层绝缘层保护，大幅增加背面N型非晶硅与导电膜层的接触面积，从而大幅降低电池的串联电阻，进而提高了电池的转换效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
提供制绒清洗形成绒面的N型硅片；
在硅片的正面依次镀第一本征非晶硅层、第一N型非晶硅层、一层增透层；
在硅片的背面依次镀第二本征非晶硅层、第二N型非晶硅层、第一透明导电膜层、一层绝缘层；
在硅片的背面印刷第一蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的绝缘层、第一透明导电膜、第二N型非晶硅层、第二本征非晶硅层；
通过清洗溶液清洗后，在硅片背面依次镀第三本征非晶硅层、第一P型非晶硅层；
在硅片的背面绝缘层局部区域印刷第二蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第一P型非晶硅层、第三本征非晶硅层、绝缘层；
在硅片的背面镀第二透明导电膜层；
在硅片的背面绝缘层局部区域印刷第三蚀刻油墨，反应后经过清洗去除印刷区域的第二透明导电膜层；
在硅片的背面镀一层种子铜层；
在硅片的背面印刷一层耐电镀油墨形成栅线图案；
在硅片的背面栅线图案区域电镀铜，形成铜栅线电极；
通过去膜溶液，去除硅片背面的耐电镀油墨及种子铜。
2.根据权利要求1所述一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所诉第一本征非晶硅层、第一N型非晶硅层、第二本征非晶硅层、第二N型非晶硅层、第三本征非晶硅层、第一P型非晶硅层厚度为1～15nm，所诉非晶硅膜层通过PECVD沉积形成。
3.根据权利要求1所述一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所诉增透层为氮化硅、氮氧化硅、氟化镁、ITO、氧化硅、氧化铝、氧化锌中的至少一种，厚度为40～200nm，所诉增透层通过PECVD或PVD沉积形成。
4.根据权利要求1所述一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所诉绝缘层为氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、非晶硅中的至少一种，厚度为40～200nm，所诉绝缘层通过PECVD或PVD沉积形成。
5.根据权利要求1所述一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所诉第一透明导电膜层、第二透明导电膜层为金属氧化物，所述金属氧化物为氧化铟锡薄膜、掺铝氧化锌、掺钨氧化铟薄膜中的一种，厚度为10～200nm，所诉透明导电薄膜通过PVD沉积。
6.根据权利要求1所述一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所诉第一蚀刻油墨可以同时腐蚀金属氧化物、氮化硅、氧化硅、非晶硅，印刷宽度为0.3～0.9mm，通过加温烘烤反应，反应温度为100～220℃，反应时间为5～60M，所诉第二蚀刻油墨只腐蚀硅系薄膜，如：氮化硅、氧化硅、非晶硅，不腐蚀金属氧化物，印刷宽度为0.2～0.8mm，反应温度为10～220℃，反应时间为5～60M，所诉第三蚀刻油墨只腐蚀金属氧化物，不腐蚀硅系薄膜，如：氮化硅、氧化硅、非晶硅，印刷宽度为0.03～0.15mm，反应温度为10～220℃，反应时间为5～60M。
7.根据权利要求1所述一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所诉第一、第二、第三蚀刻油墨反应后的清洗方式为浸泡、喷淋、超声波、鼓泡中的至少一种。
8.根据权利要求1所述一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所诉耐电镀油墨印刷宽度为0.2～0.8mm，印刷厚度为5～50um。
9.根据权利要求1所述一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所述铜栅线包含铜栅线层和铜栅线保护层，所诉铜栅线保护层为锡层，所述铜栅线宽度为10-150um，厚度为5-50um。
10.根据权利要求1所述一种背接触异质结太阳能电池制作方法，其特征在于：所述去膜液为碱性蚀刻液，分别去除耐电镀油墨及栅线区域外的种子铜。
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