CN204118098U - 一种Cu电极太阳能电池的生产系统 - Google Patents

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秦崇德
方结彬
何达能
陈刚
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Abstract

本实用新型公开了一种Cu电极太阳能电池的生产系统，包括制绒设备、扩散炉、去磷硅玻璃清洗机、钝化膜制备设备、刻蚀设备、透明导电氧化物薄膜制备设备、第一印刷设备、第二印刷设备和烧结炉，所述制绒设备、扩散炉、去磷硅玻璃清洗机、钝化膜制备设备、刻蚀设备、透明导电氧化物薄膜制备设备、第一印刷设备、第二印刷设备和烧结炉依次连接。采用本实用新型，所述生产系统所采用设备简单，制备方法简单，可实施性强，适用于工业化大规模生产，该生产系统所制得的Cu电极太阳能电池制造成本低，转换效率高。

Description

一种Cu电极太阳能电池的生产系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种Cu电极太阳能电池的生产系统。
背景技术
传统晶体硅太阳能电池的制造工序包括制绒、扩散、去PSG、镀减反膜、电极制备。电极制作是电池生产的最后一道工序，它承担着收集硅片中的载流子并将其输送至外部电路的责任，因此电极材料的选择和制备工艺直接影响着太阳能电池的各项性能，是太阳能电池制程中的关键环节之一。传统的晶体硅太阳能电池在硅片正面形成Ag电极，在硅片背面形成Ag背电极和Al背场。由于Ag具有在所有金属中电阻率最低，欧姆接触好，可焊性强、电极制备工艺成熟等优点，使得Ag电极太阳能电池的各项性能优异，受到广大企业的青睐。
Ag 为贵金属，其大约占电池总成本的12%，占非硅成本的30%，是电池制造成本的重要组成部分，使得太阳能电池的成本居高不下。因此，为使晶硅太阳能电池成为未来重要的能源组成，必须用低成本的贱金属来替代目前的Ag。
Cu的电阻率低，价格便宜，使得Cu成为了最有可能的太阳能电池电极材料。但是由于Cu和硅片直接接触会往硅片扩散，使得p-n结被破坏，因此需要在硅片和Cu电极之间设置导电的阻挡层，一般形成Ni/Cu复合电极结构，而这种Ni/Cu复合电极结构通过电镀的方法获得，成本高，工艺复杂；此外，Ni/Cu复合电极的电阻和Ag电极相比还是高一些，降低了太阳能电池的转换效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种制备方法简单、适用于工业化大规模生产的Cu电极太阳能电池的生产系统，其制得的Cu电极太阳能电池制造成本低、转换效率高。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种Cu电极太阳能电池的生产系统，包括：
用于在P型硅片的表面形成绒面的制绒设备；
用于将经过制绒的硅片通过扩散形成N型发射极的扩散炉；
用于去除扩散过程形成的磷硅玻璃的去磷硅玻璃清洗机；
用于在硅片的正面形成钝化膜的钝化膜制备设备；
用于对正面的钝化膜进行刻蚀，使钝化膜形成孔或槽的刻蚀设备；
用于在设有孔或槽的硅片上镀透明导电氧化物薄膜的透明导电氧化物薄膜制备设备；
用于在硅片背面形成Cu背电极和Al背电场的第一印刷设备；
用于在硅片正面形成Cu正电极的第二印刷设备； 
用于将硅片进行烧结的烧结炉；
所述制绒设备、扩散炉、去磷硅玻璃清洗机、钝化膜制备设备、刻蚀设备、透明导电氧化物薄膜制备设备、第一印刷设备、第二印刷设备和烧结炉依次连接。
作为上述方案的改进，所述透明导电氧化物薄膜制备设备为磁控溅射设备或PECVD设备。
作为上述方案的改进，所述钝化膜制备设备为PECVD设备。
作为上述方案的改进，所述刻蚀设备为激光设备。
作为上述方案的改进，所述第一印刷设备为丝网印刷设备；所述第二印刷设备为丝网印刷设备。
作为上述方案的改进，所述孔或者槽的面积占所述钝化膜的面积的3-35%。
作为上述方案的改进，所述透明导电氧化物薄膜填满所述孔或者槽，且与所述N型发射极相接触。
作为上述方案的改进，所述透明导电氧化物薄膜的厚度为8-55nm。
作为上述方案的改进，所述透明导电氧化物薄膜的透光率≥92%。
作为上述方案的改进，所述透明导电氧化物薄膜的电阻率<10-5Ω.cm。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
本实用新型提供了一种Cu电极太阳能电池的生产系统，包括制绒设备、扩散炉、去磷硅玻璃清洗机、钝化膜制备设备、刻蚀设备、透明导电氧化物薄膜制备设备、第一印刷设备、第二印刷设备和烧结炉。选取P型硅片为基底，P型硅片经过制绒设备形成P型硅，经过扩散炉形成N型发射极，经过钝化膜制备设备形成钝化膜，经过刻蚀设备在钝化膜上形成孔或槽，经过透明导电氧化物薄膜制备设备形成透明导电氧化物薄膜，经过第一印刷设备形成Cu背电极和Al背电场，经过第二印刷设备形成Cu正电极，得到最后Cu电机太阳能电池成品。
所述太阳能电池的电极全部采用贱金属来制得，有效降低了制造成本；所述Cu电极太阳能电池设有透明导电氧化物薄膜，在不影响透光的前提下，进一步降低正面电极的电阻；而且所述Cu电极太阳能电池采用透明导电氧化物薄膜和Al背场作为Cu电极的阻挡层，能防止Cu往硅片内部扩散。
因此，本实用新型Cu电极太阳能电池的生产系统所采用设备简单，制备方法简单，可实施性强，适用于工业化大规模生产，该生产系统所制得的Cu电极太阳能电池制造成本低，转换效率高。
附图说明
图1是本实用新型Cu电极太阳能电池的生产系统的结构示意图；
图2是图1所示生产系统制得的Cu电极太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
参见图1，本实用新型提供了一种Cu电极太阳能电池的生产系统，包括：
用于在P型硅片的表面形成绒面的制绒设备1；
用于将经过制绒的硅片通过扩散形成N型发射极的扩散炉2；
用于去除扩散过程形成的磷硅玻璃的去磷硅玻璃清洗机3；
用于在硅片的正面形成钝化膜的钝化膜制备设备4；
用于对正面的钝化膜进行刻蚀，使钝化膜形成孔或槽的刻蚀设备5；
用于在设有孔或槽的硅片上镀透明导电氧化物薄膜的透明导电氧化物薄膜制备设备6；
用于在硅片背面形成Cu背电极和Al背电场的第一印刷设备7；
用于在硅片正面形成Cu正电极的第二印刷设备8； 
用于将硅片进行烧结的烧结炉9；
所述制绒设备1、扩散炉2、去磷硅玻璃清洗机3、钝化膜制备设备4、刻蚀设备5、透明导电氧化物薄膜制备设备6、第一印刷设备7、第二印刷设备8和烧结炉9依次连接。
其中，所述钝化膜制备设备4可以为PECVD设备，但不限于此。
需要说明的是，PECVD设备 ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition )是指利用等离子体增强化学气相沉积的设备。PECVD设备是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。
所述刻蚀设备5可以为激光设备，但不限于此。激光设备对正面的钝化膜进行刻蚀，使钝化膜形成孔或槽，所述孔或者槽的面积占钝化膜的面积的3-35%。
所述透明导电氧化物薄膜制备设备6可以为磁控溅射设备或PECVD设备，但不限于此。
所述透明导电氧化物薄膜填满孔或者槽，且与N型发射极相接触。所述透明导电氧化物薄膜的厚度优选为8-55nm；更佳的，所述透明导电氧化物薄膜的厚度优选为10-50nm，但不限于此。所述透明导电氧化物薄膜的透光率优选≥92%；更佳的，所述透明导电氧化物薄膜的透光率优选≥95%，但不限于此。所述透明导电氧化物薄膜的电阻率优选<10-5Ω.cm，但不限于此。
本实用新型设有透明导电氧化物薄膜，在不影响透光的前提下，进一步降低正面电极的电阻；而且本实用新型采用透明导电氧化物薄膜和Al背场作为Cu电极的阻挡层，能防止Cu往硅片内部扩散。因此，本实用新型所述的Cu电极太阳能电池制造成本低，转换效率高。
所述第一印刷设备7可以为丝网印刷设备；所述第二印刷设备8可以为丝网印刷设备，但不限于此。所述第一印刷设备7通过丝网印刷Cu浆料的方法获得Cu背电极，通过丝网印刷Al浆料的方法获得Al背电场。所述第二印刷设备8通过丝网印刷Cu浆料的方法获得Cu正电极。本实用新型太阳能电池的电极全部采用贱金属Cu来制得，有效降低了制造成本。
参见图2，图2显示了图1所示生产系统制得的Cu电极太阳能电池，由下至上依次包括：Cu背电极10、Al背场20、P型硅30、N型发射极40、钝化膜50、透明导电氧化物薄膜60和Cu正电极70，所述Cu背电极10、Al背场20、P型硅30、N型发射极40、钝化膜50、透明导电氧化物薄膜60和Cu正电极70依次相连。
其中，所述钝化膜50为氧化硅层、氮化硅层或者氮氧化硅层。所述钝化膜50的厚度优选为10-70nm，但不限于此。所述钝化膜50上设有孔或者槽51。优选的，所述钝化膜50上设有多个孔或者槽51，所述多个孔或者槽51平均分布于所述钝化膜50上。所述孔或者槽51的形状可以是方形槽，也可以是圆形槽，但并不以此为限。所述孔或者槽51的面积占所述钝化膜50的面积的3-35%。更佳的，所述孔或者槽51的面积占所述钝化膜50的面积的5-30%。所述透明导电氧化物薄膜60填满所述孔或者槽51，且与所述N型发射极40相接触。
需要说明的是，透明导电氧化物薄膜（Transparent Conductive Oxide简称TCO）为重掺杂、高简并半导体，具有良好的导电性能和较高的透光率。
综上所述，本实用新型提供了一种Cu电极太阳能电池的生产系统，包括制绒设备1、扩散炉2、去磷硅玻璃清洗机3、钝化膜制备设备4、刻蚀设备5、透明导电氧化物薄膜制备设备6、第一印刷设备7、第二印刷设备8和烧结炉9。选取P型硅片为基底，P型硅片经过制绒设备1形成P型硅30，经过扩散炉2形成N型发射极40，经过钝化膜制备设备4形成钝化膜50，经过刻蚀设备5在钝化膜50上形成孔或槽51，经过透明导电氧化物薄膜制备设备6形成透明导电氧化物薄膜60，经过第一印刷设备7形成Cu背电极10和Al背电场20，经过第二印刷设备8形成Cu正电极70，得到最后Cu电机太阳能电池成品。
所述太阳能电池的电极全部采用贱金属来制得，有效降低了制造成本；所述Cu电极太阳能电池设有透明导电氧化物薄膜，在不影响透光的前提下，进一步降低正面电极的电阻；而且所述Cu电极太阳能电池采用透明导电氧化物薄膜和Al背场作为Cu电极的阻挡层，能防止Cu往硅片内部扩散。
因此，本实用新型Cu电极太阳能电池的生产系统所采用设备简单，制备方法简单，可实施性强，适用于工业化大规模生产，该生产系统所制得的Cu电极太阳能电池制造成本低，转换效率高。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种Cu电极太阳能电池的生产系统，其特征在于，包括：
用于在P型硅片的表面形成绒面的制绒设备；
用于将经过制绒的硅片通过扩散形成N型发射极的扩散炉；
用于去除扩散过程形成的磷硅玻璃的去磷硅玻璃清洗机；
用于在硅片的正面形成钝化膜的钝化膜制备设备；
用于对正面的钝化膜进行刻蚀，使钝化膜形成孔或槽的刻蚀设备；
用于在设有孔或槽的硅片上镀透明导电氧化物薄膜的透明导电氧化物薄膜制备设备；
用于在硅片背面形成Cu背电极和Al背电场的第一印刷设备；
用于在硅片正面形成Cu正电极的第二印刷设备； 
用于将硅片进行烧结的烧结炉；
所述制绒设备、扩散炉、去磷硅玻璃清洗机、钝化膜制备设备、刻蚀设备、透明导电氧化物薄膜制备设备、第一印刷设备、第二印刷设备和烧结炉依次连接。
2.如权利要求1所述的Cu电极太阳能电池的生产系统，所述透明导电氧化物薄膜制备设备为磁控溅射设备或PECVD设备。
3.如权利要求1所述的Cu电极太阳能电池的生产系统，其特征在于，所述钝化膜制备设备为PECVD设备。
4.如权利要求1所述的Cu电极太阳能电池的生产系统，其特征在于，所述刻蚀设备为激光设备。
5.如权利要求1所述的Cu电极太阳能电池的生产系统，其特征在于，所述第一印刷设备为丝网印刷设备；所述第二印刷设备为丝网印刷设备。
6.如权利要求1-5任一项所述的Cu电极太阳能电池的生产系统，其特征在于，所述孔或者槽的面积占所述钝化膜的面积的3-35%。
7.如权利要求6所述的Cu电极太阳能电池的生产系统，其特征在于，所述透明导电氧化物薄膜填满所述孔或者槽，且与所述N型发射极相接触。
8.如权利要求7所述的Cu电极太阳能电池的生产系统，其特征在于，所述透明导电氧化物薄膜的厚度为8-55nm。
9.如权利要求8所述的Cu电极太阳能电池的生产系统，其特征在于，所述透明导电氧化物薄膜的透光率≥92%。
10.如权利要求9所述的Cu电极太阳能电池的生产系统，其特征在于，所述透明导电氧化物薄膜的电阻率<10-5Ω.cm。
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