專利名稱：一種帶硅太陽電池的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶硅太陽電池的制備工藝。
背景技術(shù)：
帶硅(String RibbonTM)材料的制備工藝介紹帶硅生長法(String Ribbon Sheet Growth)是美國MIT大學(xué)的Emmanuel Sachs教授發(fā)明的，最初命名為定邊生長帶硅 (Edge Stabilized Ribbon)及定邊生長法(Edge Stabilized Growth)。美國常青太陽能公司(Evergreen Solar Inc.)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，并在1997年初制造出第一批商業(yè)帶硅電池組件。圖1所示為多晶帶硅的長晶原理圖，其中11為熔化物；12為帶；13為固熔面；14 為生長方向；帶硅技術(shù)經(jīng)美國常青太陽能公司開發(fā)，至今帶硅拉制設(shè)備的產(chǎn)能可實(shí)現(xiàn)與鑄錠多晶硅設(shè)備產(chǎn)能相當(dāng)。圖2所示為具有大尺寸晶粒的帶硅襯底(硅片規(guī)格150mmX80mm) 示意圖。帶硅(String RiWxmTM)材料由于其低成本優(yōu)勢，具有巨大的潛在商業(yè)價值，然而，由于帶硅(String RiWxmTM)采用了半定邊制備工藝，其表面平整度無法達(dá)到線切割法多晶硅片的表面平整度水平，由于單片帶硅各個位置的厚度不均勻，導(dǎo)致帶硅太陽電池串聯(lián)電阻高、在現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷工藝中的碎片率居高不下，具體如附圖3a和北所示，而這正是目前帶硅太陽電池難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的主要瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶硅太陽電池的制備工藝，該制備工藝?yán)眉す鈬娔碗婂兗夹g(shù)克服了帶硅太陽電池正電極制作工序中串聯(lián)電阻高以及碎片率居高不下的問題。本發(fā)明上述目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種帶硅太陽電池的制備工藝，以帶硅為襯底材料，首先在帶硅襯底上進(jìn)行擴(kuò)散，制作 p-n結(jié)，然后在p-n結(jié)的前表面上沉積SiNx減反射層，在p_n結(jié)的背面采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作背電極和背電場，再采用激光噴墨技術(shù)在帶硅電池前表面的SiNx減反射層上開槽并制作籽晶層，采用電鍍方法在籽晶層上原位生長正電極，最后退火即制得帶硅太陽電池。本發(fā)明所述的帶硅可以為ρ型帶硅或η型帶硅。本發(fā)明采用激光噴墨技術(shù)在帶硅電池的前表面制作籽晶層時，激光噴墨時的波長優(yōu)選為532nm，得到的籽晶層寬度為35-45Mm，籽晶層厚度為1. 0-2. OMm。本發(fā)明采用電鍍方法在籽晶層上原位生長正電極時形成的正電極的厚度優(yōu)選為 15-25Mm,寬度為 75_95Mm。本發(fā)明所述的正電極優(yōu)選為鎳/銀正電極或鎳/銅/銀正電極。本發(fā)明所述的帶硅先經(jīng)清洗和制絨后再進(jìn)行擴(kuò)散。本發(fā)明所述的帶硅襯底制作p-n結(jié)后經(jīng)去背結(jié)和刻邊處理。本發(fā)明采用高溫CVD技術(shù)在帶硅襯底上進(jìn)行擴(kuò)散，制作p-n結(jié)，擴(kuò)散時的溫度優(yōu)選為800-900°C，形成的發(fā)射區(qū)方阻為50-75 Ω / 口。
本發(fā)明采用低溫PECVD技術(shù)在p-n結(jié)上沉積SiNx減反射層時的溫度優(yōu)選為 300-400°C，形成的SiNx減反射層的厚度為60-80nm。本發(fā)明的有益效果是
(1)本發(fā)明采用激光噴墨和電鍍技術(shù)克服了帶硅太陽電池正電極制作工序中串聯(lián)電阻高以及碎片率居高不下的問題，可以實(shí)現(xiàn)帶硅電池的批量化生產(chǎn)；
(2)采用本發(fā)明方法制備獲得的帶硅太陽電池，獲得的電池轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到15.5%以上，1000片試運(yùn)行產(chǎn)出率可達(dá)到95%。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中帶硅制造工藝原理圖2是現(xiàn)有技術(shù)中具有大尺寸晶粒的帶硅襯底的形貌圖； 圖3a和圖北是現(xiàn)有技術(shù)中帶硅的形貌圖； 圖4是本發(fā)明電鍍電極帶硅太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如附圖4所示，本實(shí)施例提供的帶硅太陽電池通過如下方法制備獲得 (1)以長X寬為150 X 80mm的ρ型帶硅1為襯底材料，帶硅先經(jīng)體積濃度為10%的HF 進(jìn)行清洗處理，然后再經(jīng)體積濃度為49%的HF和體積濃度為68%的HNO3以及體積濃度為 98%的混合溶液進(jìn)行濕法制絨處理。(2)采用高溫CVD技術(shù)在帶硅襯底1上進(jìn)行雙面磷擴(kuò)散，制作p-n結(jié)2，擴(kuò)散時的溫度為850°C，形成的發(fā)射區(qū)方阻為60 Ω / □，然后進(jìn)行去背結(jié)和刻邊處理。(3)采用低溫PECVD技術(shù)在p-n結(jié)上沉積SiNx減反射層3，沉積SiNx減反射層時的溫度為350°C，形成的SiNx減反射層的厚度為70nm。(4)采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作背電極和背電場4;
(5)采用激光噴墨技術(shù)在帶硅電池上表面制作籽晶層5，激光噴墨時的波長為532nm， 得到的籽晶層寬度為40Mm，籽晶層厚度為1. δμπι.。(6)采用電鍍方法在籽晶層5上原位生長鎳/銀正電極6，然后退火即可。采用本實(shí)施例工藝制備獲得的帶硅太陽電池，獲得的電池轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到15. 5% 以上，1000片試運(yùn)行產(chǎn)出率可達(dá)到95%。實(shí)施例2
如附圖4所示，本實(shí)施例提供的帶硅太陽電池通過如下方法制備獲得 (1)以長X寬為156 X 156mm的η型帶硅1為襯底材料，帶硅先經(jīng)體積濃度為10%的 HF進(jìn)行清洗處理，然后再經(jīng)體積濃度為49%的HF和體積濃度為68%的HNO3以及體積濃度為98%的混合溶液進(jìn)行濕法制絨處理。(2)采用高溫CVD技術(shù)在帶硅襯底1上進(jìn)行雙面硼擴(kuò)散，制作p-n結(jié)2，擴(kuò)散時的溫度為800°C，形成的發(fā)射區(qū)方阻為55 Ω / □，然后進(jìn)行去背結(jié)和刻邊處理。(3)采用低溫PECVD技術(shù)在p-n結(jié)上沉積SiNx減反射層3，沉積SiNx減反射層時的溫度為300°C，形成的SiNx減反射層的厚度為80nm。
(4)采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作背電極和背電場4;
(5)采用激光噴墨技術(shù)在帶硅電池上表面制作籽晶層5，激光噴墨時的波長為532nm， 得到的籽晶層寬度為35Mm，籽晶層厚度為2. OMfli.。(6)采用電鍍方法在籽晶層上原位生長鎳/銅/銀正電極，然后退火即可。采用本實(shí)施例工藝制備獲得的帶硅太陽電池，獲得的電池轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到15. 5% 以上，1000片試運(yùn)行產(chǎn)出率可達(dá)到95%。實(shí)施例3
如附圖4所示，本實(shí)施例提供的帶硅太陽電池通過如下方法制備獲得 (1)以長X寬為150 X 80mm的ρ型帶硅1為襯底材料，帶硅先經(jīng)體積濃度為10%的HF 進(jìn)行清洗處理，然后再經(jīng)體積濃度為49%的HF和體積濃度為68%的HNO3以及體積濃度為 98%的混合溶液進(jìn)行濕法制絨處理。(2)采用高溫CVD技術(shù)在帶硅襯底1上進(jìn)行雙面磷擴(kuò)散，制作p-n結(jié)2，擴(kuò)散時的溫度為900°C，形成的發(fā)射區(qū)方阻為65 Ω / □，然后進(jìn)行去背結(jié)和刻邊處理。(3)采用低溫PECVD技術(shù)在p-n結(jié)上沉積SiNx減反射層3，沉積SiNx減反射層時的溫度為400°C，形成的SiNx減反射層的厚度為60nm。(4)采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作背電極和背電場4;
(5)采用激光噴墨技術(shù)在帶硅電池上表面制作籽晶層5，激光噴墨時的波長為532nm， 得到的籽晶層寬度為45Mm，籽晶層厚度為1. Ομπι。(6)采用電鍍方法在籽晶層5上原位生長鎳/銀正電極6，然后退火即可。采用本實(shí)施例工藝制備獲得的帶硅太陽電池，獲得的電池轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到15. 5% 以上，1000片試運(yùn)行產(chǎn)出率可達(dá)到95%。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種帶硅太陽電池的制備工藝，其特征是以帶硅為襯底材料，首先在帶硅襯底上進(jìn)行擴(kuò)散，制作p-n結(jié)，然后在p-n結(jié)的前表面上沉積SiNx減反射層，在p-η結(jié)的背面采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作背電極和背電場，再采用激光噴墨技術(shù)在帶硅電池前表面的SiNx減反射層上開槽并制作籽晶層，采用電鍍方法在籽晶層上原位生長正電極，最后退火即制得帶硅太陽電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶硅太陽電池的制備工藝，其特征是所述的帶硅為P型帶硅或η型帶硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶硅太陽電池的制備工藝，其特征是采用激光噴墨技術(shù)在帶硅電池的前表面制作籽晶層時，激光噴墨時的波長為532nm，得到的籽晶層寬度為 35-45Mm，籽晶層厚度為1. 0-2. OMm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶硅太陽電池的制備工藝，其特征是采用電鍍方法在籽晶層上原位生長正電極時形成的正電極的厚度為15-25Mm，寬度為75-95Mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶硅太陽電池的制備工藝，其特征是所述的正電極為鎳/ 銀正電極或鎳/銅/銀正電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶硅太陽電池的制備工藝，其特征是所述的帶硅先經(jīng)清洗和制絨后再進(jìn)行擴(kuò)散。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶硅太陽電池的制備工藝，其特征是采用高溫CVD技術(shù)在帶硅襯底上進(jìn)行擴(kuò)散，制作p-n結(jié)，擴(kuò)散時的溫度為800-900°C，形成的發(fā)射區(qū)方阻為 50-75 Ω / 口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶硅太陽電池的制備工藝，其特征是所述的帶硅襯底制作 P-n結(jié)后經(jīng)去背結(jié)和刻邊處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶硅太陽電池的制備工藝，其特征是采用低溫PECVD技術(shù)在P-n結(jié)上沉積SiNx減反射層時的溫度為300-400°C，形成的SiNx減反射層的厚度為 60-80nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶硅太陽電池的制備工藝，該工藝是以帶硅為襯底材料，首先在帶硅襯底上進(jìn)行擴(kuò)散，制作p-n結(jié)，然后在p-n結(jié)的前表面上沉積SiNx減反射層，在p-n結(jié)的背面采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作背電極和背電場，再采用激光噴墨技術(shù)在帶硅電池前表面的SiNx減反射層上開槽并制作籽晶層，采用電鍍方法在籽晶層上原位生長正電極，最后退火即制得帶硅太陽電池。該制備工藝?yán)眉す鈬娔碗婂兗夹g(shù)克服了帶硅太陽電池正電極制作工序中串聯(lián)電阻高以及碎片率居高不下的問題。
文檔編號C25D7/12GK102299198SQ20111013993
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者梁宗存, 沈輝, 班群, 趙同榮 申請人:中山大學(xué)