專利名稱：：一種硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)與制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)與制備方法，尤其是針對(duì)適用于大規(guī)模生產(chǎn)的高效絲網(wǎng)印刷電極背面發(fā)射結(jié)N型硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)與制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益提高，國(guó)際、國(guó)內(nèi)對(duì)可再生能源，特別是對(duì)太陽(yáng)能的開發(fā)利用的需求越來(lái)越強(qiáng)。在過(guò)去十多年來(lái)世界太陽(yáng)電池的產(chǎn)量一直以每年30％到40％的速度增長(zhǎng)，是世界上發(fā)展最快的行業(yè)之一。我國(guó)的再生能源法案也已于2005年2月28日正式通過(guò)。太陽(yáng)能是地球上能獲得的最重要再生能源。硅太陽(yáng)電池是獲得太陽(yáng)能最重要的光電產(chǎn)品。目前，硅電池是太陽(yáng)電池生產(chǎn)的主流產(chǎn)品，占世界太陽(yáng)電池產(chǎn)量的90％左右。傳統(tǒng)的太陽(yáng)電池都制作在P型硅材料上。目前國(guó)際上最通行的是在P型硅片上以絲網(wǎng)印刷的工藝方法來(lái)制造硅太陽(yáng)電池。對(duì)于利用這種方法所制造的電池，得到同行認(rèn)可的最高光電轉(zhuǎn)換效率在16％左右，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高性價(jià)比的空間是非常有限的。本發(fā)明發(fā)明人公開的一些工作有助實(shí)現(xiàn)高效絲網(wǎng)電極N型硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)與制備方法，[J.ZhaoandA.Wang，“StableHighEfficiencyRearBoronEmitterSolarCellsonN-typeSingleCrystallineSiliconSubstrates”，Proceedingsofthe8thChinaPhotovoltaicConferenceandChina-JapanPVWorkshop，Shenzhen，China，November15-18，pp.866-871，2004.趙建華，王愛(ài)華，穩(wěn)定的摻硼N型硅太陽(yáng)電池2004年10月，深圳，全國(guó)光伏會(huì)議論文集]。現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)采用傳統(tǒng)的在P型硅片上進(jìn)行磷擴(kuò)散這一技術(shù)路線。基本方法如中國(guó)專利申請(qǐng)CN1441504給出制備晶體硅太陽(yáng)電池工藝按工藝線的生產(chǎn)順序分為如下六個(gè)步驟前道化學(xué)預(yù)處理；半導(dǎo)體PN結(jié)制作；電感偶合等離子刻蝕周邊；淀積氮化硅薄膜；絲網(wǎng)印刷正、背面電極；正、背面電極金屬化及氮化硅薄膜燒穿。將原來(lái)的兩到三次的電極燒結(jié)工藝簡(jiǎn)化成一次完成，降低了的成本，提高了太陽(yáng)電池效率。此工藝也適用于多晶硅太陽(yáng)電池，多晶硅太陽(yáng)電池效率也可達(dá)14.0％以上，(AM1.5，光照強(qiáng)度100mW/cm2，25℃)。如中國(guó)專利申請(qǐng)CN1272226公開了適用于硅太陽(yáng)能電池及其它器件的自摻雜負(fù)電極和正電極的方法和設(shè)備，一種硅的自摻雜電極，主要由與硅形成低共熔的一種金屬(主成分)構(gòu)成。P-型摻雜劑(對(duì)于正電極)或n-型摻雜劑(對(duì)于負(fù)電極)與主成分熔成合金。在硅襯底上施加主成分與摻雜劑的合金，在施加以后，將合金和襯底加熱至高于主成分—硅低共熔溫度，以使主成分比硅襯底的低共熔比例熔化得多。使得主成分、硅和未使用的摻雜劑成為最終接觸材料。或者，自摻雜電極可由施加于硅襯底上的未合金化的金屬形成。中國(guó)專利申請(qǐng)CN1230033公開了光電池(22)的批量制造方法，該方法包括以下步驟(a)提供至少一個(gè)導(dǎo)電材料條帶(1)，(b)在所說(shuō)條帶(1)中連續(xù)地切割出具有所需光電池(22)形狀和尺寸的基片(2)，(c)將切割出的基片(2)放回所說(shuō)條帶(1)中，(d)在所說(shuō)條帶(2)的一個(gè)表面上沉積構(gòu)成至少一個(gè)n-i-p或p-i-n結(jié)的半導(dǎo)體材料(16)，(e)在所說(shuō)半導(dǎo)體材料(16)的頂面上沉積透明的導(dǎo)電材料層，(f)從所說(shuō)條帶(1)中取出覆蓋有所說(shuō)半導(dǎo)體材料(16)和所說(shuō)上部。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3158056.4的專利申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N作為Si太陽(yáng)電池的背面電極用來(lái)使用時(shí)，在維持作為Si太陽(yáng)電池的背面電極的功能的同時(shí)，燒結(jié)時(shí)的電極膜的燒結(jié)收縮小，并且能夠抑制Si晶片的翹曲的導(dǎo)電漿。涉及Si太陽(yáng)電池的背面電極形成用導(dǎo)電漿，含有Al粉末、玻璃熔塊、有機(jī)展色料、以及對(duì)該有機(jī)展色料難溶性或不溶性的粒子，其中該粒子是有機(jī)化合物粒子或碳粒子中的至少一種。無(wú)鋁珠析出的硅太陽(yáng)電池背場(chǎng)合金配方。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2137582.8提供一種合金成分的配方比例，使在全自動(dòng)背電極、背場(chǎng)、柵極生產(chǎn)中，既能不出現(xiàn)鋁珠，又能不減弱背反射作用，該合金成份根據(jù)電極基體材料的電阻率，選擇合適的銀漿與鋁漿(12-15)∶(85-88)的比例，制備銀鋁漿。近幾年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)P型硅切克勞斯基直拉單晶(CZ)材料的少數(shù)載流子壽命會(huì)在光照下衰退。因而試著尋找其他性能更好的材料，如超磁直拉單晶(MCZ)，摻鎵直拉單晶等等。在同樣工藝成本和原材料用量情況下提高太陽(yáng)電池的效率一舉兩得它既降低了的成本(在同樣面積下產(chǎn)生較大的功率)，同時(shí)又減少了生產(chǎn)單位功率的電池所需的硅材料的用量。而采用N型電池，額外還可以擴(kuò)展太陽(yáng)電池對(duì)材料種類的選擇。目前世界上只有兩家公司能生產(chǎn)成本相對(duì)較低的N型硅太陽(yáng)電池。一個(gè)是美國(guó)的SunPower，他們最近在菲律賓開廠生產(chǎn)簡(jiǎn)化型的N型背面點(diǎn)接觸太陽(yáng)電池。由于高性能的P區(qū)擴(kuò)散非常困難，而制造N型電池又必須有這種P區(qū)擴(kuò)散工藝，因此到目前為止，美國(guó)的SunPower制造出高性能的N型電池，十五、六年來(lái)還沒(méi)有任何其他機(jī)構(gòu)能制造出高性能擴(kuò)散結(jié)型N型太陽(yáng)能電池。而SunPower的太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)是電極、接觸金屬全部在電池背面。為實(shí)現(xiàn)金屬與背面10微米的細(xì)小擴(kuò)散區(qū)點(diǎn)陣的互聯(lián)，又要防止背面金屬之間的短路。SunPower的電池要做多次光刻、氧化和擴(kuò)散。SunPower簡(jiǎn)化后的電池結(jié)構(gòu)還是相當(dāng)復(fù)雜。另一家是日本的三洋公司。三洋用高級(jí)非晶硅鈍化電池的前后表面，大大提高了電池的性能。這兩家公司的電池都達(dá)到了21％以上的效率。但是它們的共同問(wèn)題是工藝比較復(fù)雜，與常規(guī)N型硅太陽(yáng)電池相比，成本仍然太高。三洋公司的非晶硅鈍化技術(shù)和SunPower的簡(jiǎn)化型電池的生產(chǎn)技術(shù)均嚴(yán)格保密。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高效率絲網(wǎng)印刷電極背面結(jié)N型硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)與制備方法，能持續(xù)保證高效率的太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)，在同樣工藝成本和原材料用量情況下提高太陽(yáng)電池的效率，減少了生產(chǎn)單位功率的電池所需的硅材料的用量。本發(fā)明目的還在于將N型太陽(yáng)電池與絲網(wǎng)印刷工藝相結(jié)合，以期將電池的工業(yè)化制造成本大幅降低，發(fā)展成為一種低成本、高效率、可直接用于生產(chǎn)的新型太陽(yáng)電池技術(shù)。本發(fā)明的目的還在于將N型太陽(yáng)電池的制造加工方法簡(jiǎn)化，消除所有的光刻工藝，保留一次到兩次擴(kuò)散工藝，一次氧化工藝，以及絲網(wǎng)印刷正、背面電極金屬。與目前通用的P型絲網(wǎng)印刷工藝基本相容。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種N型硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)N型硅片上，背面設(shè)有P型發(fā)射結(jié)，正面和制備P型發(fā)射結(jié)的背面均設(shè)有絲網(wǎng)印刷的金屬電極。本發(fā)明高效絲網(wǎng)電極N型硅太陽(yáng)電池的制備方法是將N型硅片進(jìn)行前道化學(xué)預(yù)處理、絨面腐蝕；背面硼擴(kuò)散制備背面P型發(fā)射結(jié)；生長(zhǎng)氧化層；正面PECVD淀積氧化層；絲網(wǎng)印刷正面、背面金屬電極；燒結(jié)金屬即電極金屬化。本發(fā)明硼擴(kuò)散時(shí)采用三溴化硼液態(tài)源硼擴(kuò)散，恒溫區(qū)控制在800-1000℃，擴(kuò)散時(shí)間約為10-50分鐘，擴(kuò)散時(shí)硅片在石英舟上背對(duì)背放置，同時(shí)阻擋硅片正面被硼擴(kuò)散，硼擴(kuò)散的結(jié)深要在0.5-5微米。硼擴(kuò)散的方塊電阻控制在10-50Ω/方塊；熱生長(zhǎng)二氧化硅層的方法是用稀氫氟酸去除擴(kuò)散時(shí)產(chǎn)生的氧化層、并用去離子水漂洗、烘干之后，硅片進(jìn)行純干氧氧化，恒溫區(qū)控制在900-1050℃。氧化時(shí)間約為10-50分鐘。本發(fā)明的改進(jìn)是將絨面腐蝕后，即對(duì)N型硅片的背面擴(kuò)散，再生長(zhǎng)鈍化氧化層。本發(fā)明提出的電池結(jié)構(gòu)及方法的特點(diǎn)是有潛力達(dá)到與常規(guī)絲網(wǎng)印刷工藝一樣低的成本，并且達(dá)到保持較高的轉(zhuǎn)換效率(18-19％以上)、甚至有可能將電池的效率提高到21％以上。由于N型硅片中的少數(shù)載流子壽命很長(zhǎng)(毫秒量級(jí))，本加工方法可保持原有的長(zhǎng)少數(shù)載流子壽命，從而保證了電池的效率。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于其主要意義在于實(shí)現(xiàn)一個(gè)低成本、高效率的太陽(yáng)電池制造技術(shù)，從而使產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力。此外，這種采用獨(dú)特的N型硅材料的產(chǎn)品便于開發(fā)更廣泛的材料的市場(chǎng)來(lái)源。在目前的材料緊缺形勢(shì)下有它獨(dú)特的優(yōu)越性。因此，這種技術(shù)的開發(fā)將有利于緩解國(guó)內(nèi)太陽(yáng)電池的緊缺局面，特別是極大地推動(dòng)中國(guó)的太陽(yáng)電池技術(shù)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，并使用在N型硅片上進(jìn)行硼擴(kuò)散這一極具潛力的創(chuàng)新性技術(shù)路線。如圖3給出本發(fā)明的N型電池示意圖。把P型擴(kuò)散的發(fā)射區(qū)從電池的正表面移動(dòng)到背表面可大大提高電池的效率，同時(shí)也提高了電池的穩(wěn)定性。這些提高是由于避免了P擴(kuò)散區(qū)在光照下載流子壽命衰退的結(jié)果。這樣，與SunPower的生產(chǎn)工藝比較起來(lái)，本發(fā)明的背面結(jié)電池因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，就有了很大的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的產(chǎn)業(yè)化前景極佳。因?yàn)殡m然這種N型電池的技術(shù)獨(dú)特，但它基本上可以與P型電池的生產(chǎn)設(shè)備兼容使用，這樣就大大擴(kuò)展了硅片來(lái)源。特別是將生產(chǎn)電池的效率提高到20％以上后，使每瓦電池的生產(chǎn)成本將大大降低，對(duì)太陽(yáng)能的光伏利用將起著極大的推動(dòng)作用，在傳統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上還將創(chuàng)造一個(gè)新的特殊用途的高效太陽(yáng)電池市場(chǎng)。與SunPower的背面點(diǎn)接觸電池一樣，本發(fā)明的全背面結(jié)N型電池可采用各種電阻率的N型硅片。但對(duì)于高阻N型硅襯底，為保證正面金屬條的接觸，可能要在正面加入一次磷擴(kuò)散，而成為如圖4所示的結(jié)構(gòu)。這里重點(diǎn)要解決的問(wèn)題是在背面硼擴(kuò)散區(qū)上的金屬化。因?yàn)榕饠U(kuò)散的結(jié)深比相應(yīng)的磷擴(kuò)散的結(jié)深要淺一些，在硼擴(kuò)區(qū)域上印刷的銀漿有可能燒穿背面結(jié)。最好采用銀鋁漿等復(fù)合導(dǎo)電漿具有低穿透性的銀漿來(lái)解決背面接觸的問(wèn)題。將可能以極小的附加成本達(dá)到更高的轉(zhuǎn)換效率。另一個(gè)要確認(rèn)的問(wèn)題是器件的可靠性。實(shí)驗(yàn)表明，背面結(jié)電池性能很穩(wěn)定，無(wú)論是在光照下還是在存貯期間電池性能都沒(méi)有退化，比目前一般的P型CZ直拉單晶上制造的電池要穩(wěn)定的多。但對(duì)于生產(chǎn)用的絲網(wǎng)印刷工藝下所制備的該類電池的穩(wěn)定性確認(rèn)也將具有重要意義。N型單晶硅是在1950年代開始最早用來(lái)制造太陽(yáng)電池的材料。但當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)P型材料上制造電池要容易得多，也穩(wěn)定的多。這主要是因?yàn)镻型擴(kuò)散要比N型擴(kuò)散更困難一些。因此這種用P型材料制作太陽(yáng)電池的傳統(tǒng)一直延續(xù)至今。但實(shí)際上，由于CZ直拉單晶硅中含有相當(dāng)多的氧原子，在光照下P型材料中的氧原子與硼原子結(jié)合使載流子壽命迅速下降，大大限制了電池的性能。而趙建華博士在澳大利亞的實(shí)驗(yàn)表明N型直拉單晶(CZ)材料的載流子壽命可達(dá)到幾個(gè)毫秒，比相對(duì)應(yīng)的P型CZ材料的壽命高100倍以上，顯示了N型硅材料做高效太陽(yáng)電池的潛力。制作N型太陽(yáng)電池的另一個(gè)主要困難是P型的硼擴(kuò)散一般會(huì)造成嚴(yán)重的表面損傷，使載流子壽命下降，因而電池的性能就受到影響。采用一種低表面損傷的三溴化硼液態(tài)源硼擴(kuò)散工藝，參見本發(fā)明人趙建華和王愛(ài)華博士的論文。另外，即使這種三溴化硼擴(kuò)散能達(dá)到低的表面損傷，P型硼與氧的作用產(chǎn)生的復(fù)合增加也還是存在。但這種硼-氧退化作用是在光照下發(fā)生的。因而如果將P區(qū)制造在電池的正面的話，已觀察到在光照的作用下電池特性會(huì)有很大衰退。本發(fā)明將電池的P型發(fā)射結(jié)做到電池的背面，就避免了光照從而消除了電池的衰退機(jī)理。本發(fā)明以圖3和圖4所示的電池結(jié)構(gòu)，以絲網(wǎng)印刷技術(shù)在N型CZ硅片上達(dá)到18％和在FZ(區(qū)熔)硅片上達(dá)到20％的光電轉(zhuǎn)換效率。由于這種電池可直接用于生產(chǎn)，效率上的提高將直接反映到利潤(rùn)的提高。目前的P型CZ單晶硅太陽(yáng)電池的效率在15％到16％之間。對(duì)于18％的N型電池效率，以一年30兆瓦的產(chǎn)量和2.5美元/瓦的電池價(jià)格計(jì)算，每年將增加利潤(rùn)9百萬(wàn)美元。當(dāng)然N型電池的工藝比P型電池略為復(fù)雜，成本也稍有提高，但高效率的電池售價(jià)也略高，可與成本的提高相抵消。另外目前硅材料緊張，能采用N型材料生產(chǎn)電池將擴(kuò)大材料的市場(chǎng)來(lái)源。我們研究的N型背面發(fā)射結(jié)太陽(yáng)電池已達(dá)到了22％的光伏轉(zhuǎn)換效率。這些N型背面結(jié)電池采用了多次擴(kuò)散的結(jié)構(gòu)，采用光刻、蒸發(fā)、及電鍍等的加工技術(shù)。表1給出這種N型背面發(fā)射結(jié)太陽(yáng)電池(n-PERTcells)在美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的性能表(測(cè)試條件100mW/cm2，AM1.5全光譜25℃)。背面發(fā)射結(jié)太陽(yáng)電池的Voc高達(dá)700mV左右。證明了這種N型太陽(yáng)電池在基本原理方面具有高性能。與P型太陽(yáng)電池相比，N型硅片的載流子壽命更高，因而可達(dá)到更高的Voc，從而保證了電池的高效率。表2給出較薄結(jié)構(gòu)的背面發(fā)射結(jié)N型太陽(yáng)電池在澳大利亞新南威爾士大學(xué)測(cè)量的數(shù)據(jù)(參考美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn))。這些較薄的電池達(dá)到了更高的性能。表2中的電池以寄往Sandia實(shí)驗(yàn)室測(cè)量性能，應(yīng)在今后不久在Sandia測(cè)量得到接近表2的結(jié)果。表1.美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試性能表22平方分米背面結(jié)N型電池(電阻率0.9Ω-cm，400微米厚電池，正面具有減反層的光刻工藝制成的倒金字塔結(jié)構(gòu))表2.根據(jù)美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)，在澳大利亞新南威爾士大學(xué)測(cè)量的背面結(jié)N型電池性能表(22平方分米背面結(jié)N型電池，電阻率1.5Ω-cm，270微米厚，太陽(yáng)電池正面具有減反層的光刻工藝制成的倒金字塔結(jié)構(gòu))這種背面結(jié)N型電池，Wnp01-1-1，的量子響應(yīng)(EQE和IQE)示于圖1。它的平整而寬闊的量子響應(yīng)特性顯示出它極低的載流子復(fù)合速率。但由于發(fā)射結(jié)設(shè)在電池的背面，而且電池又有400微米厚，致使一部分載流子在到達(dá)背面結(jié)以前復(fù)合損失。從而IQE只有93％，而相應(yīng)的P型正面結(jié)PERL電池的IQE總是在100％左右。然而減小電池的厚度可減小這種復(fù)合的損失。因此列于表2的270微米的薄電池得到了1mA/cm2電流密度的增加和1％效率的增加。FF是FILLFACTOR的縮寫，稱為填充因子。QE是QUANTUMEFFICIENCY的縮寫，稱為量子效益。此外，正面結(jié)N型電池在光照下及存儲(chǔ)期間性能大大衰退。然而，背面結(jié)N型電池的性能在光照下及存儲(chǔ)期間相當(dāng)穩(wěn)定。圖2示出這種背面結(jié)N型電池在光照下的性能。它的電特性不但沒(méi)有下降，反略有上升。切片邊緣處的硅表面在光照下被氧化可能減小邊緣的復(fù)合，從而使電池的性能在光照后略有提高。四圖1N型背面發(fā)射結(jié)太陽(yáng)電池的表面反射、及外部和內(nèi)部量子響應(yīng)(EQE和IQE)。圖2.本發(fā)明在一個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)的光照下一到兩天的背面結(jié)N型電池的性能。所有的參數(shù)在光照后都有提高。圖3本發(fā)明簡(jiǎn)化型絲網(wǎng)印刷背面結(jié)N型硅電池示意圖，圖4本發(fā)明增加正面的N型鈍化擴(kuò)散的硅電池示意中絲網(wǎng)印刷背面金屬1、絲網(wǎng)印刷金屬條2、隨機(jī)正金字塔絨面結(jié)構(gòu)3、N型硅4、背面P型發(fā)射結(jié)5、正面鈍化N型擴(kuò)散6五具體實(shí)施方式技術(shù)路線以及工藝流程①絨面腐蝕、清洗選電阻率在1-2Ωcm的N型(CZ或FZ)單晶硅片，用加熱的20％的氫氧化鉀水溶液去除表面損傷層，用2％的氫氧化鉀溶液加入少量的酒精進(jìn)行絨面腐蝕。腐蝕后的硅片應(yīng)在270微米左右。再用10％的稀鹽酸浸泡5分鐘。然后用去離子水漂洗、烘干、備用。絨面腐蝕后，即對(duì)N型硅片的背面擴(kuò)散，再生長(zhǎng)鈍化氧化層。②背面硼擴(kuò)散采用三溴化硼液態(tài)源硼擴(kuò)散，設(shè)備為半導(dǎo)體工業(yè)用的常規(guī)擴(kuò)散爐。恒溫區(qū)控制在800-1000℃。擴(kuò)散時(shí)間約為10-50分鐘，溫度高時(shí)擴(kuò)散的時(shí)間長(zhǎng)一些，并參考下述控制參數(shù)。擴(kuò)散時(shí)硅片在石英舟上背對(duì)背放置，同時(shí)阻擋硅片正面被硼擴(kuò)散。硼擴(kuò)散的方塊電阻要控制在10-50Ω/方塊。為防止背面鋁燒穿背面發(fā)射結(jié)，硼擴(kuò)散的結(jié)深要在0.5-5微米。(若對(duì)高阻N型硅片，在背面硼擴(kuò)散以后，需要正面磷擴(kuò)散，則采用三氯氧磷液態(tài)源磷擴(kuò)散，恒溫區(qū)控制在800-1000℃，擴(kuò)散時(shí)間約為10-50分鐘。也采用背對(duì)背擴(kuò)散，磷擴(kuò)散的方塊電阻要控制在10-50Ω/方塊。)③熱生長(zhǎng)二氧化硅層用稀氫氟酸去除擴(kuò)散時(shí)產(chǎn)生的氧化層、并用去離子水漂洗、烘干之后，硅片要在進(jìn)行純干氧氧化。設(shè)備為半導(dǎo)體工業(yè)用的常規(guī)氧化爐。恒溫區(qū)控制在900-1050℃。氧化時(shí)間約為10-50分鐘。氧化時(shí)硅片在石英舟上單片放置，氧化層厚度控制在100-400。④邊緣等離子刻蝕用四氟化碳和氧氣做為工作氣體，在反應(yīng)室中的等離子體的反應(yīng)下對(duì)迭在一起的硅片垛進(jìn)行腐蝕1-5分鐘，以去除硅片周邊的正背面短路的PN結(jié)。⑤PECVD淀積氮化硅層PECVD(等離子體輔助化學(xué)氣相淀積)工藝采用從德國(guó)RothandRau公司進(jìn)口的先進(jìn)批量生產(chǎn)設(shè)備。PECVD淀積在氨氣和硅烷氣氛里進(jìn)行，所沉積的氮化硅層含有大量的氫離子。這些氫離子可以鈍化電池的正表面，從而減小正表面處的載流子的復(fù)合。通過(guò)調(diào)整淀積的條件，使氮化硅層的折射率達(dá)到2.0左右。當(dāng)控制膜厚在四分之一波長(zhǎng)時(shí)(包括熱生長(zhǎng)的二氧化硅層)，也就是總膜厚在700-800，便達(dá)到最佳減反射膜的目的。這時(shí)的氮化硅膜呈現(xiàn)深藍(lán)色。⑥絲網(wǎng)印刷正面、背面金屬電極絲網(wǎng)印刷工藝采用常規(guī)的太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì)。正面用銀漿印刷梳狀0.1mm寬的銀線條，背面用鋁漿印刷全面積的鋁接觸金屬。鋁層中間留出兩條3mm寬的窗口。在背面鋁層的窗口之下，用銀漿印刷4mm寬的焊接用銀條。這樣鋁漿與銀漿有0.5mm的重疊，以保證鋁-銀區(qū)域之間的電接觸。此外，鋁漿的燒結(jié)穿透能力要適應(yīng)調(diào)低，致使它在燒結(jié)時(shí)至穿透二氧化硅層，而不燒背面的PN結(jié)。這種工藝設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是本技術(shù)可以全面兼容常規(guī)絲網(wǎng)印刷P型電池的生產(chǎn)設(shè)備。⑦燒結(jié)金屬本工藝方法既可采用普通工藝，亦可采用正背面金屬的一次性燒結(jié)以簡(jiǎn)化電池的加工工藝、并減少一個(gè)燒結(jié)爐。本發(fā)明設(shè)計(jì)采用進(jìn)口燒結(jié)爐，以高帶速(400cm/min左右)、快速升溫(10-100度/分)、快速降溫(10-100度/分)的方式工作。以750-900℃在帶式燒結(jié)爐中一次燒結(jié)，同時(shí)完成正、背金屬的接觸。本發(fā)明在正面鈍化P型擴(kuò)散后再進(jìn)行絲網(wǎng)印刷正面金屬電極。正面鈍化采用現(xiàn)有技術(shù)。權(quán)利要求1.一種N型硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)其特征是在N型硅片上，背面設(shè)有P型發(fā)射結(jié)，正面和制備P型發(fā)射結(jié)的背面均設(shè)有絲網(wǎng)印刷的金屬電極。2.一種N型硅太陽(yáng)電池的制作方法其特征是將N型硅片進(jìn)行前道化學(xué)預(yù)處理、絨面腐蝕；背面以硼擴(kuò)散制備背面P型發(fā)射結(jié)；生長(zhǎng)氧化層；正面PECVD淀積氧化層；絲網(wǎng)印刷正面、背面金屬電極；燒結(jié)金屬即電極金屬化；硼擴(kuò)散時(shí)采用三溴化硼液態(tài)源硼擴(kuò)散，恒溫區(qū)控制在800-1000℃，擴(kuò)散時(shí)間約為10-50分鐘，擴(kuò)散時(shí)硅片在石英舟上背對(duì)背放置，同時(shí)阻擋硅片正面被硼擴(kuò)散，硼擴(kuò)散的結(jié)深要在0.5-5微米，硼擴(kuò)散的方塊電阻控制在10-50Ω/方塊；熱生長(zhǎng)二氧化硅層的方法是用稀氫氟酸去除擴(kuò)散時(shí)產(chǎn)生的氧化層、并用去離子水漂洗、烘干之后，硅片進(jìn)行純干氧氧化，恒溫區(qū)控制在900-1050℃，氧化時(shí)間約為10-50分鐘。3.由權(quán)利要求2所述的N型硅太陽(yáng)電池的制作方法其特征是對(duì)高阻N型硅片，在背面硼擴(kuò)散以后，進(jìn)行正面磷擴(kuò)散，采用三氯氧磷液態(tài)源磷擴(kuò)散，恒溫區(qū)控制在800-1000℃，擴(kuò)散時(shí)間約為10-50分鐘，采用背對(duì)背擴(kuò)散，磷擴(kuò)散的方塊電阻要控制在10-50Ω/方塊。4.由權(quán)利要求2所述的N型硅太陽(yáng)電池的制作方法其特征是等離子體輔助化學(xué)氣相淀積氮化硅層的工藝是，PECVD淀積的氮化硅層含有大量的氫離子，這些氫離子可以鈍化電池的正表面，從而減小正表面處的載流子的復(fù)合，通過(guò)調(diào)整淀積的條件，使氮化硅層的折射率達(dá)到2.0左右，當(dāng)控制膜厚在四分之一波長(zhǎng)時(shí)(包括熱生長(zhǎng)的二氧化硅層)，也就是總膜厚在700-800，便達(dá)到最佳減反射膜的目的，這時(shí)的氮化硅膜呈現(xiàn)深藍(lán)色。5.由權(quán)利要求2所述的N型硅太陽(yáng)電池的制作方法其特征是邊緣等離子刻蝕工藝是，用四氟化碳和氧氣作為工作氣體，在反應(yīng)室中的等離子體的反應(yīng)下對(duì)迭在一起的硅片垛進(jìn)行腐蝕1-5分鐘，以去除硅片周邊的正背面短路的PN結(jié)。6.由權(quán)利要求2所述的N型硅太陽(yáng)電池的制作方法其特征是絲網(wǎng)印刷工藝是，正面用銀漿印刷梳狀0.1mm寬的銀線條，背面用鋁漿印刷全面積的鋁接觸金屬，鋁層中間留出兩條3mm寬的窗口，在背面鋁層的窗口之下，用銀漿印刷4mm寬的焊接用銀條。鋁漿與銀漿有0.5mm的重疊，以保證鋁-銀區(qū)域之間的電接觸。7.由權(quán)利要求2所述的N型硅太陽(yáng)電池的制作方法其特征是燒結(jié)金屬的工藝是，以400cm/min左右的帶速、10-100度/分的快速升溫、10-100度/分的快速降溫的方式，以750-900℃在帶式燒結(jié)爐中一次燒結(jié)，同時(shí)完成正、背金屬的接觸。8.由權(quán)利要求2所述的N型硅太陽(yáng)電池的制作方法其特征是正面鈍化P型擴(kuò)散后再進(jìn)行絲網(wǎng)印刷正面金屬電極。全文摘要一種N型硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)在N型硅片上，背面設(shè)有P型發(fā)射結(jié)，正面和制備P型發(fā)射結(jié)的背面均設(shè)有絲網(wǎng)印刷的金屬電極。N型硅太陽(yáng)電池的制作方法是將N型硅片進(jìn)行前道化學(xué)預(yù)處理、絨面腐蝕；背面以硼擴(kuò)散制備背面P型發(fā)射結(jié)；生長(zhǎng)氧化層；正面PECVD淀積氧化層；絲網(wǎng)印刷正面、背面金屬電極；燒結(jié)金屬即電極金屬化；硼擴(kuò)散時(shí)采用三溴化硼液態(tài)源硼擴(kuò)散，恒溫區(qū)控制在800－1000℃，擴(kuò)散時(shí)間約為10－50分鐘，擴(kuò)散時(shí)硅片在石英舟上背對(duì)背放置，同時(shí)阻擋硅片正面被硼擴(kuò)散，硼擴(kuò)散的結(jié)深要在0.5－5微米。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一個(gè)低成本、高效率的太陽(yáng)電池制造技術(shù)，使產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力。文檔編號(hào)H01L31/068GK1719621SQ20051003900公開日2006年1月11日申請(qǐng)日期2005年4月21日優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日發(fā)明者趙建華,王愛(ài)華,張鳳鳴申請(qǐng)人:南京中電光伏科技有限公司