專利名稱：非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池器件制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié) 太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)制備方法。
背景技術(shù)：
非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的研究是實(shí)現(xiàn)可再生能源利用的有效途徑之 一，廉價(jià)、高效是推進(jìn)太陽(yáng)能電池應(yīng)用的關(guān)鍵因素。以鋁背電場(chǎng)為電極的非晶硅/單晶硅異 質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池兼有廉價(jià)和高效的優(yōu)點(diǎn)采用絲網(wǎng)印刷鋁漿與快速熱退火工藝相結(jié)合，材 料成本低，能耗??；所得到的鋁背電場(chǎng)可增加開路電壓和短路電流，效率高?？偨Y(jié)相關(guān)研究 可知鋁背電場(chǎng)的作用有以下四點(diǎn)1)鈍化背表面，降低背面少數(shù)載流子復(fù)合速率，提高少 子收集效率，提高開路電壓；2)作為背反射器，增加光程，提高短路電流；3)作為電極輸出 端，降低串聯(lián)電阻，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換效率；4)對(duì)襯底質(zhì)量較差的硅片進(jìn)行鋁吸雜，提高體壽 命。相對(duì)于以非晶硅薄膜或硼(鋁)擴(kuò)散形成背電場(chǎng)的技術(shù)，該制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，減少了 生產(chǎn)工藝步驟和產(chǎn)業(yè)成本，具有廣大的應(yīng)用前景。目前國(guó)際非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池背電場(chǎng)大多為ρ (η)型c-Si/本征a_Si:H/p+(n+)型a-Si :H結(jié)構(gòu)背電場(chǎng)，以日本Sanyo公司的非 晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池為代表。背面采用一層本征非晶硅和一層重?fù)诫s非晶硅作 為背電場(chǎng)，結(jié)構(gòu)和工藝略顯復(fù)雜，如圖1所示。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采用絲網(wǎng)印刷涂覆鋁漿和快速熱退火工藝相結(jié) 合，使制造工藝簡(jiǎn)單，成本降低，性能提高，提出了一種非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池 鋁背電場(chǎng)的制備方法。本發(fā)明所述非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)的制備方法，包括以下步 驟(1)清洗雙面拋光ρ型單晶硅片；(2)在單晶硅襯底上絲網(wǎng)印刷鋁漿；(3)在干燥箱中預(yù)烘，去掉鋁漿中的有機(jī)物；(4)在快速熱處理爐溫度為700°C 士 20°C條件下，對(duì)上述經(jīng)預(yù)烘處理后的ρ型單晶 硅片進(jìn)行快速熱退火。本發(fā)明提出的非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)制備方法，具有以下特 點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用的制備工藝簡(jiǎn)單，背電場(chǎng)的形成采用絲網(wǎng)印刷和快速熱退火相結(jié) 合，代替了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中的非晶硅薄膜(見圖1)，可有效較小串聯(lián)電阻的損失，提高對(duì)電 流的收集效率。2、本發(fā)明的鋁摻雜單晶硅層背電場(chǎng)與I型結(jié)構(gòu)相比，代替在電池背面沉積高摻雜薄膜層，避免了在雙面沉積過(guò)程中不同摻雜類型可能帶來(lái)的交叉污染。3、本發(fā)明的背電場(chǎng)制備工藝與通常的硼擴(kuò)散、鋁擴(kuò)散相比，采用700°C 士20°C高 溫快速熱退火替代了 800°C 1000°C的高溫長(zhǎng)時(shí)間燒結(jié)過(guò)程，可避免長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)Y(jié)過(guò)程 誘導(dǎo)的應(yīng)力對(duì)單晶硅片的損傷。4、采用CZ單晶硅片，短時(shí)間的快速退火，減少生產(chǎn)成本。5、本發(fā)明 的實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單獨(dú)特、易于掌握，具有操作方便、重復(fù)可靠的特點(diǎn)，具有 明確的產(chǎn)業(yè)化前景。


圖1是I型鋁背電場(chǎng)示意2是本發(fā)明設(shè)計(jì)的鋁背電場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意3是未做鋁背場(chǎng)的硅片少子壽命分布4是做鋁背場(chǎng)后的硅片少子壽命分布圖a圖5是做鋁背場(chǎng)后的硅片少子壽命分布圖b圖1和圖2中，1是金屬電極，2是透明導(dǎo)電膜，3是η+(ρ+)非晶硅薄膜，4是本征 非晶硅薄膜，5是ρ(η)單晶硅，6是ρ+(η+)非晶硅薄膜，7是金屬鋁摻雜單晶硅。
具體實(shí)施例方式下面將通過(guò)本實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例中單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，依次為ρ型CZ 單晶硅襯底、鋁摻雜層、鋁漿層。其制作步驟為1、鋁背電場(chǎng)制備前，采用標(biāo)準(zhǔn)電子級(jí)清洗步驟清洗雙面拋光ρ型CZ單晶硅片，單 晶硅片厚度220微米，電阻率1 5 Ω · cm；2、以SA-6070型鋁漿為原料，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，在上述單晶硅片的背面印刷鋁 漿；3、將已印刷好鋁漿的ρ型單晶硅片放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在200°C下預(yù)烘 5min ；4、將預(yù)烘后帶鋁漿的ρ型單晶硅片放于石英舟上，在700°C 士20°C時(shí)推入快速熱 處理爐中快速熱退火lmin;制備上述實(shí)施例中如圖2結(jié)構(gòu)所示的太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)的另一實(shí)施例，通過(guò)以 下步驟實(shí)現(xiàn)1、鋁背電場(chǎng)制備前，采用標(biāo)準(zhǔn)電子級(jí)清洗步驟清洗雙面拋光ρ型CZ單晶硅片，單 晶硅片厚度200微米，電阻率1 5 Ω · cm；2、以SA-6070型鋁漿為原料，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，在上述單晶硅片的背面印刷鋁 漿；3、將已印刷好鋁漿的ρ型單晶硅片放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在180°C下預(yù)烘 6min ；4、將預(yù)烘后帶鋁漿的ρ型單晶硅片放于石英舟上，在700°C 士20°C時(shí)推入快速熱處理爐中快速熱退火1. 5min ；為達(dá)到上述實(shí)施例相同的技術(shù) 效果，本實(shí)施例中步驟1中單晶硅片厚度可以在 200 220微米之間，步驟3中預(yù)烘溫度為210°C。總言之，上述實(shí)施例中各參數(shù)，根據(jù)需要可以在本說(shuō)明書公開的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)以上的制備工藝，采用CZ單晶硅為襯底，在1.5cmX2. Ocm的面積上獲得了電 導(dǎo)率較高，硅片平均少子壽命由1. 627us提高7. 286us，分布較均勻的背電場(chǎng)(見圖3_5)。
權(quán)利要求
非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)制備方法，其特征在于，制備步驟為(1)清洗雙面拋光p型單晶硅片；(2)在單晶硅襯底上絲網(wǎng)印刷鋁漿；(3)在干燥箱中預(yù)烘，去掉鋁漿中的有機(jī)物；(4)在快速熱處理爐溫度為700℃±20℃條件下，對(duì)上述經(jīng)預(yù)烘處理后的p型單晶硅片進(jìn)行快速熱退火。
2.如權(quán)利要求1所述的非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)制備方法，其特征 在于，步驟1所述的單晶硅片的厚度為200 220微米，電阻率為1 5Q cm。
3.如權(quán)利要求1所述的非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)制備方法，其特征 在于，步驟3所述預(yù)烘的溫度控制在180 210°C，預(yù)烘時(shí)間不少于5min。
4.如權(quán)利要求1所述的非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)制備方法，其特征 在于，步驟4所述的退火時(shí)間為1 1. 5min。
5.如權(quán)利要求1所述的非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)制備方法，其特征 在于，所述步驟1中所述的單晶硅片為CZ單晶硅片。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池器件制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非晶硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池鋁背電場(chǎng)制備方法。本發(fā)明在清洗后的單晶硅片上絲網(wǎng)印刷鋁漿，預(yù)烘后在700℃±20℃條件下，對(duì)經(jīng)預(yù)烘處理后的p型單晶硅片進(jìn)行快速熱退火。本發(fā)明采用絲網(wǎng)印刷涂覆鋁漿和快速熱退火工藝相結(jié)合，使制造工藝簡(jiǎn)單，成本降低，性能提高。和現(xiàn)有技術(shù)相比，還提高了對(duì)電流的收集效率、避免了工藝中的污染。
文檔編號(hào)H01L31/20GK101872812SQ20101018697
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者姜禮華, 張笑, 曾瑜, 曾祥斌, 李民英, 陳宇 申請(qǐng)人:廣東志成冠軍集團(tuán)有限公司