專(zhuān)利名稱(chēng)：雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池，尤其涉及雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
目前，晶體硅太陽(yáng)能電池占全球商品化太陽(yáng)能電池總量的近90%，處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì) 地位。晶體硅太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，其基于傳統(tǒng)鋁背場(chǎng)絲網(wǎng)印刷的系列技術(shù)已經(jīng)較為 完善。傳統(tǒng)的單面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池都是制作在太陽(yáng)能級(jí)P型晶體硅材料上，其主 要制造步驟如下1)去損傷及制絨；2)磷擴(kuò)散制結(jié)；3)刻蝕并去除磷硅玻璃(PSG) ；4)采用 PECVD(等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)在擴(kuò)磷面制做氮化硅減反射膜；5)背電極、電場(chǎng)印刷及 烘干；6)正面電極印刷、燒結(jié)；7)完成電池并測(cè)試。傳統(tǒng)單面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池的背面為全鋁背場(chǎng)，其缺點(diǎn)在于鋁背場(chǎng)的表 面復(fù)合速率較高，對(duì)效率的提高有著很大的制約；鋁、硅由于熱膨脹系數(shù)不同在燒結(jié)時(shí)會(huì)使 硅片彎曲，很難封裝成太陽(yáng)能電池；鋁背場(chǎng)電池封裝后散熱性差，容易在工作過(guò)程中由于溫 度升高導(dǎo)致效率下降。在當(dāng)今硅材料日益緊缺的情況下，為了充分利用現(xiàn)有技術(shù)，提高太陽(yáng)能電池的輸 出功率，雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)并沒(méi)有適合于產(chǎn) 業(yè)化的雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池技術(shù)，相關(guān)研究也僅限于實(shí)驗(yàn)室階段。如專(zhuān)利號(hào)為 200610038978. 2的中國(guó)專(zhuān)利《磷硼同時(shí)擴(kuò)散制造高效硅太陽(yáng)能電池的方法》所公開(kāi)的內(nèi)容， 其采用了硼、磷同時(shí)擴(kuò)散的方法，但是由于兩種雜質(zhì)源在硅中的擴(kuò)散溫度不同，交叉參雜后 會(huì)造成漏電，因此可行性很低。又如專(zhuān)利號(hào)為200720044255. 3的中國(guó)專(zhuān)利《具有濃硼濃磷 擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池》所公開(kāi)的內(nèi)容，其采用了在氧化硅上開(kāi)孔的方法，但是只能在實(shí)驗(yàn) 室實(shí)施，很難在工業(yè)化生產(chǎn)上得到應(yīng)用。在國(guó)際上，目前也只有日本的日立公司能夠小規(guī) ?；a(chǎn)雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池。但是由于硼擴(kuò)散工藝較難掌握，并沒(méi)有較為成熟 的、適用于大規(guī)模生產(chǎn)的硼擴(kuò)散工藝；而且分步連續(xù)進(jìn)行硼、磷擴(kuò)散需要實(shí)用可靠的掩蔽保 護(hù)；另外在擴(kuò)硼層表面上采用絲網(wǎng)印刷工藝實(shí)現(xiàn)歐姆接觸及表面繼續(xù)疊加特殊的鈍化層結(jié) 構(gòu)等，都具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，因此很難形成產(chǎn)業(yè)化。實(shí)用新型的內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，申請(qǐng)人進(jìn)行了改進(jìn)研究，提供一種雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池， 可以充分利用現(xiàn)有技術(shù)，大幅度提高太陽(yáng)能電池的輸出功率，并且工藝簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模
化生產(chǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池，包括太陽(yáng)能電池本體，具有單晶硅襯底，在所述單晶硅襯底的背面形成擴(kuò)硼層P+，在所 述單晶硅襯底的正面形成擴(kuò)磷層N+ ；背面減反射膜，在所述擴(kuò)硼層P+上形成并由氮化硅構(gòu)成；正面減反射膜，在所述擴(kuò)磷層N+上形成并由氮化硅構(gòu)成；[0012]背面柵線(xiàn)，以預(yù)定的圖案在所述背面減反射膜上形成并通過(guò)所述背面減反射膜連 接到所述擴(kuò)硼層P+ ；正面柵線(xiàn)，以預(yù)定的圖案在所述正面減反射膜上形成并通過(guò)所述正面減反射膜連 接到所述擴(kuò)磷層N+ ；可選的，所述單晶硅襯底為P型太陽(yáng)能級(jí)單晶硅，形成的太陽(yáng)能電池本體為P+PN+ 結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述單晶硅襯底為N型太陽(yáng)能級(jí)單晶硅，形成的太陽(yáng)能電池本體為P+NN+ 結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述背面減反射膜、正面減反射膜是使用PECVD形成的。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是本實(shí)用新型采用現(xiàn)有晶體硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備，基于現(xiàn)有太陽(yáng)能電池制 作傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，生產(chǎn)成本與現(xiàn)有傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷太陽(yáng)能電池產(chǎn)品相仿，卻大幅度的提 高了太陽(yáng)能電池的輸出功率。并且解決了傳統(tǒng)鋁背場(chǎng)太陽(yáng)能電池的部分難題，在后續(xù)轉(zhuǎn)化 效率提高、組件應(yīng)用拓廣上還有很大的空間。具體體現(xiàn)在以下四點(diǎn)(一)本實(shí)用新型以晶體硅材料為基礎(chǔ)，除現(xiàn)有成熟的磷擴(kuò)散工藝外，還引入了擴(kuò) 硼工藝，從而實(shí)現(xiàn)晶片兩面受光轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)。在本實(shí)用新型封裝后，按照一般背面接受25%的 反射光計(jì)算，可以使得整體太陽(yáng)能電池組件的輸出功率有接近20%的提升。例如，如果電 池正面的轉(zhuǎn)化效率為16%，而背面為12%，按照背面接收的反射光為正面入射光的25%計(jì) 算，電池總體的輸出功率相當(dāng)于效率為19%的單面鋁背場(chǎng)電池所達(dá)到的效果。( 二)硼在硅中的固溶度較鋁高一個(gè)數(shù)量級(jí)，這就更容易實(shí)現(xiàn)少數(shù)載流子在表面 復(fù)合速度的降低，從而更有助于提升太陽(yáng)能電池的整體轉(zhuǎn)化效率。硼擴(kuò)散適用廣泛，作為P+ 層，對(duì)于P型硅材料可以作為硼背場(chǎng)，其鈍化效果較傳統(tǒng)鋁背場(chǎng)更好；對(duì)于N型材料更是電 池P-N結(jié)制造的核心工藝，是太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)高效演進(jìn)的必經(jīng)之路。(三)本實(shí)用新型采用的雙面金屬柵線(xiàn)結(jié)構(gòu)有效避免了電池彎曲，更適用于厚度 日趨減薄的原硅片材料。并且擴(kuò)硼層上還可以繼續(xù)鈍化，進(jìn)一步提高電池性能。另外雙面 柵線(xiàn)結(jié)構(gòu)也較傳統(tǒng)鋁背場(chǎng)電池來(lái)的更為簡(jiǎn)單、美觀。(四)本實(shí)用新型較傳統(tǒng)單面電池來(lái)說(shuō)在應(yīng)用領(lǐng)域有著更廣泛的空間，尤其是在 未來(lái)的BIPV(光伏建筑一體化)上。由于有電池制成組件后采用雙面玻璃封裝，結(jié)合目前 的玻璃幕墻技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)建筑部分或者全部自給供電模式。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的截面示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1示出的是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能電池的截面示意圖。如圖1所示， 本實(shí)用新型由太陽(yáng)能電池本體、背面減反射膜6、正面減反射膜2、背面柵線(xiàn)7及正面柵線(xiàn)1 組成。太陽(yáng)能電池本體包括單晶硅襯底4，在單晶硅襯底4的背面形成有擴(kuò)硼層P+5，在單晶硅襯底4的正面形成有擴(kuò)磷層N+3。當(dāng)單晶硅襯底4為P型太陽(yáng)能級(jí)單晶硅時(shí)，形成的 太陽(yáng)能電池本體為P+PN+結(jié)構(gòu)；而當(dāng)單晶硅襯底4為N型太陽(yáng)能級(jí)單晶硅時(shí)，形成的太陽(yáng)能 電池本體為P+NN+結(jié)構(gòu)。擴(kuò)硼層P+5上采用PECVD沉積氮化硅構(gòu)成背面減反射膜6，在擴(kuò)磷 層N+3上采用PECVD沉積氮化硅構(gòu)成正面減反射膜2。背面減反射膜6上形成有預(yù)定圖案 的背面柵線(xiàn)7，并通過(guò)背面減反射膜6連接到擴(kuò)硼層P+5。在正面減反射膜2上形成有預(yù)定 圖案的正面柵線(xiàn)1，并通過(guò)正面減反射膜2連接到擴(kuò)磷層N+3。本實(shí)用新型的制作方法如下(1)將原始硅片進(jìn)行預(yù)清洗，去除損傷層、制絨，作 為單晶硅襯底。(2)硅片背靠背進(jìn)行單面硼擴(kuò)散，制作P+層；硼擴(kuò)散時(shí)采用三溴化硼液態(tài) 源擴(kuò)散，溫度范圍在850-1050攝氏度，擴(kuò)散時(shí)間15-60分鐘，方塊電阻10-80歐姆/方塊。 (3)對(duì)非擴(kuò)硼層進(jìn)行單面腐蝕并用濕氧氧化或者電解的方法去除硼硅玻璃。(4)在擴(kuò)硼層 P+上制作氧化硅掩蔽層；掩蔽層保護(hù)擴(kuò)硼層P+避免連續(xù)硼、磷擴(kuò)散可能造成的交叉摻雜。 (5)同樣采用背靠背單面擴(kuò)散的方法，進(jìn)行后續(xù)的磷擴(kuò)散，制作N+層；磷擴(kuò)散采用三氯氧 磷液態(tài)源擴(kuò)散，方塊電阻40-120歐姆/方塊。(6)擴(kuò)磷工藝完成后過(guò)稀氫氟酸去除磷硅玻 璃。(7)等離子刻蝕去邊結(jié)；使用四氟化碳和氧氣作為工作氣體，在腔體內(nèi)等離子體的作用 下對(duì)硅片四周進(jìn)行腐蝕，去除周邊PN結(jié)，防止電池短路。(8)用PECVD在硅片雙面沉積氮化 硅減反射膜；氮化硅層是優(yōu)秀的減反射膜，雙面沉積可以有效提高受光量，另外等離子氣相 沉積氮化硅膜中含有大量的氫原子，可以對(duì)硅片擴(kuò)散表面形成有效的鈍化結(jié)構(gòu)，降低光生 載流子的表面復(fù)合速度。(9)絲網(wǎng)印刷兩面電極，先在擴(kuò)硼層P+印刷柵線(xiàn)，烘干；然后再在 擴(kuò)磷層N+印刷柵線(xiàn)，燒結(jié)，完成雙面金屬化，更好地實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，制成本實(shí)用新型。以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？?以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和構(gòu)思的前提下，可以做出其它改進(jìn) 和變化。
權(quán)利要求一種雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池，其特征在于包括太陽(yáng)能電池本體，具有單晶硅襯底，在所述單晶硅襯底的背面形成擴(kuò)硼層P+，在所述單晶硅襯底的正面形成擴(kuò)磷層N+；背面減反射膜，在所述擴(kuò)硼層P+上形成并由氮化硅構(gòu)成；正面減反射膜，在所述擴(kuò)磷層N+上形成并由氮化硅構(gòu)成；背面柵線(xiàn)，以預(yù)定的圖案在所述背面減反射膜上形成并通過(guò)所述背面減反射膜連接到所述擴(kuò)硼層P+；正面柵線(xiàn)，以預(yù)定的圖案在所述正面減反射膜上形成并通過(guò)所述正面減反射膜連接到所述擴(kuò)磷層N+。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池，其特征在于所述單晶硅襯底 為P型太陽(yáng)能級(jí)單晶硅，形成的太陽(yáng)能電池本體為P+PN+結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池，其特征在于所述單晶硅襯底 為N型太陽(yáng)能級(jí)單晶硅，形成的太陽(yáng)能電池本體為P+NN+結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池，其特征在于所述背面減反射 膜、正面減反射膜是使用PECVD形成的。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種雙面受光型晶體硅太陽(yáng)能電池，由單晶硅襯底、擴(kuò)硼層P+、擴(kuò)磷層N+、背面減反射膜、正面減反射膜、背面柵線(xiàn)、正面柵線(xiàn)構(gòu)成。在硅本體材料的正反兩面分別進(jìn)行硼、磷兩種擴(kuò)散，分別對(duì)P型或者N型硅片制成P+NP或者P+PN結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)電池。本實(shí)用新型可以充分利用現(xiàn)有技術(shù)，生產(chǎn)成本與現(xiàn)有傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷太陽(yáng)能電池產(chǎn)品相仿，卻大幅度提高太陽(yáng)能電池的輸出功率，并且工藝簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。解決了傳統(tǒng)鋁背場(chǎng)太陽(yáng)能電池的部分難題，在后續(xù)轉(zhuǎn)化效率提高、組件應(yīng)用拓廣上還有很大的空間。
文檔編號(hào)H01L31/052GK201699033SQ20102014611
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者葉慶好, 楊樂(lè), 楊志剛, 王景霄 申請(qǐng)人:楊樂(lè)