專利名稱：硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，屬于硅太陽能電池的電極金屬化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)以來光伏產(chǎn)業(yè)成為世界上增長(zhǎng)最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。在各類太陽能電池中，晶體硅太陽能電池占有極其重要的地位，目前占據(jù)了光伏市場(chǎng)80%以上的份額。在研究領(lǐng)域，小面積單晶硅和多晶硅電池的實(shí)驗(yàn)室效率分別已達(dá)到25%和20. 4%，但這些高效電池的制備工藝過于復(fù)雜，無法滿足產(chǎn)業(yè)化的要求。在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，常規(guī)的多晶硅電池效率為15-17%，單晶硅電池效率為17-19%。傳統(tǒng)的太陽能電池的制備方法及其工藝流程為清洗制絨、擴(kuò)散、去邊結(jié)、去PSG、鍍制氮化硅薄膜、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)以及測(cè)試。傳統(tǒng)的高溫?zé)Y(jié)工藝決定了太陽能電池效率不能有很大提高，燒結(jié)過程中最高溫度大于800°C，時(shí)間大于ls，高溫過程較長(zhǎng)，引入雜質(zhì)的沾污，且不滿足方塊電阻大于60 Ω / 口、結(jié)深小于0. 3 μ m的淺結(jié)高效電池所需的低歐姆接觸電阻的需求。此外，由于擴(kuò)散后各個(gè)電池片的方塊電阻大小均有差異，而現(xiàn)在的燒結(jié)工藝是將方塊電阻相差不大的電池片采用同一燒結(jié)溫度，對(duì)于方塊電阻偏高或者方塊電阻極為不均勻的電池片來說就存在燒結(jié)溫度偏高的問題，燒結(jié)溫度偏高，PN結(jié)就會(huì)燒穿漏電，如果降低燒結(jié)溫度，就會(huì)存在氮化硅薄膜未燒穿，燒結(jié)不足等情況，造成串聯(lián)電阻過高，電池效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能有效減小硅片和金屬電極之間的歐姆接觸電阻的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其無需高溫?zé)Y(jié)， 并能降低電池的串聯(lián)電阻，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，步驟如下a、將硅片清洗制絨；b、擴(kuò)散；C、去邊結(jié)和去磷硅玻璃；d、在硅片正面鍍減反膜；e、在硅片正面制作金屬電極；f、用激光從硅片反面照射金屬電極；g、在硅片反面制作背面電極；h、在硅片反面制作背面電場(chǎng)；i、加熱。步驟f中的激光能穿透硅片，其波長(zhǎng)大于或等于lum，功率為1 10w，光脈沖功率為0. 5 5J/cm2，頻率為1 IOOkHZ或連續(xù)性，光斑直徑為50 200 μ m。步驟i中加熱溫度為550 650°C。步驟e中采用絲網(wǎng)印刷方式將金屬漿料印刷在硅片正面，然后烘干形成電極，烘干溫度為150 450°C。步驟e中采用電鍍的方法在硅片表面電鍍金屬形成電極。步驟e中采用噴墨打印的方式在硅片表面印刷金屬形成電極。步驟e中采用鍍膜的方式制作電極，鍍膜的方式為真空蒸發(fā)或?yàn)R射或離子鍍膜。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明解決了背景技術(shù)中存在的缺陷，采用新型的金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝將激光照射代替了傳統(tǒng)工藝中的高溫(>800°C)燒結(jié)，使得金屬熔化和硅形成良好的金屬半導(dǎo)體接觸，并且很好地實(shí)現(xiàn)了太陽能電池的歐姆接觸，滿足了方塊電阻大于60 Ω/ □、結(jié)深小于0.3μπι的淺結(jié)高效電池所需的低歐姆接觸電阻的需求，并降低了太陽能電池的串聯(lián)電阻，提高了太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。在制備過程中，電池片整體處于室溫，減少了雜質(zhì)的玷污；激光照射時(shí)間小于ls，處理時(shí)間縮短有效防止了 PN結(jié)燒穿漏電。且本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、無污染，適用于工業(yè)化大生產(chǎn)，可以在常規(guī)的晶體硅太陽能電池生產(chǎn)中應(yīng)用。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是傳統(tǒng)的太陽能電池的制備工藝流程圖；圖2是本發(fā)明的太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝流程圖；圖3是激光從硅片反面照射金屬電極的示意圖。其中，1、硅片；2、減反膜；3、金屬電極；4、激光。
具體實(shí)施例方式如圖2、圖3所示的一種硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，步驟如下a、將硅片1清洗制絨；b、擴(kuò)散；C、去邊結(jié)和磷硅玻璃；d、在硅片1正面鍍減反膜2 ；e、在硅片1正面制作金屬電極3 ；f、用激光4從硅片1反面照射金屬電極3 ；g、在硅片1反面制作背面電極；h、在硅片1反面制作背面電場(chǎng)；i、加熱；j、光伏效率測(cè)試。步驟g中的激光4能穿透硅片1 (典型的硅太陽能電池硅片厚度為200 μ m)，其波長(zhǎng)大于或等于lum，功率為1 10w，光脈沖功率為0. 5 5J/cm2，頻率為1 IOOkHZ或連續(xù)性，光斑直徑為50 200 μ m。優(yōu)選紅外激光和(X)2激光，可以全面積掃描，也可以對(duì)有電極的部位進(jìn)行局部掃描。光斑掃描重復(fù)率為10 90%。步驟i中加熱溫度為550 650°C，加熱使背面電場(chǎng)和背面電極與硅接觸。步驟e中采用絲網(wǎng)印刷方法將金屬漿料印刷在硅片1正面，然后烘干，烘干溫度為 150 450°C ；也可采用電鍍的方法在硅片1表面電鍍金屬形成電極；也可采用噴墨打印的方式在硅片1表面印刷金屬形成電極；也可采用鍍膜的方式制作電極，該鍍膜的方式為真空蒸發(fā)或?yàn)R射或離子鍍。在激光4掃描過程中，電極和半導(dǎo)體接觸部位迅速熔化并和半導(dǎo)體形成良好的歐姆接觸，從目前標(biāo)準(zhǔn)工藝的10_2Q/cm2量級(jí)可以降低到和理論值相接近的10_5Q/cm2量級(jí)或更佳水平，光電轉(zhuǎn)換效率最少提升0.2%。應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。由本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其特征在于制備步驟如下a、 將硅片⑴清洗制絨；b、擴(kuò)散；C、去邊結(jié)和去磷硅玻璃；d、在硅片⑴正面鍍減反膜(2) ；e、 在硅片(1)正面制作金屬電極(3) ；f、用激光(4)從硅片(1)反面照射金屬電極(3) ；g、在硅片(1)反面制作背面電極；h、在硅片(1)反面制作背面電場(chǎng)；i、加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其特征在于步驟f中的激光⑷能穿透硅片(1)，其波長(zhǎng)大于或等于lum，功率為1 10w，光脈沖功率為0. 5 5J/cm2，頻率為1 IOOkHZ或連續(xù)性，光斑直徑為50 200 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其特征在于步驟i中加熱溫度為550 650°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其特征在于步驟e中采用絲網(wǎng)印刷方式將金屬漿料印刷在硅片(1)正面，然后烘干形成電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其特征在于所述烘干溫度為150 450°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其特征在于步驟e中采用電鍍的方法在硅片(1)表面電鍍金屬形成電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其特征在于步驟e中采用噴墨打印的方式在硅片(1)表面印刷金屬形成電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其特征在于步驟e中采用鍍膜的方式制作電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中任意一項(xiàng)所述的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝， 其特征在于所述鍍膜的方式為真空蒸發(fā)或?yàn)R射或離子鍍膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，步驟如下a、將硅片清洗制絨；b、擴(kuò)散；c、去邊結(jié)和去磷硅玻璃；d、在硅片正面鍍減反膜；e、在硅片正面制作金屬電極；f、用激光從硅片反面照射金屬電極；g、在硅片反面制作背面電極；h、加熱。本發(fā)明提供了一種能有效減小硅片和金屬電極之間的歐姆接觸電阻的硅太陽能電池金屬半導(dǎo)體接觸合金化制備工藝，其無需高溫?zé)Y(jié)，并能降低電池的串聯(lián)電阻，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102263164SQ20111018826
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者劉為舉, 單文光, 吳立望, 張藍(lán)月, 曹楚輝, 李良, 楊雪, 謝正芳, 陸昱, 高彥秋, 黃華松 申請(qǐng)人:楊雪