專(zhuān)利名稱(chēng)：一種下一代結(jié)構(gòu)高效率晶體硅電池及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種下一代結(jié)構(gòu)高效率晶體硅電池及制作方法，屬于晶體硅太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，晶體硅太陽(yáng)能電池由于受制于光學(xué)損失，電子空穴的復(fù)合，以及電極相關(guān)的各種電阻損失等因素，效率還存在很大的提升空間。為了提高電池片的光電轉(zhuǎn)換效率，吸收和轉(zhuǎn)換更多的光子是很有必要的。降低表面反射和增加受光面積是增加光子吸收重要途徑。降低表面反射通常通過(guò)表面制絨和鍍減反膜來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而表面電極對(duì)光的反射仍制約著電池片對(duì)光的吸收。細(xì)化表面電極和采用新的電極結(jié)構(gòu)成為了熱門(mén)研究課題。MWT(Metal Wrap through)的電極結(jié)構(gòu)顯著減小了電極對(duì)光的反射，并在部分公司實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。MWT技術(shù)除了可以減少遮光面積，還可以對(duì)正面電極的圖形進(jìn)行優(yōu)化或圖形定制，在電性能優(yōu)化和靈活應(yīng)對(duì)客戶(hù)需求方面都有明顯優(yōu)勢(shì)。然而當(dāng)前的MWT技術(shù)仍沒(méi)有擺脫對(duì)昂貴絲網(wǎng)印刷銀漿的依賴(lài)，由絲網(wǎng)印刷漿料帶來(lái)的各種電阻，以及印刷本身問(wèn)題仍在較大程度上制約著電池片效率的提高。采用電鍍，濺射等在半導(dǎo)體行業(yè)和實(shí)驗(yàn)室已被證明能形成良好的電極接觸，并可采用鎳，銅等非貴重金屬，取代或大幅減少銀等貴金屬的使用量。隨著太陽(yáng)能硅片質(zhì)量的提高(硅純度提高，位錯(cuò)的減少等)，以及磷摻雜濃度的降低，電荷的表面復(fù)合在制約電池片效率方面顯得越來(lái)越重要。氧化硅對(duì)硅片的鈍化性能好于被大規(guī)模采用的氮化硅，氧化硅加氮化硅雙層膜成為了較為理想的改進(jìn)方案。另一方面， 背面采用氧化鋁鈍化已被證明能顯著提升電池片效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種下一代結(jié)構(gòu)高效率晶體硅電池及制作方法，當(dāng)前晶體硅太陽(yáng)能電池技術(shù)中，基本都存在表面鈍化效果不佳，正面柵線(xiàn)電池造成的遮光面積大，電極接觸電阻大，依賴(lài)昂貴的絲印漿料等缺點(diǎn)，本發(fā)明采用正面氧化硅鈍化，背面氧化鋁鈍化，采用MWT結(jié)合濺射法形成電極加工方法，顯著改善上述缺陷，大幅提升電池片效率。同時(shí)采用鎳銅等非貴金屬來(lái)形成電極，大幅減少甚至取代銀的使用。本發(fā)明的目的在于提供一種高效晶體硅太陽(yáng)電池，一種下一代結(jié)構(gòu)高效率晶體硅電池，在電池正面形成氧化硅和氮化硅雙層膜，對(duì)正面形成良好的鈍化和降低表面反射；背面采用氧化鋁層鈍化P型基底和局部背場(chǎng)結(jié)構(gòu)，形成有效的背面鈍化；貫穿硅片的小孔被漿料填充，最終形成電極；在背面，從小孔引出的電極用掩膜法或用激光形成隔離，避免短路；P型基底與局部背場(chǎng)之間有氧化鋁膜；正面氧化硅與P型基底之間有η型層。本發(fā)明的目的還在于提供一種高效晶體硅太陽(yáng)電池的制作方法，在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上增加氧化硅和氧化鋁鈍化步驟，MWT技術(shù)步驟，新柵線(xiàn)形成步驟；含有以下步驟；
氧化硅鈍化步驟，是指在P型硅片的磷摻雜面形成一層氧化硅膜；氧化鋁鈍化步驟，是指在P型硅片的非摻雜面形成一層氧化鋁膜；MWT(Metal Wrap Through)技術(shù)步驟，是指采用激光打孔，把電池片正面電極引導(dǎo)背面；新柵線(xiàn)形成步驟，是指采用電鍍，濺射步驟。新柵線(xiàn)形成采用設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。擺脫了對(duì)高精度絲網(wǎng)印刷和絲網(wǎng)印刷漿料的依賴(lài)。 同時(shí)減小了由于絲網(wǎng)印刷漿料引起的較高電阻損失。采用該方法，可以有效克服現(xiàn)有工藝中的不足，如擺脫對(duì)絲網(wǎng)印刷漿料的依賴(lài)，降低電阻，增加受光面積等。本發(fā)明有效結(jié)合了 MWT，正面雙層膜鈍化，背面氧化鋁鈍化；并采用了新電池形成方案，如電鍍，濺射等克服了對(duì)絲網(wǎng)印刷銀漿的依賴(lài)，同時(shí)降低了由電極產(chǎn)生的電阻。能使 P型單晶電池片效率提升到20%以上，P型多晶電池片效率提升到18%以上。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解， 構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中圖1是表示作為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的方法流程圖。氮化硅膜1 ；氧化硅膜2 ;n型層3 ；ρ型基地4 ；氧化鋁膜5 ；局部背場(chǎng)6 ；激光隔離 7 ；電極8。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1至圖2對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，在電池正面形成氧化硅2和氮化硅雙層膜1，對(duì)正面形成良好的鈍化， 和降低表面反射；背面采用氧化鋁層5鈍化P型基底4，和局部背場(chǎng)6結(jié)構(gòu)，形成有效的背面鈍化；貫穿硅片的小孔被漿料填充，最終形成電極8 ；在背面，電極8周?chē)醚谀しɑ蛴眉す庑纬筛綦x7把電極8與背表面其他部分隔開(kāi)，避免短路；P型基底4與局部6之間有氧化鋁膜5 ；氧化硅2與P型基底4之間有η型層3。電池的156mm*156mm多晶硅片表面有4*4共16個(gè)孔徑為300微米的圓孔，貫穿硅片?；螂姵氐?25mm*125mm單晶硅片表面有3*3共9個(gè)孔徑為250微米的圓孔，貫穿娃片。采用該方法，可以有效克服現(xiàn)有工藝中的不足，如擺脫對(duì)絲網(wǎng)印刷漿料的依賴(lài)，降低電阻，增加受光面積等。為達(dá)到上述目的，在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上增加氧化硅和氧化鋁鈍化，MWT技術(shù)方法，新柵線(xiàn)形成技術(shù)方法。本發(fā)明所述氧化硅鈍化，是指在P型硅片的磷摻雜面形成一層氧化硅膜。對(duì)正面
4表形成良好的鈍化。本發(fā)明所述氧化鋁鈍化，是指在P型硅片的非摻雜面形成一層氧化鋁膜。對(duì)被表面形成良好的鈍化。本發(fā)明所述的MWT (Metal Wrap Through)技術(shù)，是指采用激光打孔，把電池片正面電極引導(dǎo)背面的技術(shù)。減少電池引起的反射，增加受光面積。本發(fā)明所述的新柵線(xiàn)形成技術(shù)是指采用電鍍，濺射等不同于絲網(wǎng)印刷的技術(shù)。采用設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。擺脫了對(duì)高精度絲網(wǎng)印刷和絲網(wǎng)印刷漿料的依賴(lài)。同時(shí)減小了由于絲網(wǎng)印刷漿料引起的較高電阻損失。實(shí)施例1 如圖1、2所示；一種高效晶體硅太陽(yáng)電池的制作方法，在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上增加氧化硅和氧化鋁鈍化步驟，MWT技術(shù)步驟，新柵線(xiàn)形成步驟；含有以下步驟；激光打孔步驟，在156mm*156mm多晶硅片表面用激光形成4*4共16個(gè)孔徑約300 微米的圓孔，貫穿硅片；制絨步驟，采用HN03/HF/H20體系(硝酸/氫氟酸/水體系)，硝酸為電子純，質(zhì)量濃度約69% ；氫氟酸為電子純，質(zhì)量濃度約49% ；水為去離子水，電阻值約為18兆歐厘米； 三者體積比約為6.5 1 3;溫度8-ll°C。清洗硅片表面，并形成絨面；擴(kuò)散步驟，采用P0C13(三氯氧磷)為磷源在高溫?cái)U(kuò)散爐中對(duì)硅片進(jìn)行摻雜，形成發(fā)射極，發(fā)射極電阻為65-90歐姆；濕法刻蝕步驟，去除擴(kuò)散產(chǎn)生的硅片表面磷硅玻璃，同時(shí)去除硅片背面的pn結(jié)；采用PECVD (等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)的方法鍍氧化硅和氮化硅雙層膜；采用掩膜腐蝕法或激光步驟，形成硅片的正面和背面的圖形；采用濺射鎳，銅，銀在硅片上形成電極，采用濺射鋁形成在硅片上的局部背場(chǎng)；熱處理步驟，通過(guò)在一定溫度下保溫處理，使金屬和硅片形成良好的接觸。實(shí)施例2 如圖1、2所示；一種高效晶體硅太陽(yáng)電池的制作方法，在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上增加氧化硅和氧化鋁鈍化步驟，MWT技術(shù)步驟，新柵線(xiàn)形成步驟；含有以下步驟；激光打孔步驟，在156mm*156mm單/多晶硅片表面用激光形成4*4共16個(gè)孔徑約 250微米的圓孔，貫穿硅片；或激光打孔步驟，在125mm*125mm單/多晶硅片表面用激光形成3*3共9個(gè)孔徑約250微米的圓孔，貫穿硅片；制絨步驟，多晶采用HN03/HF/H20 (硝酸/氫氟酸/水)體系清洗硅片表面，并形成絨面；單晶采用Na0H/IPA/H20(氫氧化鈉/異丙醇/水)體系清洗硅片表面，并形成絨面；擴(kuò)散步驟，采用P0C13(三氯氧磷)為磷源在高溫?cái)U(kuò)散爐中對(duì)硅片進(jìn)行摻雜，形成發(fā)射極；濕法刻蝕步驟，去除擴(kuò)散產(chǎn)生的硅片表面磷硅玻璃，同時(shí)去除硅片背面的pn結(jié)；采用PECVD (等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)的方法鍍氧化硅和氮化硅雙層膜；采用掩膜腐蝕法或激光步驟，形成硅片的正面和背面的圖形；采用濺射鎳，銅，銀在硅片上形成電極，采用濺射鋁形成在硅片上的局部背場(chǎng)；熱處理步驟，通過(guò)在一定溫度下保溫處理，使金屬和硅片形成良好的接觸。
顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒(méi)有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種下一代結(jié)構(gòu)高效率晶體硅電池，其特征在于在電池正面形成氧化硅和氮化硅雙層膜，對(duì)正面形成良好的鈍化和降低表面反射；背面采用氧化鋁或氧化硅層鈍化P型基底和局部背場(chǎng)結(jié)構(gòu)，形成有效的背面鈍化；貫穿硅片的小孔被漿料填充，最終形成電極；在背面，從小孔引出的電極用掩膜法或用激光使其與表面的其他部分隔開(kāi)，避免短路；P型基底與局部背場(chǎng)之間有氧化鋁膜或氧化硅膜；正面氧化硅與P型基底之間有η型層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種下一代結(jié)構(gòu)高效率晶體硅電池，其特征在于電池的 156mm* 156mm多晶硅片表面有4*4共16個(gè)孔徑為300微米的圓孔，貫穿硅片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種下一代結(jié)構(gòu)高效率晶體硅電池，其特征在于電池的 125mm* 125mm單晶硅片表面有3*3共9個(gè)孔徑為250微米的圓孔，貫穿硅片。
4.一種高效晶體硅太陽(yáng)電池的制作方法，其特征在于在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上增加氧化硅和氧化鋁鈍化步驟，MWT技術(shù)步驟，新柵線(xiàn)形成步驟；含有以下步驟；氧化硅鈍化步驟，是指在P型硅片的磷摻雜面形成一層氧化硅膜；氧化鋁鈍化步驟，是指在P型硅片的非摻雜面形成一層氧化鋁膜；MWT(Metal Wrap Through)技術(shù)步驟，是指采用激光打孔，把電池片正面電極引導(dǎo)背面；新柵線(xiàn)形成步驟，是指采用電鍍，濺射步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于含有以下步驟；激光打孔步驟，在156mm*156mm多晶硅片表面用激光形成4*4共16個(gè)孔徑約300微米的圓孔，貫穿硅片；制絨步驟，采用HN03/HF/H20體系(硝酸/氫氟酸/水體系)，硝酸為電子純，質(zhì)量濃度約69% ；氫氟酸為電子純，質(zhì)量濃度約49% ；水為去離子水，電阻值約為18兆歐厘米；三者體積比約為6.5 1 3;溫度8-ll°C。清洗硅片表面，并形成絨面；擴(kuò)散步驟，采用P0C13(三氯氧磷)為磷源在高溫?cái)U(kuò)散爐中對(duì)硅片進(jìn)行摻雜，形成發(fā)射極，發(fā)射極電阻為65-90歐姆；濕法刻蝕步驟，去除擴(kuò)散產(chǎn)生的硅片表面磷硅玻璃，同時(shí)去除硅片背面的pn結(jié)； 采用PECVD (等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)的方法鍍氧化硅和氮化硅雙層膜； 采用掩膜腐蝕法或激光步驟，形成硅片的正面和背面的圖形； 采用濺射鎳，銅，銀在硅片上形成電極，采用濺射鋁形成在硅片上的局部背場(chǎng)； 熱處理步驟，通過(guò)在一定溫度下保溫處理，使金屬和硅片形成良好的接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于激光打孔步驟，在125mm*125mm單晶硅片表面用激光形成3*3共9個(gè)孔徑約250微米的圓孔，貫穿硅片；制絨步驟，采用Na0H/IPA/H20 (氫氧化鈉/異丙醇/水)體系清洗硅片表面，并形成絨擴(kuò)散步驟，采用P0C13(三氯氧磷)為磷源在高溫?cái)U(kuò)散爐中對(duì)硅片進(jìn)行摻雜，形成發(fā)射極；濕法刻蝕步驟，去除擴(kuò)散產(chǎn)生的硅片表面磷硅玻璃，同時(shí)去除硅片背面的pn結(jié)； 采用PECVD (等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)的方法鍍氧化硅和氮化硅雙層膜； 采用掩膜腐蝕法或激光步驟，形成硅片的正面和背面的圖形； 采用濺射鎳，銅，銀在硅片上形成電極，采用濺射鋁形成在硅片上的局部背場(chǎng)； 熱處理步驟，通過(guò)在一定溫度下保溫處理，使金屬和硅片形成良好的接觸。
全文摘要
一種下一代結(jié)構(gòu)高效率晶體硅電池及制作方法，屬于晶體硅太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，含有以下步驟；氧化硅鈍化步驟，是指在P型硅片的磷摻雜面形成一層氧化硅膜；氧化鋁鈍化步驟，是指在P型硅片的非摻雜面形成一層氧化鋁膜；MWT(Metal Wrap Through)技術(shù)步驟，是指采用激光打孔，把電池片正面電極引到背面；新柵線(xiàn)形成步驟，是指采用電鍍，濺射步驟。本發(fā)明有效結(jié)合了MWT，正面雙層膜鈍化，背面氧化鋁鈍化；并采用了新電池形成方案，如電鍍，濺射等克服了對(duì)絲網(wǎng)印刷銀漿的依賴(lài)，同時(shí)降低了由電極產(chǎn)生的電阻。能使P型單晶電池片效率提升到20％以上，P型多晶電池片效率提升到18％以上。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102386249SQ20111033802
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者孫良欣, 胡盛華 申請(qǐng)人:北京中聯(lián)科偉達(dá)技術(shù)股份有限公司