專利名稱：一種制備背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增加背表面鈍化與開線印刷鋁漿，制備背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的方法。
背景技術(shù)：
背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池結(jié)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室工藝制作非常復(fù)雜，繁瑣，生產(chǎn)成本很高，直到目前為止，世界范圍內(nèi)尚未應(yīng)用到大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)中。要實(shí)現(xiàn)背表面鈍化區(qū)域接觸，實(shí)驗(yàn)室工藝中采取的是光刻方法，或者激光燒融的方法。其中光刻法工藝過程復(fù)雜，成本高，一般用于半導(dǎo)體行業(yè)中；激光燒融的方法對(duì)激光和背面電場(chǎng)要求很高，實(shí)際大規(guī)模生產(chǎn)中可能造成成品率低，激光燒融形成背表面接觸在最后一步，對(duì)電池前面工藝有要求，造成前面工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。目前，提供一種適合于大規(guī)模生產(chǎn)、具有較低成本和較高轉(zhuǎn)換效率的背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的制備方法是本技術(shù)領(lǐng)域的追求。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，提供一種適合于大規(guī)模生產(chǎn)、具有較低成本和較高轉(zhuǎn)換效率的制備背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的方法。
本發(fā)明的目的通過采取以下技術(shù)措施予以實(shí)現(xiàn)在常規(guī)晶體硅太陽電池制備工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)電池背表面進(jìn)行鈍化，然后利用腐蝕漿料或者激光在電池的背表面上開線，形成背電場(chǎng)局部接觸的窗口，絲網(wǎng)印刷或者真空蒸鍍鋁背場(chǎng)之后，制備成效率較高的背面局部接觸晶體硅太陽電池。
本發(fā)明制備背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的方法，其步驟包括對(duì)硅片磷擴(kuò)散形成PN結(jié)、去除硅片邊緣和背結(jié)、對(duì)硅片正面鍍減反膜；其特征是還包括以下步驟1、對(duì)硅片背表面鍍鈍化層。
2、在硅片被表面鈍化層上刻蝕，形成背電場(chǎng)局部接觸窗口(背電場(chǎng)局部接觸開線)。
3、絲網(wǎng)印刷硅片正面電極、背面電極、背面電場(chǎng)，燒結(jié)形成歐姆接觸。
本發(fā)明所述的對(duì)硅片背表面鍍鈍化層，可以是鍍單層鈍化層或多層鈍化層。所述鈍化層為氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者氧化鋁薄膜。
電池的前表面采用傳統(tǒng)的氮化硅薄膜，背表面采用氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或者三氧化鋁薄膜，其作用是，對(duì)于電池背表面起到很好的鈍化作用，可以提高電池背面內(nèi)反射，使得背表面復(fù)合速率大大降低，增加長(zhǎng)波段光的有效利用。
本發(fā)明所述的背電場(chǎng)區(qū)域接觸方式為適用于低成本高效率產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)接觸方式， 采用了線接觸方式，接觸線可以為直線或者曲線，接觸線在硅片內(nèi)為連續(xù)線或者間斷線，直線接觸線或間斷直線接觸線與硅片邊沿線的角度為0° 90°。
本發(fā)明所述的背電場(chǎng)局部接觸開線采用印刷腐蝕漿料腐蝕的方法或者激光燒灼的方法在硅片的背表面上開窗來實(shí)現(xiàn)，鈍化層的性質(zhì)和厚度決定了可以采用這兩種方式來實(shí)現(xiàn)。印刷腐蝕漿料的方法，工藝成熟，可控性好，工藝穩(wěn)定，產(chǎn)量大，可以大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用；激光燒灼去除鈍化層的方法，工藝簡(jiǎn)易可調(diào)，工作穩(wěn)定，生產(chǎn)過程不會(huì)產(chǎn)生危廢物， 可以應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。這兩種方法，相比于光刻法和激光燒結(jié)方法，可以節(jié)省時(shí)間和成本，整個(gè)生產(chǎn)過程的工序流程更短。
本發(fā)明所述的背電場(chǎng)的制備方式，可以采用絲網(wǎng)印刷鋁漿或者真空蒸鍍的方式制作背場(chǎng)，這兩種背電場(chǎng)制備的方式都有利于大規(guī)模生產(chǎn)，尤其是絲網(wǎng)印刷技術(shù)，成本低、產(chǎn)量大，與當(dāng)前普通晶體硅太陽能電池生產(chǎn)線一樣，有利于推動(dòng)新型制備技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
本發(fā)明相對(duì)比目前普通工業(yè)化電池，進(jìn)行了背表面的鈍化處理，可以大幅降低背表面的復(fù)合速率，使得開路電壓和短路電流得到提升，通過合適的背表面圖形設(shè)計(jì)，可以滿足背電場(chǎng)和晶體硅襯底的歐姆接觸，同時(shí)又滿足背場(chǎng)收集光生載流子的要求，獲得和普通電池一致的串聯(lián)電阻，填充因子滿足要求，從而最終使得電池光電轉(zhuǎn)換效率得到有效的提尚ο


圖1是本發(fā)明方法制備的背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1是 SiNx ;2 是 SiO2。
圖2是本發(fā)明方法制備的背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池背面示意圖。
a、為直線接觸方式；b、為間斷直線接觸方式；C、為直線接觸方式，直線接觸線與硅片邊沿線呈45°角；d、為間斷直線接觸方式，直線接觸線與硅片邊沿線呈45°角；e、為曲線接觸方式；f、為間斷曲線接觸方式。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1 背表面鈍化層采用氮氧化硅薄膜，印刷腐蝕漿料進(jìn)行開窗，然后進(jìn)行絲網(wǎng)印刷制備背電場(chǎng)，其工藝過程如下1.硅片化學(xué)清洗，化學(xué)腐蝕方法制備絨面結(jié)構(gòu)，進(jìn)行擴(kuò)散前清洗。
2.對(duì)硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散，形成PN結(jié)。
3.去除硅片的邊緣和背結(jié)。對(duì)于背表面鈍化和背電場(chǎng)區(qū)域接觸的方式來說，擴(kuò)散形成的背結(jié)需要去除。
4.對(duì)硅片正面鍍減反膜，采用PECVD (等離子體增強(qiáng)型淀積)或者PVD (物理氣相沉積)沉積氮化硅薄膜來實(shí)現(xiàn)。
5.對(duì)硅片背表面進(jìn)行鍍鈍化層，采用PECVD、APCVD (常壓化學(xué)氣相淀積)、PVD或者ALD (原子層沉積)的方式鍍鈍化層——氧化硅、氮化硅或者氧化鋁薄膜。
6.在鈍化層上印刷腐蝕漿料，在硅片背表面形成背電場(chǎng)局部接觸窗口。利用印刷腐蝕漿料進(jìn)行背表面鈍化層局部開窗，工藝成熟，可控性好，工藝穩(wěn)定，產(chǎn)量大，可以大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。
7.絲網(wǎng)印刷硅片正面電極、背面電極、背面電場(chǎng)，燒結(jié)形成歐姆接觸。
8.測(cè)試分檔。
實(shí)施例2 背表面鈍化層采用氮氧化硅薄膜，激光燒灼方法進(jìn)行開窗，然后進(jìn)行絲網(wǎng)印刷制備背電場(chǎng)，其工藝過程如下1.硅片化學(xué)清洗，化學(xué)腐蝕方法制備絨面結(jié)構(gòu)，進(jìn)行擴(kuò)散前清洗；2.對(duì)硅片進(jìn)行磷擴(kuò)散，形成PN結(jié)。
3.去除硅片的邊緣和背結(jié)。對(duì)于背表面鈍化和背電場(chǎng)區(qū)域接觸的方式來說，擴(kuò)散形成的背結(jié)需要去除。
4.對(duì)硅片進(jìn)行正面鍍減反膜，采用PECVD或者PVD沉積氮化硅薄膜來實(shí)現(xiàn)。
5.對(duì)硅片背表面鍍鈍化層，采用PECVD、APCVD、PVD或者ALD的方式鍍鈍化層——氧化硅、氮化硅或者氧化鋁薄膜。
6.激光燒灼的方式在硅片背表面鈍化層上形成背電場(chǎng)局部接觸窗口。激光燒灼去除鈍化層的方法，工藝簡(jiǎn)易可調(diào)，工作穩(wěn)定，生產(chǎn)過程不會(huì)產(chǎn)生危廢物，可以應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。
7.絲網(wǎng)印刷正面電極、背面電極、背面電場(chǎng)，燒結(jié)形成歐姆接觸。
8.測(cè)試分檔。
如圖2所示，上述二實(shí)施例中，背電場(chǎng)區(qū)域接觸方式采用線接觸方式，接觸線可以為直線或者曲線，接觸線在硅片內(nèi)為連續(xù)線或者間斷線，直線(或間斷直線)接觸線與硅片邊沿線的角度為0° 90°。
權(quán)利要求
1.一種制備背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的方法，其步驟包括對(duì)硅片磷擴(kuò)散形成 PN結(jié)、去除硅片邊緣和背結(jié)、對(duì)硅片正面鍍減反膜；其特征是還包括以下步驟a、對(duì)硅片背表面鍍鈍化層；b、在硅片被表面鈍化層上刻蝕，形成背電場(chǎng)局部接觸窗口；C、絲網(wǎng)印刷硅片正面電極、背面電極、背面電場(chǎng)，燒結(jié)形成歐姆接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的方法，其特征是 所述的對(duì)硅片背表面鍍鈍化層，為鍍單層鈍化層或多層鈍化層，所述鈍化層為氧化硅薄膜、 氮化硅薄膜或者氧化鋁薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的方法，其特征是 所述的在硅片被表面鈍化層上刻蝕，形成背電場(chǎng)局部接觸窗口，采用印刷腐蝕漿料腐蝕的方法或者激光燒灼的方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述一種制備背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的方法，其特征是所述的背電場(chǎng)區(qū)域接觸，其接觸方式為線接觸方式，接觸線為直線或曲線，接觸線在硅片內(nèi)為連續(xù)線或間斷線，直線接觸線或間斷直線接觸線與硅片邊沿線的角度為0° 90° 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備背電場(chǎng)區(qū)域接觸晶體硅太陽電池的方法，該方法是現(xiàn)有制備工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)太陽電池背表面進(jìn)行鈍化，然后在太陽電池背表面鈍化層上開線，形成背電場(chǎng)局部接觸區(qū)域，絲網(wǎng)印刷或者真空蒸鍍的方式制作背電場(chǎng)和電極。本發(fā)明背電場(chǎng)區(qū)域接觸方式為適用于低成本高效率產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)接觸方式，采用了線接觸方式。本發(fā)明可以大幅降低背表面的復(fù)合速率，使得開路電壓和短路電流得到提升，通過合適的背表面圖形設(shè)計(jì)，可以滿足背電場(chǎng)和晶體硅襯底的歐姆接觸，同時(shí)又滿足背場(chǎng)收集光生載流子的要求，獲得和普通電池一致的串聯(lián)電阻，填充因子滿足要求，從而最終使得電池光電轉(zhuǎn)換效率得到有效的提高。本發(fā)明方法適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102496661SQ20111045707
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者倪志春, 時(shí)寶, 王建波, 趙建華, 黃海冰 申請(qǐng)人:中電電氣(南京)光伏有限公司